3. del: Učinki Isorhamnetina na sladkorno bolezen in njegove povezane zaplete: Pregled študij In Vitro in In Vivo in Post Hoc Transcriptome Analysis Of Involved Molekularna pot

Za več informacij. Stiktina.xiang@wecistanche.com

5. A Post Hoc Transcriptome Analiza napoveduje potencialni učinek Isorhamnetina na sladkorno bolezen v orodju, ki temelji na matičnih celicah

Vzpostavili smo orodje na osnovi matičnih celic z uporabo perinatalnematična celica, človeške amniotične epitelične celice (hAEC), za oceno bioaktivnosti naravnih spojin, ki uporabljajo analizo mikroarraya celega genoma [71.140-144]. V zadnjih letih je bilo vse večje število bioaktivnih spojin v zdravilnih rastlinah pregledanih zaradi njihovih potencialnih terapevtskih in preventivnih učinkov. V tem okviru so pristopi, ki temeljijo na matičnih celicah, ki uporabljajo človeške pluripotentne matične celice(hPSC), deležni velike pozornosti kot fiziološko pomembnejši človeški modeli in vitro za presejalno presejalno in validacijo tisočih spojin v akademskih raziskavah in farmacevtski industriji[145–147]. Vendar imajo hPSC, vključno z zarodkovnimi matičnimi celicami(hESO) in induciranimi pluripotentnimi matičnimi celicami (hiPSC), omejene vire celic, zahtevajo postopke invazivnega ekstrakcije, drago reprogramiranje celic in kritične postopke vzdrževanja ter predstavljajo etične omejitve, zato so manj ugodni kot praktičen vir za pregledovanje drog. Po drugi strani pa se hAEC-ji odvržejo iz zavržene placente, medicinskega odvržnega izdelka. Ne zahtevajo invazivnih postopkov spravila in imajo minimalne etične pomisleke. Poleg tega se hAEO izvlečejo iz pluripotentnih epiblastov in tako ohranjajo večvrstični diferenciacialni potencial ESC in se lahko razlikujejo v celice iz vseh treh plasti kalčkov [148–151].

Treba je omeniti, da se lahko po ustreznem protokolu diferenciranja hepatociti razlikujejo v celice, podobne hepatocitu [152-155], holagiocite [156], in, kar je najpomembnejše, celice, podobne β, ki proizvajajo insulin[157-160]. Presajanje pan-kreatičnih celic, ki jih povzroči HAEC, v diabetične miši, ki jih povzroči streptozotocin, bi lahko normaliziralo raven glukoze v krvi[161]. HAEC[162] in eksosomi, pridobljeni iz hAEC [163], bi lahko pospešili celjenje diabetičnih ran s spodbujanjem delovanja angiogeneze in fibroblasta ter zmanjšanjem vnetja. Vključitev hAEC-jev v izotične organoide [164] in ščitenje domorodnih isletov s plastjo hAEC [165] bi lahko povečala vključitev in revaskularizacijo izolitov v modelih diabetičnih miši. Poleg tega so poročali o terapevtski učinkovitosti pri boleznih jeter, vključno z jetrno fibrozo [166.167], cirozo [168] in odpovedjo jeter [169].

Glede na kompleksno patofiziologijo DM, hAEC morda ni idealen in vitro model za preučevanje antodiabetičnih učinkov spojin. Vendar se zaradi lastnosti, podobnih matičnim celicam, lahko uporablja za začetno presejalno presejalno vrednost ciljnih spojin. Pred tem smo raziskali antifibrotik[71] in jetrno razlikovanje [170] potencial isorhamnetina v hAEC. V sedanji študiji smo izvedli ciljno sekundarno analizo naših predhodno objavljenih podatkov [71] za raziskovanje morebitnih funkcionalnosti isorhamnetina vsladkorna bolezen(slika 4). Analiza podatkov je bila izvedena za tri biološke replikate nadzora 10. Celice so se gojile v 3D celični kulturi. Kontrolne celice so bile vzdrževane v placentalnem bazalnem epitelnem mediju (Promo Cell, Cat.#C-26140), ker ni bilo nobenega medija za razlikovanje ali rastnih dejavnikov, zdravljenje celic pa je bilo 10 dni dopolnilo z 20 mM isorhamnetina (Sigma-Aldrich, Japonska). Različno izraženi geni (DEG) se imenujejo geni z lineadno spremembo>2 in p-vrednostjo<0.05(one-way between-subjects="" anova).="" a="" total="" of="" 303="" degs="" were="" identified;="" among="" them,="" 60="" were="" upregulated="" and="" 243="" were="" downregulated.="" details="" of="" methodology="" have="" been="" explained="" elsewhere="" [71,170].="" all="" microarray="" data="" are="" available="" at="" gene="" expression="" omnibus(geo)="" under="" accession="" number:="" gse153149="" (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc="GSE153149,accessed" on="" 24="" november="">

Kliknite tukaj, če želite izvedeti več izdelkov

5.1. Genski natisi za tip celic

V prejšnjih študijah o HAEC-jih smo ugotovili, da bi različne vrste spojin lahko usmerjale razlikovanje hAEC-jev v različne celične linije, Na primer ester kofeinske kisline, rosmarinska kislina [142] i derivat kofeinske kisline3,4,5-Tri-O-Caffeoylquinic Acid (TCQA)[140] s katerim bi se mogla pojačiti razlikovanje neuralnih celica, ker je antocianin, cianidin-3-O-glukozid(Cy3G), induciral razlikovanje adipocita [143] pri hAEC-u. Opazili smo, da bi lahko bioaktivnosti ali funkcionalnosti naravnih spojin na splošno predvideli iz obogatenih vrst celic s strani DEG.

Preučili smo bistveno obogatene zbirke podatkov o podpisih tipa celic z uporabo podatkovne zbirke molekularnih podpisov (MSigDB)ver. 7.4 spletne programske opreme GSEA (https://software. broadinstitute.org/gsea/index.jsp; dostopna 26. novembra 2021)[171]. Ti genski nabori vsebujejo gene za označevanje gruče za tipe celic, opredeljene v enoceličnih študijah zaporedja človeških tkiv in omogočajo dodeljevanje vrst celic v podatkovnih sklopih, kot so poskusi razvoja organoidnih modelov.

Ugotovili smo, da je najpomembnejši obogateni niz genov celične vrste pankreasnih mezenhimskih stromalnih celic [172](slika 4A). Poleg tega so bili tipi duktalnih in endotelialnih celic trebušne slinavke bistveno obogateni [172]. Geni slinavke v zdravilu HAEC, obdelani z isorhamnetinom, so vključeni v epitelično-mezenhimalno prehodno, TGF-β signalizacijo, TNF-αsignaling prek NF-kB, signalizacijo KRAS in presnovo maščobne kisline. Pomembno je bilo obogatenih tudi več genskih setov jetrnih podpisov, kot so HSC, kupferske celice, žolčne kanalične celice [173] in mezotelialne celice fetalnih jeter [174]. Obstajalo je tudi več bistveno obogatenih genskih setov skeletnih mišičnih podpisov, vključno s fibrilinom1+fibro-adipogenim progenitorjem (FBN1+FAP),celicami fibro-adipogenih progenitorjev (FAP) in periciti skeletnih mišic [175]. Biološke funkcije genov jetrnega podpisa v hAEC, obdelanih z isorhamnetinom, vključujejo več vnetnih odzivnih poti, geni skeletnega mišičnega podpisa pa urejajo celjenje ran, organizacijo kolagenskih fibril in kaskado MAPK. Pomembnost je bila izmerjena kot napačna stopnja odkritja, analog hipergeometrične p-vrednosti po Benjamini in Hochbergovem popravku za preskušanje več hipotez (FDR q-vrednost<>

5.2.Bistveno obogateni genski seti hallmark

Nato smo na MSigDB preučili bistveno obogatene genske zbirke znamk (pridobljene 26. novembra 2021). Hallmark genski nizi predstavljajo specifična, dobro opredeljena biološka staja ali procese, ustvarjene na podlagi prepoznavanja prekrivanja nabora genov in zadržanja genov, ki prikazujejo skladen izraz. Znaki imajo zbirko 50 genskih setov, kondenzanih iz več kot 4000 prekrivajočega seta genov in so tako zmanjšali hrup in presežnost [176].

Pomembno obogateni genski nizi znamenj vključujejo gene, ki opredeljujejo epitelno-mezenhimski prehod, gene, upregulirane kot odziv na hipoksijo, Geni regulirani od NF-kB u odgovoru na TNF, geni gor i downregulated by KRAS aktivacija, geni posredovanje apoptoza aktiviranjem kaspaza, geni upleteni u miogeneze, geni upregulirani u odgovoru na TGF-β1, geni upregulirani od STAT5 u odgovoru na IL-2 stimulacije, geni, ki opredeljujejo vnetni odziv, geni, vključeni v p53 poti in omrežja, ter geni, ki kodijo beljakovine, vključene v glikolizo in glukoneogenezo (slika 4B). Pomembnost je bila upoštevana pri FDR q-vrednosti<>

Zanimiva ugotovitev je obogatitev aktiviranja KRAS s strani DEG-jev hAEO, zdravljenih z isorhamnetinom. Ugotovili so, da je bilo več genskih izrazov, ki jih je pognala KRAS, bistveno navzdol regulirani z isorhamnetinom, kot so MMP9, TSPAN1 in ITGBL1. Hiperglikemija sproži genomsko instabilnost, ki vodi v mutacije KRAS v celicah trebušne slinavke [177] in je bila povezana tudi s povečanim tveganjem in invazivnostjo trebušne slinavke [178] in raka na kolonu [179]. Wang et al.je poročal, da isorhamnetin zavira razmnoževanje celične linije adenokarcinoma trebušne slinavke PANC-1 z zmanjšanjem aktivnosti signalizacije ras/MAPK [134]. Zato je, kot je navedeno v oddelku 4.2.4, učinek isorhamnetina na tveganje raka, ki ga povzroči KRAS, pri sladkorni bolezni, zlasti raka trebušne slinavke, vredno nadaljnjega raziskovanja.

5.3. Bistveno obogatene poti

Nadaljnja analiza poti deg je bila izvedena z uporabo primerjalne zbirke toksikogenomikov (CTD)(http://ctdbase.org/; dostopna 29. novembra 2021)[180]. CTD predstavlja Kjotsko enciklopedijo genov in genomov (KEGG) in REACTOME poti. Ugotovili smo, da je večVnetneso bile znatno obogatene poti, tvorba kolagena in montaža, signalna pot PI3K-Akt in signalna pot AGE-RAGE pri diabetičnih zapletih (slika 4C).

Napredni končni produkti glikacije (AGEs) se proizvajajo z neecimsko glikacijo in oksidacijo beljakovin, lipidov in jednih kislin. Receptorji za napredne končne produkte glikacije (RAGE) spadajo v superpojavo imunoglobulina. SIGNALIZACIJA AGE/RAGE je kompleksna in zapletena kaskada, ki aktivira več znotrajcelijskih signalnih poti, ki vključujejo proteinsko kinaza C, NADPH oksidaza in MAPKS, kar povzroči izražanje IL-1, IL-6, TNF-α, VCAM-1 in VEGF. Zlasti je bilo signalizacija AGE/RAGE vključena v vaskularno kalcifikacijo, posredovano s sladkorno boleznijo, z aktivacijo β fibroze, SFkB in ERK1/2[ 181-184]. Ugotovili smo, da se je isorhamnetin bistveno zmanjšal age/RAGE signalizirajoč genski izraz, kot so COL1A1, COL1A2, COL4A6, FN1, MMP2 in SERPINE1. Kot je bilo obravnavano v prejšnjem poglavju, so bili antifibrotični učinki zdravila Isorhamnetin dobro dokumentirani [71,74,99,119], zato je mogoče zavesti, da ima lahko isorhamnetin tudi koristne učinke na vaskularno patologijo, ki jo povzroči sladkorna bolezen.

5.4.Pomembno obogatene presnovne bolezni in sorodni genski izrazi

Podatki o združenju zdravilnih genskih bolezni so bili pridobljeni iz CTD (pridobljeni 29. novembra 2021). Zdravili smo le bistveno obogatene presnovne bolezni. Pomen obogatitve je bil izračunan s hipergeometrično porazdelitvijo, prilagojeno z metodo Bonferroni. Pomembno obogatene presnovne bolezni so vključevale DM, glukozo in motnje presnove lipidov, hiperglikemijo in debelost (slika 4D). Heatmap kaže, da so bili PPAR, TGF, TNFs, ILs, kolagen in genski izrazi, ki so privedli apoptozo, bistveno navzdol regulirani v hAEO, obdelanih z isorhamnetinom(slika 4E). Po drugi strani so bili insulinski receptorji, lipoproteinskih lipaz in zaviralci apoptoze bistveno upregulirani v zdravilu HAEC, ki so jih zdravili z isorhamnetinom.

Naša ciljno usmerjena analiza podatkov o mikroarrayu zdravil, zdravljenih z isorhamnetinom, je potrdila tudi potencial isorhamnetina pri uravnavanju bioloških funkcij, povezanih z DM in z njim povezanimi zapleti.

6. Biološka uporabnost in črevesna absorpcija Isorhamnetina Aglycone in njegovih glikopiliranih derivatov

S prisotnostjo različnih kategorijflavonoidovv naravi, je zanimivo analizirati prisotnost teh spojin v telesu. Ko govorimo o presnovi isorhamnetina in njegovi razpoložljivosti v človeškem telesu po porabi, govorimo o izvoru, presnovi in transportu. To temelji na opazovanju kromatografije nekaterih flavonoidov, kot so flavonoli v človeškem serumu. Tekoča kromatografija-masna spektrometrija omogoča vpogled v biološko uporabnost nekaterih flavonoidov v njihovih aglikonskih in glikozidnih oblikah v telesu [49]. Masna spektrometrija se lahko uporablja za določanje flavonoidov v bioloških vzorcih [185]. V študiji so poročali o 23 mešanih derivatih sulfata, metil, glukuronida inKvercetinv urinu in plazmi človeških prostovoljcev 1 h po zaužitju rahlo ocvrte rdeče čebule. V tej študiji so odkrili glikozide kvorcetina in isorhamnetina v plazmi [186].

Več dejavnikov igra vlogo pri vnosu hranil skozi prebavni trakt. Encimi iz črevesne mikrobiote na primer vplivajo na vnos fenolinskih spojin.

Študija, izvedena na izvlečke ginkgo listov v modelu miši, je pokazala pomen črevesne mikrobiote na biološko uporabnost in absorpcijo nekaterih bioaktivnih molekul iz prebavil, zlasti isorhamnetina [187]. V tem koraku encimi mikrobiota izflavonoidaglikonov in različnih obročnih cevnih izdelkov. Analize celotnih vzorcev krvi so kazale, da je bil vnos isorhamnetina povečan z antibakterijskim zdravljenjem, kar kaže, da imajo encimi mikrobiote v želodcu negativen učinek na farmakokinetiko naravnih molekul, kot je isorhamnetin.Protibakterijskoali probiotično uživanje lahko poveča biološko uporabnost glikozidne oblike isorhamnetina. Poleg tega so se stopnje in vitro biotransformacije in čas bivanja bioaktivnih molekul med normalnimi, diabetičnimi in diabetičnimi nefropatijnimi podganami [188].

Po drugi strani različni membranski transporterji nadzirajo transport flavonoidov, kot so prenosnik glukoze, odvisni od natrija 1(SGLT1) in beljakovine, povezane z večstransko odpornostjo 2 in 3 (MRP2 in MRP3)[189]. V tem okviru teleporterji MRP urejajo transceliularne in paracellularne transportne poti isorhamnetina [190]. Znotraj celic je bil prevoz isorhamnetina iz apialne na bazalno stran 6,8-9,3-krat višji. Na sliki 5 so povzeti antidiabetični učinki isorhamnetina.

7. Sklepi

Isorhamnetin je fenolna spojin družine flavonoidov, točneje flavonolov. Prvotno je molekula quercetina, vendar je bila metilacija. Isorham-netin je razdeljen v rastlinsko kraljestvo v številnih divjih in kozmetičnih rastlinah. Poleg tega več zdravilnih rastlin proizvaja to molekulo in več študij je med drugimi biološkimi dejavnostmi dokazovalo njen antidiabetični učinek. Vsi ti podatki tako kažejo zanimanje isorhamnetina v terapevtski industriji. S tega vidika bi bilo zelo zanimivo raziskati učinek isorhamnetina in njegovih izvedenih finančnih instrumentov, izoliranih zlasti iz naravnih virov, na presnovne motnje. Prav tako je treba poudariti in pregledati klinične študije, opravljene v tem okviru z uporabo frakcij in naravnih izdelkov, bogatih s flavonoidom, da bi se izognili vplivu neželenih učinkov, ki jih povzročajo sintetična in kemična zdravila.

Sklicevanja

1. Gill, S.S.; Tuteja, N. Reaktivne vrste kisika in antioksidantni stroji v abiotični stresni toleranci pri rastlinah. Rastlinski fiziol, biokem. 2010, 48, 909–930. [CrossRef] [PubMed]

2. Corpas, F.J.; Gupta, D. K.; Palma, J.M. Proizvodna mesta reaktivnih vrst kisika (ROS) v organelah iz rastlinskih celic. V reaktivnih kisika vrste in oksidativno škodo v rastlinah pod stresom; Springer: Berlin/Heidelberg, Nemčija, 2015; pp. 1–22.

3. Falleh, H.; Oueslati, S.; Guyot, S.; Dali, A.B.; Magné, C.; Abdelly, C.; Kouri, R. LC/ESI-MS/MS karakterizacija prokanidinov in propelargonidinov, odgovornih za močno antioksidantno delovanje užitnega halofita Mesembryanthemum edule L. Food Chem. 2011, 127, 1732–1738. [CrossRef]

4. Trabelsi, N.; Oueslati, S.; Falleh, H.; Waffo-Téguo, P.; Papastamoulis, Y.; Mérillon, J.-M.; Abdelly, C.; Ksouri, R. Izol močnih antioksidantov iz zdravilnega halofita Limoniastrum guyonianum. Food Chem. 2012, 135, 1419–1424. [CrossRef] [PubMed]

5. Boulaaba, M.; Mkadmini, K.; Tsolmon, S.; Han, J.; Smaoui, A.; Kawada, K.; Ksouri, R.; Isoda, H.; Abdelly, C. In vitro antiproliferativni učinek ekstraktov Arthrocnemum Indicum na rakave celice Caco-2 s pomočjo nadzora celičnih ciklov in z njim povezane identifikacije fenola LC-TOF-MS. Evid.-Temelji dopolnilo. Altern. Med. 2013, 2013, 529375. [CrossRef]

6. Karker, M.; De Tommasi, N.; Smaoui, A.; Abdelly, C.; Ksouri, R.; Braca, A. Nove žveplove flavonoide iz Tamarix Africana in biološke dejavnosti njegovega polarne ekstrakta. Planta Med. 2016, 82, 1374–1380. [CrossRef]

7. Bourgou, S.; Rebey, I.B.; Mkadmini, K.; Isoda, H.; Kouri, R.; Kouri, W.M. LC-ESI-TOF-MS in GC-MS profiliranje Artemisia zeliščnih in vrednotenje njegovih bioaktivnih lastnosti. Food Res. Int. 2017, 99, 702–712. [CrossRef]

8. Boulaaba, M.; Medini, F.; Hajlaoui, H.; Mkadmini, K.; Falleh, H.; Kouri, R.; Isoda, H.; Smaoui, A.; Abdelly, C. Biološke dejavnosti in fitokemične analize fenoličnih izvlekov iz Salsola kali L. Vloga endogenih dejavnikov pri izbiri najboljših rastlinskih izvlekov. S. Afr. J. Bot. 2019, 123, 193–199. [CrossRef]

9. Najjar, H.; Abdelkarim, B.A.; Doria, E.; Boubakri, A.; Trabelsi, N.; Falleh, H.; Tlili, H.; Neffati, M. Fenolna sestava nekaterih tunizijskih zdravilnih rastlin, povezanih z anti-proliferativnim učinkom na človeške celice raka dojk MCF-7. EuroBiotechnol. J. 2020, 4, 104–112. [CrossRef]

10. Bourgou, S.; Bettaieb Rebey, I.; Ben Kaab, S.; Hammami, M.; Dakhlaoui, S.; Sawsen, S.; Msaada, K.; Isoda, H.; Ksouri, R.; Fauconnier, M.-L. Zeleno vehikel do nadomestka Hexane za bioaktivne lipide Ekstrakcija iz črnih kuminih in bazilikinih sejem. Hrana 2021, 10, 1493. [CrossRef]