EchinacosideBeskytter mot MPP pluss-indusert nevronal apoptose via ROS/ATF3/CHOP Pathway Regulation

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

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

Ta kontakt med:joanna.jia@wecistanche.com

Vennligst klikk her til del 2

Echinacosidefra Cistanche deserticola har effekten avhemmende apoptose

Diskusjon

ECH er en av de mest aktivefenyletanoidglykosiderinvolvert i fjerning av antioksidanter og frie radikaler [26]. Flere studier har vist at det betydelig forbedrer motorisk oppførsel og undertrykker tapet av nigrale DA-neuroner i MPTP-

skadede mus, andre resultater har vist detECHbeskytter nevroner ved å hemme aktiv caspase-3/8 i cerebellare granulceller og øke uttrykket av GDNF og hjerneavledede nevrotrofiske faktorer i SNc [10, 11]. Data fra denne studien viste detECHhemmer direkte MPP?-indusert ROS-produksjon i SH-SY5Y neuroblastomceller. ROS er et av produktene fra cellulær energimetabolisme. Under normale forhold beskytter superoksiddismutase og andre antioksidanter mot og hemmer akkumulering av ROS [27]. Det er velkjent at mitokondrier er hovedkilden til cellulær ROS, og ROS-generering er assosiert med mitokondriell morfologi og funksjon [28]. Nyere studier har rapportert at mitokondriell skade og ROS-produkter kan være involvert i MPP?-indusert apoptose i SH-SY5Y-celler [7, 29]. Gjeldende studier har antydet at beskyttelse av mitokondriell struktur eller mitokondrielle prosesser opphever apoptosen indusert av MPP? [29, 30]. Flere studier har vist detECHbeskytter celleoverlevelse i forskjellige PD-modeller ved å blokkere mitokondrieskaden indusert av MPP? [13, 21]. En fersk studie viste at MPP? er delvis ansvarlig for nekrosen i SH-SY5Y-celler [31]. I primære DA-nevroner, MPP? induserer nekrose ved å øke uttrykket og sekresjonen av TNF-a og IL-1b og redusere uttrykket og sekresjonen av insulinlignende vekstfaktor-1 [32]. Mange studier tyder på at apoptose er den dominerende årsaken til MPP?-indusert SH-SY5Y celledød. Dataene våre støttet også denne hypotesen sterkt (fig. 4, 9).

Celler som konsekvent blir utsatt for overdreven ROS kan utvikle alvorlige problemer, inkludert skade på lipidmembransystemet, endringer i proteintranslasjon og -folding og økt genominstabilitet [33]. Til slutt induserer overdreven ROS transkripsjon av apoptose-assosierte gener, noe som til slutt resulterer i apoptose eller død

[34, 35]. ATF3 og CHOP er to av de mest kritiske genene for ROS-induserte stressresponser. Nyere studier har vist MPP?-indusert ATF3- og CHOP-ekspresjon i neuroblastomceller [9, 23]. ATF3 oppregulerer p53-ekspresjon og induserer apoptose i SH-SY5Y-celler [23] og andre celler [17, 36]. Interessant nok viste en nylig studie at ATF3-oppregulering av p53 spiller en viktig rolle i apoptose indusert av MPP? [36]. CHOP ble først identifisert som en transkripsjonsfaktor som induseres som respons på vekststans og DNA-skade. ATF3 regulerer CHOP-ekspresjon og assosieres med CHOP for å modulere apoptose [37, 38]. Resultatene våre viste detECHeffektivt undertrykt ATF3-uttrykk med eller uten MPP? (Fig. 3A) og inhiberte også MPPa-indusert apoptose (Fig. 4A). Foruten CHOP,ECHundertrykte også p53- og PUMA-ekspresjon i den cellulære modellen av PD (fig. 7). Disse resultatene antyder at ECH spiller en rolle i moduleringen av ATF3-uttrykk.

Cistancheechinacosidehar effekten av å forbedreimmunitet

Resultatene våre viste også at ATF3-nedregulering av shRNA signifikant svekket CHOP-uttrykk og det spaltede caspase-3-nivået som tidligere ble indusert av MPP? (Fig. 6C). Dette antyder at ATF3 spiller en rolle i MPP?-indusert apoptose av SH-SY5Y-celler. I Fig. 11 Foreslåtte mekanismer som ligger til grunn for beskyttelseshandlingene tilECHmot MPP?-indusert apoptose i SH-SY5Y-celler.ECHdemper ROS-dannelsen indusert av MPP?, og nedregulerer i sin tur uttrykket av ATF3 og CHOP. ECH hemmer også direkte ATF3-ekspresjon. En annen gren viser at ECH fremmer ekspresjonen av anti-apoptoseproteinet, GDNF, i MPPa-behandlede celler. ATF3 regulerer også uttrykket av pro-apoptoseproteinene p53 i PD-cellemodellen. Alle disse handlingene bidrar til den beskyttende effekten av ECH mot apoptose indusert av MPP?.

i tillegg viste resultatene detECHforbedret GDNF-uttrykk etter MPP? behandling i SH-SY5Y-celler (fig. 3B). GDNF er en viktig pro-overlevelsesfaktor for nevroner [14]. Disse in vitro-resultatene stemmer overens med data fra dyremodeller [14].

Samlet viser resultatene fra denne studien at ROS/ATF3/CHOP-banen spiller en kritisk rolle i beskyttelsesmekanismene tilECHmot DA-celleapoptose indusert av MPP?, og avslører en ny mekanisme forECHnevrobeskyttelse i en in vitro-modell av PD (fig. 11).

Cistancheechinacoside har enanti-inflammatoriskeffekt

Anerkjennelser Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (81202814), Shanghai Municipal Commission of Health and Family Planning (20124y116), og Young Teachers Training Funding Scheme ved Shanghai Colleges and Universities, China (zzszy12026). Vi takker Dr. Yunsheng Yuan, professor Dazheng Wu og førsteamanuensis Peihao Yin for deres veiledning om eksperimentene og forberedelsen av manuskriptet.

Cistancheechinacosideharnevrobeskyttendeeffekter

Referanser

1. Kalia LV, Lang AE. Parkinsons sykdom. Lancet 2015, 386: 896–902.

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

3. Pagonabarraga J, Kulisevsky J, Strafella AP, Krack P. Apati ved Parkinsons sykdom: kliniske trekk, nevrale underlag, diagnose og behandling. Lancet Neurol 2015, 14: 518–531.

4. Lehri-Boufala S, Ouidja MO, Barbier-Chassefiere V, Henault E, Raisman-Vozari R, Garrigue-Antar L, et al. Nye roller til glykosaminoglykaner i alfa-synukleinaggregering i en cellulær modell av Parkinsons sykdom. PLoS One 2015, 10: e0116641.

5. Duka T, Duka V, Joyce JN, Sidhu A. Alpha-Synuclein bidrar til GSK-3beta-katalysert Tau-fosforylering i Parkinsons sykdomsmodeller. FASEB J 2009, 23: 2820–2830.

6. Zhang ZG, Wu L, Wang JL, Yang JD, Zhang J, Li LH, et al. Astragaloside IV forhindrer MPP(?)-indusert SH-SY5Y-celledød via hemming av Bax-medierte veier og ROS-produksjon. Mol Cell Biochem 2012, 364: 209-216.

7. Lee DH, Kim CS, Lee YJ. Astaxanthin beskytter mot MPTP/MPP?-indusert mitokondriell dysfunksjon og ROS-produksjon in vivo og in vitro. Food Chem Toxicol 2010, 49: 271–280.

8. Ye Q, Huang B, Zhang X, Zhu Y, Chen X. Astaxanthin beskytter mot MPP(?)-indusert oksidativt stress i PC12-celler via HO-1/NOX2-aksen. BMC Neurosci 2013, 13: 156.

9. Conn KJ, Gao WW, Ullman MD, McKeon-O'Malley C, Eisenhauer PB, Fine RE, et al. Spesifikk oppregulering av GADD153/CHOP i 1-metyl-4-fenyl-pyridinium-behandlede SH-SY5Y-celler. J Neurosci Res 2002, 68: 755-760.

10. Zhao Q, Gao J, Li W, Cai D. Nevrotrofiske og nevroredningseffekter av Echinacoside i den subakutte MPTP-musemodellen av Parkinsons sykdom. Brain Res 2010, 1346: 224–236.

11. Geng X, Tian X, Tu P, Pu X. Nevrobeskyttende effekter av echinacoside i muse-MPTP-modellen for Parkinsons sykdom. Eur J Pharmacol 2007, 564: 66–74.

12. Deng M, Zhao JY, Tu PF, Jiang Y, Li ZB, Wang YH. Echinacoside redder SHSY5Y-nevronceller fra TNFalfa-indusert apoptose. Eur J Pharmacol 2004, 505: 11–18.

13. Wang YH, Xuan ZH, Tian S, Du GH. Echinacoside beskytter mot 6-hydroksydopamin-indusert mitokondriell dysfunksjon og inflammatoriske responser i PC12-celler ved å redusere ROS-produksjon. Evid-basert komplement Alternat Med 2015, 2015: 189–239.

14. Zhao Q, Cai D, Bai Y. Selegiline redder gangfeil og tap av dopaminerge nevroner i en subakutt MPTP-musemodell av Parkinsons sykdom. Int J Mol Med 2013, 32: 883–891.

15. Lingor P, Unsicker K, Krieglstein K. Dopaminerge nevroner fra midthjernen er beskyttet mot radikalindusert skade ved GDF-5-applikasjon. Kort kommunikasjon. J Neural Transm (Wien) 1999, 106: 139–144.

16. Hegarty SV, Collins LM, Gavin AM, Roche SL, Wyatt SL, Sullivan AM, et al. Kanonisk BMP-Smad-signalering fremmer nevrittvekst i dopaminerge nevroner i rottemidthjerne. Neuromolecular Med 2014, 16: 473–489.

17. Wang H, Mo P, Ren S, Yan C. Aktivering av transkripsjonsfaktor 3 aktiverer p53 ved å hindre E6-assosiert protein fra å binde seg til E6. J Biol Chem 2010, 285: 13201-13210.

18. Weng S, Zhou L, Deng Q, Wang J, Yu Y, Zhu J, et al. Niklosamid induserte celleapoptose via oppregulering av ATF3 og aktivering av PERK i hepatocellulære karsinomceller. BMC Gastroenterol 2016, 16:25.

19. Yuan Y, Zhang X, Weng S, Guan W, Xiang D, Gao J, et al. Ekspresjon og rensing av bioaktiv høyren rekombinant mus SPP1 i Escherichia coli. Appl Biochem Biotechnol 2014, 173: 421–432.

20. Franklin Keith BJ, Paxinos G. Musehjernen i stereotaksiske koordinater. 3. utg. San Diego: Academic Press, 2007: 52–63.

21. Zhu M, Zhou M, Shi Y, Li WW. Effekter av echinacoside på MPP(?)-indusert mitokondriell fragmentering, mitofagi og celleapoptose i SH-SY5Y-celler. Journal of Chinese Integrative Medicine 2012, 10: 1427–1432.

22. Wang WA, Groenendyk J, Michalak M. Endoplasmic reticulum stress-assosierte responser i kreft. Biochim Biophys Acta 2014, 1843: 2143–2149.

23. Tian Z, An N, Zhou B, Xiao P, Kohane IS, Wu E. Cytotoksisk diarylheptanoid induserer cellesyklusstans og apoptose via økende ATF3 og stabilisering av p53 i SH-SY5Y-celler. Cancer Chemother Pharmacol 2009, 63: 1131–1139.

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

25. Li Y, Guo Y, Tang J, Jiang J, Chen Z. Ny innsikt i rollene til CHOP-indusert apoptose i ER-stress. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) 2015, 47: 146–147.

26. Heilmann J, Calis I, Kirmizibekmez H, Schuhly W, Harput S, Sticher O. Radikal scavenger aktivitet av fenylethanoid glykosider i FMLP stimulert humane polymorfonukleære leukocytter: struktur-aktivitet forhold. Planta Med 2000, 66: 746–748.

27. Indo HP, Yen HC, Nakanishi I, Matsumoto K, Tamura M, Nagano Y, et al. En mitokondriell superoksidteori for oksidative stresssykdommer og aldring. J Clin Biochem Nutr 2015, 56: 1–7.

28. Willems PH, Rossignol R, Dieteren CE, Murphy MP, Koopman WJ. Redox homeostase og mitokondriell dynamikk. Cell Metab 2015, 22: 207–218.

29. Yang L, Zhao K, Calingasan NY, Luo G, Szeto HH, Beal MF. Mitokondriemålrettede peptider beskytter mot 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin-nevrotoksisitet. Antioxid Redox Signal 2009, 11: 2095–2104.

30. Cartelli D, Ronchi C, Maggioni MG, Rodighiero S, Giavini E, Cappelletti G. Mikrotubuli dysfunksjon går foran transportsvikt og mitokondrierskade i MPP? -indusert nevrodegenerasjon. J Neurochem 2010, 115: 247–258.

31. Jantas D, Greda A, Golda S, Korostynski M, Grygier B, Roman A, et al. Nevrobeskyttende effekter av metabotropiske glutamatreseptorgruppe II- og III-aktivatorer mot MPP(?)-indusert celledød i humane neuroblastom SH-SY5Y-celler: virkningen av celledifferensieringstilstand. Nevrofarmakologi 2014, 83: 36–53.

32. Liu Z, Chen HQ, Huang Y, Qiu YH, Peng YP. Transformerende vekstfaktor-beta1 virker via TbetaR-I på mikroglia for å beskytte mot MPP(?)-indusert dopaminergt nevronalt tap. Brain Behav Immun 2016, 51: 131–143.

33. Smeyne M, Smeyne RJ. Glutationmetabolisme og Parkinsons sykdom. Free Radic Biol Med 2013, 62: 13–25.

34. Wei R, Zhang R, Xie Y, Shen L, Chen F. Hydrogen undertrykker hypoksi/reoksygenering-indusert celledød i hippocampale nevroner gjennom å redusere oksidativt stress. Cell Physiol Biochem 2015, 36: 585–598.

35. Jiang H, Ren Y, Zhao J, Feng J. Parkin beskytter humane dopaminerge neuroblastomceller mot dopaminindusert apoptose. Hum Mol Genet 2004, 13: 1745–1754.

36. Khwanraj K, Phruksaniyom C, Madlah S, Dharmasaroja P. Differensiell uttrykk for tyrosinhydroksylaseprotein og apoptose-relaterte gener i differensierte og udifferensierte SH-SY5Y-neuroblastomceller behandlet med MPP?. Neurol Res

Int 2015, 2015: 734703. (Legg til prikk eller legg til sider!).

37. Jiang HY, Wek SA, McGrath BC, Lu D, Hai T, Harding HP, et al. Aktivering av transkripsjonsfaktor 3 er integrert i den eukaryote initieringsfaktor 2 kinase-stressresponsen. Mol Cell Biol 2004, 24: 1365-1377.

38. Xu L, Su L, Liu X. PKCdelta regulerer uttrykk for dødsreseptor 5 indusert av PS-341 gjennom ATF4-ATF3/CHOP-aksen i humane lungekreftceller. Mol Cancer Ther 2012, 11: 2174–2182.