Piceatannol podporuje hepatálnu a renálnu AMPK/SIRT1/PGC-1 mitochondriálnu dráhu u potkanov vystavených rezerpínu alebo gama žiareniu

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstraktné

Vystavenie človeka rádioterapeutickým dávkam gama žiarenia môže spôsobiť neskoršie následky, ktoré negatívne ovplyvňujú kvalitu života pacientov s rakovinou, pracovné vyhliadky a celkový zdravotný stav. Táto štúdia sa uskutočnila s cieľom preskúmať úlohu Piceatannolu (PIC) v procese signálnej dráhy „mitochondriálnej biogenézy“ ako možného manažmentu porúch vyvolaných v stresovanom zvieracom modeli (modeloch) buď gama žiarením (IR) alebo podávaním rezerpínu ( OZE); ako inhibítor mitochondriálneho komplexu-I. PIC (10 mg/kg telesnej hmotnosti/deň; orálne) sa podával potkanom počas 7 dní po vystavení akútnej dávke žiarenia (6 Gy) alebo po jednorazovej injekcii rezerpínu (1 g/kg telesnej hmotnosti; sc). V porovnaní s rezerpínom alebo -žiarením sa PIC zoslabilpečeňovéarenálne mitochondriálne oxidačnéstres označovaný významným znížením obsahu lipidových peroxidov a NO s významnou indukciou aktivít SOD, CAT, GSH-PX a GR. PIC tiež významne zmiernil nárast zápalových markerov, TNF- a IL-6 a apoptotických markerov, cytochrómu c a kaspázy-3. Pokles oxidačného stresu, zápalu a apoptotických odpovedí súvisel s významným zlepšením mitochondriálnej biogenézy preukázaným zvýšenou expresiou a proteínovým tkanivovým obsahom signálnej dráhy SIRT1/p38-AMPK, PGC{6}}. Výsledky sú podložené významným zlepšením mitochondriálnej funkcie overenou vyššou hladinou obsahu ATP a aktivitou komplexu I, okrem zlepšeniapečeňovéarenálnych funkcií. Okrem toho histopatologické vyšetreniapečeňovéaobličkové tkaniváukázali, že PIC moduloval architektúru tkaniva po poškodení tkaniva vyvolanom rezerpínom alebo gama žiarením. Piceatannol zlepšuje mitochondriálne funkcie reguláciou oxidačnej/antioxidačnej nerovnováhy, zápalových a apoptotických reakcií, čo naznačuje jeho možné použitie ako adjuvantnej terapie v rádioterapeutických protokoloch na zmierneniepečeňovéaporanenia obličiek.

Kľúčové slová:gama ožarovanie, mitochondriálne poškodenie, piceatanol, rezerpín, pečeň, obličky

costanche pre funkciu obliciek

ÚvodRadiačná terapia alebo rádioterapia je použitie ionizujúceho žiarenia na ničenie rakovinových buniek a kontrolu vybraných metastáz. Veľká väčšina pacientov s rakovinou podstupuje radiačnú terapiu ako súčasť liečby rakoviny vrátane rakoviny prsníka, prostaty, krčka maternice, hlavy a krku, pľúc a mozgu, ako aj sarkómov.1 Vedľajšie účinky pochádzajú z poškodenia zdravých buniek a tkanív v blízkosti ošetrovanej oblasti. Terapeutické ožarovanie brucha na liečbu rakoviny hrubého čreva je zvyčajne spojené s vyššou mierou nešpecifickej bolesti brucha ako u pacientov bez ožarovania, roky po liečbe.2 Goldberg a Lehnert3 uviedli, že zabránenie poškodeniu nerakovinových tkanív mimo cieľová zóna je hlavnou prioritou pri využívaní ionizujúceho žiarenia (IR). Oxidačný stres vyvolaný žiarením zahŕňa rôzne škodlivé bunkové poškodenia vrátane zmien v génovej expresii, zvýšenej intracelulárnej produkcii ROS, mitochondriálneho poškodenia a apoptózy. Podobne rôzne správy spájali indukciu xenobiotíkpečeňovépoškodenie odlišnými typmi faktorov vrátane oxidačného stresu, zápalovej reakcie a bunkovej smrti.

Mitochondriálny komplex-I, najväčší a najkomplikovanejší enzým elektrónového transportného reťazca a vstupný bod pre elektróny do dýchacieho reťazca, sa považuje za krok obmedzujúci rýchlosť celkového dýchania, a preto hrá kľúčovú úlohu v energetickom metabolizme.4 Mutácie v jeho podjednotkách vedú k širokému spektru dedičných neuromuskulárnych a metabolických porúch.5 Reserpín podľa dokumentácie inhibuje komplex-I, stimuluje reaktívne formy kyslíka/dusíka spojené so zápalom a mitochondriálnu dysfunkciu v rôznych životne dôležitých orgánoch.6

Bunkový mitochondriálny objem tvorí asi 4 až 25 percent celkového objemu buniek; v závislosti od typu a stavu bunky teda mitochondrie predstavujú podstatný cieľ pre cytoplazmatické ožarovanie.7 Mitochondrie hrá kľúčovú úlohu v bioenergetickom stave tkaniva; preto sa jeho dysfunkcia považuje za hlavný spúšťač chorôb.8 Peroxizómovým proliferátorom aktivovaný receptor-gama koaktivátor-1 (PGC-1) je dôležitým transkripčným koaktivátorom, ktorý indukuje mitochondriálny metabolizmus aj biogenézu v molekulárnej úrovni. Uvádza sa, že PGC-1 má kľúčovú úlohu pri rôznych ochoreniach, kde po chemo- a rádioterapii vykazuje zmenenú expresiu v mnohých orgánoch.9 Avšak jeho úloha pri mitochondriálnej dysfunkcii vyvolanej ožiarením je stále nejasná. Aktivácia PGC-1 bola kontrolovaná prostredníctvom receptorov aktivovaných peroxizómovým proliferátorom (PPAR), proteínkinázy aktivovanej AMP (AMPK) a sirtuínu1 (SIRT1). Stručne povedané, fosforylácia AMPK podporuje expresiu a aktiváciu PGC-1; podobne SIRT1 deacetyluje a aktivuje PGC-1, čím reguluje mitochondriálnu biogenézu.10 Činidlá aktivujúce SIRT1- sprostredkované PGC-1 signálne dráhy môžu mať teda zásadný význam pri regulácii antioxidantov a mitochondriálnych funkčných stavy po toxickej deštrukcii spôsobenej určitými Exo alebo endotoxínmi.11 Príkladom takýchto činidiel je piceatanol (PIC), polyfenol patriaci do skupiny stilbénov; analóg resveratrolu, prirodzene sa vyskytujúci v rastlinách. Napríklad červené a biele hrozno obsahuje PIC v koncentráciách 374 a 43 ng/g, v tomto poradí.11 Okrem toho, mučenka a bobule Vaccinium sú bohaté na PIC.12,13 Uvádza sa, že PIC má široké spektrum biologických aktivity zahŕňajúce antidiabetické, neuroprotektívne, kardioprotektívne, antialergické a anti-agingové aktivity.14–16 Chráni tiež bunky pigmentového epitelu sietnice pred UV-B žiarením.17 Vo svetle vyššie uvedených podrobných informácií sa táto štúdia zamerala na moduláciu mitochondriálna dysfunkcia sprostredkovaná žiarením v porovnaní s dysfunkciou vyvolanou klasickým mitochondriálnym toxínom; rezerpín, so zameraním na potenciálny účinok piceatannolu proti poraneniam pečene a obličiek vyvolaným stresormi.

Materiály a metódy

Materiály:( Louis, MO, USA). Zvieratá: V tejto štúdii sa použili samce potkanov Wister Albino s hmotnosťou 150–180 g; boli zakúpené od šľachtiteľskej jednotky Egyptian Holding Company pre biologické produkty a vakcíny. Zvieratá boli umiestnené v štandardných klietkach a mali voľný prístup k vode a štandardnej laboratórnej strave; všetky zvieratá boli vystavené štandardným podmienkam teploty a cyklu svetlo-tma. Táto štúdia bola vykonaná v súlade s usmerneniami stanovenými Etickou komisiou pre výskum Národného centra pre výskum a technológiu žiarenia (NCRRT), Káhira, Egypt (Ref. No: 195/7/2020), ktoré boli v súlade s medzinárodnými usmerneniami za správnu starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat a dodržali príslušnú legislatívu uvedenú v Príručke pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat (publikácia NIH č. 85–23, 1996).

Proces ožarovania:Jednorazová dávka 6 Gray (Gy) gama žiarenia bola dodaná do celého tela potkanov pri rýchlosti dávky 0,67 Gy/min, bola vykonaná v NCRRT (Káhira, Egypt) s použitím kanadského gama žiarenia. bunka-40 (137Cesium). Dávku žiarenia vypočítali špecialisti na dozimetriu v NCRRT na základe dávkového príkonu emitovaného zdrojom 137Cézia, ktorý bol 0,67 Gy/min, ako to potvrdilo rutinné mapovanie plánovanej dávky a validačné štúdie NCRRT.

Experimentálny dizajn:Na vyhodnotenie účinkov PIC na mitochondriálnu dysfunkciu vyvolanú rezerpínom/žiarením boli potkany náhodne roztriedené do šiestich experimentálnych skupín; každá skupina pozostávala z ôsmich zvierat. Kontrolná (C) skupina: normálne potkany. Skupina PIC: potkany dostávali piceatannol počas siedmich po sebe nasledujúcich dní v dávke 10 mg/kg/deň perorálne. IR skupina: ožiarené potkany vystavené akútnej dávke 6 Gy. Skupina IR plus PIC: potkany orálne dostali PIC, ako je uvedené vyššie, po ožiarení (6 Gy). skupina OZE; potkany dostali jednu injekciu rezerpínu; sc, v dávke 1 g/kg. skupina RES plus PIC; potkany perorálne dostali PIC po injekcii rezerpínu (ako bolo uvedené vyššie). Dávky PIC, IR a RES podávané v tejto štúdii boli založené na skorších štúdiách18–20.

Odber krvi a tkaniva:Na konci experimentálneho obdobia boli potkany anestetizované intraperitoneálnou injekciou uretánu (1,2 g/kg telesnej hmotnosti),21 potom boli usmrtené cervikálnou dekapitáciou. Krv sa odoberala do heparinizovaných a neheparinizovaných skúmaviek na oddelenie plazmy a séra; centrifugáciou pri 3000 x g počas 15 minút s použitím centrifúgy Hettich Mikro 22R UP8U'I (Tuttlingen, Nemecko). Odobrali sa vzorky pitvaného tkaniva pečene a obličiek a každá sa rozdelila na dve časti; prvý z nich bol uložený pri -80 stupňoch na ďalšie hodnotenie antioxidačných biomarkerov, prozápalových mediátorov, apoptotických markerov a génových expresií. Druhá časť vzoriek pečene a obličiek bola fixovaná v 10 percentnom neutrálnom formalíne a pripravená na histopatologické vyšetrenie.

Metódy

Separácia mitochondriálnej frakcie:Mitochondriálne frakcie pečene a obličiek sa pripravili podľa metódy opísanej Lamplom et al.22 Stručne, tkanivá sa homogenizovali na ľade s použitím teflónového paličkového homogenizátora v médiu obsahujúcom 250 mM sacharózy, 10 mM Tris-HCl a 1 mM etylenu. kyselina diamíntetraoctová (EDTA), pH 7,2 pri 4 stupňoch. Homogenát sa centrifugoval pri 600 x g počas 10 minút a potom sa supernatant centrifugoval 5 minút pri 15, 000 x g, aby sa získala mitochondriálna peleta. Obsah proteínov v mitochondriálnych frakciách bol stanovený pomocou Bradfordovej metódy.23

Hodnotenie stavu mitochondriálneho oxidačného stresu:Rozsah peroxidácie lipidov bol hodnotený pomocou testu kyseliny tiobarbiturovej na malondialdehyd (MDA), ktorý sa použil podľa Yoshioka a kol.24 Oxid dusnatý (NO) sa meral podľa metódy Mirandy a kol.25 Superoxiddismutáza (SOD), hladiny katalázy (CAT), glutatiónreduktázy (GR) a glutatiónperoxidázy (GSH-Px) boli stanovené podľa metód Kakkar a kol., 26 Bergmeyer a kol., 27 Goldberg a Spooner, 28 a Gross a kol., 29 resp.

Hodnotenie mitochondriálnej funkcie:Aktivita komplexu dýchacieho reťazca I bola stanovená spektrofotometricky a vyjadrená ako umol redukovaného alebo oxidovaného substrátu za minútu na miligram mitochondriálneho proteínu. Aktivita komplexu I (NADH-ubichinón oxidoreduktáza) bola testovaná s použitím 100 μmol l-1 decyl ubichinónu ako akceptora elektrónov a 200 μmol l-1 NADH ako donoru v 10 mmol l-1 KH2PO4/K2HPO4 pufri, pH 7,5, obsahujúcom 3,75 mg·ml-1 BSA, 2 mmol l-1 KCN a 7,5 μmol l-1 antimycínu A. Oxidácia NADH sa potom merala pri 340 nm.30 Koncentrácia ATP sa merala pomocou súpravy (kat. č. S0027, Beyotime Biotechnology, Jiangsu, Čína) podľa pokynov výrobcu. Vyhodnotenie funkcií pečene a obličiek: Sérové ​​aktivity aspartátaminotransferázy (AST, kat. č. 261 002), alanínaminotransferázy (ALT, kat. č. 263 002) a alkalickej fosfatázy (ALP, kat. č. č. 217 002) boli stanovené ako biomarkery funkcie pečene pomocou komerčných súprav (Spectrum Diagnostics Co., Cairo, Egypt) podľa protokolu výrobcu. Podobne; na posúdenie funkcie obličiek sa kvantifikovali hladiny močoviny v sére a kreatinínu pomocou diagnostických súprav Bio-Mid (kat. č. URE118100 a CRE106100, Cairo, Egypt), v danom poradí, podľa pokynov výrobcu.

Hodnotenie zápalových markerov:V sére potkanov prozápalové cytokíny; tumor nekrotizujúci faktor alfa (TNF-, kat. č. RTA00) a interleukín 6 (IL-6, kat. č. SR6000B) sa skúmali pomocou súprav zakúpených od R&D Systems, Inc., Minneapolis , USA.

Hodnotenie apoptotických markerov:Hladiny proteínu cytochrómu-c (Cyt-c, kat. č. MITOISO1, Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA) a kaspázy-3 (CSB, kat. č. -E08857r, Cusabio Biotech, Ltd , Čína) v pečeňových a obličkových homogenátoch boli kvantifikované pomocou techniky ELISA podľa pokynov výrobcu.

Molekulárne hodnotenie mitochondriálneho PGC- 1:Obsah proteínu PGC-1 v pečeňových a obličkových homogenátoch potkanov bol stanovený pomocou súpravy ELISA (CSB-EL018425RA, Cusabio Biotech, Ltd., Čína), všetky postupy sa uskutočňovali podľa pokynov výrobcu.

Detekcia expresie génov SIRT1 a PGC-1 mRNA v tkanivách pečene a obličiek pomocou kvantitatívnej PCR v reálnom čase (qRT-PCR):Celková RNA bola extrahovaná zpečeňovéaobličkové tkanivohomogenizujte pomocou purifikačného činidla RNeasy (Qiagen, Valencia, CA) podľa pokynov výrobcu. Na hodnotenie kvality extrahovanej RNA sa použila gélová elektroforéza. Prvý reťazec cDNA bol syntetizovaný zo 4 ug celkovej RNA s použitím oligo (dT)12-18 priméru a Superscript™ II-RNase reverznej transkriptázy. Táto zmes sa potom inkubovala pri 42 stupňoch počas 1 hodiny, súprava bola zakúpená od SuperScript Choice System (Life Technologies, Breda, Holandsko). Pomocou real-time PCR (RT– PCR) s SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA USA) podľa metódy uvedenej Livakom a Schmittgenom31 bola génová expresia pre každú vzorku normalizovaná na expresiu - aktín takto:

Imunoblotovacia analýza:Homogenáty pečene a obličiek potkanov sa použili na analýzu Western blotting, ako už definovali Mingone et al.32 s použitím homogenizačného lyzačného pufra (Sigma-Aldrich, St. Louis, MD, USA). Na kvantifikáciu celkového obsahu proteínov v lyzáte sa použila testovacia súprava BCA (Thermo Fisher Scientific), potom sa každá vzorka naniesla na 8-percentnú elektroforézu dodecylsulfátu sodného a polyakrylamidového gélu (SDS-PAGE) a preniesla na nitrocelulózovú membránu (Amersham Bioscience, Piscataway, New Jersey, USA) s použitím polosuchého prenosového zariadenia (Bio-Rad, Hercules, Kalifornia). Membrány sa inkubovali s 5-percentným odtučneným mliekom blokujúcim pufrom obsahujúcim 10 mmol Tris–HCl (pH 7,4), 150 mmol NaCl a Tris-pufrovaný fyziologický roztok s 0,05 % Tween- 20 (TBST) pri 4 stupňoch cez noc. Membrány sa potom premyli TBST a inkubovali sa s protilátkami každej z protilátok anti-SIRT1, anti-p-38 a anti-pp-38 (Thr180/Tyr182) (1:500, Cell Signaling Technologies , Danvers, MA), cez noc na valcovej trepačke pri 4 stupňoch. Imunoblotovanie sa uskutočnilo s použitím indikovanej primárnej protilátky nasledovanej vhodným kozím imunoglobulínom konjugovaným s chrenovou peroxidázou (HRP) (Amersham Biosciences). Chemiluminiscenčná detekcia sa uskutočnila pomocou detekčnej súpravy Amersham podľa protokolov výrobcu a exponovala sa na rôntgenový film. Hladiny proteínov boli kvantifikované denzitometrickou analýzou autorádiogramov pomocou skenovacieho laserového denzitometra (Biomed Instruments). Výsledky boli stanovené po normalizácii expresie -aktínového proteínu (ako upratovacieho proteínu).

Histopatologické vyšetrenie

Vzorky tkaniva pečene a obličiek boli fixované v 10 percentnom roztoku formaldehydu a vložené do parafínu pomocou štandardných metód. Narezané tkanivá na 3- μm boli ošetrené farbením hematoxylín-eozín (H&E). Pod svetelným mikroskopom sa kontrolovali zafarbené rezy.33. Histopatologické zmeny hepatocytov a stupeň periportálnej infiltrácie lymfocytmi boli zaznamenané podľa Ramosa et al.34 Histopatologické nálezyobličkovélézie boli hodnotené podľa Zhang et al.35

Thepečeňovélézie boli hodnotené podľa nasledujúcich kritérií:

Štatistické analýzy

Porovnania medzi rôznymi skupinami sa uskutočnili jednosmernou analýzou rozptylu (ANOVA). Ide o parametrickú štatistickú analýzu, ktorá porovnáva rozdiely medzi skupinami a v rámci skupín na meranie rozdielov medzi dvoma alebo viacerými skupinami. Všetky štatistické analýzy boli vykonané pomocou štatistického balíka SPSS (Statistical Program for Social Science) (SPSS® Chicago, IL, USA) verzie 15.0 softvérového programu. Každá hodnota predstavuje priemer ± štandardnú odchýlku získanú od ôsmich zvierat v každej skupine. Rozdiel medzi priemermi sa považoval za významný pri P <>

Výsledky

Vplyv PIC na mitochondriálny oxidačný stres pečene a obličiek:Čo sa týka vplyvov OZE a IR napečeňovéstavu oxidačného stresu, pozoruhodné zvýšenie obsahu MDA v pečeni je spojené so zjavnou inhibíciou mitochondriálnych aktivít SOD, CAT, GSH-Px a GR v skupinách RES a IR v porovnaní s kontrolnou skupinou. Liečba PIC významne zoslabila RES a IR-indukovaný nárast obsahu MDA v pečeni a obnovilapečeňovémitochondriálne aktivity SOD, CAT, GSH-Px a GR pozorované v skupinách PIC plus RES a PIC plus IR v porovnaní s aktivitami skupín neliečených RES a IR (tabuľka 1).

Pokiaľ ide o účinky PIC proti OZE a indukované IRpoškodenie obličiek,biomarkery nefrotoxicity; hodnotili sa hladiny močoviny a kreatinínu v sére. Výsledky uvedené v tabuľke 1 odhalili výrazné zvýšenie hladín močoviny a kreatinínu v sére, sprevádzané zvýšením renálneho obsahu MDA, spolu s inhibíciouobličkovémitochondriálne aktivity SOD, CAT, GSH-Px a GR v skupinách RES a IR v porovnaní s kontrolnou skupinou. Na druhej strane PIC zvrátil tieto účinky, pretože významne znížil hladiny močoviny a kreatinínu v sére, ako aj obsah renálneho MDA. Okrem toho podávanie PIC vyvolalo významné zvýšenie renálnych mitochondriálnych aktivít SOD, CAT, GSH-Px a GR v skupinách PIC plus RES a PIC plus IR v porovnaní so skupinami RES a IR (tabuľka 1).

Účinok piceatanolu na zápalové markery a funkcie pečene a obličiek

Aktivita pečeňových enzýmov v sére; AST, ALT a ALP sa uskutočňovali na stanovenie rozsahu poškodenia pečene vyvolaného podávaním rezerpínu (RES) a vystavením ionizujúcemu žiareniu (IR). V tabuľke 2 významné zvýšenie aktivít AST, ALT a ALP v sére v skupinách RES a IR; v porovnaní s kontrolou sa zobrazí. Na druhej strane liečba RES a IR potkanov pomocou PIC významne korigovalapoškodenie pečeneindukované každou z toxických látok v sérových AST a ALT aktivitách v porovnaní s neliečenými RES a IR skupinami (tabuľka 2). Ako je uvedené v tabuľke 2, skupiny RES a IR vykazovali výrazné zvýšenie sérových hladín IL-6 a TNF- v porovnaní s kontrolnými potkanmi. Je pozoruhodné, že podávanie PIC skupinám RES a IR významne znížilo sérové ​​hladiny IL-6 a TNF- v skupinách PIC plus RES a PIC plus IR v porovnaní s ich zodpovedajúcou kontrolnou skupinou.

Vplyv liečby PIC na mitochondriálne zmeny pečene a obličiek u potkanov vystavených RES alebo žiareniu

Aktivita enzýmu mitochondriálneho komplexu I a obsah ATP boli hodnotené ako markery pre pečeňové amitochondriálne funkcie obličiek. Každá z injekcií rezerpínu a žiarenia

expozícia vyvolala významný pokles pečeňových aobličkové mitochondriálneObsah ATP a aktivita komplexu I v porovnaní s neliečenými skupinami (tabuľka 3). Skupiny liečené PIC však vykazovali významné zvýšenie aktivity mitochondriálnej dehydrogenázy (komplex{2}}) a obsahu ATP.

Vplyv PIC na pečeňové a renálne apoptotické markeryMitochondriálna dysfunkcia sa tiež odrazila v zjavnom stavepečeňovéaobličkovébunkovej apoptózy. Údaje zobrazené v tabuľke 4 naznačujú, že každý z RES a IR významne zvýšil obsah tkaniva pečene aobličkovécytochróm c a kaspáza-3 v porovnaní s kontrolnou skupinou. Významné poklesy boli zaznamenané v skupine PIC plus IR (tabuľka 4). V prípade skupiny PIC plus RES boli pozorované čiastočné, ale štatisticky významné zlepšenia v porovnaní so skupinou RES.

Liečba PIC upregulovala hepatocelulárne signálne molekuly PGC{0}} /p38Ako je znázornené na obrázku 1a až d, každý z RES a IR indukoval hlboké zníženie expresie proteínov v pečeni aobličkovéaktívny p38 (p-p38Thr180/Tyr182), ako je indikované znížením expresie p-p38/t-p38. To bolo sprevádzané výrazným poklesom pečeňových aobličkovéExpresia génu PGC{0}} a hladina proteínu, ako sa pozorovalo v skupinách s RES a IR, v porovnaní s kontrolnou skupinou. PIC liečba zlepšila RES a IR-indukovanú disrupčnú expresiu pečeňových a renálnych aktívnych p38 a PGC-1 proteínov v porovnaní s RES a IR neliečenými skupinami; (obrázok 2a–d). Na molekulárnej úrovni boli hladiny expresie SIRT-1 mRNA a proteínu výrazne znížené v skupinách liečených RES a IR v porovnaní s kontrolnou skupinou. Je pozoruhodné, že podávanie PIC vyvolalo zlepšenie pečeňových aobličkovéExpresia génu SIRT{0}} a hladiny proteínov v porovnaní so skupinami RES alebo IR (obrázok 3a–e).

Diskusia

Súčasná štúdia skúmala zmeny v mechanizme mitochondriálnej biogenézy vyvolané jednou dávkou ožiarenia v porovnaní s tou, ktorú produkuje klasický mitochondriálny toxín; rezerpín, intoxikácia prostredníctvom indukcie stavu oxidačného stresu spolu s následnými zmenami mitochondriálnych funkcií pečene a obličiek. Okrem oxidačného stresu existuje množstvo navrhovaných mechanizmov, ktoré môžu spôsobiť poranenia tkaniva, ako je zosilnenie zápalových reakcií, striedanie génovej expresie a bunkových signálnych dráh a indukcia apoptózy.36

V tejto štúdii signifikantne vyšší obsah lipidových peroxidov a NO v tkanivách s významnou inhibíciou aktivít SOD, CAT, GPX a GR indikoval fyziologickú toxicitu v tkanivách pečene a obličiek indukovanú žiarením aj rezerpínom. Takéto poruchy v stave redoxnej signalizácie vyvolali následnú dysfunkciu v každej pečeni a obličke, ako sa odráža v pozorovaných zmenách biomarkerov funkcie pečene; ALT, AST a ALP, ako aj tie zfunkcie obličiek; sérová močovina a kreatinín v porovnaní s kontrolnou skupinou. Porovnateľné výsledky boli zaznamenané v štúdii Moustafu et al.37

Možným mechanizmom týchto zvýšení je RES-indukované narušenie permeability plazmatickej membrány presakovanie hepatocytov týchto enzýmov do séra.38 V rovnakej línii nedávna štúdia39 uvádza, že radiáciou indukovaná nefrotoxicita bola spustená ROS-sprostredkovanou depresiou expresie cyklínu D1 vobličkovéjadier a buniek, čím sa indukujú zmeny vo vnútrobunkovej signalizácii s následkompoškodenie obličiek.

Po systémovom podaní sa rezerpín distribuuje do tkanív na základe ich prietoku krvi a ľahko preniká cez bunkové membrány a potom sa viaže na zložky intracelulárnej membrány, najmä tie, ktoré sú bohaté na fosfolipidy, pričom vytvárajú adukty indukujúce nestechiometrickú inhibíciu vychytávania monoamínov40 s následnou oxidatívnou stresový stav spôsobený oxidačnými procesmi týchto monoamínov monoaminooxidázami.41 Akumulácia tkanivových lipidových peroxidov tiež vyvoláva zápalový stav, ktorý zasahuje do mitochondriálnych funkcií vo viacerých orgánoch vrátane pečene a obličiek.

V súčasnej práci nadprodukcia ROS; vyplývajúce z IR-indukovanej rádiolýzy tkanivovej vody a oxidačného mitochondriálneho poškodenia indukovaného RES, môžu reagovať s makromolekulami a inými základnými cieľmi indukujúc výraznú autolýzu v mitochondriách42, čo vedie k mitochondriou sprostredkovanej apoptóze hepatocytov43, čo potvrdzuje významný nárastpečeňové a obličkovéaktivita cytochrómu c a kaspázy-3 uvedená v týchto výsledkoch. Okrem toho, hepatotoxicita a nefrotoxicita u potkanov liečených RES a IR tu bola potvrdená histopatologickými nálezmi (obrázky 4 a 5).

V súlade s vyššie uvedeným sme v tejto štúdii ukázali, že rezerpín významne znížil hladinu ATP a aktivity komplexu I závislého od sukcinátu, Sirt-1, PGC-1 a p38 MAPK, čo naznačuje zhoršená funkcia mitochondriálneho dýchacieho reťazca v pečeni aobličkové tkanivá.To by sa dalo pripísať zvýšenej akumulácii lipidov indukujúcej down-reguláciu SIRT1, čo zase znižuje expresiu -oxidačných génov v pečeni a obličkách.

Proteínkinázy aktivované mitogénom (MAPK) sú zapojené do aktivačnej slučky pozostávajúcej z ERK-1, ERK-2, JNK a kinázy p38, slučky, ktorá je regulovaná mechanizmom závislým od bunkového prostredia. potenciálne škodlivými abiotickými stresovými stimulmi.45 Nedávny výskum Parka et al.46 uviedol, že RES značne indukuje MAPK, ale inhibuje fosforyláciu p38, čo bolo zaznamenané v súčasných údajochpečeňové a obličkové tkanivá.

Zmenené hladiny cirkulujúcich cytokínov môžu byť neinvazívnymi prediktívnymi biomarkermi pre rádioterapiou indukované a klinické výsledky u pacientov s rakovinou.47 Rôzne štúdie uvádzajú, že pri zápalových stavoch majú cytokíny kľúčovú úlohu v meniteľných hladinách osi p38/PGC-1. 48 V našej štúdii stimulovali RES a IR zápalovú odpoveď, ktorá sa odrážala v náraste TNF- a IL-6 cytokínov so zníženými hladinami p38/PGC-1 v porovnaní so zodpovedajúcou kontrolou, čo naznačuje zapojenie p38 AMPAK inpoškodenie pečene a obličiek. Thabet et al.49 uviedli, že inhibícia PPAR-/p38 v hepatocytoch viedla k zvýšenej aktivácii cytokínov, s následným zvýšením expresie chemokínov na získavanie zápalových buniek, čo viedlo k apoptóze hepatocytov. Navrhované mechanizmy; RES môže indukovať poškodenie hepatocytov prostredníctvom

integrácia proliferácie hladkého endoplazmatického retikula, ribozómov a poškodenia mitochondrií.38 PGC-1 hrá kľúčovú úlohu v mitochondriálnej biogenéze v kostrovom svale50 a pečeni.51 Jeho delécia vedie k zníženému obsahu mitochondrií.52 Funkcie PGC-1 ako aktivačný transkripčný faktor a podieľa sa na koordinovanej regulácii jadrových a mitochondriálnych génov, ako sú jadrové respiračné faktory 1 a 2 a mitochondriálny transkripčný faktor-A.53 V súčasnej štúdii sa skúmala liečba piceatanolom pre jeho regulačné a indukčné účinky na Sirt -1/PGC-1 zapojené do mitochondriálnej biogenézy, a teda ovplyvňujúce jej integritu a funkcie. Výsledky ukázali, že piceatannol znížil peroxidáciu lipidov a obsah NO a zvýšil aktivitu GSH-PX, GR, SOD a CAT v pečeni

a obličky. Tieto účinky piceatannolu možno pripísať jeho štruktúrnej podobnosti s resveratrolom a pterostilbénom, ktorých porovnateľné účinky boli zaznamenané v rôznych štúdiách. Napríklad sa uvádza, že resveratrol a pterostilbén zvyšujú antioxidačný stav u diabetických zvierat.54,55 Podobne sa antioxidačné účinky pterostilbénu pripisovali jeho jedinečnej štruktúre s jednou hydroxylovou skupinou a dvoma metoxylovými skupinami, ktoré vychytávajú ROS56; ktoré sa podieľajú na iniciácii a patogenéze niekoľkých chorôb

Výsledky tiež odhalili, že piceatannol bol schopný zmierniť zápalové a apoptotické reakcie proti toxicite IR a RES v pečeni a obličkách. Piceatannol znížil nárast zápalových markerov, TNF- a IL-6 a apoptotických markerov, cytochrómu c a kaspázy-3. Okrem toho piceatannol posilnil expresiu a obsah proteínového tkaniva p-p38, SIRT1, PGC-1. V tomto kontexte sa zistilo, že pterostilbén štrukturálne podobný piceatannolu chráni potkany pred diabetickým oxidačným stresom myokardu a apoptózou prostredníctvom zvýšenej fosforylácie adenozínmonofosfátom aktivovanej proteínkinázy (AMPK).57 Okrem toho sa uvádza, že pterostilbén znižuje srdcový oxidačný stres prostredníctvom stimulácie AMPK/jadrový faktor erytroidný 2-faktor súvisiaci{10}} (Nrf2)/heme-oxygenáza (HO-1)58 a má neuroprotektívne vlastnosti proti zápalu vyvolanému amyloidom prostredníctvom inhibície NLRP3/kaspáza{18}} zápalová dráha v mozgu.59

PGC-1 je „hlavný kľúč“ mitochondriálnej biogenézy, ktorý stimuluje expresiu mitochondriálneho génu a replikáciu mitochondriálnej DNA.10 V súčasnej štúdii výsledky odhalili, že liečba PIC podporuje deacetyláciu PGC-1 a expresiu cieľového génu so zvýšenými hladinami proteínu PGC-1, čo je aktivácia dráhy závislá od SIRT1-, ako je analóg resveratrolu pri aktivácii mRNA SIRT1 v obličkách potkanov s diabetickou nefropatiou.53

zvýšená expresia PGC-1 vyvolaná piceatannolom; tu bola spojená so zvýšenou aktivitou antioxidačných enzýmov. V súlade s týmto pozorovaním Rius-Pérez et al.,60 Valera Alberni a Canto59 uviedli, že PGC-1 sa podieľa na indukcii detoxikačných enzýmov ROS. Preto sme špekulovali, že schopnosť piceatannolu potlačiť ROS vylepšený antioxidant a znížené zápalové a apoptotické reakcie môže fungovať prostredníctvom signálnej dráhy SIRT1/p38-AMPK

U potkanov liečených PIC po expozícii IR a RES bol pokles oxidačného stresu, zápalových a apoptotických markerov sprevádzaný zlepšením mitochondriálnej biogenézy. Vyššie hladiny obsahu ATP a aktivity komplexu I naznačujú zlepšenú mitochondriálnu funkciu. Modulátorová úloha PIC pri poškodení pečene a obličiek bola potvrdená zlepšením funkcií pečene a obličiek a histopatologickými vyšetreniami. Vďaka svojej vynikajúcej antioxidačnej funkcii je piceatannol (PIC) prospešnou zlúčeninou. PIC odvodil svoje antioxidačné vlastnosti od etylénových dvojitých väzieb a fenolových hydroxylových skupín.61 Li a kol.62 zistili, že PIC vykazuje silnú antioxidačnú aktivitu pri zachytávaní hydroxylových radikálov vďaka svojim štyrom fenolickým hydroxylovým skupinám na benzénovom kruhu. Setoguchi et al.63 preukázali, že piceatannol odhalil vyššiu metabolickú stabilitu ako resveratrol, pretože v rámci ich experimentu; farmakokinetická krivka pre piceatannol bola 2,1-krát vyššia ako pre resveratrol.

Výsledky získané v súčasnej štúdii sú v súlade s predchádzajúcimi zisteniami, ktoré uvádzali, že jahodové plody sú bohatým zdrojom fytochemikálií, aktivuje AMP-aktivovanú proteínkinázu (AMPK) signálnu dráhu, ktorá sa podieľa na mitochondriálnej biogenéze a antioxidačnej obrane.64–66 V okrem toho Wahdan a kol.67 preukázali, že PIC v dávke 10 mg/kg bola účinná pri liečbe poškodenia obličiek a získané výsledky tiež potvrdzujú, že liečba PIC (10 mg/kg telesnej hmotnosti) potkanov vystavených toxicite vyvolanej kadmiom odhalila inhibícia oxidačného stresu prostredníctvom upregulácie v úrovniach expresie mRNA a proteínov dráhy Nrf2.18 V tejto štúdii poskytujeme nový mechanizmus ochrany sprostredkovanej PIC demonštrovaním, že PIC môže chrániť pred oxidačným stresom vyvolaným gama žiarením, mitochondriálnou dysfunkciou a apoptózou prostredníctvom zníženia tkanivového obsahu peroxidov lipidov, NO a indukcie aktivít SOD, CAT, GPX a GR spolu s reguláciou SIRT1/p38-AMPK, PGC-1si žľabová dráha. Náš výskum má však určité obmedzenia; napríklad hodnotenie prechodu mitochondriálnej permeability, hodnotenie obsahu komplexu II a zápalových cytokínov v tkanivách, biochemická a transmisná elektrónová mikroskopia (TEM) mitochondriálnej morfológie by boli podpornými parametrami na podrobnejšie opísanie mechanizmov účinku PIC.

Záver

Dalo by sa dospieť k záveru, že piceatannol zlepšuje mitochondriálnu biogenézu a funkcie reguláciou oxidačnej/antioxidačnej nerovnováhy, zápalových a apoptotických reakcií, čo naznačuje, že ochranný účinok piceatannolu by mohol byť krokom vpred vo vývoji adjuvantnej terapie pre pacientov podstupujúcich rádioterapiu.