Část 2: Akteosidy působí proti interleukinu-1 -indukovaným katabolickým procesům prostřednictvím modulace mitogenem aktivovaných proteinkináz a NFκB buněčné signální dráhy
Mar 05, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
HyangI Lim ,1 Do Kyung Kim ,1 Tae-Hyeon Kim ,1 Kyeong-Rok Kang ,
Osteoartritida (OA) je nejčastější degenerativní onemocnění kloubů s chronickou bolestí kloubů způsobenou progresivní degenerací kloubní chrupavky v synoviálních kloubech.AkteosidKafeoylfenylethanoidový glykosid má různé biologické aktivity, jako je antimikrobiální, protizánětlivý, protirakovinný, antioxidační, cytoprotektivní a neuroprotektivní účinek. Dále orální podáváníakteosidve vysokých dávkách nezpůsobuje genotoxicitu. Cílem této studie je proto ověřit antikatabolické účinkyakteosidproti osteoartróze a její antikatabolické signální dráze.Akteosidnesnížily životaschopnost myších fibroblastových buněk L929 používaných jako normální buňky a primární krysí chondrocyty. Akteosid působil proti IL-1 -indukované ztrátě proteoglykanu v chondrocytech a kloubní chrupavce potlačením exprese a aktivace enzymu degradujícího chrupavku, jako je matrix metaloproteináza- (MMP-) 13, MMP-1 a MMP -3. Kromě toho akteosid potlačil expresi zánětlivých mediátorů, jako je indukovatelná syntáza oxidu dusnatého, cyklooxygenáza-2, oxid dusnatý a prostaglandin E2 v primárních chondrocytech potkanů ošetřených IL-1. Následně byla exprese prozánětlivých cytokinů snížena akteosidem v primárních potkaních chondrocytech ošetřených IL-1. Kromě toho akteosid potlačoval nejen fosforylaci mitogenem aktivovaných proteinkináz v primárních chondrocytech potkana ošetřených IL-1, ale také translokaci NFκB z cytosolu do jádra prostřednictvím suprese jeho fosforylace. Orální podávání 5 a 10 mg/kg akteosidu zmírnilo progresivní degeneraci kloubní chrupavky u osteoartritického myšího modelu generovaného destabilizací mediálního menisku. Naše zjištění ukazují, že akteosid je slibným potenciálním antikatabolickým činidlem nebo doplňkem ke zmírnění nebo prevenci progresivní degenerace kloubní chrupavky.
Pls klikněte zde zpět na část 1
4. Diskuze
Synoviální (diartróza) kloub je složitá anatomická struktura sestávající z několika různých typů tkání umístěných v potenciálním prostoru mezi kostmi, aby umožňovala mobilitu a stabilitu v těle tím, že působí proti různé intenzitě mechanické zátěže a kontroluje jemné pohyby [16]. . Vzhledem k tomu, že starší populace celosvětově přibývá, objevuje se OA jako degenerativní onemocnění spojené s psychologickými a socioekonomickými problémy, které je třeba urychleně vyřešit [17]. Bohužel stále neexistují žádné účinné léky na OA; proto je prevence degenerace kloubní chrupavky nejdůležitější pro udržení mechanických kloubních funkcí spojených s povolením pohyblivosti a stability těla.
Obecně se synoviální kloub skládá ze dvou kostí, které zajišťují stabilitu a podporu svalu vazem a šlachami, a je obklopen synoviálním vláknitým kloubním pouzdrem naplněným synoviální tekutinou pro snížení tření mezi kloubními chrupavkami umístěnými na kloubních površích spojených kostí. [16]. Zvláště extracelulární matrix (ECM) kloubní chrupavky se skládá hlavně z kolagenu typu II a proteoglykanů, které jsou syntetizovány a regulovány specializovanými buňkami nazývanými chondrocyty. Homeostáza kloubní chrupavky je přesně vyvážena mezi anabolismem (syntéza ECM) a katabolismem (degenerace ECM) v synoviálních kloubech [18]. Obecně platí, že katabolické faktory, jako jsou prozánětlivé cytokiny a mediátory zánětu, vyvolávají progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím exprese enzymů degradujících chrupavku, jako je matrix metaloproteináza (MMP) a metaloproteináza s trombospondinovými motivy (ADAMTs) z chrupavek. drocyty [18]. Současné biochemické strategie k prevenci nebo zmírnění progresivní degenerace kloubní chrupavky se proto zaměřily na supresi enzymů degradujících chrupavku, prozánětlivých cytokinů a zánětlivých mediátorů na základě dlouhodobé biologické bezpečnosti v synoviálních kloubech [19, 20]. Nedávné studie prokázaly, že přírodní produkty pocházející z bylinné nebo orientální medicíny mají dlouhodobou biologickou bezpečnost, protizánětlivé a antioxidační vlastnosti a mohou podporovat zdraví kloubů a zvládat OA potlačením uvolňování prozánětlivých cytokinů [21].
extrakt z cistanche: akteosid
Akteosid (nazývaný verbascosid; C29H36O15) je glykosid, který je izolován z květů nebo listů mnoha bylinných rostlin, jako je Scrophularia ningpoensis,Cistanche deserticola, Digitalis purpurea a Osmanthus fragrans [22, 23]. Nedávno Henn a kol. uvedli, že vysoká koncentrace (100 ug/ml) akteosidu izolovaného z listů Plantago australis nejen že vykazovala menší cytotoxicitu v buňkách V79 čínského křečka používaných jako normální buňka, ale také neměla mutagenní nebo genotoxické aktivity a fototoxické vlastnosti [6] . Dále Perucatti et al. uvedli, že in vivo cytogenetický test, při kterém se králíkovi (Oryctolagus cuniculus) po dobu 80 dnů podává 5 mg/kg akteosidu, neodhalil žádnou toxicitu s žádnou jinou mutagenní aktivitou, což nevedlo k žádné cytotoxicitě pro zvířata [24]. Tyto studie naznačují, že akteosid je bioaktivní materiál, který lze použít ve stravě zvířat i lidí [6, 24]. Jak je znázorněno na obrázku 2, podobně jako v předchozích studiích, 100 uM (62,459 ug/ml) akteosidu neovlivnilo životaschopnost myší fibroblastové buněčné linie L929 použité jako normální buňky a primární krysí chondrocyty v této studii. Tyto údaje tedy naznačují, že akteosid může mít zajištěnou potenciální biologickou bezpečnost a může být použit jako doplněk. ECM, velké množství až 98 procent objemu chrupavky, je vysoce organizovaná síť hyaluronanu, proteoglykanů a kolagenu typu II [25]. Zejména proteoglykany jsou proteiny glykosylované sulfatovaným glykosaminoglykanem za vzniku agregační sítě, která vytváří hustotu statického náboje, aby působila proti kompresním silám během mechanické funkce synoviálních kloubů [25]. Ztráta proteoglykanu v kloubní chrupavce synoviálních kloubů tedy vede k invaliditě mechanické kloubní funkce [25]. Degenerace kloubní chrupavky v důsledku ztráty proteoglykanu má za následek nerovnováhu mezi anabolickými a katabolickými procesy. Současné biologické strategie související s regenerací kloubní chrupavky a prevencí nebo útlumem progresivní degenerace kloubní chrupavky proto zvažují zvýšení anabolického procesu prostřednictvím syntézy hlavní složky kloubní chrupavky, jako je proteoglykan a kolagen typu II, a zvýšení antikatabolický proces proti katabolickým faktorům, jako jsou prozánětlivé cytokiny, mediátory zánětu a katabolické růstové faktory. Jak je znázorněno na obrázku 3, akteosid nejenže obnovil obsah proteoglykanu prostřednictvím působení proti depleci proteoglykanu vyvolanou proteoglykanem v primárních krysích chondrocytech prozánětlivým cytokinem IL-1 -, ale také potlačil ztrátu proteoglykanu v tkáních kloubní chrupavky ošetřených IL{{{{101} 23}} po dobu 7 dnů. Celkově vzato tato data konzistentně naznačují, že akteosid může chránit nebo zmírňovat progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím působení proti prozánětlivému cytokiny indukovanému katabolickému procesu v kloubní chrupavce synoviálního kloubu.
Zvýšené hodnoty enzymů degradujících chrupavku včetně MMP-1, MMP-3, MMP-13, ADMITS-4 a ADAMTS{5}} v synoviální tekutině pacientů s OA jsou klíčové enzymy odpovědné za progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím degradace kolagenu a složky ECM [26, 27]. Inhibice exprese a aktivace MMP se tedy zdá být atraktivní terapeutickou strategií k prevenci a zmírnění progresivní degenerace kloubní chrupavky pro udržení mechanické funkce synoviálních kloubů [26]. V této studii akteosid účinně potlačil expresi a aktivaci enzymu degradujícího chrupavku v primárních potkaních chondrocytech ošetřených prozánětlivým cytokinem IL-1, jak je znázorněno na obrázku 4. Tyto údaje naznačují, že akteosid může zmírnit progresivní degeneraci kloubní chrupavky potlačením exprese a aktivace kloubní chrupavky v synoviálním kloubu s katabolickými stavy.
Zánětlivé mediátory jako iNOS, NO, COX{0}} a PGE2 jsou nedílnou součástí patogeneze OA [28]. Zejména prozánětlivé cytokiny jako IL-1 a TNF upregulují produkci NO a PGE2 prostřednictvím zvýšení iNOS a COX2 v synoviálním kloubu s OA [29, 30]. Upregulovaný NO inhibuje syntézu složek ECM, jako je kolagen typu II a proteoglykan. Kromě toho zvýšený PGE2 inhibuje proliferaci chondrocytů a snižuje syntézu ECM [28]. Potlačení zánětlivých mediátorů tedy může zmírnit progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím inhibice redukce ECM v synoviálním kloubu s OA. V této studii akteosid účinně potlačoval upregulaci zánětlivých mediátorů, jak je znázorněno na obrázku 5. Tyto údaje konzistentně naznačují, že akteosid může zmírňovat progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím suprese zánětlivých mediátorů v synoviálním kloubu s OA.
Nadměrná exprese prozánětlivých cytokinů zanícenou synovií a chondrocyty je navíc hlavním rizikovým patogenním faktorem v patogenezi OA. Zejména se předpokládá, že exprese prozánětlivého cytokinu je vytvářena synoviální membránou ve stádiu iniciace OA. Následně upregulované prozánětlivé cytokiny aktivují chondrocyty, aby exprimovaly svou vlastní expresi a syntetizovaly enzymy degradující chrupavku, chemokiny a zánětlivé mediátory [31]. Proto potlačení prozánětlivých cytokinů může zabránit OA a může zmírnit progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím inhibice jiných prozánětlivých cytokinů, zánětlivých mediátorů a enzymů degradujících chrupavku. V této studii akteosid potlačil produkci prozánětlivých cytokinů, jako jsou CINC-2, CINC-3, CNTF, fraktalkin, IL-1, IL-1, leptin, MCP{ {7}}, MIP-3 a -NGF v primárních potkaních chondrocytech ošetřených IL-1 ve srovnání se samotným IL-1, jak je znázorněno na obrázku 6.
Gouze a kol. uvedli, že CINC{0}} byl významně zvýšen u chondrocytů léčených IL-1 podobně jako v naší studii [32]. Nedávná studie však ukázala, že spinální zpracování bolestivých vstupů je během patogeneze OA úzce změněno [33]. Co se týče bolesti kloubů, CINC-2 a CINC-3 byly významně upregulovány v páteřním dorzálním rohu zvířat s OA generovaným intraartikulární injekcí jodoacetátu sodného do kolenního kloubu [34, 35]. Ačkoli patofyziologická úloha CINC-2 a CINC-3 v patogenezi OA je stále do značné míry neznámá, tyto studie naznačují, že exprese CINC-2 a CINC-3 v dorzální páteři roh za podmínek OA může být úzce spojen s rozvojem bolesti kloubů během patogeneze OA.
bylina cistanche
CNTF, což je pluripotentní neurotropní faktor a souvisí s rodinou cytokinů, která zahrnuje IL-6, IL{1}}, skupinu inhibující leukémii a onkostatin, se váže a signalizuje udržení kostní homeostázy prostřednictvím gp130 coreceptor podjednotka [36]. Ačkoli biologická funkce CNTF je u OA stále do značné míry neznámá, nedávné studie ukázaly, že signalizace CNTF-gp130 může být spojena s patologickou remodelací kostí patrnou u revmatoidní artritidy (RA), periodontálního onemocnění, spondyloartropatií a OA prostřednictvím regulace diferenciace a aktivita osteoblastů, osteoklastů a chondrocytů [36]. Nedávná studie navíc ukázala, že -NGF, neurotrofický faktor zapojený do fyziologické regulace neuronálních buněk, byl upregulován v krvi a synoviální tekutině u pacientů s OA [37]. Několik studií však uvádí, že blokáda NGF snižuje bolest při OA [38–40]. Proto jsou neurotrofické faktory včetně CNTF a NGF nejen považovány za patogenní rizikové faktory progrese OA, ale také poskytují neurologické spojení mezi progresivní degenerací kloubní chrupavky a rozvojem chronické bolesti OA. Kromě toho byla považována za terapeutickou cílící molekulu ke snížení chronické bolesti OA.
Fraktalkin, také známý jako chemokin CX3CL1, je exuberantně exprimován v kloubních chondrocytech dospělých lidí i potkanů léčených IL-1 [41, 42]. Nedávné studie uvádějí, že fraktalkin podporuje expresi MMP- 3 prostřednictvím buněčných signálních drah CX3CR1, c-Raf, MEK, ERK a NFκB v synoviální tkáni získané od pacientů s OA [43]. Kromě toho analýza metylace DNA v celém genomu v chondrocytech OA odhalila, že gen pro fraktalkin byl nejen hypomethylován, ale také neustále koreloval s jeho expresí mRNA [44]. MCP-1, člen rodiny chemokinů k vyvolání zánětu, spouštění chemotaxe a transendoteliální migrace monocytů do zánětlivé léze. Nedávno Xu et al. uvedli, že osa MCP-1 a chemokinový (CC motiv) receptor 2 se podílí na degradaci kloubní chrupavky prostřednictvím exprese MMP-13 a zvýšení OA
apoptóza chondrocytů [45]. Kromě toho je MIP-3 také nazývaný chemokin CCL20 hojně exprimován v kloubní chrupavce pacientů s OA a zvyšuje progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím exprese enzymů degradujících chrupavku, jako jsou MMP-1 a MMP -3, mediátor zánětu, jako je PGE2, a prozánětlivý cytokin IL-6 [46]. Chemokiny, jako je fraktalkin, MCP-1 a MIP{10}}, byly proto také považovány za patofyziologický rizikový faktor pro zahájení progrese OA.
Leptin je peptidový hormon patřící k adipokinům, což jsou cytokiny vylučované tukovou tkání [47]. Nedávné studie uvádějí, že hladina leptinu je nejen významně zvýšena v lidském těle s obezitou, ale také zvýšená v séru a synoviální tekutině odebrané pacientům s OA, což koreluje se závažností OA [48]. Nedávné studie tedy naznačují, že exprese leptinu a jeho receptoru byly pozitivně považovány za rizikový faktor spojený s rozvojem OA [49–51]. [52]
Rodina IL-1, včetně IL-1 a IL-1, je považována za nejdůležitější cytokin spojený s patogenezí OA, který indukuje zánětlivý katabolický proces v kombinaci s dalšími katabolickými faktory, jako je stárnutí, obezita a traumatické poranění kloubů [53]. Obecně je hladina IL-1 rodiny v synoviální tekutině, synoviální membráně, kloubní chrupavce a subchondrální kosti zvýšená v synoviálním kloubu pacientů s OA [54]. Poté, co se rodina IL-1 naváže na jejich receptory, projevuje se progresivní degenerace kloubní chrupavky expresí dalších cytokinů, chemokinů, adhezních molekul, zánětlivých mediátorů a enzymů degradujících chrupavku prostřednictvím fosforylace buněčné signalizace. transkripční faktory, jako jsou NFκB a MAPK [54]. Jak je znázorněno na obrázku 7, akteosid nejen redukoval fosforylaci ERK1/2, p38 a JNK, ale také inhiboval fosforylaci NFKB v primárních krysích chondrocytech ošetřených IL-1. Obrázek 8 navíc ukazuje, že akteosid inhiboval translokaci NFkB z cytosolu do jádra v primárních krysích chondrocytech ošetřených IL-1. Naše výsledky proto konzistentně naznačují, že akteosidy působí proti katabolickým účinkům indukovaným IL{18}}, jako je exprese enzymů degradujících chrupavku a produkce prozánětlivých cytokinů a zánětlivých mediátorů prostřednictvím inaktivace buněčných signálních drah, jako je MAPK a NFκB v primárních potkaních chondrocytech. Nedávno, podobně jako v naší studii, Qiao et al. uvádějí, že akteosid inhibuje zánětlivou odpověď u zvířat indukovaných OA [55]. Prokázali supresi zánětlivých cytokinů prostřednictvím inaktivace signální dráhy JAK/STAT v synoviální tkáni zvířat s OA indukovanou DMM, kterým byla podána intraperitoneální injekce akteosidu [55]. Aby se však odhadla účinnost akteosidu jako preventivního doplňku OA, byl v této studii akteosid orálně podáván zvířatům s OA indukovanou DMM. Poté byla změna kloubní chrupavky histologicky hodnocena, jak je znázorněno na obrázku 9. Naše histologické hodnocení ukázalo, že perorální podávání akteosidu trvale bránilo progresivní degeneraci kloubní chrupavky prostřednictvím inhibice ztráty proteoglykanu u zvířat s OA indukovanou DMM.
cistanche akteosid
5. Závěry
Naše zjištění naznačují, že akteosid je schopen perorálního podávání a může být použit jako účinný doplněk k prevenci nebo zmírnění OA na základě biologické bezpečnosti a antikatabolických účinků proti prozánětlivým cytokinům.
Reference
[1] JS Di Chen, W. Zhao, T. Wang, L. Han, JL Hamilton a H.-J. Jsem, "Osteoartritida: ke komplexnímu pochopení patologického mechanismu," Bone Research, sv. 5, č. 1,2017.
[2] G. Musumeci, FC Aiello, MA Szychlinska, M. Di Rosa, P. Castrogiovanni a A. Mobasheri, „Osteoartritida ve XXI. století: rizikové faktory a chování, které ovlivňují nástup a progresi onemocnění“, International Journal of Molec - ular Sciences, sv. 16, č. 12, s. 6093–6112, 2015.
[3] A. Ghouri a PG Conaghan, „Vyhlídky na terapie osteoartritidy“, Calcified Tissue International, 2020.
[4] B. Klimek, "6′-0-Apiosyl-verbascoside v květech divizny (druh Verbascum)," Acta Poloniae Pharmaceutica, sv. 53, č.p. 2, s. 137–140, 1996.
[5] F. Pardo, F. Perich, L. Villarroel a R. Torres, "Isolation of verbascoside, an antimicrobial constituent of Buddleja Globo leaves," Journal of Ethnopharmacology, sv. 39, č. 3, str. 221- 222, 1993.
[6] JG Henn, L. Steffens, ND de Moura Sperotto a kol., "Toxikologické hodnocení standardizovaného hydroethanolického extraktu z listů Plantago australis a jeho hlavní sloučeniny, verbascosidu," Journal of Ethnopharmacology, sv. 229, s. 145–156, 2019.
[7] M. Khullar, A. Sharma, A. Wani a kol., "Acteosid zlepšuje zánětlivé reakce prostřednictvím NFkB dráhy při poškození jater vyvolaném alkoholem," International Immunopharmacology, sv. 69, s. 109–117, 2019.
[8] TW Hwang, DH Kim, DB Kim a kol., „Synergický protirakovinný účinek chemoterapie glioblastomu na bázi akteosidů a temozolomidu“, International Journal of Molecular Medicine, sv. 43, č.p. 3, s. 1478–1486, 2019.
[9] X. Li, Y. Xie, K. Li a kol., "Antioxidace a cytoprotekce akteosidu a jeho derivátů: srovnání a mechanistická chemie," Molecules, sv. 23, č. 2, str. 498, 2018.
[10] M. Li, F. Zhou, T. Xu, H. Song a B. Lu, „Akteosid chrání před 6-OHDA-indukovaným poškozením dopaminergních neuronů prostřednictvím signální dráhy Nrf2-ARE, " Food and Chemical Toxicology, sv. 119, s. 6–13, 2018.
