Izoastilbīns inhibē neironu apoptozi un oksidatīvo stresu smadzeņu išēmijas-reperfūzijas traumu arāta modelī: SIRT1/3/6 iesaiste

Vairāk informācijas E-paststina.xiang@wecistanche.com

Abstrakts

Fons.Ir pierādīts, ka izoastilbīnam (IAB) irantioksidantsun anti-apoptotiskās funkcijas. Nesen veiktais pētījums atklāja, ka IAB var samazinātoksidatīvsstress Alcheimera slimībā. Tomēr joprojām nav zināms, vai IAB antioksidatīvā funkcija aizsargā arī citas smadzeņu slimības.
Mērķi.Izpētīt IAB lomu un pamatā esošos mehānismus vidējo smadzeņu artēriju oklūzijas reperfūzijā (MCAO/R) žurkām.
Materiāli un metodes.Wistar žurku tēviņi tika nejauši sadalīti 5 grupās: viltus grupa, MCAO/R grupa un 3 MCAO/R grupas, kurām tika ievadīts IAB (20 mg/kg, 40 mg/kg vai 80 mg/kg) vienu reizi dienā 3 dienas. Infarkta lielums, modificēts neiroloģiskās smaguma rādītājs (mNSS),oksidatīvsstressmarķieri un neironu apoptozes marķieri tika izmantoti, lai pārbaudītu IAB funkciju.
Rezultāti.Salīdzinot ar MCAO/R grupu, IAB ievadīšana samazināja infarkta lielumu un mNSS rādītājus MCAO/R žurkām. Izoastilbīns arī samazināja malondialdehīda (MDA) līmeni un uzlaboja katalāzes (CAT), superoksīda dismutāzes (SOD) un glutationa peroksidāzes (GSH-PX) aktivitāti. Ārstēšana ar izoastilbīnu novājināja MCAO / R izraisītu neironuapoptozesalīdzinot ar MCAO/R grupu, par ko liecina gala deoksinukleotīdu transferāzes mediētās X-dUTP nick-end (TUNEL) un Western blot analīžu rezultāti. Isoastilbīns arī mainīja MCAO / R izraisīto SIRT1/3/6 proteīna ekspresijas pazemināšanos.
Secinājumi.Šie novērojumi liecina, ka IAB aizsargā pretoksidatīvsstress un neironu apoptoze žurkām pēc smadzeņu išēmijas-reperfūzijas (I/R) traumas, paaugstinot SIRT1/3/6, norādot, ka IAB varētu būt daudzsološs terapeitisks līdzeklis smadzeņu I/R traumām.
Atslēgvārdi:apoptoze, oksidatīvais stress, izoastilbīns, fokālās cerebrālās išēmijas-reperfūzijas bojājumi

Fons

Išēmisks un hemorāģisks insults ir vieni no galvenajiem invaliditātes un nāves cēloņiem visā pasaulē.1,2 Išēmisku insultu izraisa asinsvadu nosprostojums, tādējādi pakļaujot mērķa orgānus šūnu nāves riskam.3 Lai gan visefektīvākā smadzeņu išēmijas ārstēšana ir ātra atjaunot asins piegādi, trombolītiskā terapija var palielināt infarkta lielumu un saasināt išēmijas-reperfūzijas (I/R) bojājumus smadzenēs.1,4Tāpēc ir steidzami jāizstrādā jaunas zāles smadzeņu I/R traumu ārstēšanai.

Išēmijas-reperfūzijas traumas smadzenēs ietver sarežģītu patofizioloģiju, tostarp rašanosoksidatīvsstress, apoptoze un adenozīna trifosfāta (ATP) samazināšanās, kas var izraisīt neironu bojājumus.5 Išēmijas laikā veidojas reaktīvās skābekļa sugas (ROS), kas izraisa neironu veidošanos.apoptozeun neiroloģiskā disfunkcija.6 Konkrēti, NADPH oksidāzes rada ROS I/R traumas laikā, kas izraisaoksidatīvsstress. Šo stresu raksturo paaugstināta lipīdu peroksidācija, samazināta katalāzes (CAT) un superoksīda dismutāzes (SOD) aktivitāte un pazemināts glutationa (GSH) līmenis.7–11 Augsts ROS unoksidatīvsstresssavukārt izraisīs šūnu nāvi, izmantojot mitohondriju apoptotisko ceļu pēc smadzeņu I/R traumas.12 Mitohondriju caurlaidības pārejas poras var atvērties liekās ROS uzkrāšanās rezultātā, kā rezultātā samazinās mitohondriju transmembrānas potenciāls un palielinās kaspāzes aktivatoru ražošana. kā citohroms c, galu galā ierosinot kaspāzes kaskādi un izraisot šūnu nāvi.12 Geng et al. ierosināja, ka neironu šūnu apoptozi vismaz daļēji mediē mitohondriju apoptozes ceļš smadzeņu I/R traumu gadījumā.13 Līdz ar to oksidatīvā stresa un neironu apoptozes inhibīcija vai apvēršana ir daudzsološas jaunas metodes smadzeņu I/R bojājumu mazināšanai.

Lai izpētītu mehānismu, ar kura palīdzību IAB mazina I/R izraisītus bojājumus, mēs koncentrējāmies uz SIRT signalizācijas kaskādi. Nesenie pētījumi ir parādījuši SIRT1/3/6 aizsargājošo lomu dažādās slimībās, tostarp smadzeņu nervu deģenerācijā, asinsvadu iekaisumos un tauku ķermeņa uzkrāšanās gadījumā. Patiešām, mēs noskaidrojām, ka ārstēšana ar IAB palielina SIRT ekspresijas līmeni I/R traumas laikā, norādot, ka IAB var aizsargāt pret šūnām.apoptozeregulējot SIRT izteiksmi. Kopumā mūsu rezultāti liecina, ka IAB ir potenciāli noderīga klīniska smadzeņu I/R trauma ārstēšana.

Mērķi

Mūsu vispārējais mērķis bija izpētīt IAB ietekmi un pamatā esošos mehānismus I/R traumu gadījumā, izmantojot MCAO/R dzīvnieku modeli.

materiāli un metodes

Dzīvnieki

Wistar žurku tēviņi tika iegūti no Shanghai Laboratory Animal Company (Šanhaja, Ķīna). Žurkas vecumā no 60 līdz 90 dienām ar normālu ķermeņa svaru (200–250 g) tika barotas ar ad libitum barību un ūdeni un tika turētas konsekventā vidē (25 ± 2 grādi, 40 ± 10 procentu relatīvais mitrums un 12 stundu gaismas/tumsas cikls). . Dzīvnieki tika apstrādāti saskaņā ar Ķīnas Heilundzjanas tradicionālās ķīniešu medicīnas universitātes Jiamusi koledžas laboratorijas dzīvnieku kopšanas un lietošanas vadlīnijām. Heilundzjanas Ķīniešu medicīnas universitātes Jiamusi koledžas Institucionālā dzīvnieku kopšanas un izmantošanas komiteja apstiprināja dzīvnieku procedūras (apstiprinājuma Nr. 20190815).

MCAO/R traumas noteikšana un IAB ārstēšana

IAB toksicitāte tika noteikta, kā aprakstīts iepriekš.15 Isoastilbīns (Chengdu Purechem-Standard Co., Ltd., Chengdu, Ķīna) tika atšķaidīts līdz galīgajai koncentrācijai 20 mg/kg, 40 mg/kg un 80 mg/kg fosfātā. -buferšķīdums (PBS). Dzīvnieki tika randomizēti 5 grupās: 1. viltus; 2. MCAO/R; 3. MCAO/R, kam seko 20 mg/kg IAB; 4. MCAO/R, kam seko 40 mg/kg IAB; un 5. MCAO/R, kam seko 80 mg/kg IAB.

Žurkas tika anestēzētas, izmantojot intraperitoneālu (ip.) 50 mg/kg nātrija pentobarbitāla injekciju (Sinopharm Chemical Reagent, Pekina, Ķīna). Lai ieviestu MCAO/R, mēs atklājām miega artērijas, proti, ārējo miega artēriju (ECA), labo kopējo miega artēriju (CCA) un iekšējo miega artēriju (ICA). ECA un CCA tika proksimāli sasaistīti. ICA tika sasaistīta, izmantojot 0, 285 mm monopavedienu šuvi, kas tika ievietota ICA lūmenā apmēram 18 mm caur ECA celmu, lai aizsprostotu vidējo smadzeņu artēriju (MCA). LāzersDoplera (USCN KIT INC., Uhaņa, Ķīna) tika izmantota, lai apstiprinātu, ka asins plūsma ir samazināta līdz mazāk nekā 20 procentiem no normālā līmeņa. Fiktīvajai grupai tika veikta tāda pati operācija; tomēr artērijas nebija sasietas. Pēc 2 stundu ilgas oklūzijas ligētās artērijas tika atkārtoti perfūzētas, un pēc tam žurkām tika ievadīta barošana ar IAB (20 mg/kg, 40 mg/kg vai 80 mg/kg) vai PBS katru dienu 3 dienas pēc kārtas. Visbeidzot, 72 stundas pēc MCAO / R, tika novērtēta žurku neiroloģiskā spēja.

Žurku smadzeņu infarkta apjoma novērtēšana

Pēc ārstēšanas ar IAB smadzenes tika ātri nosvērtas, lai izmērītu to mitro svaru. Pēc tam smadzenes tika dehidrētas 100 grādu temperatūrā 24 stundas, lai novērtētu to sauso svaru. Ūdens koncentrācija smadzenēs tika aprēķināta šādi: ((slapja masa ‒ sausā masa) / mitrā masa) × 100 procenti.

Modificēts neiroloģiskās smaguma pakāpes rādītājs (mNSS)

Sensorās, motoriskās, līdzsvara un refleksu neiroloģiskās funkcijas tika novērtētas 72 stundas pēc MCAO operācijas, izmantojot mNSS.17 Neiroloģisko deficītu smagums tika ierindots skalā no 0 līdz 10, un augstāks rādītājs norāda uz smagāku bojājumu nervu sistēma.

Superoksīda dismutāzes (SOD), malondialdehīda (MDA), katalāzes (CAT) un glutationa peroksidāzes (GSH-PX) mērīšana

Pēc ārstēšanas ar IAB proteīnu saturs tika noteikts no smadzeņu audiem. Kortikālo homogenātu olbaltumvielu koncentrācija tika noteikta, izmantojot BCA komplektus (Beyotime, Šanhaja, Ķīna). SOD, MDA, CAT un GSH-PX tika atklāti, izmantojot atbilstošos komplektus (kataloga Nr. A003-1, A001-3, A007 un A005; Nanjing Jiancheng Bioinženierijas institūts, Nanjing, Ķīna). Īsumā, tika savākts kortikālā homogenāta supernatants. SOD gadījumā paraugus inkubēja ar WST-8/enzīma darba šķīdumu 37 grādu temperatūrā 30 minūtes. Absorbcija tika mērīta pie viļņa garuma 450 nm. Viena SOD fermentatīvās aktivitātes vienība (U) tika definēta kā parauga daudzums, kas nepieciešams, lai sasniegtu WST-8 formazāna krāsas inhibīcijas līmeni par 50%. MDA paraugi tika sajaukti ar darba šķīdumu un pēc tam karsēti 100 grādos 15 minūtes. Supernatanta absorbcija tika mērīta pie viļņa garuma 532 nm. CAT paraugi tika sajaukti ar CAT noteikšanas buferi un ūdeņraža peroksīda šķīdumu un pēc tam inkubēti 25 grādu temperatūrā 5 minūtes. Absorbcija tika noteikta pie viļņa garuma 520 nm. GSH-PX paraugi tika sajaukti ar GSH 37 grādu temperatūrā 5 minūtes. Supernatanta absorbcija tika mērīta pie viļņa garuma 412 nm. Viena enzīma aktivitātes vienība (U) tika definēta kā GSH-PX daudzums 1 mg proteīna, kas katalizēja 1 μmol/L GSH patēriņu, vienlaikus atskaitot neenzīmu reakcijas ietekmi.

Termināla deoksinukleotidiltransferāzes dUTP nick end marķēšanas (TUNEL) krāsošana

Ipsilaterālie puslodes smadzeņu audi tika izolēti, fiksēti 4 procentu paraformaldehīdā un iestrādāti parafīnā. Pēc tam audi tika sagriezti 5- μm šķēlēs un antigēns tika pakļauts 10 minūšu karsēšanai mikroviļņu krāsnī citrāta buferšķīdumā. Neironu apoptoze tika novērtēta, izmantojot TUNEL testu (In Situ Cell Death Detection Kit; Roche, Penzberg, Vācija), saskaņā ar ražotāja norādījumiem. Īsāk sakot, smadzeņu šķēles 30 minūtes ievietoja ledusaukstā 4% paraformaldehīdā un pēc tam 1 stundu inkubēja tumsā ar TUNEL reakcijas maisījumu 37 grādu temperatūrā. Pēc tam kodoli tika iekrāsoti ar 6-diamidino-2-fenilindolu (DAPI; Sigma-Aldrich). Paraugi tika attēloti un apoptozes indekss tika aprēķināts kā TUNEL pozitīvo šūnu skaits dalīts ar kopējo šūnu skaitu.

Western blot

Žurku smadzeņu audi tika lizēti, izmantojot radioimūnprecipitācijas testa (RIPA) buferi (Beyotime, Dalian, Ķīna). Olbaltumvielas tika pakļautas 12–15 procentu nātrija dodecilsulfāta-poliakrilamīda gēla elektroforēzei (SDS-PAGE) un pēc tam pārnestas uz polivinilidēnfluorīda (PVDF) membrānām (Millipore, Billerica, ASV). Membrānas tika bloķētas, izmantojot 5% beztauku pienu, un nakti inkubēja ar primārajām antivielām 4 grādu temperatūrā. Ar mārrutku peroksidāzi (HRP) konjugētās sekundārās antivielas pēc tam inkubēja istabas temperatūrā 2 stundas. Īpaši marķēto proteīnu signāli tika atklāti, izmantojot hemiluminiscences sistēmu. Aktīns tika izmantots, lai normalizētu Bcl-2, Bax un Sirtuin (SIRT1/3/6) proteīnu ekspresijas līmeni. Attēli tika analizēti, izmantojot ImageJ programmatūru.

Statistiskās analīzes

Dati ir parādīti kā vidējā ± standarta novirze (SD) no 3 neatkarīgiem eksperimentiem. Tika apstiprināts, ka katras grupas dati atbilst normālam sadalījumam, izmantojot Šapiro-Vilka testu. Atšķirības starp grupām tika analizētas, izmantojot vienvirziena dispersijas analīzi (ANOVA), kam sekoja Tukey post hoc tests, izmantojot Prism v. 8 programmatūru (GraphPad Software, Sandjego, ASV). Vērtība p< 0.05 indicated="" statistical="" significance.="" a post="" hoc="" power="" analysis="" was="" performed="" using="" g*power="" 3.1.9.7="" software="" (heinrich="" heine="" university,="" düsseldorf,="">

Rezultāti

Isoastilbīns aizsargā neironus no MCAO / R izraisītiem ievainojumiem

Lai noskaidrotu, vai IAB aizsargā neironus, kas pakļauti smadzeņu I/R, tika analizēta ūdens koncentrācija smadzenēs un infarkta tilpums. Kontroles dzīvniekiem infarkta nebija, un ūdens koncentrācija bija salīdzinoši zema (1.B,C att.; viltus grupa). Pēc MCAO/R operācijas mēs novērojām ievērojamu infarkta lieluma un ūdens koncentrācijas palielināšanos (1.B, C att.). Infarkts un išēmiska tūska norāda, ka mūsu pieeja veiksmīgi ģenerēja I/R modeli žurkām. Interesanti, ka, lietojot dažādas IAB koncentrācijas (20 mg/kg, 40 mg/kg un 80 mg/kg) uzreiz pēc traumas, mēs novērojām no devas atkarīgu infarkta un išēmiskas smadzeņu tūskas atveseļošanos (1.B un C att.). Šis rezultāts liecina, ka IAB aizsargā pret išēmijas izraisītiem smadzeņu bojājumiem. Tālāk mēs pārbaudījām šūnuapoptozeizmantojot mNSS testu. Kā parādīts 1. D attēlā, fiktīvi operētām žurkām nebija acīmredzamu neiroloģisku deficītu, savukārt MCAO / R žurkām bija ievērojami palielināti mNSS rādītāji. Atbilstoši morfoloģiskajām izmaiņām, kas parādītas 1.B un 1.C attēlā, ārstēšana ar IAB ievērojami samazināja MCAO/R žurku mNSS punktu skaitu (1.D att.). Kopumā šie rezultāti sniedz pierādījumus tam, ka IAB ir neiroprotektīva funkcija Vivo grauzēju modelī smadzeņu I/R traumas gadījumā. Ņemot vērā, ka augstākai IAB koncentrācijai bija labāka aizsargājoša iedarbība bez acīmredzamām blakusparādībām, mēs izmantojām 80 mg/kg turpmākajos eksperimentos.

Isoastilbīns mazina oksidatīvo stresu MCAO / R žurkām

Lai novērtētu IAB ietekmi uzoksidatīvais stress, GHS-PX, MDA, SOD un CAT līmeņi tika novērtēti pēc ārstēšanas ar IAB. Oksidatīvā stresa palielināšanās dēļ žurkām, kas tika pakļautas MCAO/R, bija augstāks MDA līmenis, salīdzinot ar viltus žurkām. Šo efektu vājināja ārstēšana ar IAB (2.A att.). Turklāt CAT, SOD un GHS-PX līmenis samazinājās MCAO/R žurkām, salīdzinot ar viltotām žurkām (2.B, D att.). Ārstēšana ar IAB paaugstināja CAT, SOD un GHS-PX līmeni MCAO/R žurkām (2.B, D att.), kas liecina, ka IAB aizsargā pret smadzeņu I/R bojājumiem, mazinot oksidatīvo stresu.

Isoastilbīns inhibē neironu apoptozi MCAO / R žurkām

Tālāk mēs izmantojām TUNEL testu, lai novērtētu neironusapoptozepēc smadzeņu I/R traumas. Kā parādīts 3.A attēlā, MCAO/R žurkām bija palielināts TUNEL pozitīvo šūnu skaits, ko samazināja ārstēšana ar IAB (3.A att.). Lai izpētītu IAB aizsardzības pamatā esošos mehānismus, mēs pārbaudījām apoptozes proteīnu Bax un Bcl -2 ekspresiju, izmantojot Western blot. Žurkām, kas pakļautas MCAO/R, Bax (pro-apoptotiskais marķieris) ekspresija tika paaugstināta, savukārt Bcl-2 (antiapoptotiskais marķieris) ekspresija bija pazemināta, salīdzinot ar viltus grupu (3.B, C att. ). Tomēr ārstēšana ar IAB novērsa MCAO/R izraisītas izmaiņas (3.B, C att.). Šie rezultāti liecina, ka IAB inhibēja neironu apoptozi MCAO / R žurkām.

Isoastilbīns pārregulē SIRT ekspresiju

Tālāk mēs centāmies pārbaudīt, kā IAB aizsargā neironus nooksidatīvais stress. Ir konstatēts, ka SIRT, no NAD plus atkarīga deacetilāze, kas galvenokārt lokalizēta mitohondrijās, ir saistīta ar šūnu izdzīvošanu un apoptozi, šūnu metabolismu un reakciju uz stresu. SIRT var aktivizēt mitohondriju signālus un ceļus, lai veicinātu mitohondriju proliferāciju un ATP veidošanos. Tas arī piedalās iekaisumā tādā veidā, ka SIRT samazināšanās izraisa hroniska iekaisuma faktoru, piemēram, NFκB un RelA/p65 aktivitātes, palielināšanos.18–20 Interesanti, ka vairākos pētījumos ir atklāts, ka SIRT iedarbojas uz nervu sistēmu un mazina oksidatīvos efektus. stress smadzeņu I/R traumu patofizioloģijā.21 Šeit mēs pētījām SIRT1/3/6 smadzeņu ekspresiju žurkām, kas pakļautas MCAO/R. Mēs noskaidrojām, ka MCAO/R traumas samazināja proteīna līmeni SIRT1/3/6, savukārt ārstēšana ar IAB mazināja šīs sekas (4.A–D att.). Šie dati liecina, ka IAB varētu būt aizsargājošs MCAO/R žurkām, regulējot SIRT1/3/6 ekspresiju aizsardzībā pret oksidatīvo stresu.

Diskusija

ROS koncentrācija paaugstinās līdz maksimumam, kas potenciāli var izraisīt apoptozi vai šūnu nekrozi.25–28 Ir vairāki labi zināmi oksidatīvā stresa marķieri. Piemēram, MDA, citotoksisks savienojums, ko rada lipīdu peroksidācija,29 palielinās žurku kardiomiocītos pēc I/R bojājumiem.30 Antioksidantu enzīmiem SOD, CAT un GHS-PX ir svarīga loma superoksīdu attīrīšanā un oksidatīvo bojājumu novēršanā.31, 32 Turklāt šo enzīmu aktivitātes izmaiņas ir saistītas arī ar oksidatīvo stresu. Oksidatīvā stresa mazināšana ir potenciāls veids, kā aizsargāt audus no I/R traumām.

Nesenais pētījums parādīja, ka IAB neiroprotektīvā iedarbība varētu būt saistīta ar oksidatīvā stresa modulāciju. Konkrēti, pētījumā atklājās, ka IAB inhibēja ROS veidošanos un inducēja SOD un GSH-PX, lai uzlabotu oksidatīvos bojājumus peles AD modelī.15 Tomēr, vai un kā IAB aizsargā pret I/R traumām smadzenēs, vēl nav zināms. Šajā pētījumā mēs parādījām, ka IAB veiksmīgi mazina smadzeņu I / R bojājumus, samazinot infarkta apjomu un neiroloģiskos deficītus pēc MCAO / R traumas. Lai pārbaudītu, vai IAB ietekme ir saistīta ar ROS sugu vājināšanos, mēs izmērījām vairākus oksidatīvā stresa marķierus. Tika konstatēts, ka ārstēšana ar izoastilbīnu pēc MCAO/R samazina MDA līmeni, bet palielina CAT, SOD un GSH-PX aktivitāti. Šie rezultāti liecina, ka IAB mediētās neiroprotekcijas pamatā pret I/R traumām ir oksidatīvā stresa samazināšana.

Patiešām, smadzeņu I/R spēj izraisīt neironu apoptozi.33,34 Proapoptotisko proteīnu (Bax un Bak) aktivācija un paralēla anti-apoptotisko proteīnu (piemēram, Bcl-2) inaktivācija notika smadzeņu laikā. I/R trauma. Gan Bcl-2, gan Bax atrodas mitohondriju membrānas ārējā daļā un piedalās šūnu apoptozes modulācijā.35–37 Iepriekšējie pētījumi liecina, ka Bcl-2 pārmērīga ekspresija bloķē neironu nāvi in ​​vitro un in vivo.38Erfani et al. konstatēja, ka Bax/Bcl-2 attiecība ir palielinājusies smadzeņu I/R traumas laikā, veicinot neironu apoptozi.39 Turklāt peļu smadzenēs, kas pakļautas MCAO/R, tika konstatēta Bax augšupregulācija un Bcl-2 pazemināšanās. 40 Turklāt ir konstatēts, ka IAB modulē gan Bcl-2, gan Bax proteīna ekspresijas līmeņus, lai uzlabotu redokssistēmu pelēm ar AD, norādot uz IAB antiapoptotisko lomu šajā stāvoklī.15 pētījumā mēs parādījām, ka IAB ievadīšana samazināja I/R izraisītu neironu apoptozi in vivo, samazinot Bax un paaugstinot Bcl-2. Šie atklājumi liecina, ka IAB neiroprotektīvā spēja ir atkarīga no tā anti-apoptotiskās aktivitātes žurkām. Tomēr I/R var izraisīt arī nekrozi, ko neizraisa oksidatīvais stress.25–28 Ir ļoti svarīgi noskaidrot, vai IAB var darboties arī, kavējot nekrozi, lai mazinātu I/R bojājumu.

Lai pārbaudītu mehānismu, ar kura palīdzību IAB mazina oksidatīvo stresu, mēs koncentrējāmies uz SIRT proteīniem. Iepriekšējā ziņojumā ir konstatēts, ka pārmērīga SIRT3 ekspresija kavē mitohondriju dalīšanos, lai aizsargātu pret smadzeņu I/R bojājumiem. Turklāt SIRT6 var aizsargāt smadzenes pret I/R bojājumiem, nomācot oksidatīvo stresu.2 Šeit mēs atklājām, ka SIRT1/3/ 6 tika ievērojami samazināts MCAO/R žurkām, savukārt IAB ievadīšana palielināja SIRTl/3/6 ekspresiju. Cik mums ir zināms, šis pētījums ir pirmais, kas parāda, ka IAB var palielināt SIRT1/3/6proteīna ekspresiju, lai mazinātu oksidatīvo stresu un neironu apoptozi, ko izraisa smadzeņu I/R bojājumi.

Ierobežojumi

Ir daudz dažādu aizsardzības ceļu pret oksidatīvo stresu. Šeit mēs parādījām, ka IAB aizsardzības signalizācijas mehānisms ir caur SIRT 1/3/6. Tomēr citi mehānismi pret oksidatīvo stresu vai smadzeņu I/R bojājumiem ir jāturpina noskaidrot. I/R traumas laikā ir iesaistīta gan apoptoze, gan nekroze; tomēr mēs koncentrējāmies tikai uz apoptozi. Tādējādi būs nepieciešami turpmāki pētījumi par IAB lomu nekrozē, lai pilnībā izskaidrotu IAB aizsargfunkciju I / R traumas laikā.

Secinājumi

Šeit mēs parādījām, ka IAB var mazināt oksidatīvo stresu un neironu apoptozi žurkām, kas pakļautas smadzeņu I / R. Turklāt IAB antioksidatīvais stress un anti-apoptotiskās funkcijas var rasties, regulējot SIRT1/3/6 ekspresiju. Kopumā mūsu dati liecina, ka IAB ir smadzeņu I/R traumu ārstēšanas kandidāts.

ORCID iDs Lifeng An  https://orcid.org/0000-0002-4835-1817 Dandan Zhu  https://orcid.org/0000-0001-9119-9956 Xin Zhang  https://orcid.org/0000-0002-9496-1691 Jingwen Huang  https://orcid.org/0000-0001-6449-5362 Guangbao Lu https://orcid.org/0000-0002-2465-8996

Lifengs An1,B,D, Dandans Džu2,B, Sjiņ Džan2,C, Jingvens Huangs1,C, Guangbao Lu1,A,F

1 Jiamusi koledža, Heilundzjanas Ķīniešu medicīnas universitāte, Ķīna

2 Absolventa skola, Heilundzjanas Ķīniešu medicīnas universitāte, Jiamusi, Ķīna

A – pētījuma koncepcija un dizains; B – datu vākšana un/vai apkopošana; C – datu analīze un interpretācija;

D – raksta rakstīšana; E – raksta kritiska pārskatīšana; F – raksta galīgais apstiprinājums

Atsauces

1. Rossi DJ, Brady JD, Mohr C. Astrocītu metabolisms un signalizācija smadzeņu išēmijas laikā. Nat Neurosci. 2007;10(11):1377–1386. doi:10.1038/nn2004
2. Ribeiro PW, Cola PC, Gatto AR u.c. Saikne starp disfāgiju, Nacionālo veselības institūtu insulta skalas punktu skaitu un pneimonijas prognozētājiem pēc išēmiska insulta. J Insults Cerebrovasc Dis. 2015. gads; 24(9):2088–2094. doi:10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2015.05.009
3. Hu X, De Silva TM, Chen J, Faraci FM. Smadzeņu asinsvadu slimības un neirovaskulāri bojājumi išēmiskā insulta gadījumā. Circ Res. 2017;120(3):449–471. doi:10.1161/circresaha.116.308427
4. Tabassum R, Vaibhav K, Shrivastava P, et al. Perililspirts uzlabo funkcionālos un histoloģiskos rezultātus pret išēmijas-reperfūzijas bojājumiem, mazinot oksidatīvo stresu un nomācot COX-2, NOS-2 un NF-κB vidējās smadzeņu artērijas oklūzijas žurkām. Eur J Pharmacol. 2015;747:190–199. doi:10.1016/j.ejphar.2014.09.015
5. Woodruff TM, Thundyil J, Tang SC, Sobey CG, Taylor SM, Arumugam TV. Cilvēka išēmiskā insulta patofizioloģija, ārstēšana un dzīvnieku un šūnu modeļi. Mols Neurodegener. 2011; 6(1):11. doi:10.1186/1750- 1326-6-11
6. Gonzalez-Rodriguez PJ, Xiong F, Li Y, Zhou J, Zhang L. Augļa hipoksija palielina hipoksiskas-išēmiskas smadzeņu traumas neaizsargātību jaundzimušo žurkām: Glikokortikoīdu receptoru loma. Neurobiol Dis. 2014; 65:172–179. doi:10.1016/j.nbd.2014.01.020
7. Rodrigo R, Fernández-Gajardo R, Gutiérrez R u.c. Oksidatīvais stress un išēmiskā insulta patofizioloģija: jaunas terapeitiskās iespējas. CNS Neirol Disord Drug Targets.2013;12(5):698–714. doi: 10.2174/ 1871527311312050015
8. Zhang C, Ling CL, Pang L u.c. Tieša makromolekulāra zāļu piegāde smadzeņu išēmijas zonā, izmantojot neitrofilu mediētas nanodaļiņas. Teranostika. 2017;7(13):3260–3275. doi: 10.7150/thno.19979
9. Kahles T, Luedike P, Endres M u.c. NADPH oksidāzei ir galvenā loma asins-smadzeņu barjeras bojājumos eksperimentālā insulta laikā. Insults. 2007;38(11):3000–3006. doi:10.1161/strokeaha.107.489765
10. Chen H, Song YS, Chan PH. NADPH oksidāzes inhibīcija ir neiroprotektīva pēc išēmijas-reperfūzijas. J Cereb Blood Flow Metab. 2009. gads; 29(7):1262–1272. doi:10.1038/jcbfm.2009.47
11. Kapoor M, Sharma N, Sandhir R, Nehru B. NADPH oksidāzes inhibitora apocinīna ietekme uz išēmijas-reperfūzijas hipokampu traumu žurku smadzenēs. Biomed Pharmacother. 2018; 97:458–472. doi:10.1016/j. biopha.2017.10.123
12. Yu S, Wang C, Cheng Q u.c. Achyranthes bidentata polipeptīdu aktīvā sastāvdaļa nodrošina neiroaizsardzību, inhibējot no mitohondriju atkarīgo apoptotisko ceļu kultivētos neironos un smadzeņu išēmijas dzīvnieku modeļos. PLoS One. 2014. gads; 9(10):e109923. doi:10.1371/journal.pone.0109923
13. Geng HX, Li RP, Li YG u.c. 14, 15-EET nomāc neironu apoptozi išēmijas reperfūzijā caur mitohondriju ceļu. Neurochem Res.2017;42(10):2841–2849. doi:10.1007/s11064-017-2297-6
14. Du Q, Li L, Jerz G. Astilbīna un izoastilbīna attīrīšana smilax glabra rhizome ekstraktā ar ātrgaitas pretstrāvas hromatogrāfiju. J Chromatogr A. 2005;1077(1):98–101. doi:10.1016/j.chroma. 2005.04.072
15. Yu H, Yuan B, Chu Q, Wang C, Bi H. Izoastilbīna aizsargājošās lomas pret Alcheimera slimību, izmantojot Nrf{1}}mediētu antioksidāciju un anti-apoptozi. Int J Mol Med.2019;43(3):1406–1416. doi: 10.3892/ijmm. 2019.4058
16. Zhou X, Xu Q, Li JX, Chen T. Divu flavanonola glikozīdu strukturālā pārskatīšana no Smilax glabra. Planta Med. 2009;75(6):654–655. doi:10. 1055/s-0029-1185360
17. Morimoto J, Yasuhara T, Kameda M u.c. Elektriskā stimulācija uzlabo transplantēto kaulu smadzeņu stromas šūnu migrācijas spēju grauzēju išēmiskā insulta modelī. Cell Physiol Biochem. 2018. gads; 46(1):57–68. doi: 10.1159/000488409
18. Torrens-Mas M, Pons DG, Sastre-Serra J, Oliver J, Roca P. SIRT3 klusēšana sensitizē krūts vēža šūnas pret citotoksisku ārstēšanu, palielinot ROS ražošanu. J Cell Biochem. 2017;118(2):397–406. doi:10.1002/jcb.25653
19. Nassir F, Arndt JJ, Johnson SA, Ibdah JA. Mitohondriju trīsfunkcionālā proteīna regulēšana modulē bezalkoholisko taukaino aknu slimību pelēm. J Lipid Res. 2018;59(6):967–973. doi:10.1194/jlr.M080952
20. Torrens-Mas M, Hernández-López R, Oliver J, Roca P, Sastre-Serra J. Sirtuin 3 klusēšana uzlabo oksaliplatīna efektivitāti, izmantojot MnSOD acetilēšanu resnās zarnas vēža gadījumā. J Cell Physiol. 2018;233(8):6067–6076. doi:10.1002/jcp.26443
21. Hernández-Jiménez M, Hurtado O, Cuartero MI u.c. Klusais informācijas regulators 1 aizsargā smadzenes pret smadzeņu išēmiskiem bojājumiem. Insults. 2013;44(8):2333–2337. doi:10.1161/strokeaha.113.001715
22. Chen GY, Nuñez G. Sterils iekaisums: bojājumu noteikšana un reaģēšana uz tiem. Nat Rev Immunol. 2010;10(12):826–837. doi: 10.1038/nri2873
23. Eltzschig HK, Eckle T. Išēmija un reperfūzija: no mehānisma līdz tulkošanai. Nat Med. 2011;17(11):1391–1401. doi: 10,1038/nm.2507
24. Dziedzic T. Sistēmisks iekaisums kā terapeitisks mērķis akūtā išēmiskā insulta gadījumā. Expert Rev Neurother.2015;15(5):523–531. doi:10.1586/ 14737175.2015.1035712
25. Yemisci M, Gursoy-Ozdemir Y, Vural A, Can A, Topalkara K, Dalkara T. Pericītu kontrakcija, ko izraisa oksidatīvi-nitratīvs stress, pasliktina kapilāru atplūdi, neskatoties uz veiksmīgu aizsprostotas smadzeņu artērijas atvēršanu. Nat Med. 2009;15(9):1031–1037. doi: 10,1038/nm.2022
26. Chen H, Yoshioka H, ​​Kim GS u.c. Oksidatīvais stress smadzeņu išēmisko bojājumu gadījumā: šūnu nāves mehānismi un potenciālie molekulārie mērķi neiroaizsardzībai. Antioksīda redoksa signāls. 2011;14(8):1505–1517. doi:10.1089/ars.2010.3576
27. Olmez I, Ozyurt H. Reaktīvās skābekļa sugas un išēmiska cerebrovaskulāra slimība. Neurochem Int. 2012;60(2):208–212. doi:10.1016/j. neuint.2011.11.009
28. Guo J, Cheng C, Chen CS u.c. Pārmērīga fibulīna-5 ekspresija mazina išēmijas/reperfūzijas bojājumus pēc vidējās smadzeņu artērijas oklūzijas žurkām. Mol Neurobiol. 2016;53(5):3154–3167. doi:10,1007/s12035- 015-9222-2
29. Qiang M, Xu Y, Lu Y u.c. MDA modificēto proteīnu autofluorescence kā in vitro un in vivo zonde oksidatīvā stresa analīzē. Olbaltumvielu šūna. 2014;5(6):484–487. doi:10,1007/s13238-014-0052-1
30. Hou S, Zhao MM, Shen PP u.c. Salvianolskābju neiroprotektīvā iedarbība pret smadzeņu išēmiju/reperfūzijas bojājumiem. Int J Mol Sci. 2016;17(7). doi: 10.3390/ijms17071190
31. Adibhatla RM, Hatcher JF. Lipīdu oksidācija un peroksidācija CNS veselībā un slimībās: no molekulāriem mehānismiem līdz terapeitiskām iespējām. Antioksīda redoksa signāls. 2010;12(1):125–169. doi:10.1089/ ars.2009.2668
32. Staroń A, Mąkosa G, Koter-Michalak M. Oksidatīvais stress eritrocītos pacientiem ar reimatoīdo artrītu. Rheumatol Int. 2012. gads; 32(2):331–334. doi:10,1007/s00296-010-1611-2
33. Aşcı S, Demirci S, Aşcı H, Doğuç DK, Onaran İ. Pregabalīna neiroprotektīvā iedarbība uz smadzeņu išēmiju un reperfūziju. Balkan Med J. 2016;33(2):221–227. doi:10.5152/balkanmedj.2015.15742
34. Tao T, Li CL, Yang WC u.c. Propofola aizsargājošā iedarbība pret visu smadzeņu išēmiju / reperfūzijas bojājumiem žurkām, inhibējot apoptozi izraisošo faktoru ceļu. Brain Res.2016;1644: 9–14. doi:10.1016/j.brainres.2016.05.006
35. Martinou JC, Youle RJ. Mitohondriji apoptozē: Bcl-2 ģimenes locekļi un mitohondriju dinamika. Dev Cell. 2011;21(1):92–101. doi:10.1016/j.devcel.2011.06.017
36. Borner C, Andrews DW. Apoptotiskās poras uz mitohondrijiem: vai mēs izlaužamies cauri vai joprojām esam iestrēguši? Šūnu nāves atšķirība. 2014;21(2):187–191. doi:10.1038/cdd.2013.169
37. Siddiqui WA, Ahad A, Ahsan H. BCL2 ģimenes noslēpums: Bcl-2 proteīni un apoptoze. Atjauninājums. Arch Toxicol. 2015;89(3):289–317. doi:10,1007/s{10}}
38. Maes ME, Schlamp CL, Nickells RW. BAX uz pamatiem: kā BCL2 gēnu saime kontrolē tīklenes ganglija šūnu nāvi. Prog Retin Eye Res. 2017;57:1–25. doi:10.1016/j.preteyeres.2017.01.002
39. Erfani S, Khaksari M, Oryan S, Shamsaei N, Aboutaleb N, Nikbakht F. Nampt/PBEF/visfatīns iedarbojas neiroprotektīvi pret išēmiju/reperfūzijas bojājumiem, modulējot Bax/Bcl-2 attiecību un novēršot kaspāzes veidošanos. {2}} aktivizēšana. J Mol Neurosci. 2015;56(1):237–243. doi:10,1007/s{10}}

40. Chen L, Cao J, Cao D, et al. Deksmedetomidīna aizsargājošā iedarbība

pret diabētiskās hiperglikēmijas izraisītu smadzeņu išēmiju/reperfūzijas bojājumu: in vivo un in vitro pētījums, Life Sdi, 2019:235:116553.doi; 10.1016/ilfs.2019116553

41. Zhao H, Luo Y, Chen L u.c. Sirt3 inhibē smadzeņu išēmijas-reperfūzijas bojājumus, normalizējot Wnt / -catenin ceļu un bloķējot mitohondriju dalīšanos. Šūnu stresa pavadoņi. 2018;23(5):1079–1092. doi:10.1007/s{11}}g

42. Zhang W, Wei R, Zhang L, Tan Y, Qian C. Sirtuin 6 aizsargā smadzenes no smadzeņu išēmijas / reperfūzijas bojājumiem, izmantojot NRF2 aktivāciju. Neirozinātne.2017;366:95–104. doi:10.1016/j.neuroscience.2017.09.035