Dio 2: Akteozid se suprotstavlja kataboličkim procesima izazvanim-1 -interleukinom putem modulacije protein kinaza aktiviranih mitogenom i NFκB staničnog signalnog puta
Mar 05, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pošta:audrey.hu@wecistanche.com
HyangI Lim, 1 Do Kyung Kim, 1 Tae-Hyeon Kim, 1 Kyeong-Rok Kang,
Osteoartritis (OA) je najčešća degenerativna bolest zglobova s kroničnom boli zglobova uzrokovana progresivnom degeneracijom zglobne hrskavice na sinovijalnim zglobovima.Akteozid, kaffoilfeniletanoidni glikozid, ima različite biološke aktivnosti kao što su antimikrobni, protuupalni, antikancerogeni, antioksidativni, citoprotektivni i neuroprotektivni učinak. Nadalje, oralna primjenaakteozidu visokim dozama ne uzrokuje genotoksičnost. Stoga je cilj ove studije provjeriti antikataboličke učinkeakteozidprotiv osteoartritisa i njegovog antikataboličkog signalnog puta.Akteozidnije smanjio vitalnost stanica mišjeg fibroblasta L929 koje se koriste kao normalne stanice i primarni kondrociti štakora. Acteoside je spriječio gubitak proteoglikana izazvan IL-1 - u kondrocitima i zglobnoj hrskavici potiskivanjem ekspresije i aktivacije enzima koji razgrađuju hrskavicu kao što je matrična metaloproteinaza- (MMP-) 13, MMP-1 i MMP -3. Nadalje, akteozid je potisnuo ekspresiju medijatora upale kao što su inducibilna sintaza dušikovog oksida, ciklooksigenaza-2, dušikov oksid i prostaglandin E2 u primarnim kondrocitima štakora tretiranim IL-1. Nakon toga, ekspresija proinflamatornih citokina smanjena je akteozidom u primarnim kondrocitima štakora tretiranim IL-1. Štoviše, akteozid je potisnuo ne samo fosforilaciju protein kinaza aktiviranih mitogenom u primarnim kondrocitima štakora tretiranih s IL-1, već i translokaciju NFκB iz citosola u jezgru putem supresije njegove fosforilacije. Oralna primjena 5 i 10 mg/kg akteozida smanjila je progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice u modelu miša s osteoartritisom generiranu destabilizacijom medijalnog meniskusa. Naša otkrića pokazuju da je akteozid obećavajući potencijalni antikatabolički agens ili dodatak za ublažavanje ili sprječavanje progresivne degeneracije zglobne hrskavice.
Kliknite ovdje natrag na 1. dio
4. Rasprava
Sinovijalni (diartrozni) zglob složena je anatomska struktura koja se sastoji od nekoliko različitih vrsta tkiva smještenih u potencijalnom prostoru između kostiju kako bi se omogućila pokretljivost i stabilnost tijela kroz suzbijanje različitih intenziteta mehaničkog opterećenja i kontrola finih pokreta [16] . Kako se starija populacija diljem svijeta povećava, OA se pojavljuje kao degenerativna bolest povezana s psihološkim i socioekonomskim problemima koje treba hitno riješiti [17]. Nažalost, još uvijek nema učinkovitih lijekova za OA; stoga je prevencija degeneracije zglobne hrskavice najvažnija za održavanje mehaničkih funkcija zgloba povezanih s dopuštenjem pokretljivosti i stabilnosti tijela.
Općenito, sinovijalni zglob sastoji se od dvije kosti koje osiguravaju stabilnost i podupiru mišić pomoću ligamenta i tetiva, a okružen je sinovijalnom fibroznom zglobnom čahurom ispunjenom sinovijalnom tekućinom kako bi se smanjilo trenje između zglobnih hrskavica smještenih na zglobnim površinama spojenih kostiju. [16]. Posebice, izvanstanični matriks (ECM) zglobne hrskavice sastoji se uglavnom od kolagena tipa II i proteoglikana koje sintetiziraju i reguliraju specijalizirane stanice zvane hondrociti. Homeostaza zglobne hrskavice je precizno uravnotežena između anabolizma (sinteza ECM) i katabolizma (degeneracija ECM) u sinovijalnim zglobovima [18]. Općenito, katabolički čimbenici kao što su proinflamatorni citokini i inflamatorni medijatori induciraju progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice putem ekspresije enzima koji razgrađuju hrskavicu kao što su matrična metaloproteinaza (MMP) i metaloproteinaza s trombospondinskim motivima (ADAMTs) iz chon- drociti [18]. Stoga su novije biokemijske strategije za sprječavanje ili ublažavanje progresivne degeneracije zglobne hrskavice usmjerene na suzbijanje enzima koji razgrađuju hrskavicu, proinflamatornih citokina i upalnih medijatora na temelju dugoročne biološke sigurnosti u sinovijalnim zglobovima [19, 20]. Nedavne studije pokazuju da prirodni proizvodi, koji potječu iz biljne ili istočnjačke medicine, posjeduju dugotrajnu biološku sigurnost, protuupalna i antioksidativna svojstva te mogu promicati zdravlje zglobova i liječenje OA suzbijanjem oslobađanja proinflamatornih citokina [21].
ekstrakt cistanke: akteozid
Akteozid (zvan verbaskozid; C29H36O15) je glikozid koji se izolira iz cvjetova ili lišća mnogih biljnih biljaka kao što su Scrophularia ningpoensis,Cistanche deserticola, Digitalis purpurea i Osmanthus fragrans [22, 23]. Nedavno su Henn i sur. izvijestio je da visoka koncentracija (100 ug/mL) akteozida izoliranog iz lišća Plantago australis ne samo da pokazuje manju citotoksičnost u V79 stanicama kineskog hrčka koje se koriste kao normalne stanice, već također nema mutagene ili genotoksične aktivnosti i fototoksična svojstva [6] . Nadalje, Perucatti i sur. su izvijestili da in vivo citogenetski test koji je davao 5 mg/kg akteozida kuniću (Oryctolagus cuniculus) tijekom 80 dana nije otkrio toksičnost s bilo kojom drugom mutagenom aktivnošću, što nije rezultiralo citotoksičnošću za životinje [24]. Ove studije pokazuju da je akteozid bioaktivan materijal koji se može koristiti u prehrani životinja i ljudi [6, 24]. Kao što je prikazano na slici 2, slično prethodnim studijama, 100 μM (62,459 ug/mL) akteozida nije utjecalo na održivost stanične linije mišjih fibroblasta L929 korištene kao normalne stanice i primarnih kondrocita štakora u ovoj studiji. Stoga ovi podaci pokazuju da je akteozid možda osigurao potencijalnu biološku sigurnost i da se može koristiti kao dodatak. ECM, velika količina do 98 posto volumena hrskavice, visoko je organizirana mreža hijalurona, proteoglikana i kolagena tipa II [25]. Konkretno, proteoglikani su proteini glikozilirani sulfatiranim glikozaminoglikanom kako bi formirali agregirajuću mrežu koja stvara statičku gustoću naboja kako bi se suprotstavila silama pritiska tijekom mehaničke funkcije sinovijalnih zglobova [25]. Stoga gubitak proteoglikana u zglobnoj hrskavici sinovijalnih zglobova dovodi do onesposobljenosti mehaničke funkcije zgloba [25]. Degeneracija zglobne hrskavice zbog gubitka proteoglikana dovodi do neravnoteže između anaboličkih i kataboličkih procesa. Stoga, nedavne biološke strategije povezane s regeneracijom zglobne hrskavice i prevencijom ili slabljenjem progresivne degeneracije zglobne hrskavice razmatraju povećanje anaboličkog procesa kroz sintezu glavnih komponenti zglobne hrskavice kao što su proteoglikan i kolagen tipa II i povećanje antikatabolički proces protiv kataboličkih čimbenika poput proinflamatornih citokina, medijatora upale i kataboličkih čimbenika rasta. Kao što je prikazano na slici 3, akteozid ne samo da je povratio sadržaj proteoglikana kroz protuučinke protiv deplecije proteoglikana izazvane proinflamatornim citokinom IL-1 - u primarnim kondrocitima štakora, već je također suzbio gubitak proteoglikana u tkivima zglobne hrskavice tretiranim IL{{ 23}} za 7 dana. Uzeti zajedno, ovi podaci dosljedno pokazuju da akteozid može zaštititi ili ublažiti progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice suprotstavljanjem kataboličkom procesu izazvanom proinflamatornim citokinima u zglobnoj hrskavici sinovijalnog zgloba.
Povišeni enzimi koji razgrađuju hrskavicu, uključujući MMP-1, MMP-3, MMP-13, ADMITS-4 i ADAMTS-5 u sinovijalnoj tekućini pacijenata s OA su ključni enzimi odgovorni za progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice razgradnjom kolagena i ECM komponente [26, 27]. Stoga se čini da je inhibicija ekspresije i aktivacije MMP atraktivna terapijska strategija za sprječavanje i ublažavanje progresivne degeneracije zglobne hrskavice za održavanje mehaničke funkcije sinovijalnih zglobova [26]. U ovoj studiji, akteozid je učinkovito suzbio ekspresiju i aktivaciju enzima koji razgrađuje hrskavicu u primarnim kondrocitima štakora tretiranih proinflamatornim citokinom IL-1 kao što je prikazano na slici 4. Ovi podaci pokazuju da akteozid može ublažiti progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice potiskivanjem ekspresije i aktivacije zglobne hrskavice u sinovijalnom zglobu s kataboličkim uvjetima.
Upalni medijatori kao što su iNOS, NO, COX-2 i PGE2 sastavni su dio patogeneze OA [28]. Posebice, proinflamatorni citokini kao što su IL-1 i TNF povećavaju proizvodnju NO i PGE2 povećanjem iNOS odnosno COX2 u sinovijalnom zglobu s OA [29, 30]. Regulirani NO inhibira sintezu komponenti ECM-a kao što su kolagen tipa II i proteoglikan. Osim toga, povećani PGE2 inhibira proliferaciju hondrocita i smanjuje sintezu ECM-a [28]. Stoga, supresija medijatora upale može ublažiti progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice inhibicijom smanjenja ECM u sinovijalnom zglobu s OA. U ovoj studiji, akteozid je učinkovito suzbio regulaciju upalnih medijatora kao što je prikazano na slici 5. Ovi podaci dosljedno pokazuju da akteozid može ublažiti progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice supresijom upalnih medijatora u sinovijalnom zglobu s OA.
Štoviše, prekomjerna ekspresija proinflamatornih citokina u upaljenoj sinoviji i kondrocitima glavni je rizični patogeni čimbenik u patogenezi OA. Posebno se smatra da ekspresiju proinflamatornog citokina stvara sinovijalna membrana u fazi inicijacije OA. Posljedično, pojačani proinflamatorni citokini aktiviraju hondrocite da izraze vlastitu ekspresiju i sintetiziraju enzime koji razgrađuju hrskavicu, kemokine i upalne medijatore [31]. Stoga, supresija proinflamatornih citokina može spriječiti OA i može ublažiti progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice putem inhibicije drugih proinflamatornih citokina, upalnih medijatora i enzima koji razgrađuju hrskavicu. U ovoj studiji, akteozid je potisnuo proizvodnju proinflamatornih citokina kao što su CINC-2, CINC-3, CNTF, fraktalkin, IL-1, IL-1, leptin, MCP{ {7}}, MIP-3 i -NGF u primarnim kondrocitima štakora tretiranim IL-1 u usporedbi sa samim IL-1, kao što je prikazano na slici 6.
Gouze i sur. izvijestili su da je CINC-2 bio značajno povećan u kondrocitima tretiranim IL-1, slično kao u našoj studiji [32]. Međutim, nedavna studija pokazala je da se spinalna obrada bolnih inputa usko mijenja tijekom patogeneze OA [33]. Što se tiče bolova u zglobovima, CINC-2 i CINC-3 bili su značajno pojačani u dorzalnom rogu kralježnice OA životinja generiranih intraartikularnom injekcijom mononatrijevog jodoacetata u zglob koljena [34, 35]. Iako je patofiziološka uloga CINC-2 i CINC-3 u patogenezi OA još uvijek uglavnom nepoznata, ove studije pokazuju da ekspresija CINC-2 i CINC-3 u dorzalnom dijelu kralježnice rog u uvjetima OA može biti usko povezan s razvojem bolova u zglobovima tijekom patogeneze OA.
cistanche herb
CNTF, koji je pluripotentni neurotropni čimbenik i povezan je s obitelji citokina koja uključuje IL-6, IL-11, inhibitornu obitelj leukemije i onkostatin, veže se i daje signale za održavanje homeostaze kosti putem gp130 koreceptorska podjedinica [36]. Iako je biološka funkcija CNTF-a još uvijek u velikoj mjeri nepoznata u OA, nedavne studije su pokazale da signalizacija CNTF-gp130 može biti povezana s patološkom pregradnjom kosti koja je očigledna kod reumatoidnog artritisa (RA), parodontne bolesti, spondiloartropatija i OA kroz regulaciju diferencijacije i aktivnost osteoblasta, osteoklasta i hondrocita [36]. Osim toga, nedavna studija pokazala je da je -NGF, neurotrofni čimbenik uključen u fiziološku regulaciju neuronskih stanica, povećan u krvi i sinovijalnoj tekućini u bolesnika s OA [37]. Međutim, nekoliko je studija izvijestilo da blokada NGF-a smanjuje bol kod OA [38-40]. Stoga, neurotrofni čimbenici uključujući CNTF i NGF ne samo da se smatraju patogenim čimbenicima rizika za progresiju OA, već također osiguravaju neurološku vezu između progresivne degeneracije zglobne hrskavice i razvoja kronične OA boli. Nadalje, smatra se terapeutskom ciljanom molekulom za smanjenje kronične OA boli.
Fraktalkin također poznat kao kemokin CX3CL1 obilno se eksprimira u zglobnim hondrocitima odraslih ljudi i štakora tretiranih IL-1 [41, 42]. Nedavne studije su izvijestile da fraktalkin potiče ekspresiju MMP- 3 putem staničnih signalnih putova CX3CR1, c-Raf, MEK, ERK i NFκB u sinovijalnom tkivu dobivenom od pacijenata s OA [43]. Nadalje, genomska analiza metilacije DNA u hondrocitima OA otkrila je da gen za fraktalkin nije samo hipometiliran, već i u stalnoj korelaciji sa svojom ekspresijom mRNA [44]. MCP-1, član obitelji kemokina koji inducira upalu, pokreće kemotaksiju i transendotelnu migraciju monocita u upalnu leziju. Nedavno su Xu i sur. izvijestili da su MCP-1 i os receptora 2 za kemokin (CC motiv) uključeni u degradaciju zglobne hrskavice putem ekspresije MMP-13 i povećanja OA
apoptoza hondrocita [45]. Nadalje, MIP-3 koji se naziva i kemokin CCL20 obilno se eksprimira u zglobnoj hrskavici pacijenata s OA i povećava progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice ekspresijom enzima koji razgrađuju hrskavicu kao što su MMP-1 i MMP -3, upalni medijator kao što je PGE2 i proinflamatorni citokin IL-6 [46]. Stoga se kemokini kao što su fraktalkin, MCP-1 i MIP-3 također smatraju patofiziološkim faktorom rizika za iniciranje progresije OA.
Leptin je peptidni hormon koji pripada adipokinima, a to su citokini koje luči masno tkivo [47]. Nedavne studije su izvijestile da razina leptina nije samo značajno povišena u ljudskom tijelu s pretilošću, već i povećana u serumu i sinovijalnoj tekućini prikupljenoj od pacijenata s OA, što je u korelaciji s težinom OA [48]. Stoga su nedavne studije pokazale da se ekspresija leptina i njegovih receptora pozitivno smatra čimbenikom rizika povezanim s razvojem OA [49-51]. [52]
Obitelj IL-1, uključujući IL-1 i IL-1, smatra se najvažnijim citokinom povezanim s patogenezom OA koji inducira upalni katabolički proces u kombinaciji s drugim kataboličkim čimbenicima kao što su starenje, pretilost i traumatska ozljeda zglobova [53]. Općenito, razina obitelji IL-1 u sinovijalnoj tekućini, sinovijalnoj membrani, zglobnoj hrskavici i subhondralnoj kosti je povišena u sinovijalnom zglobu bolesnika s OA [54]. Nakon što se obitelj IL-1 veže na svoje receptore, očituje progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice ekspresijom drugih citokina, kemokina, adhezijskih molekula, medijatora upale i enzima koji razgrađuju hrskavicu kroz fosforilaciju stanične signalizacije transkripcijski čimbenici kao što su NFκB i MAPK [54]. Kao što je prikazano na slici 7, akteozid ne samo da je smanjio fosforilaciju ERK1/2, p38 i JNK, već je također inhibirao fosforilaciju NFκB u primarnim kondrocitima štakora tretiranim s IL-1. Štoviše, slika 8 pokazuje da je akteozid inhibirao translokaciju NFκB iz citosola u jezgru u primarnim kondrocitima štakora tretiranim s IL-1. Stoga naši rezultati dosljedno pokazuju da se akteozid suprotstavlja IL-1 -induciranim kataboličkim učincima kao što je ekspresija enzima koji razgrađuju hrskavicu i proizvodnja proinflamatornih citokina i upalnih medijatora putem inaktivacije staničnih signalnih putova kao što su MAPK i NFκB u primarnim kondrocitima štakora. Nedavno, slično našoj studiji, Qiao et al. izvijestili su da akteozid inhibira upalni odgovor kod životinja izazvanih OA [55]. Pokazali su supresiju upalnih citokina putem inaktivacije JAK/STAT signalnog puta u sinovijalnom tkivu životinja s OA izazvanih DMM-om kojima je primijenjena intraperitonealna injekcija akteozida [55]. Međutim, da bi se procijenila učinkovitost akteozida kao preventivnog dodatka osteoartritisu, akteozid je oralno davan DMM-om izazvanom osteoartritisom u ovoj studiji. Nakon toga, alteracija zglobne hrskavice je histološki procijenjena kao što je prikazano na slici 9. Naša histološka procjena je pokazala da je oralna primjena akteozida dosljedno sprječavala progresivnu degeneraciju zglobne hrskavice inhibicijom gubitka proteoglikana kod OA životinja izazvanih DMM-om.
cistanche acteoside
5. Zaključci
Naša otkrića sugeriraju da se akteozid može oralno primijeniti i da se može koristiti kao učinkovit dodatak za prevenciju ili ublažavanje OA na temelju biološke sigurnosti i antikataboličkih učinaka protiv proinflamatornih citokina.
Reference
[1] JS Di Chen, W. Zhao, T. Wang, L. Han, JL Hamilton i H.-J. Ja sam, "Osteoartritis: prema sveobuhvatnom razumijevanju patološkog mehanizma," Bone Research, sv. 5, br. 1.2017.
[2] G. Musumeci, FC Aiello, MA Szychlinska, M. Di Rosa, P. Castrogiovanni i A. Mobasheri, "Osteoartritis u XXI. stoljeću: čimbenici rizika i ponašanja koja utječu na nastanak i progresiju bolesti", International Journal of Molec - ularnih znanosti, sv. 16, br. 12, str. 6093-6112, 2015.
[3] A. Ghouri i PG Conaghan, "Izgledi za terapije kod osteoartritisa," Calcified Tissue International, 2020.
[4] B. Klimek, "6′-0-Apiozil-verbaskozid u cvjetovima divizme (vrste Verbascum)," Acta Poloniae Pharmaceutica, sv. 53, br. 2, str. 137– 140, 1996.
[5] F. Pardo, F. Perich, L. Villarroel i R. Torres, "Izolacija verbaskozida, antimikrobnog sastojka lišća Buddleje Globo", Journal of Ethnopharmacology, sv. 39, br. 3, str. 221- 222, 1993.
[6] JG Henn, L. Steffens, ND de Moura Sperotto, et al., "Toksikološka procjena standardiziranog hidroetanolnog ekstrakta iz lišća Plantago australis i njegovog glavnog spoja, verbaskozida," Journal of Ethnopharmacology, sv. 229, str. 145– 156, 2019.
[7] M. Khullar, A. Sharma, A. Wani i sur., "Acteoside ublažava upalne odgovore kroz put NFkB kod oštećenja jetre izazvanih alkoholom," International Immunopharmacology, sv. 69, str. 109– 117, 2019.
[8] TW Hwang, DH Kim, DB Kim i sur., "Sinergistički antikancerogeni učinak kemoterapije glioblastoma temeljene na akteozidu i temozolomidu", International Journal of Molecular Medicine, sv. 43, br. 3, str. 1478– 1486, 2019.
[9] X. Li, Y. Xie, K. Li et al., "Antioksidacija i citoprotekcija akteozida i njegovih derivata: usporedba i mehanička kemija," Molecules, sv. 23, br. 2, str. 498, 2018.
[10] M. Li, F. Zhou, T. Xu, H. Song i B. Lu, "Akteozid štiti od 6-OHDA-induciranog oštećenja dopaminergičkog neurona putem Nrf2-ARE signalnog puta, " Prehrambena i kemijska toksikologija, sv. 119, str. 6-13, 2018.
