SIRT5-Susijęs desukcinilinimo modifikavimas prisideda prie kvercetino sukeltos apsaugos nuo širdies nepakankamumo ir dėl didelio gliukozės kiekio sukeltų kardiomiocitų, pažeistų reguliuojant mitochondrijų kokybės stebėjimą, 2 dalis

Prašau susisiektioscar.xiao@wecistanche.comDaugiau informacijos

3.6. Reguliuodamas mitochondrijų kokybės stebėjimą kvercetinas sumažina didelio gliukozės kiekio sukeltą HL-1 uždegimo sužalojimą.

Mitochondrijos gali pakeisti savo formą ir dydį naudodamos kokybės stebėjimo mechanizmus ir biosintezės būdu generuoti naujas mitochondrijas; taigi mitochondrijų baseinas yra papildytas ir energijos apykaita, kuriai reikia

4 PAVEIKSLAS: Kvercetinas (Que) sumažina didelio gliukozės (HG-) sukeltą HL-1uždegimassužalojimus, skatindami su SIRT{0}}susijusią desukcinilinimą. a) IDH2 imunoblotingas ir sukcinilinimas. RT-PCR buvo naudojamas (b) SIRT5 ir (c) IDH2 mRNR ekspresijai aptikti. d) IDH2 sukcinilinimas. (pvz.) Mitochondrijų kvėpavimo kompleksų I/III ir IV veikla buvo aptikta naudojant ELISA. Vidurkis±SD;*P<>

Norėdami sužinoti daugiau, spustelėkite čia

ląstelės tenkinamos įvairiomis sąlygomis. Mitochondrijų kokybės stebėjimas yra labai svarbus citoprotekciniam reguliavimui širdies nepakankamumo ir miokardo fibrozės metu [36]. Norėdami ištirti kvercetino reguliavimo mechanizmą mitochondrijų kokybės stebėjimui, įvertinome Drpl / Fill ir Mfn1 / Mfn2 mRNR lygius po 24 valandų didelio gliukozės stimuliavimo. Genų ekspresijos analizė parodė, kad didelio gliukozės kiekio stimuliacija padidino Drpl ir Fill bei sumažino Mfnl ir Mfin2 reguliavimą mitochondrijose (6(a)-6(d) pav.); be to, kvercetinas panaikino šiuos efektus (6(a)-6(d) pav.). Mes taip pat įvertinome mitochondrijų biogenezę. qPCR analizės rezultatai parodė, kad po didelio gliukozės stimuliacijos Tfam ir PGCa ekspresija labai sumažėjo. Savo ruožtu kvercetinas padidino Tfam ir PGCla kiekį ir sustiprino mitochondrijų biogenezę (6 (e) ir 6 (f) paveikslai). Verta paminėti, kad po gydymo si-SIRT5 mitochondrijų dalijimasis žymiai padidėjo, o mitochondrijų biosintezė sumažėjo (6(e) ir 6( pav.). Taigi, kvercetino gebėjimas reguliuoti mitochondrijų kokybės stebėjimą gali būti glaudžiai susijęs su SIRT5.

Rezultatai parodė, kad apsauginis kvercetino poveikis HL-1 ląstelėms buvo glaudžiai susijęs su jo reguliavimu

5 PAVEIKSLAS. Kvercetinas (Que) sumažina didelio gliukozės (HG) sukeltą HL-1 uždegimo pažeidimą, reguliuodamas mitochondrijų energijos apykaitą ir NLRP3 lygį. a) mPTP atidarymo greičio aptikimas. (be) Mitochondrijų energijos apykaitos aptikimas. (f, g) NLRP3 lygių imunofluorescencinis aptikimas. Vidurkis±SD;*P<>

mitochondrijų kokybės stebėjimas. Kvercetinas gali skatinti IDH2 desukcinilinimą per SIRT5 ir taip palaikytimitochondrijųkvėpavimo grandinės funkcija ir mitochondrijų homeostazė, vėliau gerinant ląstelių aktyvumą.

4. Diskusija

Miokardo fibrozė yra glaudžiai susijusi su širdies nepakankamumu ir jai būdingas nereguliuojamas ekstraląstelinės matricos metabolizmas ir kolageno komponentų santykis. Jį sukelia oksidacinio streso pažeidimai ir širdies nepakankamumo sukeltas uždegimas [37].Oksidacinisstresas ir uždegiminiai citokinai gali sukelti mitochondrijų homeostazės sutrikimus, paveikti susijusių baltymų potransliacinę modifikaciją, pakenkti kardiomiocitų susitraukimo funkcijai ir sukelti kardiomiocitų fibrozę, dėl kurios išsivysto širdies nepakankamumas [38]. Taigi, geresnis supratimas apie mitochondrijų funkcijos ir baltymų posttransliacinio modifikavimo vaidmenįmiokardo fibrozėsužalojimas suteiks įžvalgų apie miokardo remodeliavimą mitochondrijų kokybės stebėjimo ir oksidacinio streso požiūriu, taip pat suteiks naujų strategijų, kaip pagerinti širdies nepakankamumo prognozę ir gydymą. Konkrečiai, skubiai reikalingi tiksliniai vaistai mitochondrijų kokybei stebėti

FrcuRE 6: Kvercetinas (Que) sumažina didelio gliukozės (HG) sukelto HL-1 uždegimo pažeidimą, reguliuodamas mitochondrijų kokybės stebėjimą.(ad) Drp1/Fis1 ir Mfnl/Mfn2 ekspresija, nustatyta naudojant qPCR.(e) , f) Mitochondrijų DNR sintezės žymenų PGCla ir Tfam transkripcijos lygiai buvo nustatyti naudojant qPCR. Vidurkis±SD;*P<0.05. [39].="" in="" this="" study,="" we="" found="" that="" the="" level="" of="" myocardial="" fibrosis="" in="" the="" mouse="" myocardium="" and="" myocardial="" cells="" increased="" after="" surgery,="" whereas="" the="" cardiac="" ejection="" function="" decreased.="" moreover,="" quercetin="" can="" regulate="" myocardial="" cell="" mitochondrial="" homeostasis="" after="" stress="" injury,="" inhibit="" oxidative="" stress="" damage="" and="" inflammation,="" maintain="" cardiomyocyte="" activity,="" and="" reduce="" myocardial="" fibrosis="" damage="" in="" mice="" with="" heart="" failure.="" quercetin="" can="" also="" protect="">miokardoaudinį, padidina SIRT5 ekspresiją kardiomiocituose ir skatina IDH2 desukcinilinimą.

Pagrindinė cukriniu diabetu sergančių pacientų mirties priežastis yra širdies ir kraujagyslių liga; tačiau širdies nepakankamumo svarba diabetu sergantiems pacientams dar nėra visiškai suprantama. Be to, ryšys tarp šių dviejų būklių yra ne tik gretutinių ligų lygmeniu, veikiau egzistuoja sudėtingas ryšys, dėl kurio jos abipusiai skatinamos arba slopinamos [40]. Be to, rodikliai, atspindintys atsparumą insulinui, įskaitant glikozilinto hemoglobino (HbAlc), gliukozės kiekį kraujyje nevalgius ir insulino kiekį, yra susiję su širdies nepakankamumo rizika. Be to, daugybė fiziologinių ar metabolinių sutrikimų, įskaitant autonominiusneuropatija, sutrikusi mikrocirkuliacija, pakitusi medžiagų apykaita ar energija bei padidėjęs kaupimasis pažengusiosglikacijagalutiniai produktai, gali sukelti atsparumą insulinui arba kardiomiopatiją diabetu sergantiems pacientams [41].

Cistanche gali pagerinti imunitetą

Be to, širdies nepakankamumas gali padidinti atsparumo insulinui, sutrikusios gliukozės tolerancijos ir diabeto riziką. Ilgalaikis nenormalus angliavandenių ir lipidų metabolizmas arba padidėjęs riebalų rūgščių metabolizmas ir padidėjęs deguonies suvartojimas dar labiau sukelia kardiomiocitų mitochondrijų kvėpavimo grandinės disfunkciją, dėl to smarkiai sumažėja mitochondrijų energijos apykaita, o tai netiesiogiai sukelia redokso homeostazės ir perteklinės ekspresijos sutrikimą. uždegiminių veiksnių [42]. Konkrečiai, diabetinė kardiomiopatija yra diabeto tipas, kurį komplikuoja kraujagyslių liga. Pacientams, sergantiems cukriniu diabetu ir širdies nepakankamumu, kartu su miokardo išemija ir hipoksija, sumažėja miokardo ląstelių gliukozės metabolizmo panaudojimas [43, 44]. Šio tyrimo rezultatai taip pat netiesiogiai parodė, kad aplinka, kurioje yra daug gliukozės, gali netiesiogiai lemti mitochondrijų kokybės stebėjimą.

Oksidacinio streso aplinkoje žymiai sumažėja kardiomiocitų aprūpinimas deguonimi ir krauju, todėl susidaro daug laisvųjų radikalų be deguonies ir įvairių tarpinių metabolitų. Tai taip pat gali sukelti medžiagų apykaitos disbalansą organizme, pažeisti miokardo ląstelių membraną ir sutrikdyti pusiausvyrą tarp tarpląstelinio degradacijos ir sintezės [45,46]. Miokardo fibroblastų proliferacija sukelia miokardo fibrozę, dėl kurios nusėda didelis kiekis tarpląstelinio kolageno ir sutrinka ląstelių struktūra, veiksmingai sutrikdant įvairių kolageno tipų pusiausvyrą. Taigi buvo įrodyta, kad sunki miokardo fibrozė galiausiai sukelia širdies nepakankamumą. Nors dauguma ankstesnių tyrimų buvo sutelkti į kvercetino vaidmenį oksidacinio streso ir uždegiminių pažeidimų atvejais [47], jis taip pat gali reguliuoti mitochondrijų homeostazę, susijusių baltymų ekspresiją ir posttransliacines modifikacijas [48]. Mūsų rezultatai papildo šias ankstesnes išvadas, kurios rodo, kad kvercetinas veikia per SIRT5, skatindamas IDH2 desukcinilinimą, taip reguliuojant mitochondrijų homeostazę, apsaugodamas miokardo ląstelių aktyvumą ir pagerindamas su miokardo fibroze susijusią žalą. Taigi kvercetinas gali būti naujas terapinis metodas širdies nepakankamumui gydyti.

Pelėms mitochondrijų homeostazės sutrikimus ar disfunkcijas pirmiausia sukelia perteklinė ROS gamyba ir nepakankama ATP sintezė, o tai neigiamai veikia širdies struktūrą ir funkciją, o tai sukelia širdies nepakankamumą 49]. Oksidacinio streso ir uždegimo sąlygomis per didelė ROS gamyba gali sukelti oksidacinę žalą ląstelių baltymams, lipidams ir mitochondrijų DNR, taip pat sukelti ląstelių pažeidimą ir apoptozę [50]. Taip yra daugiausia dėl mitochondrijų homeostazės disbalanso, kurį sukelia su uždegimu susijusios redokso homeostazės sutrikimas. Šiuo metu daugelis tyrimų parodė, kad uždegiminis atsakas, atsirandantis širdies nepakankamumui, yra glaudžiai susijęs su oksidaciniu stresu [51]. Širdies nepakankamumo atsiradimą lydi sunki miokardo hipertrofija ir miokardo fibrozė. Kalbant apie patologinį širdies nepakankamumo mechanizmą, kai ištinka miokardo infarktas, tokie veiksniai kaip miokardo išemija, hipoksija, sutrikusi mitochondrijų funkcija, neutrofilų aktyvacija ir uždegiminiai veiksniai sukelia sprogstamą ROS padidėjimą. Šią perteklinę ROS gamybą, kurią sukelia redokso homeostazės disbalansas, lydi NF-xB aktyvacija ir vėlesnis priešuždegiminių geno promotorių aktyvavimas monocituose. Dėl to uždegiminio faktoriaus transkripcija yra reguliuojama, o NADPH oksidazės kompleksas oksiduojamas ant ląstelės membranos, kad susidarytų ROS, slopindamas antioksidantų fermentų aktyvumą ir toliau skatindamas uždegiminių reakcijų atsiradimą [52]. Šis užburtas ratas yra veiksnys, skatinantis progresuojančią miokardo hipertrofijos ir fibrozės paūmėjimą. ROS taip pat gali pažeisti aktiną ir sužadinimo-susitraukiančius jungiamuosius baltymus, todėl gali sutrikti širdies raumens sistolinė / diastolinė funkcija. Be to, dėl nepakankamos ATP sintezės kardiomiocitams trūksta energijos, o tai daro rimtą neigiamą poveikį kardiomiocitų išgyvenimui ir širdies išstūmimo funkcijai [53].

Be to, sunkią diabetinę kardiomiopatiją su širdies nepakankamumu lydi miokardo hipertrofija, dalinė miokardo išemija ir hipoksija [36, 53]. Miokardo ląstelių energijos apykaita iš riebalų rūgščių oksidacijos paverčiama glikolize, kad prisitaikytų prie hipoksijos kaip savisaugos mechanizmo. Tačiau šią konversiją lydi desukcinilinimo modifikacija. Šiame tyrime mes nustatėme, kad didelio gliukozės kiekio stimuliavimas gali sukelti apoptozę arba mirtį, kurią gali sukelti oksidacinio streso ir uždegiminės reakcijos sąveika. Šią reakciją taip pat lydi mitochondrijų energijos apykaitos ir mitochondrijų kokybės stebėjimo disbalansas. Panašiai kaip hipoksija / išemija, didelė gliukozės aplinka gali sukelti pernelyg didelę ROS gamybą, dėl kurios gali atsirasti oksidacinis stresas ir mitochondrijų masės disbalansas. Vadinasi, gliukozės apykaitos sutrikimai dar labiau apsunkina pirminę širdies ir kraujagyslių ligą arba mikrocirkuliacijos pažeidimą, o tai gali būti pagrindinis mechanizmas, susijęs su cukriniu diabetu, komplikuotu širdies nepakankamumu.

IDH2 dalyvauja trikarboksirūgšties cikle, katalizuodamas izocitrato pavertimą -ketoglutaratu, o NADPt - NADPH. Tyrimai parodė, kad dėl IDH2 išjungimo pelėms gali sumažėti NADPH redokso būsena ir tioredoksino reduktazės aktyvumas mitochondrijose. Tai taip pat gali sumažinti ląstelių aktyvumą ir mitochondrijų deguonies suvartojimą [54]. Be to, IDH2 išjungimas sumažina NADPH lygį ir mitochondrijų GPX aktyvumą pelėms, patyrusioms kepenų išemijos ir reperfuzijos pažeidimą, dėl ko prarandami mitochondrijų kriokliai, atsiranda mitochondrijų suskaidymas, mitochondrijų plyšių poslinkis, citochromo c išsiskyrimas ir ląstelių mirtis [55]. IDH2 trūkumas taip pat gali sukelti padidėjusį mitochondrijų ROS, slopinti histono deacetilazės aktyvumą ir padidėjusį NF-B aktyvavimą per acetilinimą, dėl kurio gali padidėti uždegimas ir apoptozė [56]. Iš tiesų, pelėms, kurioms trūksta IDH{10}}, pasireiškia pagreitėjęs širdies nepakankamumas, padažnėja apoptozė ir hipertrofija bei mitochondrijų disfunkcija, kuri yra susijusi su redokso homeostazės disbalansu [57]. Mūsų rezultatai atitinka ankstesnių tyrimų rezultatus, o tai rodo, kad pelių kardiomiocitų mitochondrijų homeostazė ir kokybės kontrolės sutrikimai yra susiję su IDH2 sukcinilimu.

Lizino sukcinilinimas yra neseniai atrasta baltymo potransliacinė modifikacija, kai lizino (K) liekana baltyme paverčiama iš sukcinilo grupės sukcinilkofermentu A [58, 59]. Susiję in vitro ir in vivo tyrimai parodė, kad kvercetinas gali žymiai sumažinti AnglI sukeltą miokardo susitraukimą, fibrozę, uždegimą ir miokardo hipertrofiją, tuo pačiu slopindamas I ir II tipo fibroblastų diferenciacijos žymenų ekspresiją [28]. Kvercetinas taip pat panaikina izoproterenolio sukeltą širdies hipertrofiją, atkurdamas ląstelių redokso pusiausvyrą ir apsaugodamas mitochondrijas [38]. Mūsų rezultatai rodo, kad kvercetinas skatina IDH2 desukcinilinimą per SIRT5, reguliuoja redokso pusiausvyrą, palaiko mitochondrijų homeostazę, slopina uždegimą, apsaugo kardiomiocitus, mažina miokardo fibrozės pažeidimo lygį ir atkuria širdies veiklą. Šios išvados atitinka ankstesnių tyrimų rezultatus; tai yra, didelio gliukozės kiekio stimuliavimas sukelia redokso lygio disbalansą, sukelia uždegimą ir aktyvina mitochondrijų kokybės stebėjimą ir homeostazę, taip pat mitochondrijų apoptozės kelią. Be to, parodome, kad SIRT5 skatina IDH2 desukcinilinimą, padidina ląstelių jautrumą oksidaciniam stresui ir sumažina oksidacinio streso žalą kardiomiocitams, kurie taip pat buvo pastebėti anksčiau [60].

Mūsų tyrimas turėjo tris pagrindinius apribojimus. Pirma, nors mes atlikome in vivo tyrimus, naudodami širdies nepakankamumo ir miokardo fibrozės gyvūnų modelius, kad patikrintume reguliuojamąjį kvercetino poveikį, mes neatlikome tikslinio patikrinimo naudojant genus išmuštus gyvūnus. Antra, buvo įvertinta tik mitochondrijų homeostazė, o ne endoplazminio tinklo funkcija. Patologinis miokardo fibrozės mechanizmas pirmiausia yra susijęs su kalcio homeostaze. Endoplazminis tinklas yra svarbi tarpląstelinė kalcio atsarga. Per didelis arba mažas kalcio kiekis endoplazminiame tinkle gali sukelti kalcio signalizacijos sutrikimus, dėl kurių gali sutrikti kardiomiocitų fiziologinės funkcijos ir atsirasti miokardo fibrozė. Trečia, sąveika tarp endoplazminio tinklo streso ir mitochondrijų homeostazės nebuvo aiškiai išaiškinta cukrinio diabeto, komplikuoto širdies nepakankamumu, patogenezėje; tačiau miokardo fibrozė nebuvo tirta. Nepaisant šių apribojimų, mūsų tyrimai rodo, kad kvercetinas gali skatinti IDH2 desukcinilinimą per SIRT5. Kvercetinas palaiko mitochondrijų homeostazės ir redokso pusiausvyros reguliavimą, slopina uždegimą ir mažina kardiomiocitų apoptozės lygį, taip pat raumenų fibrozės lygį ir širdies išstūmimo funkcijos atstatymą.

5. Išvados

Mūsų rezultatai suteikia įžvalgų apie miokardo fibrozės ir širdies nepakankamumo patologinį mechanizmą ir klinikinį gydymą. Širdies nepakankamumas yra viena iš sunkiausių širdies ir kraujagyslių komplikacijų pacientams, sergantiems cukriniu diabetu; tačiau šiuo metu klinikinėje praktikoje yra nedaug vaistų, galinčių kontroliuoti cukraus kiekį kraujyje ir pagerinti miokardo pažeidimą, o gydymas ir patologiniai mechanizmai lieka neaiškūs. Šiame tyrime in vivo eksperimentiniais tyrimais buvo nustatyta, kad kvercetinas gali veiksmingai pagerinti pelių patologinį širdies nepakankamumo atsaką po TAC, pagerinti širdies funkciją, slopinti uždegiminių faktorių raišką ir miokardo fibrozės lygį bei apsaugoti miokardą. . Be to, mes parodėme, kad kvercetinas gali reguliuoti pelių kardiomiocitų redokso pusiausvyrą esant dideliam gliukozės kiekiui, slopinti NLRP3 uždegimų išsiskyrimą, reguliuoti mitochondrijų kokybės stebėjimą, palaikyti mitochondrijų homeostazę ir slopinti kardiomiocitų apoptozę ar mirtį didelės gliukozės aplinkoje. Be to, veiklioji medžiaga kvercetinas, kaip natūralus vaistas, veikia SIRT5 reguliavimo mechanizmą, skatindamas desukcinilinimą. Kvercetinas gali reguliuoti SIRT5 sukcinilinimą, o tai gali pagerinti mitochondrijų toleranciją oksidaciniam stresui ir uždegimui. Darome išvadą, kad kvercetinas, turintis antioksidacinį streso poveikį, gali reguliuoti mitochondrijų kokybės stebėjimą per „uždegimo-oksidacinio streso“ kelią. Nors buvo padaryta didelė pažanga iššifruojant „uždegiminio-oksidacinio streso ir mitochondrijų disfunkcijos“ patologinį mechanizmą, susijęs susikirtimo mechanizmas dar nėra iki galo išaiškintas. Šio tyrimo rezultatai rodo, kad kvercetinas gali tapti papildomu alternatyviu vaistu ar kasdieniu sveikatos priedu diabetu ir širdies nepakankamumu sergantiems pacientams; tačiau norint dar labiau patikrinti jo veiksmingumą ir saugumą, reikalingi didelio masto, daugiacentriai klinikiniai tyrimai.

Šis straipsnis ištrauktas iš Hindawi Oksidacinės medicinos ir ląstelių ilgaamžiškumo tomo 2021 m., Straipsnio ID 5876841, 17 puslapių https://doi.org/10.1155/2021/5876841