EchinakosidChrání před neuronální apoptózou indukovanou MPP plus prostřednictvím regulace dráhy ROS/ATF3/CHOP

Qing Zhao1 • Xiaoyan Yang2 • Dingfang Cai3,4 • Ling Ye5,6 • Yuqing Hou1 •

Lijun Zhang1 • Jiwei Cheng1 • Yuan Shen1 • Kaizhe Wang5 • Yu Bai1

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com

Pls klikněte sem pro část 2

Echinakosidz Cistanche deserticola má účinekbrzdící apoptóza

Diskuse

ECH je jedním z nejaktivnějšíchfenylethanoidové glykosidypodílejí se na odstraňování antioxidantů a volných radikálů [26]. Několik studií ukázalo, že významně zlepšuje motorické chování a potlačuje ztrátu nigrálních DA neuronů u MPTP-

myší s lézí, Jiné výsledky ukázaly, žeECHchrání neurony inhibicí aktivní kaspázy{0}/8 v cerebelárních granulárních buňkách a zvýšením exprese GDNF a neurotrofických faktorů odvozených z mozku v SNc [10, 11]. Údaje z této studie to ukázalyECHpřímo inhibuje produkci ROS indukovanou MPPa v buňkách neuroblastomu SH-SY5Y. ROS je jedním z produktů buněčného energetického metabolismu. Za normálních podmínek superoxiddismutáza a další antioxidanty chrání a inhibují akumulaci ROS [27]. Je dobře známo, že mitochondrie jsou hlavním zdrojem buněčných ROS a tvorba ROS je spojena s mitochondriální morfologií a funkcí [28]. Nedávné studie uvádějí, že mitochondriální poškození a produkty ROS se mohou podílet na apoptóze indukované MPP? v buňkách SH-SY5Y [7, 29]. Současné studie naznačují, že ochrana mitochondriální struktury nebo mitochondriálních procesů ruší apoptózu indukovanou MPP? [29, 30]. Prokázalo to několik studiíECHchrání přežití buněk v různých modelech PD prostřednictvím blokování mitochondriálního poškození indukovaného MPP? [13, 21]. Nedávná studie ukázala, že MPP? je částečně odpovědný za nekrózu v buňkách SH-SY5Y [31]. V primárních DA neuronech MPP? indukuje nekrózu zvýšením exprese a sekrece TNF-a a IL-1b a snížením exprese a sekrece inzulinu podobného růstového faktoru-1 [32]. Mnoho studií naznačuje, že apoptóza je dominantní příčinou MPPa-indukované buněčné smrti SH-SY5Y. Tuto hypotézu silně podpořila i naše data (obr. 4, 9).

U buněk, které jsou trvale vystaveny nadměrnému ROS, se mohou vyvinout závažné problémy, včetně poškození systému lipidové membrány, změn v translaci a skládání proteinů a zvýšené nestability genomu [33]. A konečně, nadměrné ROS indukuje transkripci genů spojených s apoptózou, což nakonec vede k apoptóze nebo smrti

[34, 35]. ATF3 a CHOP jsou dva z nejkritičtějších genů pro stresové reakce vyvolané ROS. Nedávné studie prokázaly expresi ATF3 a CHOP indukovanou MPPa v buňkách neuroblastomu [9, 23]. ATF3 upreguluje expresi p53 a indukuje apoptózu v buňkách SH-SY5Y [23] a dalších buňkách [17, 36]. Je zajímavé, že nedávná studie ukázala, že ATF3 upregulace p53 hraje důležitou roli v apoptóze indukované MPP? [36]. CHOP byl poprvé identifikován jako transkripční faktor, který je indukován v reakci na zastavení růstu a poškození DNA. ATF3 reguluje expresi CHOP a asociuje se s CHOP za účelem modulace apoptózy [37, 38]. Naše výsledky to ukázalyECHúčinně potlačila expresi ATF3 s nebo bez MPP? (Obr. 3A) a také inhibovaly MPPy-indukovanou apoptózu (Obr. 4A). Kromě CHOP,ECHtaké potlačila expresi p53 a PUMA v buněčném modelu PD (obr. 7). Tyto výsledky naznačují, že ECH hraje roli v modulaci exprese ATF3.

Cistancheechinakosidmá účinek na posíleníimunita

Naše výsledky také ukázaly, že down-regulace ATF3 pomocí shRNA významně zeslabila expresi CHOP a hladinu štěpené kaspázy-3, která byla dříve indukována MPP? (Obr. 6C). To naznačuje, že ATF3 hraje roli v MPPa-indukované apoptóze buněk SH-SY5Y. Na Obr. 11 Navrhované mechanismy, které jsou základem ochranných účinkůECHproti MPPa-indukované apoptóze v SH-SY5Y buňkách.ECHzeslabuje tvorbu ROS indukovanou MPPa a naopak snižuje expresi ATF3 a CHOP. ECH také přímo inhibuje expresi ATF3. Další větev ukazuje, že ECH podporuje expresi antiapoptózního proteinu, GDNF, v buňkách ošetřených MPPa. ATF3 také reguluje expresi proapoptózových proteinů p53 v PD buněčném modelu. Všechny tyto účinky přispívají k ochrannému účinku ECH proti apoptóze vyvolané MPPa.

navíc to výsledky ukázalyECHzlepšená exprese GDNF po MPP? ošetření v buňkách SH-SY5Y (obr. 3B). GDNF je důležitým faktorem pro přežití pro neurony [14]. Tyto výsledky in vitro jsou v souladu s údaji ze zvířecích modelů [14].

Celkově vzato výsledky této studie ukazují, že dráha ROS/ATF3/CHOP hraje kritickou roli v ochranných mechanismechECHproti apoptóze DA buněk indukované MPPa, což odhaluje nový mechanismus proECHneuroprotekce v in vitro modelu PD (obr. 11).

Cistancheechinakosid máprotizánětlivéúčinek

Poděkování Tato práce byla podpořena Čínskou národní nadací pro přírodní vědy (81202814), Šanghajskou městskou komisí pro zdraví a plánování rodiny (20124y116) a Programem financování školení mladých učitelů Šanghajských vysokých škol a univerzit v Číně (zzszy12026). Děkujeme Dr. Yunsheng Yuan, profesor Dazheng Wu a docent Peihao Yin za jejich vedení k experimentům a přípravě rukopisu.

Cistancheechinakosidmáneuroprotektivníefekty

Reference

1. Kalia LV, Lang AE. Parkinsonova choroba. Lancet 2015, 386: 896–902.

2. Lees AJ, Hardy J, Revesz T. Parkinsonova nemoc. Lancet 2009, 373: 2055–2066.

3. Pagonabarraga J, Kulisevsky J, Strafella AP, Krack P. Apatie u Parkinsonovy choroby: klinické rysy, nervové substráty, diagnostika a léčba. Lancet Neurol 2015, 14: 518–531.

4. Lehri-Boufala S, Ouidja MO, Barbier-Chassefiere V, Henault E, Raisman-Vozari R, Garrigue-Antar L a kol. Nové role glykosaminoglykanů v agregaci alfa-synukleinu v buněčném modelu Parkinsonovy choroby. PLoS One 2015, 10: e0116641.

5. Duka T, Duka V, Joyce JN, Sidhu A. Alfa-synuklein přispívá k GSK-3beta-katalyzované fosforylaci Tau v modelech Parkinsonovy choroby. FASEB J 2009, 23: 2820–2830.

6. Zhang ZG, Wu L, Wang JL, Yang JD, Zhang J, Li LH a kol. Astragalosid IV zabraňuje MPP(a)-indukované buněčné smrti SH-SY5Y prostřednictvím inhibice Bax-zprostředkovaných drah a produkce ROS. Mol Cell Biochem 2012, 364: 209–216.

7. Lee DH, Kim CS, Lee YJ. Astaxanthin chrání proti mitochondriální dysfunkci indukované MPTP/MPPa a produkci ROS in vivo a in vitro. Food Chem Toxicol 2010, 49: 271–280.

8. Ye Q, Huang B, Zhang X, Zhu Y, Chen X. Astaxanthin chrání před oxidativním stresem vyvolaným MPP(?) v buňkách PC12 prostřednictvím osy HO-1/NOX2. BMC Neurosci 2013, 13: 156.

9. Conn KJ, Gao WW, Ullman MD, McKeon-O'Malley C, Eisenhauer PB, Fine RE a kol. Specifická up-regulace GADD153/CHOP v buňkách SH-SY5Y ošetřených 1-methyl-4-fenyl-pyridiniem. J Neurosci Res 2002, 68: 755–760.

10. Zhao Q, Gao J, Li W, Cai D. Neurotrofické a neurozáchranné účinky echinakosidu v subakutním MPTP myším modelu Parkinsonovy choroby. Brain Res 2010, 1346: 224–236.

11. Geng X, Tian X, Tu P, Pu X. Neuroprotektivní účinky echinakosidu u myšího MPTP modelu Parkinsonovy choroby. Eur J Pharmacol 2007, 564: 66–74.

12. Deng M, Zhao JY, Tu PF, Jiang Y, Li ZB, Wang YH. Echinakosid zachraňuje neuronální buňky SHSY5Y před apoptózou vyvolanou TNFalfa. Eur J Pharmacol 2004, 505: 11–18.

13. Wang YH, Xuan ZH, Tian S, Du GH. Echinakosid chrání před 6-hydroxydopaminem indukovanou mitochondriální dysfunkcí a zánětlivými reakcemi v buňkách PC12 prostřednictvím snížení produkce ROS. Evid Based Complement Alternat Med 2015, 2015: 189–239.

14. Zhao Q, Cai D, Bai Y. Selegiline zachraňuje deficity chůze a ztrátu dopaminergních neuronů u subakutního MPTP myšího modelu Parkinsonovy choroby. Int J Mol Med 2013, 32: 883–891.

15. Lingor P, Unsicker K, Krieglstein K. Dopaminergní neurony středního mozku jsou chráněny před poškozením vyvolaným radikály aplikací GDF-5. Krátká komunikace. J Neural Transm (Vídeň) 1999, 106: 139–144.

16. Hegarty SV, Collins LM, Gavin AM, Roche SL, Wyatt SL, Sullivan AM a kol. Kanonická signalizace BMP-Smad podporuje růst neuritů v dopaminergních neuronech středního mozku potkana. Neuromolecular Med 2014, 16: 473–489.

17. Wang H, Mo P, Ren S, Yan C. Aktivace transkripčního faktoru 3 aktivuje p53 tím, že zabrání E6-asociovanému proteinu ve vazbě na E6. J Biol Chem 2010, 285: 13201–13210.

18. Weng S, Zhou L, Deng Q, Wang J, Yu Y, Zhu J a kol. Niclosamid indukoval apoptózu buněk prostřednictvím upregulace ATF3 a aktivace PERK v buňkách hepatocelulárního karcinomu. BMC Gastroenterol 2016, 16:25.

19. Yuan Y, Zhang X, Weng S, Guan W, Xiang D, Gao J a kol. Exprese a purifikace bioaktivního vysoce čistého rekombinantního myšího SPP1 v Escherichia coli. Appl Biochem Biotechnol 2014, 173: 421–432.

20. Franklin Keith BJ, Paxinos G. Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. 3. vyd. San Diego: Academic Press, 2007: 52–63.

21. Zhu M, Zhou M, Shi Y, Li WW. Účinky echinakosidu na MPP(a)-indukovanou mitochondriální fragmentaci, mitofágii a buněčnou apoptózu v buňkách SH-SY5Y. Journal of Chinese Integrative Medicine 2012, 10: 1427–1432.

22. Wang WA, Groenendyk J, Michalak M. Stresové reakce endoplazmatického retikula u rakoviny. Biochim Biophys Acta 2014, 1843: 2143–2149.

23. Tian Z, An N, Zhou B, Xiao P, Kohane IS, Wu E. Cytotoxický diarylheptanoid indukuje zástavu buněčného cyklu a apoptózu prostřednictvím zvýšení ATF3 a stabilizace p53 v buňkách SH-SY5Y. Cancer Chemother Pharmacol 2009, 63: 1131–1139.

24. Hai T, Wolfgang CD, Marsee DK, Allen AE, Sivaprasad U. ATF3 a stresové reakce. Gene Expr 1999, 7: 321–335.

25. Li Y, Guo Y, Tang J, Jiang J, Chen Z. Nové poznatky o úloze apoptózy indukované CHOP v ER stresu. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) 2015, 47: 146–147.

26. Heilmann J, Calis I, Kirmizibekmez H, Schuhly W, Harput S, Sticher O. Aktivita zachycovače radikálů fenylethanoidních glykosidů v lidských polymorfonukleárních leukocytech stimulovaných FMLP: vztahy mezi strukturou a aktivitou. Planta Med 2000, 66: 746–748.

27. Indo HP, Yen HC, Nakanishi I, Matsumoto K, Tamura M, Nagano Y a kol. Teorie mitochondriálního superoxidu pro onemocnění oxidativního stresu a stárnutí. J Clin Biochem Nutr 2015, 56: 1–7.

28. Willems PH, Rossignol R, Dieteren CE, Murphy MP, Koopman WJ. Redoxní homeostáza a mitochondriální dynamika. Cell Metab 2015, 22: 207–218.

29. Yang L, Zhao K, Calingasan NY, Luo G, Szeto HH, Beal MF. Peptidy cílené na mitochondrie chrání před neurotoxicitou 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridinu. Antioxid Redox Signal 2009, 11: 2095–2104.

30. Cartelli D, Ronchi C, Maggioni MG, Rodighiero S, Giavini E, Cappelletti G. Dysfunkce mikrotubulů předchází poškození transportu a poškození mitochondrií u MPP? - indukovaná neurodegenerace. J Neurochem 2010, 115: 247–258.

31. Jantas D, Greda A, Golda S, Korostynski M, Grygier B, Roman A, et al. Neuroprotektivní účinky aktivátorů metabotropních glutamátových receptorů skupiny II a III proti MPP(a)-indukované buněčné smrti v buňkách lidského neuroblastomu SH-SY5Y: vliv stavu buněčné diferenciace. Neurofarmakologie 2014, 83: 36–53.

32. Liu Z, velitelství Chen, Huang Y, Qiu YH, Peng YP. Transformující růstový faktor-beta1 působí prostřednictvím TbetaR-I na mikroglie, aby chránil před MPP(a)-indukovanou dopaminergní ztrátou neuronů. Brain Behav Immun 2016, 51: 131–143.

33. Smeyne M, Smeyne RJ. Metabolismus glutathionu a Parkinsonova nemoc. Free Radic Biol Med 2013, 62: 13–25.

34. Wei R, Zhang R, Xie Y, Shen L, Chen F. Vodík potlačuje hypoxií/reoxygenací indukovanou buněčnou smrt v hipokampálních neuronech prostřednictvím snížení oxidačního stresu. Cell Physiol Biochem 2015, 36: 585–598.

35. Jiang H, Ren Y, Zhao J, Feng J. Parkin chrání buňky lidského dopaminergního neuroblastomu proti apoptóze vyvolané dopaminem. Hum Mol Genet 2004, 13: 1745–1754.

36. Khwanraj K, Phruksaniyom C, Madlah S, Dharmasaroja P. Diferenciální exprese tyrosinhydroxylázového proteinu a genů souvisejících s apoptózou v diferencovaných a nediferencovaných SH-SY5Y neuroblastomových buňkách léčených MPP?. Neurol Res

Int 2015, 2015: 734703. (Přidejte tečku nebo přidejte stránky!).

37. Jiang HY, Wek SA, McGrath BC, Lu D, Hai T, Harding HP a kol. Aktivace transkripčního faktoru 3 je nedílnou součástí stresové reakce kinázy eukaryotického iniciačního faktoru 2. Mol Cell Biol 2004, 24: 1365-1377.

38. Xu L, Su L, Liu X. PKCdelta reguluje exprese receptoru smrti 5 indukované PS-341 prostřednictvím osy ATF4-ATF3/CHOP v lidských buňkách rakoviny plic. Mol Cancer Ther 2012, 11: 2174–2182.