Piceatannol edistää maksan ja munuaisten AMPK/SIRT1/PGC-1 mitokondrioreittiä rotilla, jotka ovat alttiina reserpiini- tai gammasäteilylle

Ottaa yhteyttä:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakti

Ihmisen altistuminen radioterapeuttisille gammasäteilyannoksille voi aiheuttaa myöhäisiä vaikutuksia, jotka vaikuttavat negatiivisesti syöpäpotilaiden elämänlaatuun, työnäkymiin ja yleiseen terveyteen. Tämä tutkimus suoritettiin Piceatannolin (PIC) roolin tutkimiseksi "mitokondrioiden biogeneesin" signalointireitin prosessissa mahdollisena häiriötilanteena, joka on aiheutettu stressaantuneessa eläinmalleissa joko gammasäteilyn (IR) tai reserpiinin antamisen avulla. RES); mitokondrioiden kompleksi-I:n estäjänä. PIC:tä (10 mg/kg BW/päivä; suun kautta) annettiin rotille 7 päivän ajan akuutin säteilyannoksen (6 Gy) altistuksen jälkeen tai yhden reserpiini-injektion (1 g/kg BW; sc) jälkeen. Reserpiiniin tai -säteilyyn verrattuna PIC on heikentynytmaksanjamunuaisten mitokondrioiden hapettavastressiä ilmaisee lipidiperoksidien ja NO:n pitoisuuden merkittävä väheneminen SOD-, CAT-, GSH-PX- ja GR-aktiivisuuksien merkittävällä induktiolla. PIC on myös merkittävästi lieventänyt tulehdusmarkkerien, TNF- ja IL-6 sekä apoptoottisten markkerien, sytokromi c:n ja kaspaasin-3 lisääntymistä. Oksidatiivisen stressin, tulehduksen ja apoptoottisten vasteiden väheneminen yhdistettiin mitokondrioiden biogeneesin merkittävään paranemiseen, mikä osoitti SIRT1/p38-AMPK-, PGC-1-signalointireitin lisääntyneen ilmentymisen ja proteiinien kudospitoisuuksien lisääntymistä. Tuloksia tukevat mitokondrioiden toiminnan merkittävä paraneminen, mikä on vahvistettu korkeammilla ATP-pitoisuuksilla ja kompleksisella I-aktiivisuudella, sen lisäksi, ettämaksanjamunuaisten toimintoja. Lisäksi histopatologiset tutkimuksetmaksanjamunuaiskudoksetosoitti, että PIC on moduloinut kudosarkkitehtuuria reserpiinin tai gammasäteilyn aiheuttaman kudosvaurion jälkeen. Piceatannol parantaa mitokondrioiden toimintoja säätelemällä hapettimen/antioksidantin epätasapainoa, tulehdus- ja apoptoottisia vasteita, mikä viittaa sen mahdolliseen käyttöön adjuvanttihoitona sädehoitoprotokollien heikentämiseksi.maksanjamunuaisvauriot.

Avainsanat:gammasäteily, mitokondrioiden vajaatoiminta, piceatannoli, reserpiini, maksa, munuaiset

munuaisten toiminnan kustannus

JohdantoSädehoito tai sädehoito on ionisoivan säteilyn käyttöä syöpäsolujen tuhoamiseen ja valittujen etäpesäkkeiden hallintaan. Suurin osa syöpäpotilaista saa sädehoitoa osana syövän hoitoa, mukaan lukien rinta-, eturauhas-, kohdunkaulan-, pään ja kaulan, keuhkojen ja aivojen syövät sekä sarkoomit.1 Haittavaikutukset johtuvat terveiden solujen ja kudosten vaurioista. hoitoalueen lähellä. Terapeuttiseen vatsan alueen säteilytykseen suolistosyövän hoidossa liittyy yleensä useammin epäspesifisiä vatsakipuja kuin potilailla, jotka eivät ole saaneet säteilyä, vuosia hoidon jälkeen.2 Goldberg ja Lehnert3 totesivat, että ei-syöpäkudosten vaurioiden välttäminen kohdealue on tärkeä prioriteetti ionisoivan säteilyn (IR) käytössä. Säteilyn aiheuttamaan oksidatiiviseen stressiin liittyy useita haitallisia soluvaurioita, mukaan lukien muutokset geeniekspressiossa, lisääntynyt solunsisäinen ROS-tuotanto, mitokondriovauriot ja apoptoosi. Samoin useat raportit yhdistävät ksenobioottien aiheuttamanmaksanvaurio erityyppisille tekijöille, mukaan lukien oksidatiivinen stressi, tulehdusvaste ja solukuolema.

Mitokondriaalinen kompleksi-I, elektronien kuljetusketjun suurin ja monimutkaisin entsyymi ja elektronien sisäänpääsykohta hengitysketjuun, katsotaan nopeutta rajoittavaksi vaiheeksi yleisessä hengityksessä, ja sillä on siten ratkaiseva rooli energia-aineenvaihdunnassa.4 Mutaatiot alayksiköissään johtavat monenlaisiin perinnöllisiin hermo-lihas- ja aineenvaihduntahäiriöihin.5 Reserpiinin on dokumentoitu estävän I-kompleksia, stimuloivan tulehdukseen liittyviä reaktiivisia happi/typpilajeja ja mitokondrioiden toimintahäiriöitä useissa elintärkeissä elimissä.6

Solujen mitokondrioiden tilavuus on noin 4–25 prosenttia solujen kokonaistilavuudesta; solutyypistä ja tilasta riippuen mitokondriot ovat siis merkittävä kohde sytoplasmiselle säteilylle.7 Mitokondrioilla on ratkaiseva rooli kudosten bioenergeettisessä tilassa; siksi sen toimintahäiriötä pidetään sairauksien ensisijaisena laukaisijana.8 Peroksisomiproliferaattorin aktivoima reseptori-gamma-koaktivaattori-1 (PGC-1) on tärkeä transkription koaktivaattori, joka indusoi sekä mitokondrioiden aineenvaihduntaa että biogeneesiä molekyylitaso. PGC-1:lla on raportoitu olevan keskeinen rooli useissa sairauksissa, joissa se osoitti muuttunutta ilmentymistä monissa elimissä kemo- ja sädehoidon jälkeen.9 Sen rooli säteilyn aiheuttamassa mitokondrioiden toimintahäiriössä on kuitenkin edelleen epäselvä. PGC-1:n aktivaatiota on hallittu peroksisomiproliferaattoriaktivoitujen reseptorien (PPAR), AMP-aktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) ja Sirtuin1:n (SIRT1) avulla. Lyhyesti sanottuna AMPK:n fosforylaatio edistää PGC:n ilmentymistä ja aktivaatiota-1; samoin SIRT1 deasetyloi ja aktivoi PGC-1 -proteiinia, sääteleen mitokondrioiden biogeneesiä.10 Siten aineet, jotka aktivoivat SIRT1--välitteisiä PGC-1-signalointireittejä, voivat olla elintärkeitä antioksidanttien ja mitokondrioiden toiminnan säätelyssä. Tiettyjen Exo- tai endotoksiinien aiheuttaman myrkyllisen tuhon jälkeiset tilat.11 Esimerkki tällaisista aineista on piceatannoli (PIC), stilbeeniryhmään kuuluva polyfenoli; resveratrolin analogi, joka esiintyy luonnollisesti kasveissa. Esimerkiksi sekä punaiset että valkoiset viinirypäleet sisältävät PIC:tä pitoisuuksina 374 ja 43 ng/g.11 Lisäksi passionhedelmät ja Vaccinium-marjat sisältävät runsaasti PIC:tä.12,13 PIC:llä on raportoitu olevan laaja kirjo biologisia vaikutuksia. toiminnot, mukaan lukien diabeteslääkkeet, hermostoa suojaavat, sydäntä suojaavat, allergiaa ehkäisevät ja ikääntymistä estävät toimet.14–16 Se suojaa myös verkkokalvon pigmenttiepiteelisoluja UV-B-säteilyltä.17 Yllä olevien yksityiskohtaisten tietojen valossa tämän tutkimuksen tarkoituksena oli moduloida säteilyn välittämä mitokondrioiden toimintahäiriö verrattuna klassisen mitokondriotoksiinin aiheuttamaan toimintaan; reserpiini, jossa keskitytään piceatannolin mahdolliseen vaikutukseen sekä stressitekijöiden aiheuttamia maksa- että munuaisvaurioita vastaan.

Materiaalit ja menetelmät

Materiaalit:Reserpiini (metyylireserpaatti 3,4, 5-trimetoksibentsoehappo), piceatannoli (3,3',4,5'-tetrahydroksistilbeeni) ja kaikki muut kemialliset reagenssit, liuottimet ja puskurit hankittiin Sigma Aldrich Chemical Co.:lta. St. Louis, MO, USA). Eläimet: Tässä tutkimuksessa käytettiin urospuolisia Wister Albino -rottia, jotka painoivat 150–180 g; ne ostettiin Egyptian Holding Companyn biologisten tuotteiden ja rokotteiden jalostusyksiköltä. Eläimet pidettiin normaaleissa häkeissä ja heillä oli vapaa pääsy veteen ja tavanomaiseen laboratorioruokavalioon; kaikki eläimet altistettiin lämpötilan ja valon ja pimeyden syklin standardiolosuhteille. Tämä tutkimus tehtiin Kairossa, Egyptissä sijaitsevan National Center for Radiation Research and Technologyn (NCRRT) tutkimuseettisen komitean (Ref. No: 195/7/2020) ohjeiden mukaisesti, jotka ovat kansainvälisten ohjeiden mukaisia. koe-eläinten asianmukaisesta hoidosta ja käytöstä sekä noudatti Laboratorioeläinten hoidon ja käytön oppaassa (NIH:n julkaisu nro 85–23, 1996) mainittua asiaa koskevaa lainsäädäntöä.

Säteilytysprosessi:Yksittäinen annos 6 Grayn (Gy) gammasäteilyä annettiin rottien koko kehoon annosnopeudella 0,67 Gy/min, suoritettiin NCRRT:ssä (Kairo, Egypti) käyttäen kanadalaista gammaa. solu-40 (137Cesium). Säteilyannoksen laskivat NCRRT:n Dosimetria-asiantuntijat 137Cesium-lähteen emittoiman annosnopeuden perusteella, joka oli 0,67 Gy/min, mikä vahvistettiin NCRRT:n rutiininomaisissa annoskartoitus- ja validointitutkimuksissa.

Kokeellinen suunnittelu:PIC:n vaikutusten arvioimiseksi reserpiini/säteilyn aiheuttamaan mitokondrioiden toimintahäiriöön rotat jaettiin satunnaisesti kuuteen koeryhmään; jokainen ryhmä koostui kahdeksasta eläimestä. Kontrolliryhmä (C): normaalit rotat. PIC-ryhmä: rotat saivat piceatannolia seitsemän peräkkäisen päivän ajan annoksella 10 mg/kg/päivä suun kautta. IR-ryhmä: säteilytetyt rotat, jotka altistettiin akuutille 6 Gy:n annokselle. IR plus PIC-ryhmä: rotat saivat suun kautta PIC:tä edellä mainitulla tavalla säteilytyksen (6 Gy) jälkeen. RES-ryhmä; rotat saivat yhden reserpiiniinjektion; sc, annoksella 1 g/kg. RES plus PIC-ryhmä; rotat saivat suun kautta PIC:tä reserpiini-injektion jälkeen (kuten aiemmin mainittiin). Tässä tutkimuksessa annetut PIC-, IR- ja RES-annokset perustuivat vastaavasti aikaisempiin tutkimuksiin18–20.

Veri- ja kudosnäytteet:Koejakson lopussa rotat nukutettiin vatsaontelonsisäisellä uretaani-injektiolla (1,2 g/kg painokiloa),21 sitten lopetettiin kaulaleikkauksella. Veri kerättiin heparinisoituihin ja heparinisoimattomiin putkiin plasman ja seerumin erottamiseksi; vastaavasti sentrifugoimalla nopeudella 3000 x g 15 minuuttia käyttäen Hettich Mikro 22R -sentrifugia UP8U'I (Tuttlingen, Saksa). Leikatut maksa- ja munuaiskudosnäytteet kerättiin ja jaettiin kumpikin kahteen osaan; joista ensimmäinen säilytettiin -80 asteessa antioksidanttibiomarkkerien, tulehdusta edistävien välittäjien, apoptoottisten markkerien ja geeniekspressioiden lisäarviointia varten. Toinen osa maksa- ja munuaisnäytteitä kiinnitettiin 10-prosenttisessa neutraalissa formaliinissa ja valmistettiin histopatologista tutkimusta varten.

menetelmät

Mitokondriofraktion erottaminen:Maksan ja munuaisten mitokondriofraktiot valmistettiin Lamplin et al.22 kuvaaman menetelmän mukaisesti. Lyhyesti sanottuna kudokset homogenisoitiin jäillä käyttäen Teflon-survinhomogenisaattoria väliaineessa, joka sisälsi 250 mM sakkaroosia, 10 mM Tris-HCl:a ja 1 mM etyleeniä. diamiinitetraetikkahappo (EDTA), pH 7,2 4 asteessa. Homogenaattia sentrifugoitiin nopeudella 600 x g 10 minuuttia ja sitten supernatanttia sentrifugoitiin 5 minuuttia nopeudella 15,000 x g mitokondriopelletin saamiseksi. Mitokondriofraktioiden proteiinipitoisuus määritettiin käyttämällä Bradfordin menetelmää.23

Mitokondrioiden oksidatiivisen stressin tilan arviointi:Lipidiperoksidoitumisen laajuus arvioitiin käyttämällä malondialdehydille (MDA) tiobarbituurihappotestiä, jota käytettiin Yoshiokan et al. kuvaamalla tavalla.24 Typpioksidi (NO) mitattiin Miranda et al.25 Superoksididismutaasi (SOD) -menetelmän mukaisesti. katalaasi (CAT), glutationireduktaasi (GR) ja glutationiperoksidaasin (GSH-Px) tasot määritettiin Kakkar et al., 26 Bergmeyer et al., 27 Goldberg ja Spooner, 28 ja Gross et al., menetelmien mukaisesti. 29 vastaavasti.

Mitokondrioiden toiminnan arviointi:Hengitysketjukompleksin I aktiivisuus määritettiin spektrofotometrisesti ja ilmaistiin µmooleina pelkistynyttä tai hapetettua substraattia minuutissa per milligramma mitokondrioproteiinia. Kompleksi I (NADH-ubikinonioksidoreduktaasi) aktiivisuus määritettiin käyttämällä 100 μmol l-1 dekyyliubikinonia elektronin vastaanottajana ja 200 μmol l-1 NADH:ta luovuttajana 10 mmol l-1 KH2PO4/K2HPO4/K2HPO5-puskurissa. 3,75 mg·mL-1 BSA, 2 mmol l-1 KCN ja 7,5 μmol l-1 antimysiini A. NADH:n hapettuminen mitattiin sitten aallonpituudella 340 nm.30 ATP:n pitoisuus mitattiin Kitillä (luettelonro S0027, Beyotime Biotechnology, Jiangsu, Kiina) valmistajan ohjeiden mukaan. Maksan ja munuaisten toiminnan arviointi: Aspartaattiaminotransferaasin (AST, luettelonro 261 002), alaniiniaminotransferaasin (ALT, luettelonro 263 002) ja alkalisen fosfataasin (ALP, Cat. Nro 217 002) määritettiin maksan toiminnan biomarkkereiksi käyttämällä kaupallisia sarjoja (Spectrum Diagnostics Co., Kairo, Egypti) valmistajan protokollan mukaisesti. Samoin; munuaisten toiminnan arvioimiseksi seerumin urea- ja kreatiniinitasot määritettiin käyttämällä Bio-Mid Diagnostics Kits -sarjoja (luettelonro URE118100 ja CRE106100, Kairo, Egypti) valmistajan ohjeiden mukaisesti.

Tulehdusmarkkerien arviointi:Rotan seerumissa tulehdusta edistävät sytokiinit; tuumorinekroositekijä-alfa (TNF-, luettelonro RTA00) ja interleukiini 6 (IL-6, luettelonro SR6000B) tutkittiin R&D Systems, Inc:ltä, Minneapolisilta ostetuilla sarjoilla. , USA.

Apoptoottisten markkerien arviointi:Sytokromi-c:n (Cyt-c, luettelonro MITOISO1, Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA) ja kaspaasi-3 (CSB, luettelonro -E08857r, Cusabio Biotech, Ltd) proteiinitasot , Kiina) maksan ja munuaisten homogenaatit kvantifioitiin ELISA-tekniikalla valmistajan ohjeiden mukaisesti.

Mitokondrioiden PGC:n molekyyliarviointi- 1:PGC-1:n proteiinipitoisuus maksan ja munuaisten rotan homogenaateissa määritettiin käyttämällä ELISA-sarjaa (CSB-EL018425RA, Cusabio Biotech, Ltd., Kiina), kaikki toimenpiteet suoritettiin valmistajan ohjeiden mukaisesti.

SIRT1- ja PGC-1-mRNA-geenin ilmentymien havaitseminen maksa- ja munuaiskudoksista kvantitatiivisella reaaliaikaisella PCR:llä (qRT-PCR):Kokonais-RNA uutettiinmaksanjamunuaiskudostahomogenoi käyttämällä RNeasy Purification Reagent -reagenssia (Qiagen, Valencia, CA) valmistajan ohjeiden mukaisesti. Uutetun RNA:n laadun arvioimiseksi käytettiin geelielektroforeesia. Ensimmäisen juosteen cDNA syntetisoitiin 4 ug:sta kokonais-RNA:ta käyttämällä Oligo (dT)12-18-aluketta ja Superscript™ II-RNaasi-käänteistranskriptaasia. Tätä seosta inkuboitiin sitten 42 asteessa 1 tunti, pakkaus ostettiin SuperScript Choice Systemiltä (Life Technologies, Breda, Alankomaat). Käyttämällä reaaliaikaista PCR:ää (RT–PCR) SYBR Green PCR Master Mix -tuotteen kanssa (Applied Biosystems, Foster City, CA USA) Livakin ja Schmittgenin31 esittämän menetelmän mukaisesti, kunkin näytteen geeniekspressio normalisoitiin: aktiini seuraavasti:

Immunoblottausanalyysi:Rotan maksa- ja munuaishomogenaatteja käytettiin Western blot -analyysiin, kuten aiemmin määrittelivät Mingone et ai.32, käyttäen homogenisointilyysipuskuria (Sigma-Aldrich, St. Louis, MD, USA). Lysaatin kokonaisproteiinipitoisuuden määrittämiseen käytettiin BCA-määrityssarjaa (Thermo Fisher Scientific), minkä jälkeen jokainen näyte ladattiin 8-prosenttiseen natriumdodekyylisulfaatti-polyakryyliamidigeelielektroforeesiin (SDS-PAGE) ja siirrettiin nitroselluloosakalvolle (Amersham Bioscience, Piscataway, New Jersey, USA) käyttäen puolikuivaa siirtolaitetta (Bio-Rad, Hercules, Kalifornia). Kalvoja inkuboitiin 5 prosentin rasvattoman maidon estopuskurin kanssa, joka sisälsi 10 mmol Tris-HCl:a (pH 7,4), 150 mmol NaCl:a ja Tris-puskuroitua suolaliuosta, jossa oli 0,05 prosenttia Tween- 20 (TBST) 4 asteessa yön yli. Tämän jälkeen kalvot pestiin TBST:llä ja inkuboitiin sekä anti-SIRT1-, anti-p-38- että anti-pp-38- (Thr180/Tyr182) vasta-aineiden (1:500, Cell Signaling Technologies) kanssa. , Danvers, MA), yön yli rullaluistimella 4 asteessa. Immunoblottaus suoritettiin käyttämällä osoitettua primääristä vasta-ainetta, jota seurasi sopiva piparjuuriperoksidaasilla (HRP) konjugoitu vuohen immunoglobuliini (Amersham Biosciences). Kemiluminesenssidetektio suoritettiin käyttämällä Amersham-detektiosarjaa valmistajan ohjeiden mukaisesti ja valotettiin röntgenfilmille. Proteiinitasot kvantifioitiin autoradiogrammien densitometrisellä analyysillä käyttämällä pyyhkäisevää laserdensitometriä (Biomed Instruments). Tulokset määritettiin -aktiiniproteiinin ilmentymisen (kodinhoitoproteiinina) normalisoinnin jälkeen.

Histopatologinen tutkimus

Maksa- ja munuaiskudosnäytteet kiinnitettiin 10-prosenttisessa formaldehydiliuoksessa ja laitettiin parafiiniin standardimenetelmin. Leikatut kudokset 3-μm:ssä käsiteltiin hematoksyliini-eosiinivärillä (H&E). Valomikroskoopin alla värjätyt leikkeet tarkastettiin.33. Maksasolujen histopatologiset muutokset ja periportaalisen lymfosyyttien infiltraation aste kirjattiin Ramos et al.34:n mukaan.munuaistenleesiot pisteytettiin Zhang et al.35:n mukaan

Themaksanvauriot pisteytettiin seuraavien kriteerien mukaan:

Tilastolliset analyysit

Vertailut eri ryhmien välillä suoritettiin yksisuuntaisella varianssianalyysillä (ANOVA). Se on parametrinen tilastollinen analyysi, joka vertaa ryhmien välistä ja sisäistä varianssia kahden tai useamman ryhmän välisten erojen mittaamiseksi. Kaikki tilastolliset analyysit suoritettiin tilastopaketin SPSS (Statistical Program for Social Science) (SPSS® Chicago, IL, USA) versiolla 15.0 -ohjelmistolla. Jokainen arvo edustaa keskiarvoa ± standardipoikkeama, joka on kerätty kahdeksasta eläimestä kustakin ryhmästä. Keskiarvojen välistä eroa pidettiin merkitsevänä P <>

Tulokset

PIC:n vaikutus maksan ja munuaisten mitokondrioiden oksidatiiviseen stressiin:Mitä tulee RES- ja IR-vaikutuksiinmaksanOksidatiivisen stressin tilan huomattava lisääntyminen maksan MDA-pitoisuudessa liittyy SOD:n, CAT:n, GSH-Px:n ja GR:n mitokondrioiden ilmeiseen estymiseen RES- ja IR-ryhmissä verrattuna kontrolliryhmään. PIC-hoito on merkittävästi vähentänyt RES- ja IR-indusoitua maksan MDA-pitoisuuden nousua ja palauttanutmaksanSOD:n, CAT:n, GSH-Px:n ja GR:n mitokondrioaktiivisuus havaittiin PIC plus RES ja PIC plus IR ryhmissä verrattuna RES- ja IR-käsittelemättömien ryhmien vastaaviin (taulukko 1).

Mitä tulee PIC:n vaikutuksiin RES- ja IR-indusoitua vastaanmunuaisvaurio,nefrotoksisuuden biomarkkerit; seerumin urea- ja kreatiniinitasot arvioitiin. Taulukossa 1 esitetyt tulokset paljastivat huomattavan seerumin urea- ja kreatiniinipitoisuuden nousun, johon liittyi munuaisten MDA-pitoisuuden nousu sekämunuaistenmitokondrioiden SOD-, CAT-, GSH-Px- ja GR-aktiivisuudet RES- ja IR-ryhmissä verrattuna kontrolliryhmään. Toisaalta PIC kumosi nämä vaikutukset, koska se alensi merkittävästi seerumin urea- ja kreatiniinitasoja sekä munuaisten MDA-pitoisuutta. Lisäksi PIC:n antaminen aiheutti munuaisten mitokondrioiden SOD-, CAT-, GSH-Px- ja GR-aktiivisuuksien merkittävän nousun PIC plus RES- ja PIC plus IR -ryhmissä verrattuna RES- ja IR-ryhmiin (taulukko 1).

Piceatannolin vaikutus tulehdusmarkkereihin sekä maksan ja munuaisten toimintaan

Seerumin maksaentsyymien toiminta; AST, ALT ja ALP suoritettiin reserpiinin (RES) antamisen ja ionisoivan säteilyn (IR) altistuksen aiheuttaman maksavaurion laajuuden määrittämiseksi. Taulukossa 2 seerumin AST-, ALT- ja ALP-aktiivisuuksien merkittävä lisääntyminen RES- ja IR-ryhmissä; verrattuna kontrolliin, näytetään. Toisaalta RES- ja IR-rottien hoito PIC:llä korjasi merkittävästimaksavauriokunkin myrkyllisen aineen indusoima seerumin AST- ja ALT-aktiivisuuksissa verrattuna käsittelemättömiin RES- ja IR-ryhmiin (taulukko 2). Kuten taulukosta 2 on esitetty, RES- ja IR-ryhmät osoittivat huomattavaa nousua seerumin IL-6- ja TNF-tasoissa verrokkirotteihin verrattuna. On huomattava, että PIC:n antaminen RES- ja IR-ryhmille vähensi merkittävästi seerumin IL-6- ja TNF-tasoja PIC plus RES- ja PIC plus IR-ryhmissä verrattuna vastaaviin kontrolliryhmään.

PIC-hoidon vaikutus maksan ja munuaisten mitokondrioiden muutoksiin rotilla, jotka ovat altistuneet RES- tai -säteilylle

Mitokondrioiden Complex I -entsyymin aktiivisuus ja ATP-pitoisuus arvioitiin markkereina sekä maksan ettämunuaisten mitokondrioiden toiminnot. Kukin reserpiiniinjektio ja säteily

altistuminen aiheutti merkittävän maksan jamunuaisten mitokondrioATP-pitoisuudet ja kompleksi I -aktiivisuus verrattuna käsittelemättömiin ryhmiin (taulukko 3). PIC-käsitellyt ryhmät osoittivat kuitenkin merkittävää lisäystä sekä mitokondrioiden dehydrogenaasin (kompleksi-1) aktiivisuudessa että ATP-pitoisuudessa.

PIC:n vaikutus maksan ja munuaisten apoptoottisiin markkereihinMitokondrioiden toimintahäiriö heijastui myös ilmeisenä tilanamaksanjamunuaistensolujen apoptoosi. Taulukossa 4 esitetyt tiedot osoittivat, että kumpikin RES ja IR lisäsivät merkittävästi maksan jamunuaistensytokromi c ja kaspaasi-3 verrokkiryhmään verrattuna. Merkittäviä vähennyksiä kirjattiin PIC plus IR -ryhmässä (taulukko 4). PIC plus RES -ryhmän tapauksessa havaittiin osittaista mutta tilastollisesti merkitsevää parannusta verrattuna RES-ryhmään.

PIC-hoito säätelee hepatosellulaarisia PGC-1 /p38-signalimolekyylejäKuten kuvioista 1a-d esitetään, RES ja IR aiheuttivat syvän vähenemisen maksan ja proteiinin ilmentymisessä.munuaistenaktiivinen p38 (p-p38Thr180/Tyr182), kuten p-p38/t-p38-ekspression väheneminen osoittaa. Tähän liittyi merkittävä lasku maksan jamunuaistenPGC-1-geenin ilmentyminen ja proteiinitaso RES- ja IR-ryhmissä verrattuna kontrolliryhmään. PIC-hoito paransi maksan ja munuaisten aktiivisten p38- ja PGC-1-proteiinien RES- ja IR-indusoitujen häiriöiden ilmentymistä verrattuna RES- ja IR-käsittelemättömiin ryhmiin; vastaavasti (kuvat 2a–d). Molekyylitasolla SIRT-1 mRNA:n ja proteiinin ilmentymistasot laskivat huomattavasti RES- ja IR-käsitellyissä ryhmissä verrattuna kontrolliryhmään. Huomionarvoista on, että PIC-antaminen sai aikaan parantumisen maksan jamunuaistenSIRT-1-geenin ilmentyminen ja proteiinitasot verrattuna RES- tai IR-ryhmiin (kuvat 3a–e).

Keskustelu

Nykyisessä tutkimuksessa tutkittiin mitokondrioiden biogeneesikoneistossa yksittäisen säteilyaltistuksen aiheuttamia muutoksia verrattuna klassisen mitokondriotoksiinin tuottamiin muutoksia; reserpiini, myrkytys oksidatiivisen stressin tilan induktion seurauksena sekä myöhemmät muutokset sekä maksan että munuaisten mitokondrioiden toiminnassa. Oksidatiivisen stressin lisäksi on olemassa useita ehdotettuja mekanismeja, jotka voivat aiheuttaa kudosvaurioita, kuten tulehdusreaktioiden voimistuminen, geenien ilmentymisen ja solujen signalointireittien vaihtelut sekä apoptoosin induktio.36

Tässä tutkimuksessa lipidiperoksidien ja NO:n merkittävästi korkeammat kudospitoisuudet sekä SOD-, CAT-, GPX- ja GR-aktiivisuuksien merkittävä esto osoittivat sekä säteilyn että reserpiinin aiheuttamia fysiologisia toksisuuksia maksa- ja munuaiskudoksissa. Sellaiset häiriöt redox-signalointitilassa aiheuttivat seurauksena olevan toimintahäiriön kussakin maksassa ja munuaisessa, kuten havaitut muutokset maksan toiminnan biomarkkereissa heijastavat; ALT, AST ja ALP sekä niidenmunuaisten toiminta; seerumin urea ja kreatiniini verrattuna kontrolliryhmään. Vertailukelpoisia tuloksia raportoitiin Moustafa et al.:n tutkimuksessa37

Mahdollinen mekanismi noihin nousuihin on RES-indusoitu häiriö plasmamembraanin läpäisevyyden maksasoluissa, jotka vuotavat näitä entsyymejä seerumiin.38 Samansuuntainen äskettäinen tutkimus39 raportoi, että säteilyn aiheuttaman munuaistoksisuuden laukaisi ROS-välitteinen Cyclin D1:n ilmentymisen lasku. inmunuaistenytimiä ja soluja, mikä indusoi muutoksia solunsisäisessä signaloinnissamunuaisvaurio.

Systeemisen antamisen jälkeen reserpiini jakautuu kudoksiin niiden verenkierron perusteella, ja se tunkeutuu helposti solukalvoihin ja sitoutuu sitten solunsisäisiin kalvokomponentteihin, erityisesti niihin, joissa on runsaasti fosfolipidejä, muodostaen addukteja, jotka indusoivat ei-stökiömetrisen monoamiinin sisäänoton eston,40 ja siitä johtuvan oksidatiivisen vaikutuksen. stressitila, joka johtuu monoamiinioksidaasien aiheuttamista monoamiinien hapetusprosesseista.41 Myös kudoslipidiperoksidien kerääntyminen aiheuttaa tulehduksellisen tilan, joka häiritsee mitokondrioiden toimintaa useissa elimissä, mukaan lukien maksa ja munuaiset.

Nykyisessä työssä ROS:n ylituotanto; IR-indusoidusta kudosveden radiolyysistä ja RES:n aiheuttamasta oksidatiivisesta mitokondriovauriosta johtuvat vaikutukset voivat reagoida makromolekyylien ja muiden olennaisten kohteiden kanssa aiheuttaen voimakasta autolyysiä mitokondrioissa42, mikä johtaa mitokondrioiden välittämään hepatosyyttien apoptoosiin43, minkä vahvistaa merkittävä lisääntyminenmaksa ja munuaisetsytokromi c:n ja kaspaasi-3 aktiivisuus näkyy nykyisissä tuloksissa. Lisäksi maksatoksisuus ja nefrotoksisuus RES- ja IR-käsitellyissä rotissa vahvistettiin tässä histopatologisilla löydöillä (kuviot 4 ja 5).

Yllä olevan kanssa olemme osoittaneet tässä tutkimuksessa, että reserpiini vähensi merkittävästi ATP:n tasoa ja sukkinaatista riippuvaisen kompleksi I:n, Sirt-1, PGC-1 ja p38 MAPK:n aktiivisuutta, mikä osoittaa, että heikentynyt toiminta mitokondrioiden hengitysketjussa maksassa jamunuaiskudokset.Tämä voidaan katsoa johtuvan lisääntyneestä lipidien kertymisestä, mikä indusoi SIRT1:n alasäätelyä, mikä puolestaan ​​vähentää -hapetusgeenien ilmentymistä maksassa ja munuaisissa.

Mitogeenilla aktivoidut proteiinikinaasit (MAPK) ovat mukana aktivaatiosilmukassa, joka koostuu ERK-1, ERK-2, JNK:ista ja p38-kinaasista, silmukasta, jota säätelee soluympäristöstä riippuvainen mekanismi, johon vaikuttaa. mahdollisesti haitallisten abioottisten stressiärsykkeiden vaikutuksesta.45 Parkin ym. äskettäinen tutkimus46 totesi, että RES indusoi huomattavasti MAPK:ta, mutta esti p38:n fosforylaatiota, mikä havaittiin nykyisissä tiedoissamaksan ja munuaisten kudokset.

Verenkierron sytokiinien muuttuneet tasot voivat olla ei-invasiivisia ennustavia biomarkkereita syöpäpotilaiden sädehoidon aiheuttamille ja kliinisille tuloksille.47 Useat tutkimukset ovat raportoineet, että tulehdustiloissa sytokiineilla on keskeinen rooli muuttuvissa p38/PGC-1-akselin tasoissa. 48 Tutkimuksessamme RES ja IR stimuloivat tulehdusreaktiota, joka heijastuu TNF- ja IL-6-sytokiinien lisääntymisenä ja p38/PGC-1-tasojen pieneneminen vastaavaan kontrolliin verrattuna, mikä viittaa p38 AMPAK sisäänmaksa- ja munuaisvaurio. Thabet et al.49 raportoivat, että PPAR-/p38:n esto hepatosyyteissä johti lisääntyneeseen sytokiinien aktivaatioon, mistä seurasi kemokiinin ilmentymisen nousu tulehdussolujen rekrytoimiseksi, mikä johti hepatosyyttien apoptoosiin. ehdotetut mekanismit; RES voi aiheuttaa maksasoluvaurion

endoplasmisen retikulumin tasaisen proliferaation, ribosomien ja mitokondriovaurioiden integroituminen.38 PGC-1 on keskeinen rooli mitokondrioiden biogeneesissä luurankolihaksissa50 ja maksassa.51 Sen deleetio johtaa mitokondriopitoisuuden vähenemiseen.52 PGC-1 toimii aktivoivana transkriptiotekijänä ja osallistuu ydin- ja mitokondriogeenien, kuten ydinhengitystekijöiden 1 ja 2 sekä mitokondrioiden transkriptiotekijä-A:n, koordinoituun säätelyyn.53 Tässä tutkimuksessa tutkittiin piceatannolihoidon sääteleviä ja indusoivia vaikutuksia Sirtissä. -1/PGC-1 osallistuu mitokondrioiden biogeneesiin ja vaikuttaa siten sen eheyteen ja toimintoihin. Tulokset paljastivat, että piceatannoli vähensi lipidien peroksidaatiota ja NO-pitoisuutta ja lisäsi GSH-PX-, GR-, SOD- ja CAT-aktiivisuutta maksassa

ja munuainen. Nämä piceatannolin vaikutukset voidaan katsoa johtuvan sen rakenteellisesta samankaltaisuudesta resveratrolin ja pterostilbeenin kanssa, joiden vertailukelpoisia vaikutuksia on raportoitu useissa tutkimuksissa. Esimerkiksi resveratrolin ja pterostilbeenin on raportoitu lisäävän antioksidanttitasoa diabeettisilla eläimillä.54,55 Samoin pterostilbeenin antioksidanttisten vaikutusten katsottiin johtuvan sen ainutlaatuisesta rakenteesta, jossa on yksi hydroksyyliryhmä ja kaksi metoksyyliryhmää, jotka poistavat ROS56:n; jotka ovat osallisena useiden sairauksien alkamisessa ja patogeneesissä

Tulokset paljastivat myös, että piceatannoli kykeni heikentämään tulehduksellisia ja apoptoottisia vasteita IR- ja RES-toksisuutta vastaan ​​maksassa ja munuaisissa. Piceatannoli vähensi tulehdusmerkkiaineiden, TNF- ja IL-6 sekä apoptoottisten markkerien, sytokromi c:n ja kaspaasin-3 lisääntymistä. Lisäksi piceatannoli tehosti p-p38:n, SIRT1:n, PGC:n-1 ilmentymistä ja proteiinien kudospitoisuutta. Tässä yhteydessä pterostilbeenin, joka on rakenteellisesti samanlainen kuin piceatannoli, havaittiin suojaavan rottia diabeettista sydänlihaksen oksidatiiviselta stressiltä ja apoptoosilta adenosiinimonofosfaattiaktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) lisääntyneen fosforylaation kautta.57 Lisäksi pterostilbeenin on raportoitu vähentävän sydämen oksidatiivista stressiä stimuloimalla. AMPK:n/ydintekijän erytroidin 2-liittyvä tekijä-2 (Nrf2)/hemi-oksigenaasi (HO-1) -reitti58 ja niillä on neuroprotektiivisia ominaisuuksia amyloidin aiheuttamaa tulehdusta vastaan ​​estämällä NLRP3/kaspaasi{18}} tulehduksellinen reitti aivoissa.59

PGC-1 on mitokondrioiden biogeneesin "pääavain", joka stimuloi mitokondrioiden geenin ilmentymistä ja mitokondrion DNA:n replikaatiota.10 Tämän tutkimuksen tulokset paljastivat, että PIC-hoito estää PGC-1-deasetylaatiota ja kohdegeenin ilmentymistä. PGC-1 -proteiinitasot ovat kohonneet, mikä aktivoi SIRT1--reittiä, kuten resveratrolin analogi SIRT1-mRNA-aktivaatioon diabeettisten nefropatian rottien munuaisissa.53

Piceatannolin aiheuttama lisääntynyt PGC-1-ekspressio; tässä yhteydessä yhdistettiin antioksidanttientsyymien lisääntyneeseen aktiivisuuteen. Tämän havainnon mukaisesti Rius-Pérez et al.,60 Valera Alberni ja Canto59 raportoivat, että PGC-1 osallistuu ROS:n myrkkyjä poistavien entsyymien induktioon. Näin ollen arvelimme, että piceatannolin kyky tukahduttaa ROS:n parantunut antioksidantti ja vähentää tulehdus- ja apoptoottisia vasteita saattaa toimia SIRT1/p38-AMPK-signalointireitin kautta.

Rotilla, joita hoidettiin PIC:llä IR- ja RES-altistuksen jälkeen, oksidatiivisen stressin, tulehdus- ja apoptoottisten merkkiaineiden vähenemiseen liittyi mitokondrioiden biogeneesin paraneminen. Korkeammat ATP-pitoisuuden tasot ja kompleksinen I-aktiivisuus osoittavat parantuneen mitokondrioiden toiminnan. PIC:n modulaattorirooli maksa- ja munuaisvaurioissa vahvistettiin maksan ja munuaisten toiminnan paranemisen ja histopatologisten tutkimusten perusteella. Erinomaisen antioksidanttifunktionsa ansiosta piceatannoli (PIC) on hyödyllinen yhdiste. PIC sai antioksidanttisen ominaisuutensa eteenin kaksoissidoksista ja fenolisesta hydroksyyliryhmästä.61 Li et al.62 havaitsivat, että PIC osoitti voimakasta antioksidanttiaktiivisuutta poistaessaan hydroksyyliradikaaleja, koska sen bentseenirenkaassa on neljä fenolista hydroksyyliryhmää. Setoguchi ym.63 ovat osoittaneet, että piceatannoli paljasti korkeamman metabolisen stabiilisuuden kuin resveratroli, koska heidän kokeensa; piceatannolin farmakokineettinen käyrä oli 2,1 kertaa korkeampi kuin resveratrolin.

Tässä tutkimuksessa saadut tulokset ovat linjassa sen aiempien havaintojen kanssa, jotka kertoivat, että mansikkahedelmät ovat runsas fytokemikaalien lähde, joka aktivoi AMP-aktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) signaalireitin, joka osallistuu mitokondrioiden biogeneesiin ja antioksidanttiseen puolustukseen.64–66 Lisäksi Wahdan ym.67 osoittivat, että PIC annoksella 10 mg/kg oli tehokas munuaisvaurion parantamiseksi, ja saadut tulokset vahvistavat myös sen, että kadmiumin aiheuttamalle toksiselle altistukselle altistuneiden rottien PIC-hoito (10 mg/kg BW) paljasti. oksidatiivisen stressin estäminen Nrf2-reitin mRNA- ja proteiinien ilmentymistasojen lisääntymisen kautta.18 Tässä tutkimuksessa tarjoamme uuden mekanismin PIC-välitteiselle suojalle osoittamalla, että PIC voisi suojata gammasäteilyn aiheuttamalta oksidatiiviselta stressiltä, ​​mitokondrioiden toimintahäiriöltä ja apoptoosilta. vähentämällä kudosten lipidiperoksidien, NO:n pitoisuutta ja indusoimalla SOD-, CAT-, GPX- ja GR-aktiivisuutta sekä säätelemällä SIRT1/p38-AMPK-, PGC-1si nalkuttava reitti. Kuitenkin tutkimuksellamme on joitain rajoituksia; esimerkiksi mitokondrion permeabiliteettisiirtymän arviointi, kompleksi II:n ja tulehduksellisten sytokiinien kudossisällön arviointi, mitokondrioiden morfologian biokemiallinen ja transmissioelektronimikroskooppi (TEM) olisivat olleet tukiparametreja, jotka kuvaavat PIC:n toimintamekanismeja tarkemmin.

Johtopäätös

Voidaan päätellä, että piceatannoli parantaa mitokondrioiden biogeneesiä ja toimintoja säätelemällä hapettimen/antioksidantin epätasapainoa, tulehdus- ja apoptoottisia vasteita, mikä viittaa siihen, että piceatannolin suojaava vaikutus saattaa olla askel eteenpäin adjuvanttihoidon kehittämisessä sädehoitoa saaville potilaille.