Gossiptrinas, natūraliai atsirandantis flavonoidas, silpnina geležies sukeltą neuronų ir mitochondrijų pažeidimą 1 dalis

Susisiekite suoscar.xiao@wecistanche.comdaugiau informacijos

Abstraktus:Geležies homeostazės sutrikimas yra svarbus veiksnys, lemiantis mitochondrijų funkcijos praradimą nervinėse ląstelėse, dėl kurio atsiranda neurodegeneracija. Čia mes įvertinome apsauginį gossypitrin(Gos), natūraliai atsirandančio flavonoido, poveikį geležies sukeltam neuronų ląstelių pažeidimui, naudojant pelių hipokampo HT-22 ląsteles ir mitochondrijas, išskirtas iš žiurkių smegenų. Gosas sugebėjo išgelbėti HT22 ląsteles nuo žalos, kurią sukėlė 100 uM Fe()-citratas (EC50 8,6 uM). Ši apsauga buvo susijusi su geležies sukelto mitochondrijų membranos galimo išsisklaidymo ir ATP išeikvojimo prevencija. Izoliuotose mitochondrijose Gosas (50uM) sukėlė beveik visišką apsaugą nuo geležies sukelto mitochondrijų patinimo, mitochondrijų transmembraninio potencialo praradimo ir ATP išeikvojimo. Gosas taip pat užkirto kelią Fe(II.)-citrato sukeltai mitochondrijų lipidų peroksidacijai, kurios ICs0 vertė (12,45 μM) buvo maždaug devynis kartus mažesnė už tret-butilo hidroperoksido sukeltąOksidacijos. Be to, flavonoidas veiksmingai slopino tiek 15, tiek 1,5 mM 2-dezoksiribozės skilimą. Jis taip pat sumažino Fe(II) koncentraciją su laiku, tuo pačiu padidindamas O2 suvartojimo lygį ir pakenkdamas Fe(II) sumažėjimui askorbatu. Gos-Fe(I) kompleksai buvo aptikti UV-VIS ir IR spektroskopijose, o akivaizdi Gos-geležies stechiometrija buvo 2:1. Rezultatai rodo, kad Gosas paprastai neveikia kaip klasikinis antioksidantas, tačiau jis tiesiogiai veikia geležį, išlaikydamas ją savo geležies formoje, stimuliuodamas Fe(II) oksidaciją. Todėl metalo jonai negalėtų dalyvauti Fentono tipo reakcijoje ir lipidų peroksidacijos dauginimosi fazėje. Taigi Gosas gali būti naudojamas neuronų ligoms, susijusioms su geležies sukeltu oksidaciniu stresu ir mitochondrijų pažeidimu, gydyti.

Norėdami sužinoti daugiau, spustelėkite čia

Raktažodžiai: gossypitrinas; geležis; HT-22 ląstelės; mitochondrijos;neurodegeneracija; neuroprotekcija

1. Įvadas

Geležis yra esminis kofaktorius daugelyje svarbių biologinių procesų, tokių kaip DNR sintezė ir atkūrimas, deguonies pernešimas, ląstelių kvėpavimas, ksenobiotinė apykaita ir hormonų sintezė [1. Tačiau esant dideliam ląstelių kiekiui, jis gali padidinti ląstelių reaktyviųjų deguonies rūšių skaičių, pakeisdamas ląstelių redokso potencialą [2,3]. Geležies dishomeostazė pastebima beveik visose neurologinėse būklėse, tokiose kaip Parkinsono liga (PD), Alzheimerio liga (AD), Huntingtono liga (HD), išsėtinė sklerozė, Friedreicho ataksija, epilepsija, neramių kojų sindromas ir insultas [4,5]. Ypač intracerebrinio kraujavimo atveju, kai yra mikrovaskuliatorių plyšimas, o išsiskyręs kraujas sukelia iš kraujo gautą geležies poveikį nervinėms ląstelėms, pagrindiniai neurodegeneracijos mechanizmai yra geležies ir hemo sukelta ROS gamyba, uždegimas ir ekscitotoksiškumas [6,7]. In vitro ir in vivo eksperimentiniai smegenų kraujavimo modeliai parodė, kad yra feroptozė , nuo geležies priklausoma reguliuojamos nekrozės forma [8]. Be to, vis daugiau įrodymų rodo, kad geležies homeostazės sutrikimas yra būtinas norint prarasti mitochondrijų funkciją nervinėse ląstelėse [9,10], o tai savo ruožtu gali sukelti neurodegeneraciją [11-14]. Neseniai buvo pranešta apie ryšį tarp anksti prasidėjusios Parkinsono ligos formos su geležies metabolizmo disreguliacijos sutrikimu ir mitochondrijų sutrikimu [15]. Dėl palyginti didelio geležies ir ROS kiekio sambūvio mitochondrijų skyriuose šis organelis tampa jautrus hidroksilo radikalų sukeltai žalai. Todėl farmakologiniai agentai, nukreipti į smegenų geležies reguliavimą ir geležies sukeltą mitochondrijų sutrikimą, gali būti terapiniu požiūriu naudingi prieš neurodegeneraciją. Nustatyta, kad keli geležies chelatavimo agentai turi neuroprotekcinį poveikį skirtinguose eksperimentiniuose modeliuose [16-19]. Kita vertus, buvo daug pranešimų apie natūraliai atsirandančių polifenolių neuroprotekcinį potencialą dėl jų antioksidacinio poveikio, pagrįsto geležies chelatavimo ir laisvųjų radikalų šalinimo veiklos deriniu [20,21]. Mūsų grupė pastebėjo, kad katecholį turintys polifenoliai, tokie kaip mangiferinas, guttiferonas-A ir rapanonas, sąveikauja su geležimi tiek in vitro, tiek in vivo, taip panaikindami jos katalizinį vaidmenį skatinant ROS [22-28]. Mes taip pat neseniai pranešėme apie stiprų antioksidacinį gosiptrino (Gos), natūraliai atsirandančio flavonoido, poveikį (1 pav.), Nurodant jo galimą naudojimą kaip neuroprotekcinį agentą [29]. Nepaisant to, mažai žinoma apie mechanizmus, susijusius su šiais antioksidaciniais poveikiais. Plokščios šešių narių ciklinės sistemos buvimas su elektronų delokalizacija, katecholio moiety ir dar trimis aromatinėmis hidroksilo grupėmis (dvi iš jų greta karbonilo grupės) stipriai rodo, kad ši molekulė gali veikti kaip geležies chelatas, nes tai yra struktūrinės savybės, palankios geležies chelatavimui flavonoidais 30]. Taigi šio tyrimo tikslas yra įvertinti Gos gebėjimą apsaugoti HT-22neuronų ląstelėsir izoliuotos žiurkių smegenų mitochondrijos iš geležies sukeltųoksidacinė žala. Kiti tyrimai su ląstelių/mitochondrijų neturinčiomis sistemomis buvo atlikti siekiant toliau apibūdinti Goso ir geležies sąveikos pobūdį.

2. Rezultatai

2.1. Gosas gelbsti HT-22 ląsteles nuo Fe(I)-sukeltos ląstelių mirties

Fe(II)(100 μM) sumažino HT-22 ląstelių išgyvenamumą iki 17,4% po 24 valandų ekspozicijos, kaip apskaičiuota pagal MTT tyrimą. Gosas užkirto kelią hipokampo ląstelių mirčiai nuo dozės priklausančiu būdu. EC50 buvo 8,64± 1,58 μM (2A pav., intarpas). Visiška ląstelių apsauga buvo pastebėta naudojant 100 μM Gos buvo veiksmingesnė nei Trolox (500 uM), gerai žinomas hidroizoliucinis antioksidantas, kuris 74% užkirto kelią ląstelių mirčiai.

HT-22 geležies poveikis 2 val. (prieš ląstelių žūtį) sukėlė mitochondrijų membranos potencialo išsklaidymą, apskaičiuotą pagal rodamino 123 sulaikymą organeliuose (2B pav.) ir ATP išeikvojimą (2C pav.). Tai rodo galimą ryšį tarp toksinio geležies sukelto poveikio mitochondrijoms ir ląstelių gyvybingumui. Gosas užkirto kelią nuo geležies priklausomam nuo dozės priklausomam mitochondrijų sutrikimui, sekdamas neuronų gyvybingumo modeliais, kurie parodė, kad jis gali užkirsti kelią geležies sukeltai HT-22 ląstelių mirčiai per mitochondrijų apsaugą.

2 pav.Apsauga nuo geležies sukelto neuronų ląstelių pažeidimo. Gos poveikis HT-22 pelių hipokampo neuronų išlikimui (A), ląstelių mitochondrijų membranos potencialui (B) ir ląstelių ATP lygiui (C). Gos (0-100 μM) arba Trolox (500 μM) buvo inkubuojami 24 h (gyvybingumas) arba 2h (mitochondrijų membranos potencialas ir ATP lygis) su 100 μM FeCl2/1 mM citratu. Tyrimo sąlygos aprašytos 4 skirsnyje. Pažeistose kontrolinėse ląstelėse (be Gos) buvo DMSO (0,001%)plius geležies ir citrato mišinys. Rezultatai išreiškiami ląstelių žūties procentine dalimi, palyginti su nepažeistu kontroliniu bandiniu (kuriame kaip transporto priemonė yra DMSO0,001 %). Vertės yra priemonės, ± S.D. iš trijų skirtingų eksperimentų. Skirtingi simboliai rodo statistinius skirtumus p<0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

Cistanche gali pagerinti imunitetą

2.2. Gos gelbsti žiurkių smegenų mitochondrijas iš geležies sukeltos mitochondrijų lipoperoksidacijos Smegenų mitochondrijos, inkubuotos Fe()-citratu (50 μM), patyrė ryškią lipoperoksidaciją, išreikštą padidėjusiu tiobarbituro rūgšties reaktyviosios medžiagos susidarymu (3A pav.). Gosas slopino geležies sukeltą mitochondrijų lipidų peroksidaciją priklausomai nuo koncentracijos (IC50 vertė 12,45±1,24 μM) (3A pav., intarpas). Gos poveikis tret-butilo hidroperoksidui(300 μM)sukeltai mitochondrijų lipidų peroksidacijai (IC50 vertė>100 μM) rodo, kad jis yra veiksmingesnis užkertant kelią geležies sukeltam lipidų peroksidavimui nei peroksilo sukelta lipidų peroksidacijai, o tai rodo jo gebėjimą tiesiogiai veikti geležies (3B pav.).

3 pav. Gos slopina malondialdehido susidarymą mitochondrijose, kurį sukelia 50 uM Fe()-citratas(A)arba 300μM tret-butilo hidroperoksidas(B). Ratbrain mitochondrijos (1 mg/ml)buvo inkubuojamos reakcijos terpėje, kurioje buvo 125 mM sacharozės, 65 mM KCl,10mM HEPES buferinis tirpalas (pH 7,4),2 mM sukcinatas ir 2,5 uM rotenonas su Gosu arba be jo (1–50 uM). Eksperimentai buvo pradėti pridedant 50μM Fe(II) arba 300 μM tret-butilo hidroperoksidą, išskyrus nepažeistą Control (pilkosios juostos). Inkubacinis laikotarpis buvo 20 min. esant 28 °C temperatūrai. Reikšmės yra ±S.D. (n=6) priemonės. Skirtingi simboliai rodo statistinius skirtumus p<0.05 when="" comparing="" all="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" posthoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

2.3.Gos apsaugo nuo geležies sukelto mitochondrijų patinimo išsisklaidymo ir ATP išeikvojimo

4A paveiksle parodyta, kad 50μM Fe(I)-citrato komplekso sukeltas mitochondrijų patinimas, išreikštas absorbcijos sumažėjimu esant 540 nm (linijai f, palyginti su linija a). Jis buvo susijęs su spontanišku ir visišku △Y depolarizacija (4B pav., linef, palyginti su a eilute) ir ATP išeikvojimu (4C pav., Fe()/citrato stulpelis). Gosas slopino geležies sukeltą patinimo procesą ir AY išsklaidymą priklausomai nuo koncentracijos (4A,B eilutės b-e pav.). A grupės optinio tankio vertės (vidutinis ± SD esant 7 min.) buvo: 0,482±0,013 (eilutė a), 0,459± 0,011 (linija b),0,445± 0,007 (linija c),0,435± 0,015(d eilutė), 0,360±0,011(e eilutė) ir 0,338±0,012 (linija f). B grupės fluorescencijos vertės (vidutinė ± SD esant 7 min.) buvo 15,03±1,71(eilutė a),19,41±2,07 (linija b),22,29±2,58 (linija c),45,505±4,47 (linija d), 118.468±5.76 (eilutė e) ir 146.201±5.83 (linija f). Statistiškai reikšmingi skirtumai buvo nustatyti tarp f linijos ir kitų linijų, esant p<0.05. the="" naturally="" occurring="" flavonoids="" also="" prevented="" iron-mediated="" atp="" depletion="" in="" a="" concentration-dependent="" manner(figure="" 4c).="" a="" strong="" interaction="" of="" gos="" with="" iron="" is="" suggested="" as="" the="" key="" mechanism="" for="" neuroprotection="" against="" iron-induced="" damage,="" both="" in="" ht-22="" neuronal="" cells="" and="" in="" brain="" mitochondria.="" to="" further="" characterize="" this="" gos-iron="" interaction,="" different="" experiments="" on="" a="" cell/mitochondria-free="" system="" were="">

4 pav. A) Mitochondrijų pralaidumo perėjimo indukcija, (B)mitochondrijų membranos potencialo (AH)praradimas ir (C) ATP lygio sumažėjimas, kurį sukelia 50 μM Fe(II)-citratas. A buvo apskaičiuotas naudojant fluorescencinį zondą safraniną (5 uM). Gos 50,25, 10 ir 1μM slopinamasis poveikis parodytas atitinkamai eilutėse (b), (c), d ir e. Linijos (a) ir (f)atitinkamai reiškia nepažeistus valdiklius (be geležies) ir pažeistus valdiklius (be gos). Žiurkių smegenų mitochondrijos (ŽSM-0,5 mg/ml), Fe(II) ir 1 μM CCCP buvo pridėtos ten, kur nurodyta rodyklėse. Skirtingi simboliai grafike(C)rodo statistinius skirtumus atp<0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.(if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

2.4. Gosas skatina Fe(II)-citrato autoksidaciją ir O, vartojimą

Gos sumažino Fe() koncentraciją (1 min. preincubacija) reakcijos terpėje, kurioje yra 2 mM citrato (be mitochondrijų), priklausomai nuo dozės (5A pav., juodi apskritimai). 5 min. išankstinio inkubavimo periodas (5A pav., raudoni langeliai) dar labiau sumažino Fe(II)koncentraciją. Gosas taip pat padidino O2 suvartojimo normą, galbūt dėl Fe(ll) oksidacijos į fe(II.II))(5B,C pav.). Šie rezultatai rodo, kad Gosas galėtų pašalinti Fe(II) iš citrato komplekso ir oksiduoti jį į geležies formą procese, kuriam reikalingas O2 kaip elektronų akceptorius. Atitinkamai, Gosas gali trukdyti "OH radikalų susidarymui, inaktyvuodamas Fe(Il), reikalingą Fenton-Haber-Weiss tipo reakcijai, kuri gali inicijuoti mitochondrijų membranos lipidų peroksidaciją.

5 pav. eurų. Gos stimuliuoja Fe(III.l) autoksidaciją, kai nėra žiurkių smegenų mitochondrijų standartinėje terpėje, papildytoje 1 mM citratu, ir 5 mM1,10-fenantrolinu.1,10-fenantrolinas buvo pridėtas praėjus 1 ar 5 min. po Gos-Fe(II) inkubacijos laikotarpio, o absorbcijos buvo skaitomos 510 nm. Vertės yra trijų nustatymų vidurkis. * statistinis skirtumas p<0.05 when="" comparing="" 1="" vs.="" 5min="" incubation.="" (b)effects="" of="" gos="" on="" o,="" consumption="" mediated="" fe(il)="" autoxidation="" in="" a="" standard="" medium="" supplemented="" with="" 1="" mm="" citrate="" under="" the="" following="" conditions:(a)="" no="" gos,(b)10="" um="" gos，="" （c）="" 30μm="" gos，="" （d）50="" μm="" gos，and="" （e）100μm="" gos.="" fe（ii）="" （50μm）="" was="" added="" where="" indicated="" by="" the="" arrow.="" results="" are="" representative="" of="" three="" experiments.="" (c)="" oxygen="" consumption="" rate="" (nmol="" o2/min/ml)1="" min="" after="" fe()="" addition.legends="" are="" the="" same="" as="" in(b).="" different="" symbols="" indicate="" statistical="" differences="" at=""><0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" (in="" the="" same="" cell="" type)="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

Šis straipsnis išgautas iš Molekulių 2021, 26, 3364. https://doi.org/10.3390/molecules26113364 https://www.mdpi.com/journal/molecules