Del 2:Acteosid motvirker interleukin-1 -Induserte katabolske prosesser gjennom modulering av mitogenaktiverte proteinkinaser og NFκB-cellesignalveien
Mar 05, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com
HyangI Lim ,1 Do Kyung Kim ,1 Tae-Hyeon Kim ,1 Kyeong-Rok Kang ,
Artrose (OA) er den vanligste degenerative leddsykdommen med kroniske leddsmerter forårsaket av progressiv degenerasjon av leddbrusk i leddene.Akteosid, et kaffeoylfenyletanoidglykosid, har forskjellige biologiske aktiviteter som antimikrobiell, anti-inflammatorisk, antikreft, antioksidativ, cytobeskyttende og nevrobeskyttende effekt. Videre oral administrering avakteosidved høye doser forårsaker ikke genotoksisitet. Derfor er målet med denne studien å verifisere de antikatabolske effektene avakteosidmot slitasjegikt og dens antikatabole signalvei.Akteosidreduserte ikke levedyktigheten til musefibroblast L929-celler brukt som normale celler og primære rottekondrocytter. Acteosid motvirket det IL-1 -induserte proteoglykantapet i kondrocyttene og leddbrusken ved å undertrykke uttrykket og aktiveringen av et brusknedbrytende enzym som matrisemetalloproteinase- (MMP-) 13, MMP-1 og MMP -3. Videre undertrykte acteosid uttrykket av inflammatoriske mediatorer som induserbar nitrogenoksidsyntase, cyklooksygenase-2, nitrogenoksid og prostaglandin E2 i de primære rottekondrocyttene behandlet med IL-1. Deretter ble ekspresjonen av proinflammatoriske cytokiner redusert av acteosid i de primære rottekondrocyttene behandlet med IL-1. Dessuten undertrykte acteosid ikke bare fosforyleringen av mitogenaktiverte proteinkinaser i primære rottekondrocytter behandlet med IL-1, men også translokasjonen av NFκB fra cytosolen til kjernen gjennom undertrykkelse av fosforyleringen. Oral administrering av 5 og 10 mg/kg akteosid svekket den progressive degenerasjonen av leddbrusk i den osteoartritiske musemodellen generert av destabilisering av den mediale menisken. Våre funn indikerer at akteosid er et lovende potensielt antikatabolisk middel eller supplement for å dempe eller forhindre progressiv degenerasjon av leddbrusk.
Vennligst klikk her tilbake til del 1
4. Diskusjon
Synovialleddet (diartrose) er en kompleks anatomisk struktur som består av flere forskjellige typer vev lokalisert ved det potensielle rommet mellom bein for å tillate mobilitet og stabilitet i kroppen gjennom å motvirke de forskjellige intensitetene av mekanisk belastning og kontrollere fine bevegelser [16] . Ettersom den eldre befolkningen øker over hele verden, fremstår OA som en degenerativ sykdom assosiert med psykologiske og sosioøkonomiske problemer som skal løses snarest [17]. Dessverre er det fortsatt ingen effektive medisiner for OA; derfor er forebygging av leddbruskdegenerasjon det viktigste for å opprettholde de mekaniske leddfunksjonene forbundet med tillatelse til kroppsmobilitet og stabilitet.
Generelt er synovialleddet sammensatt av to bein for å gi stabilitet og støtte muskelen ved leddbånd og sener og er omgitt av en synovial fibrøs leddkapsel fylt med synovialvæske for å redusere friksjonen mellom leddbruskene på leddflatene til leddene. [16]. Spesielt er den ekstracellulære matrisen (ECM) av leddbrusk hovedsakelig sammensatt av type II kollagen og proteoglykaner som syntetiseres og reguleres av spesialiserte celler kalt kondrocytter. Homeostasen til leddbrusk er nøyaktig balansert mellom anabolisme (syntese av ECM) og katabolisme (degenerasjon av ECM) i synovialledd [18]. Vanligvis induserer katabole faktorer som pro-inflammatoriske cytokiner og inflammatoriske mediatorer den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom ekspresjon av brusk-nedbrytende enzymer som matrisemetalloproteinase (MMPs) og metalloproteinase med trombospondin-AMT-motiver (ADchont-motiver) drocytter [18]. Derfor har nyere biokjemiske strategier for å forhindre eller dempe den progressive degenerasjonen av leddbrusk målrettet undertrykkelse av brusknedbrytende enzymer, pro-inflammatoriske cytokiner og inflammatoriske mediatorer basert på langsiktige biologiske sikkerheter i synoviale ledd [19, 20]. Nyere studier viser at naturlige produkter, som stammer fra urte- eller orientalsk medisin, har langsiktige biologiske sikkerheter, anti-inflammatoriske og antioksidative egenskaper og kan fremme leddhelse og håndtere OA gjennom å undertrykke frigjøringen av pro-inflammatoriske cytokiner [21].
cistancheekstrakt: akteosid
Acteosid (kalt verbascoside; C29H36O15) er en glykosid som er isolert fra blomstene eller bladene til mange urteplanter som Scrophularia ningpoensis,Cistanche deserticola, Digitalis purpurea og Osmanthus fragrans [22, 23]. Nylig har Henn et al. rapporterte at den høye konsentrasjonen (100 ug/mL) av akteosid isolert fra bladene til Plantago australis ikke bare viste mindre cytotoksisitet i V79 kinesiske hamsterceller brukt som en normal celle, men hadde heller ikke mutagene eller genotoksiske aktiviteter og fototoksiske egenskaper [6] . Videre har Perucatti et al. har rapportert at in vivo cytogenetisk test som fôrer 5 mg/kg acteosid til kanin (Oryctolagus cuniculus) i 80 dager avdekket ingen toksisitet med noen annen mutagen aktivitet, noe som resulterte i ingen cytotoksisitet for dyrene [24]. Disse studiene tyder på at akteosid er et bioaktivt materiale som kan brukes i både dyr og menneskers dietter [6, 24]. Som vist i figur 2, i likhet med tidligere studier, påvirket ikke 100μM (62,459 ug/ml) akteosid levedyktigheten til musefibroblastcellelinje L929 brukt som en normal celle og primære rottekondrocytter i denne studien. Derfor indikerer disse dataene at acteosid kan ha sikret potensiell biologisk sikkerhet og kan brukes som et supplement. ECM, en stor mengde på opptil 98 prosent av bruskvolumet, er et svært organisert nettverk av hyaluronan, proteoglykaner og type II kollagen [25]. Spesielt er proteoglykaner proteiner glykosylert med sulfatert glykosaminoglykan for å danne et aggregerende nettverk som genererer en statisk ladningstetthet for å motvirke trykkkrefter under den mekaniske funksjonen til synovialleddene [25]. Derfor fører tapet av proteoglykan i leddbrusken i synovialleddene til funksjonshemming av mekanisk leddfunksjon [25]. Degenerasjon av leddbrusk på grunn av tap av proteoglykan resulterer i en ubalanse mellom de anabole og katabolske prosessene. Derfor vurderer nyere biologiske strategier knyttet til regenerering av leddbrusk og forebygging eller demping av progressiv leddbruskdegenerasjon økningen av anabole prosesser gjennom syntese av viktige leddbruskkomponenter som proteoglykan og type II kollagen og økningen av antikatabolske prosesser mot katabolske faktorer som proinflamatoriske cytokiner, betennelsesmediatorer og katabolske vekstfaktorer. Som vist i figur 3, gjenopprettet acteosid ikke bare proteoglykaninnholdet gjennom motvirkningen mot proinflammatorisk cytokin IL-1 -indusert proteoglykanutarming i de primære rottekondrocyttene, men undertrykte også proteoglykantapet i leddbruskvevet {{behandlet med IL) 23}} i 7 dager. Til sammen indikerer disse dataene konsekvent at akteosid kan beskytte eller dempe den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom motvirkning mot proinflammatorisk cytokinindusert katabolsk prosess i leddbrusken i leddbrusken.
Forhøyede brusknedbrytende enzymer inkludert MMP-1, MMP-3, MMP-13, ADMITS-4 og ADAMTS-5 i synovialvæsken til pasienter med OA er nøkkelenzymene som er ansvarlige for den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom degradering av kollagen og ECM-komponenten [26, 27]. Derfor ser hemming av MMP-ekspresjon og aktivering ut til å være en attraktiv terapeutisk strategi for å forhindre og dempe den progressive degenerasjonen av leddbrusk for å opprettholde den mekaniske funksjonen til synoviale ledd [26]. I denne studien undertrykte acteosid effektivt uttrykket og aktiveringen av det brusknedbrytende enzymet i de primære rottekondrocyttene behandlet med proinflammatorisk cytokin IL -1 som vist i figur 4. Disse dataene indikerer at acteosid kan svekke den progressive degenerasjonen av leddbrusk ved å undertrykke uttrykk og aktivering av leddbrusk i leddbrusk med katabolske tilstander.
De inflammatoriske mediatorene som iNOS, NO, COX-2 og PGE2 er integrert i OA-patogenesen [28]. Spesielt proinflammatoriske cytokiner som IL-1 og TNF oppregulerer produksjonen av NO og PGE2 gjennom økningen av henholdsvis iNOS og COX2 i synovialleddet med OA [29, 30]. Oppregulert NO hemmer syntesen av ECM-komponenter som type II kollagen og proteoglykan. Dessuten hemmer økt PGE2 spredningen av kondrocytter og reduserer syntesen av ECM [28]. Derfor kan undertrykkelse av inflammatoriske mediatorer dempe den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom hemming av ECM-reduksjon i synovialleddet med OA. I denne studien undertrykte acteosid effektivt oppreguleringen av inflammatoriske mediatorer som vist i figur 5. Disse dataene indikerer konsekvent at acteosid kan svekke den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom undertrykkelse av inflammatoriske mediatorer i synovialleddet med OA.
Videre er overekspresjonen av pro-inflammatoriske cytokiner av det betente synovium og kondrocytter en viktig risikopatogen faktor i OA-patogenesen. Spesielt antas uttrykket av proinflammatorisk cytokin å bli generert av den synoviale membranen på stadiet av OA-initiering. Sekvensielt aktiverer oppregulerte proinflammatoriske cytokiner kondrocytter for å uttrykke sitt eget uttrykk og for å syntetisere brusknedbrytende enzymer, kjemokiner og inflammatoriske mediatorer [31]. Derfor kan undertrykkelsen av pro-inflammatoriske cytokiner forhindre OA og kan dempe den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom hemming av andre pro-inflammatoriske cytokiner, inflammatoriske mediatorer og brusknedbrytende enzymer. I denne studien undertrykte acteosid produksjonen av pro-inflammatoriske cytokiner som CINC-2, CINC-3, CNTF, fraktalkin, IL-1, IL-1, leptin, MCP{ {7}}, MIP-3 og -NGF i primære rottekondrocytter behandlet med IL-1 sammenlignet med IL-1 alene, som vist i figur 6.
Gouze et al. rapporterte at CINC-2 var signifikant økt i kondrocytter behandlet med IL-1 på samme måte som vår studie [32]. En nylig studie viste imidlertid at spinal prosessering av smertefulle input er tett endret under OA-patogenesen [33]. Når det gjelder leddsmerter, ble CINC-2 og CINC-3 signifikant oppregulert i det spinale dorsalhornet til OA-dyr generert ved intraartikulær injeksjon av mononatriumjodacetat i kneleddet [34, 35]. Selv om den patofysiologiske rollen til CINC-2 og CINC-3 i OA-patogenesen fortsatt er stort sett ukjent, indikerer disse studiene at uttrykket av CINC-2 og CINC-3 i ryggraden horn under OA-tilstander kan være nært forbundet med utvikling av leddsmerter under OA-patogenesen.
cistanche urt
CNTF, som er en pluripotent nevrotropisk faktor og er relatert til cytokinfamilien som inkluderer IL-6, IL-11, leukemi-hemmende familie og onkostatin, binder og signaliserer for å opprettholde benhomeostasen gjennom gp130 kjernereseptor underenhet [36]. Selv om den biologiske funksjonen til CNTF fortsatt er stort sett ukjent i OA, har nyere studier vist at CNTF-gp130-signalering kan være assosiert med den patologiske beinremodelleringen som er tydelig ved revmatoid artritt (RA), periodontal sykdom, spondyloarthropatier og OA gjennom å regulere differensieringen og aktivitet av osteoblast, osteoklast og kondrocytter [36]. I tillegg viste en fersk studie at -NGF, en nevrotrofisk faktor involvert i den fysiologiske reguleringen av nevronceller, ble oppregulert i blod og leddvæske hos pasienter med OA [37]. Imidlertid har flere studier rapportert at blokaden av NGF reduserer OA-smerter [38–40]. Derfor regnes nevrotrofiske faktorer inkludert CNTF og NGF ikke bare som patogene risikofaktorer for OA-progresjon, men gir også den nevrologiske koblingen mellom den progressive degenerasjonen av leddbrusk og utviklingen av kronisk OA-smerte. Videre har det blitt ansett som et terapeutisk målsøkende molekyl for å redusere kronisk OA-smerte.
Fractalkine også kjent som chemokine CX3CL1 er overstrømmende uttrykt i både voksne menneskelige og rotte artikulære kondrocytter behandlet med IL -1 [41, 42]. Nyere studier har rapportert at fraktalkin fremmer uttrykket av MMP - 3 gjennom CX3CR1, c-Raf, MEK, ERK og NFκB cellulære signalveier i synovialvevet oppnådd fra pasienter med OA [43]. Videre avslørte den genomiske DNA-metyleringsanalysen i OA-kondrocytter at fraktalkin-genet ikke bare var hypometylert, men også konstant korrelert med dets mRNA-ekspresjon [44]. MCP-1, et medlem av kjemokinfamilien for å indusere betennelsen, utløser kjemotaksis og transendotelial migrasjon av monocytt til inflammatorisk lesjon. Nylig har Xu et al. rapportert at MCP-1 og kjemokin (CC-motiv) reseptor 2-akse er involvert i nedbrytningen av leddbrusk gjennom ekspresjonen av MMP-13 og økningen av OA
kondrocytt-apoptose [45]. Videre er MIP-3 også kalt et kjemokin CCL20 rikelig uttrykt i leddbrusken til pasienter med OA og øker den progressive degenerasjonen av leddbrusken gjennom ekspresjonen av brusknedbrytende enzymer som MMP-1 og MMP -3, inflammatorisk mediator som PGE2, og pro-inflammatorisk cytokin IL-6 [46]. Derfor har kjemokiner som fractalkine, MCP-1 og MIP-3 også blitt betraktet som en patofysiologisk risikofaktor for å initiere progresjon av OA.
Leptin er et peptidhormon som tilhører adipokiner, som er cytokiner som skilles ut av fettvev [47]. Nyere studier har rapportert at nivået av leptin ikke bare er betydelig forhøyet i menneskekroppen med fedme, men også økt i serum og leddvæske som samles inn fra pasienter med OA som er korrelert med alvorlighetsgraden av OA [48]. Derfor har nyere studier antydet at uttrykkene av leptin og dets reseptor har blitt vurdert positivt som en risikofaktor assosiert med utvikling av OA [49–51]. [52]
IL-1-familien, inkludert IL-1 og IL-1, regnes som det viktigste cytokinet assosiert med patogenesen av OA som induserer den inflammatoriske katabolske prosessen kombinert med andre katabolske faktorer som aldring, fedme og traumatisk leddskade [53]. Generelt er nivået av IL-1-familien i synovialvæsken, synovialmembranen, leddbrusk og subkondralt ben forhøyet i synovialleddet til pasienter med OA [54]. Etter at IL-1-familien binder seg til sine reseptorer, manifesterer den den progressive degenerasjonen av leddbrusk ved ekspresjon av andre cytokiner, kjemokiner, adhesjonsmolekyler, inflammatoriske mediatorer og brusknedbrytende enzymer gjennom fosforylering av cellulær signalering transkripsjonelle faktorer som NFκB og MAPKs [54]. Som vist i figur 7 reduserte acteosid ikke bare fosforyleringen av ERK1/2, p38 og JNK, men inhiberte også fosforyleringen av NFκB i de primære rottekondrocyttene behandlet med IL-1. Dessuten viser figur 8 at acteosid hemmet translokasjonen av NFκB fra cytosolen til kjernen i de primære rottekondrocyttene behandlet med IL-1. Derfor indikerer resultatene våre konsekvent at acteosid motvirker de IL-1 -induserte katabolske effektene som ekspresjon av brusk-nedbrytende enzymer og produksjon av proinflammatoriske cytokiner og inflammatoriske mediatorer gjennom inaktivering av cellulære signalveier som MAPK og MAPK. NFκB i de primære rottekondrocyttene. Nylig, i likhet med vår studie, Qiao et al. har rapportert at acteosid hemmer inflammatorisk respons hos OA-induserte dyr [55]. De viste undertrykkelse av inflammatoriske cytokiner gjennom inaktivering av JAK/STAT-signalveien i synovialvevet til DMM-induserte OA-dyr som ble administrert en intraperitoneal injeksjon av acteosid [55]. Imidlertid, for å estimere effektiviteten til acteosid som et OA-forebyggende supplement, ble acteosid administrert oralt til DMM-induserte OA-dyr i denne studien. Deretter ble endringen av leddbrusk histologisk vurdert som vist i figur 9. Vår histologiske vurdering viste at oral administrering av akteosid konsekvent forhindret den progressive degenerasjonen av leddbrusk gjennom hemming av proteoglykan tap i DMM-induserte OA-dyr.
cistanche akteosid
5. Konklusjoner
Våre funn tyder på at acteosid er i stand til oral administrering og kan brukes som et effektivt supplement for å forhindre eller dempe OA basert på den biologiske sikkerheten og antikataboliske effektene mot proinflammatoriske cytokiner.
Referanser
[1] JS Di Chen, W. Zhao, T. Wang, L. Han, JL Hamilton og H.-J. Jeg er, "Artrose: mot en omfattende forståelse av den patologiske mekanismen," Bone Research, vol. 5, nei. 1,2017.
[2] G. Musumeci, FC Aiello, MA Szychlinska, M. Di Rosa, P. Castrogiovanni og A. Mobasheri, "Osteoarthritis in the XXIst century: risikofaktorer og atferd som påvirker sykdomsutbrudd og -progresjon," International Journal of Molec - ular Sciences, vol. 16, nei. 12, s. 6093–6112, 2015.
[3] A. Ghouri og PG Conaghan, "Prospects for therapies in osteoarthritis," Calcified Tissue International, 2020.
[4] B. Klimek, "6'-0-Apiosyl-verbascoside in the flowers of mullein (Verbascum species)," Acta Poloniae Pharmaceutica, vol. 53, nei. 2, s. 137–140, 1996.
[5] F. Pardo, F. Perich, L. Villarroel og R. Torres, "Isolering av verbascoside, en antimikrobiell bestanddel av Buddleja Globo-blader," Journal of Ethnopharmacology, vol. 39, nei. 3, s. 221- 222, 1993.
[6] JG Henn, L. Steffens, ND de Moura Sperotto, et al., "Toksikologisk evaluering av et standardisert hydroetanolisk ekstrakt fra blader av Plantago australis og dets hovedforbindelse, verbascoside," Journal of Ethnopharmacology, vol. 229, s. 145–156, 2019.
[7] M. Khullar, A. Sharma, A. Wani et al., "Acteosid forbedrer inflammatoriske responser gjennom NFkB-vei i alkoholindusert leverskade," International Immunopharmacology, vol. 69, s. 109–117, 2019.
[8] TW Hwang, DH Kim, DB Kim et al., "Synergistisk antikrefteffekt av akteosid- og temozolomidbasert glioblastomkjemoterapi," International Journal of Molecular Medicine, vol. 43, nei. 3, s. 1478–1486, 2019.
[9] X. Li, Y. Xie, K. Li et al., "Antioksidasjon og cytobeskyttelse av akteosid og dets derivater: sammenligning og mekanistisk kjemi," Molecules, vol. 23, nei. 2, s. 498, 2018.
[10] M. Li, F. Zhou, T. Xu, H. Song og B. Lu, "Acteosid beskytter mot 6-OHDA-indusert dopaminerg nevronskade via Nrf2-ARE-signalvei, " Food and Chemical Toxicology, vol. 119, s. 6–13, 2018.