2. del: Akteozid preprečuje katabolične procese, ki jih povzroča-1 -interlevkin, z modulacijo proteinskih kinaz, aktiviranih z mitogenom, in celične signalne poti NFκB

Akteozid preprečuje katabolične procese, ki jih-1 - povzroča interlevkin, z modulacijo proteinskih kinaz, aktiviranih z mitogenom, in celične signalne poti NFκB

HyangI Lim, 1 Do Kyung Kim, 1 Tae-Hyeon Kim, 1 Kyeong-Rok Kang, 1 Jeong-Yeon Seo, 1,2 Seung Sik Cho, 3 Younghee Yun, 4,5 Ye-yong Choi, 4,5 Jungtae Leem ,4,5 Hyoun-Woo Kim ,6 Geon-Ung Jo ,6

Chan-Jin Oh, 6 Deuk-Sil Oh, 6 Hong-Sung Chun, 2 in Jae-Sung Kim 1

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com

1 Inštitut za zobozdravstvo, Univerza Chosun, Gwangju 61452, Republika Koreja

2 Oddelki za biomedicinske znanosti, Univerza Chosun, Gwangju 61452, Republika Koreja

3 Oddelek za biomedicino, zdravje in konvergenčne vede o življenju, BK21 Four, Visoka šola za farmacijo, Nacionalna univerza Mokpo,

Jeonnam 58554, Republika Koreja

4Chung-Yeon Medical Institute, Gwangju 61949, Republika Koreja

5 Inštitut za raziskave in razvoj, CY Pharma Co., Seul 06224, Republika Koreja

6Jeollanamdo Forest Resources Institute, Naju, Jeollanamdo, 58213, Republika Koreja

Korespondenca mora biti naslovljena na Jae-Sung Kim; js_kim@chosun.ac.kr

Prejeto 2. julija 2020; Spremenjeno 15. februarja 2021; Sprejeto 6. marca 2021; Objavljeno 25. marca 2021

Akademski urednik: Joël R. Drevet

Avtorske pravice © 2021 HyangI Lim et al. To je članek z odprtim dostopom, ki se distribuira pod licenco CreativeCommonsAttributionLicense,

ki dovoljuje neomejeno uporabo, distribucijo in reprodukcijo v katerem koli mediju, pod pogojem, da je izvirno delo pravilno citirano.

Osteoartritis (OA) je najpogostejša degenerativna bolezen sklepov s kronično bolečino v sklepih, ki jo povzroča progresivna degeneracija sklepnega hrustanca na sinovialnih sklepih.Akteozid, kaffoilfeniletanoidni glikozid, ima različne biološke aktivnosti, kot so protimikrobni, protivnetni, protirakavi, antioksidativni, citoprotektivni in nevroprotektivni učinki. Nadalje, peroralno dajanjeakteozidv velikih odmerkih ne povzroča genotoksičnosti. Zato je cilj te študije preveriti antikatabolne učinkeakteozidproti osteoartritisu in njegovi antikatabolni signalni poti.Akteozidni zmanjšalo sposobnosti preživetja celic mišjega fibroblasta L929, ki se uporabljajo kot normalne celice in primarni podganji hondrociti.Akteozidpreprečil izgubo proteoglikanov v hondrocitih in sklepnem hrustancu, ki jo povzroča IL-1 -, z zaviranjem izražanja in aktivacije encimov, ki razgrajujejo hrustanec, kot so matrična metaloproteinaza- (MMP-) 13, MMP-1 in MMP{{ 6}}. Poleg tega je akteozid zaviral izražanje vnetnih mediatorjev, kot so inducibilna sintaza dušikovega oksida, ciklooksigenaza-2, dušikov oksid in prostaglandin E2 v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1. Kasneje je izražanje proinflamatornih citokinov zmanjšal akteozid v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1. Poleg tega je akteozid zaviral ne le fosforilacijo mitogen-aktiviranih proteinskih kinaz v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1, ampak tudi translokacijo NFκB iz citosola v jedro z zaviranjem njegove fosforilacije. Peroralno dajanje 5 in 10 mg/kgakteozidoslabil progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca v osteoartritičnem modelu miši, ki je nastala zaradi destabilizacije medialnega meniskusa. Naše ugotovitve kažejo, da je akteozid obetavno potencialno antikatabolično sredstvo ali dodatek za ublažitev ali preprečevanje progresivne degeneracije sklepnega hrustanca.

Kliknite tukaj za 1. del

Kliknite tukaj za 3. del

Cistanche tubulosa ima številne učinke, kliknite tukaj za več informacij

3.4. AkteozidZavira izražanje in proizvodnjo IL{0}}induciranih katabolnih vnetnih mediatorjev in proinflamatornih citokinov v primarnih hondrocitih podgan. Da bi ugotovili, ali ima akteozid preventivni učinek proti OA, smo primarne hondrocite podgan zdravili s 50 in 100 μM akteozida v prisotnosti ali odsotnosti 10 ng/mL IL-1 24 ur. Nato so raziskali spremembe v vnetnih mediatorjih, reprezentativnih katabolnih dejavnikih, kot so iNOS, COX-2 in PGE2. Ravni mRNA iNOS, COX-2 in PTGS-2 so bile znatno povečane z IL-1 v primarnih hondrocitih podgan. rastnega faktorja (NGF) v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1, v primerjavi s samim IL-1. Skupaj ti podatki dosledno kažejo, da akteozid preprečuje progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca z zaviranjem vnetnih mediatorjev in proinflamatornih citokinov proti IL-1 -induciranim katabolnim učinkom v primarnih hondrocitih podgan.

3.5. AkteozidZavira fosforilacijo MAPK in NFκB v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1. Da bi raziskali celične signalne poti, povezane z z akteozidom povzročenimi antikataboličnimi učinki proti proinflamatornemu citokinu IL-1, spremembi MAPK in NFkB, so primarne hondrocite podgan zdravili s 50 in 100 μM akteozidom v prisotnosti ali odsotnosti IL{{6 }} za 24 ur. Nato smo ekstrahirali celotne beljakovine in podvrgli elektroforezi na gelu SDS-PAGE, da smo izvedli western blot. Kot je prikazano na sliki 7, so bili MAPK, kot so ERK1/2, p38 in JNK, pomembno fosforilirani v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z IL-1, medtem ko 50 in 100 μM akteozida nista pomembno inducirala fosforilacije MAPK v primerjavi z nadzor v primarnem hondrocitu podgan. Vendar je 50 in 100 μM akteozida odvisno od odmerka zaviralo fosforilacijo MAPK, ki jo je povzročil IL-1 -, v primarnih hondrocitih podgan. Poleg tega se je fosforilacija NFκB v primarnih hondrocitih podgan, zdravljenih z 10 ng/mL IL-1, postopoma zmanjšala z akteozidom na način, ki je bil odvisen od odmerka. Ti podatki kažejo, da sta celični signalni poti MAPK in NFκB tesno povezani z antikatabolnimi učinki, ki jih povzroči akteozid, proti IL-1 v primarnih hondrocitih podgan.

3.6. Akteozid zavira translokacijo NFκB iz odvisno povečanega zaakteozid. Skupaj ti podatki dosledno kažejo, da so z akteozidom povzročeni antikatabolični učinki proti IL-1 vključeni v zatiranje translokacije iz citosola v jedro pri modulaciji signalne poti NFκB v primarnih hondrocitih podgan.

3.7. AkteozidZmanjšuje progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca pri OA živalih kolenskega sklepa, povzročenih s kirurškim posegom DMM. Za pojasnitev z akteozidom povzročenih antikatabolnih učinkov in vivo so živalim, povzročenim z OA, pridobljenim s kirurškim DMM, izvedenim na kolenskem sklepu miši BALB/c, peroralno dajali 5 in 10mg/kg akteozida, raztopljenega v 5-odstotnem etanolu vsak drugi dan 8 tednov. Nato so bili kolenski sklepi histološko ocenjeni z uporabo safranina-O in hitrega zelenega obarvanja, kot je prikazano na sliki 9. Izguba proteoglikanov in poškodba površine sklepnega hrustanca sta bili znatno povečani v kolenskem sklepu, seciranem pri živalih z OA, povzročenih z DMM. Vendar pa je peroralno dajanje akteozida zaviralo izgubo proteoglikana in manjše poškodbe sklepnega hrustanca v primerjavi s samo vehiklom. Poleg tega se je Mankinova ocena znatno povečala v skupini živali z OA (n {{10}}, 3± 0:7), ki je prejela le nosilec, v primerjavi z Naivno (n =5, 0:67 ± 0:5). Vendar pa je peroralno dajanje 5 in 10 mg/kg akteozida v skupino živali z OA (n =5) zmanjšalo rezultat razvrščanja po Mankinu ​​za 2±0:7 in1:67 ± 0:5 v primerjavi samo z vozilom. Ti podatki skupaj kažejo, da peroralno dajanjeakteozidzmanjšuje progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca v sinovialnih sklepih s katabolnimi pogoji.

4. Razprava

Sinovialni (diartrozni) sklep je kompleksna anatomska struktura, sestavljena iz več različnih vrst tkiv, ki se nahajajo v potencialnem prostoru med kostmi, da bi omogočili gibljivost in stabilnost v telesu z nasprotovanjem različnim intenzivnostim mehanskih obremenitev in nadzorom finih gibov [16]. . Ker se število starejših po vsem svetu povečuje, se OA pojavlja kot degenerativna bolezen, povezana s psihološkimi in socialno-ekonomskimi težavami, ki jih je treba nujno rešiti [17]. Na žalost še vedno ni učinkovitih zdravil za OA; zato je preprečevanje degeneracije sklepnega hrustanca najpomembnejše za ohranjanje mehanskih sklepnih funkcij, povezanih z dovoljenjem gibljivosti in stabilnosti telesa.

Na splošno je sinovialni sklep sestavljen iz dveh kosti, ki zagotavljata stabilnost in podpirata mišico z vezmi in kitami, obdaja pa ga sinovialna vlaknasta sklepna kapsula, napolnjena s sinovialno tekočino za zmanjšanje trenja med sklepnimi hrustanci, ki se nahajajo na sklepnih površinah spojenih kosti. [16]. Zlasti zunajcelični matriks (ECM) sklepnega hrustanca je sestavljen predvsem iz kolagena tipa II in proteoglikanov, ki jih sintetizirajo in uravnavajo specializirane celice, imenovane hondrociti. Homeostaza sklepnega hrustanca je natančno uravnotežena med anabolizmom (sinteza ECM) in katabolizmom (degeneracija ECM) v sinovialnih sklepih [18]. Na splošno katabolični dejavniki, kot so proinflamatorni citokini in vnetni mediatorji, inducirajo progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca z izražanjem encimov, ki razgrajujejo hrustanec, kot sta matrična metaloproteinaza (MMP) in metaloproteinaza s trombospondinskimi motivi (ADAMT) iz hondrocitov [18]. Zato so nedavne biokemične strategije za preprečevanje ali ublažitev progresivne degeneracije sklepnega hrustanca usmerjene v zatiranje encimov, ki razgrajujejo hrustanec, proinflamatornih citokinov in vnetnih

mediatorji na podlagi dolgoročne biološke varnosti v sinovialnih sklepih [19, 20]. Nedavne študije kažejo, da imajo naravni izdelki, ki izvirajo iz zeliščne ali orientalske medicine, dolgoročne biološke varnosti, protivnetne in antioksidativne lastnosti ter lahko spodbujajo zdravje sklepov in obvladovanje osteoartritisa z zaviranjem sproščanja proinflamatornih citokinov [21].

Akteozid(imenovan verbaskozid; C29H36O15) je glikozid, ki je izoliran iz cvetov ali listov številnih zeliščnih rastlin, kot so Scrophularia ningpoensis, Cistanche deserticola, Digitalis purpurea in Osmanthus fragrans [22, 23]. Pred kratkim sta Henn et al. so poročali, da visoka koncentracija (100 ug/mL) akteozida, izoliranega iz listov avstralskega trpotca, ni pokazala le manjše citotoksičnosti v celicah kitajskega hrčka V79, uporabljenih kot običajna celica, ampak tudi ni imela mutagenih ali genotoksičnih aktivnosti in fototoksičnih lastnosti [6] . Nadalje, Perucatti et al. so poročali, da citogenetski test in vivo, pri katerem so zajce (Oryctolagus cuniculus) 80 dni hranili s 5 mg/kg akteozida, ni pokazal nobene toksičnosti z nobeno drugo mutageno aktivnostjo, zaradi česar ni citotoksičnosti za živali [24]. Te študije kažejo, da je akteozid biološko aktiven material, ki se lahko uporablja v prehrani živali in ljudi [6, 24]. Kot je prikazano na sliki 2, podobno kot v prejšnjih študijah 100 μM (62,459 ug/ml) akteozida ni vplivalo na vsebnost s protiučinkom proti izčrpanosti proteoglikana v primarnih hondrocitih podgan, ki jo povzroča proinflamatorni citokin IL-1 -, ampak je tudi zaviral izgubo proteoglikana v tkivih sklepnega hrustanca, zdravljenih z IL-1 7 dni. Ti podatki skupaj kažejo, daakteozidlahko zaščiti ali oslabi progresivno degeneracijo sklepnega hrustanca z nasprotovanjem katabolnemu procesu, ki ga povzročajo proinflamatorni citokini, v sklepnem hrustancu sinovialnega sklepa.