DIOⅡ: Novi zaštitni učinci ekstrakta Cistanche Tubulosa protiv degenerativne retinopatije slabog osvjetljenja izazvane plavim svjetlom

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pošta:audrey.hu@wecistanche.com

Man-Ru Wu Cheng-Hui Lin Jau-Der Hob George Hsiao, Yu-Wen Cheng

Sažetak

Pozadina/ciljevi:Fototoksičnost izazvana svjetlom diode koja emitira plavo svjetlo (BLL) igra važnu ulogu u očnim bolestima i uzrokuje degeneraciju mrežnice i apoptozu u stanicama pigmentnog epitela ljudske mrežnice (RPE). Ekstrakt Cistanche tubulosa (CTE) tradicionalni je kineski lijek s mnogim korisnim zaštitnim svojstvima; međutim, malo je studija ispitivalo zaštitnu ulogu CTE-a u oku. U ovoj studiji istraživali smo mehanizme koji leže u pozadini učinaka CTE na apoptozu izazvanu BLL-om in vitro i in vivo. Metode: RPE stanice primijenjene su u trenutnoj in vitro studiji, a održivost stanica određena je 3-(4,5-dimetiltiazol- 2-il)-2,{{8} }difeniltetrazolij bromid analiza. Ekspresija proteina povezana s apoptozom određena je Western blot analizom i imunofluorescentnim bojenjem. Smeđi norveški štakori korišteni su za ispitivanje izloženosti komercijalno dostupnom BLL in vivo. Bojanje hematoksilinom i eozinom, terminalna deoksinukleotidil transferaza dUTP nick end označavanje (TUNEL) i Western blot testovi korišteni su za ispitivanje morfološke deformacije retine. Rezultati: CTE je značajno inhibirao oštećenja RPE izazvana vodikovim peroksidom, tercbutil hidroperoksidom, natrijevim azidom i BLL-om. Nadalje, CTE je smanjio ekspresiju apoptotskih markera kao što su cijepana kaspaza-3 i TUNEL bojenje nakon izlaganja BLL-u inaktivacijom apoptotskih puteva, kao što je prikazano putem imunofluorescentnog bojenja. Uz to, CTE je inhibirao BLL-induciranu fosforilaciju c-Jun N-terminalne kinaze, kinaze 1/2 povezane s dodatnim signalom i p38 u RPE stanicama. In vivo, oralna primjena CTE-a spasila je 60--dnevna periodična izlaganja BLL-u inducirana smanjenja debljine retine i smanjila broj TUNEL-pozitivnih stanica u modelu smeđeg norveškog štakora. Zaključak: CTE je potencijalno profilaktičko sredstvo protiv fototoksičnosti izazvane BLL-om.

NATRAG NA DIO Ⅰ

Liječenje fototoksičnosti izazvane svjetlom diode koja emitira plavo svjetlo (BLL):ekstrakt cistanche tubulosa(CTE)

Rasprava

Degeneracija mrežnice je genetska i multifaktorijalna očna bolest koja uzrokuje sljepoću. AMD je najčešći uzrok sljepoće među starijim osobama u razvijenim zemljama i predstavnik je multifaktorijalne retinopatije [23]. Poboljšanja tehnologije, poput onih uočenih za digitalne uređaje, rezultirala su povećanjem vremena koje ljudi provode koristeći svoje mobitele, što je dovelo do razvoja ovisnosti o pametnim telefonima, pa čak i ovisnosti. Sve veća stopa distribucije ovih "sve-u-jednom" digitalnih uređaja diljem svijeta dramatično je utjecala na naše mentalno i fizičko zdravlje od 2010. godine. Studija kliničkog slučaja izvijestila je da je do degeneracije mrežnice došlo kada je simulirano dugotrajno korištenje pametnog telefona [24]. Izloženost prekomjernoj BL povećava potrošnju kisika i stvaranje ROS-a, uzrokujući nakupljanje velikih količina toksičnih retinoidnih adukata i oštećenje mrežnice [25]. Klinička ispitivanja su pokazala da dnevna suplementacija koktelom antioksidansa usporava napredovanje atrofije stanica retine [26]. Kao rezultat toga, otkriće terapeutskih prirodnih spojeva za upotrebu kao antioksidativnih dodataka može biti izuzetno korisno za prevenciju degeneracije retine izazvane oksidativnim stresom.

Postoji malo podataka o ulozi CTE u retinopatiji izazvanoj oksidativnim stresom. U ovoj smo studiji ispitali farmakološke učinke CTE-a na degeneraciju retine izazvanu dugotrajnom izloženošću BLL-u niskog intenziteta, kao i na oštećenje stanica i apoptozu kao rezultat izloženosti različitim oksidansima kao što su H2O2, t-BHP i NaN3. Otkrili smo da je tretiranje RPE stanica koje su bile izložene različitim oksidansima s CTE (50 i 100 µg/mL) značajno povećalo održivost (Slike 1B do 1D), što sugerira da je CTE jak antioksidans.

Trenutne studije su pokazale da su među feniletanoidnim glikozidima ehinakozid, akteozid i izoakteozid najaktivniji spojevi u CTE-u, koji se koristi u tradicionalnoj kineskoj medicini i za koji se navodi da ima neuroprotektivno, antibakterijsko, antioksidativno, antiapoptotsko i antialergijsko djelovanje [27, 28]. Echinacoside je potencijalno snažan zaštitni spoj; studije su pokazale da ehinakozid značajno smanjuje 6-produkciju ROS-a izazvanu hidroksidopaminom i slabi apoptozu povezanu s mitohondrijima inhibicijom interleukina (IL)-1 i IL-6 u PC-12 stanicama [ 29]. Uz ehinakozid, akteozid je član obitelji heksoza i još je jedan glavni sastojak koji se nalazi u stabljici C. tubulosa. Studije su pokazale da akteozid inhibira MPP plus-induciranu neuronsku smrt i štiti SH-SY5Y neuronske stanice od -amiloida [30]. Mnoga terapeutska svojstva povezana su s akteozidom, uključujući antialergijska, antineurotoksična, protuupalna, antiapoptozna i antiproliferativna svojstva [31-33]. Izoakteozid, izoforma akteozida, inhibira IL-1 -induciranu ekspresiju međustanične adhezijske molekule-1 i vaskularne stanične adhezijske molekule-1 u endotelnim stanicama ljudske pupčane vene, pružajući dokaze o smanjenju ROS [34]. ].

Učinci odakteozid iz cistanche tubulosa: antialergijski, antineurotoksični, protuupalni, antiapoptozni i antiradijacijski

U ovoj studiji primijećen je značajan gubitak vitalnosti stanica, kao i povećanja omjera Bax/Bcl-2 i razina proteina FasL i FADD nakon izlaganja BLL-u. Međutim, istodobno liječenje s CTE značajno je oslabilo BLL-induciranu aktivaciju intrinzičnih Bax/Bcl-2 i ekstrinzičnih Fas/FasL signalnih putova (slika 3). Iako je BL tretman dao brojne TUNEL-pozitivne RPE stanice, primjena CTE značajno je smanjila broj apoptotskih stanica i pružila zaštitne učinke (Slika 4). Kuang i sur. dodatno je potvrdio da CTE smanjuje ekspresiju proteina Bax i pojačava ekspresiju proteina Bcl-2 u H2O2-ozlijeđenim PC-12 stanicama [35]. Štoviše, CTE ima neuroprotektivne učinke protiv povećanja aktivnosti kaspaze-3 u stanicama SH-SY5Y izazvanog faktorom tumorske nekroze alfa, pokazujući antiapoptotičke učinke CTE [27]. Prijavljeno je da fototoksičnost izazvana BLL-om korelira s povećanim oksidativnim stresom u RPE stanicama preko nuklearnog faktora kapa B, p38 MAP i inaktivacije ERK [36]. Otkrili smo da CTE smanjuje fosforilaciju JNK i p38 tijekom izlaganja BLL-u, pružajući dokaze za CTE-posredovane stanične zaštitne učinke protiv BLL-a.

Prethodno smo otkrili da dugotrajna izloženost BLL-u niskog intenziteta izaziva retinopatiju u modelu štakora [19]; kao nastavak te studije, oralno smo dali CTE BN štakorima. BL-inducirana degeneracija i oštećenje retine proučavani su u drugim modelima [37, 38]. Pretjerano izlaganje svjetlu smanjuje debljinu ONL-a, zahvaljujući odgovoru na stres [39, 40]. U Sprague-Dawleyevom modelu štakora, proizvodnja slobodnih radikala se povećala, a debljina ONL smanjila nakon izlaganja BLL-u od 750 luksa, što pokazuje fototoksičnost BLL-a [41]. U ovoj smo studiji otkrili da je oralna primjena CTE-a spriječila učinke dugotrajne periodične izloženosti BLL-u i na perifernoj i na središnjoj mrežnici BN štakora (slika 8). Ovi rezultati upućuju na to da CTE štiti mrežnicu od periodične degeneracije mrežnice izazvane dugotrajnom izloženošću BLL-u niske svjetlosti. Osim toga, kliničko ispitivanje faze III na Sveučilištu Wisconsin istraživalo je učinke i sigurnost CTE terapije na trajanje i težinu bolesti (ClinicalTrials.gov identifikator: NCT00065715, Sveučilište Wisconsin-Madison, Odjel obiteljske medicine Madison, Wisconsin, United države, 2014).

Zaključak

Gore navedene informacije sugeriraju da je CTE moćan zaštitni spoj protiv oksidativnog stresa. Nadalje, prema našim saznanjima, ovo je prva studija koja istražuje učinke CTE-a na stanice retine. Ova studija pruža daljnje informacije o učincima i potencijalnoj upotrebi CTE-a u bolesnika s retinopatijom.

cistanche tubulosa

Reference

1Wong WL, Su X, Li X, Cheung CM, Klein R, Cheng CY, Wong TY: Globalna prevalencija makularne degeneracije povezane sa starenjem i projekcija tereta bolesti za 2020. i 2040.: sustavni pregled i meta-analiza. Lancet Glob Health 2014;2:e106-e116.

2Kauppinen A, Paterno JJ, Blasiak J, Salminen A, Kaarniranta K: Upala i njezina uloga u makularnoj degeneraciji povezanoj sa starenjem. Cell Mol Life Sci 2016;73:1765-1786.

3Ding X, Patel M, Chan CC: Molekularna patologija makularne degeneracije povezane sa starenjem. Prog Retin Eye Res 2009;28:1-18.

4Wielgus AR, Collier RJ, Martin E, Lih FB, Tomer KB, Chignell CF, Roberts JE: A2E oksidacija izazvana plavim svjetlom u očima štakora--eksperimentalni životinjski model suhog AMD-a. Photochem Photobiol Sci 2010;9:1505-1512.

5Chiras D, Kitsos G, Petersen MB, Skalidakis I, Kroupis C: Oksidativni stres kod suhe makularne degeneracije povezane sa starenjem i sindroma eksfolijacije. Crit Rev Clin Lab Sci 2015;52:12-27.

6Kernt M, Neubauer AS, Liegl R, Eibl KH, Alge CS, Lackerbauer CA, Ulbig MW, Kampik A: Citoprotektivni učinci intraokularne leće koja filtrira plavu svjetlost na pigmentni epitel ljudske retine smanjenjem fototoksičnih učinaka na faktor rasta vaskularnog endotela alfa , Bax i Bcl-2 izraz. J Cataract Refract Surg 2009;35:354-362.

7Roehlecke C, Schumann U, Ader M, Brunssen C, Brake S, Morawietz H, Funk RH: Reakcija stresa u vanjskim segmentima fotoreceptora nakon ozračivanja plavim svjetlom. PLoS One 2013;8:e71570.

8Huang C1, Zhang P, Wang W, Xu Y, Wang M, Chen X, Dong X: Dugotrajno izlaganje plavom svjetlu uzrokuje smrt stanica RGC-5 in vitro: uključenost apoptoze ovisne o mitohondrijima, oksidativni stres i MAPK signalni putovi. Apoptosis 2014;19:922-932.

9Liverence BM, Scholl BJ: Postojanost objekta poboljšava prostornu navigaciju: studija slučaja u znanosti o vidu pametnog telefona. Psychol Sci 2015;26:955-963.

10Klettner A: Stanična signalizacija izazvana oksidativnim stresom u RPE stanicama. Front Biosci (Schol Ed) 2012;4:392-411.

11Wang L, Chen Y, Sternberg P, Cai J: Bitne uloge PI3 kinaze/Akt puta u regulaciji antioksidativnih funkcija ovisnih o Nrf2- u RPE. Invest Ophthalmol Vis Sci 2008;49:1671-1678.

12Godley BF, Shamsi FA, Liang FQ, Jarrett SG, Davies S, Boulton M: Plavo svjetlo izaziva oštećenje mitohondrijske DNA i stvaranje slobodnih radikala u epitelnim stanicama. J Biol Chem 2005;280:21061-21066.

13Guo Q, Zhou Y, Wang CJ, Huang YM, Lee YT, Su MH, Lu J: Otvorena, placebom kontrolirana studija o kapsulama glikozida Cistanche tubulosa (Memoregain(®)) za liječenje umjerene Alzheimerove bolesti. Am J Alzheimers Dis Other Demen 2013;28:363-370.

14You SP, Ma L, Zhao J, Zhang SL, Liu T: Phenylethanol Glycosides iz Cistanche tubulosa suzbijaju aktivaciju jetrenih zvjezdastih stanica i blokiraju provođenje signalnih putova u TGF-beta1/smad kao potencijalni agensi protiv hepatičke fibroze. Molecules 2016;21:102.

15Zhao Q, Yang X, Cai D, Ye L, Hou Y, Zhang L, Cheng J, Shen Y, Wang K, Bai Y: Echinacoside Protects Against MPP(plus)-Induced Neuronal Apoptosis via ROS/ATF3/CHOP Pathway Regulation. Neurosci Bull 2016;32:349-362.

16Zhao Q, Gao J, Li W, Cai D: Neurotrofični i neurospašavajući učinci ehinakozida u subakutnom MPTP mišjem modelu Parkinsonove bolesti. Brain Res 2010;1346:224-236.

17Chakravarthy U, Williams M; Skupina smjernica za AMD: Smjernice Kraljevskog koledža oftalmologa za AMD: Izvršni sažetak. Eye (Lond) 2013;27:1429-1431.

18Haller JA: Trenutačni režimi doziranja antivaskularnog endotelnog faktora rasta: koristi i opterećenje. Oftalmologija 2013;120:S3-S7.

19Lin CH, Wu MR, Li CH, Cheng HW, Huang SH, Tsai CH, Lin FL, Ho JD, Kang JJ, Hsiao G, Cheng YW: Istaknuto urednika: Periodično izlaganje plavom svjetlu slabog osvjetljenja koje oponaša pametni telefon uzrokuje oštećenje mrežnice Putem apoptoze ovisne o Bcl-2/BAX. Toxicol Sci 2017;157:196-210.

20Du L, Chen J, Xing YQ: Eupatilin sprječava H2O2-inducirani oksidativni stres i apoptozu u pigmentnim epitelnim stanicama ljudske retine. Biomed Pharmacother 2017;85:136-140.

21Roduit R, Schorderet DF: Putevi MAP kinaze u UV-induciranoj apoptozi stanica ARPE19 pigmentnog epitela retine. Apoptosis 2008;13:343-353.

22Chan CM, Huang JH, Lin HH, Chiang HS, Chen BH, Hong JY, Hung CF: Zaštitni učinci (-)-epigalokatehin galata na UVA-inducirano oštećenje u ARPE19 stanicama. Mol Vis 2008;14:2528-2534.

23Fletcher AE: Slobodni radikali, antioksidansi i očne bolesti: dokazi iz epidemioloških studija o katarakti i makularnoj degeneraciji povezanoj sa starenjem. Ophthalmic Res 2010;44:191-198.

24Alim-Marvasti A, Bi W, Mahroo OA, Barbur JL, Plant GT: Prolazna "sljepoća" pametnog telefona. N Engl J Med 2016;374:2502-2504.

25Moon J, Yun J, Yoon YD, Park SI, Seo YJ, Park WS, Chu HY, Park KH, Lee MY, Lee CW, Oh SJ, Kwak YS, Jang YP, Kang JS: Učinak plave svjetlosti na pigmentne epitelne stanice retine pomoću uređaja za prikaz. Integr Biol (Camb) 2017;9:436-443.

26Desmettre T, Lecerf JM, Souied EH: Prehrana i makularna degeneracija povezana sa starenjem. J Fr Ophtalmol 2004;27:3S38-3S56.

27Deng M, Zhao JY, Tu PF, Jiang Y, Li ZB, Wang YH: Echinacoside spašava neuronske stanice SHSY5Y od apoptoze izazvane TNF alfa. Eur J Pharmacol 2004;505:11-18.

28Shiao YJ, Su MH, Lin HC, Wu CR: Echinacoside ublažava oštećenje pamćenja i kolinergički deficit izazvan amiloid-beta peptidima putem inhibicije taloženja amiloida i toksikologije. Food Funct 2017; 8:2283-2294.

29Wang YH, Xuan ZH, Tian S, Du GH: Ehinakozid štiti od 6-mitohondrijske disfunkcije izazvane hidroksidopaminom i upalnih odgovora u PC12 stanicama putem smanjenja proizvodnje ROS. Komplement temeljen na dokazima Alternat Med 2015;2015:189-239.

30 Wang H, Xu Y, Yan J, Zhao X, Sun X, Zhang Y, Guo J, Zhu C: Akteozid štiti stanice ljudskog neuroblastoma SH-SY5Y od ozljeda stanica izazvanih beta-amiloidom. Brain Res 2009;1283:139-147.

31Wang HQ, Xu YX, Zhu CQ: Upregulacija heme oksigenaze-1 pomoću akteozida putem ERK i PI3 K/Akt puta daje neurozaštitu od neurotoksičnosti izazvane beta-amiloidom. Neurotox Res 2012;21:368- 378.

32Xiong L, Mao S, Lu B, Yang J, Zhou F, Hu Y, Jiang Y, Shen C, Zhao Y: Ekstrakt cvijeta Osmanthus fragrans i akteozid štite od starenja izazvanog d-galaktozom u ICR modelu miša. J Med Food 2016;19:54-61.

33Villari C, Herms DA, Whitehill JG, Cipollini D, Bonello P: Napredak i praznine u razumijevanju mehanizama otpornosti drveća jasena na smaragdnu jasenovku, model za insekte koji buše drvo i ubijaju angiosperme. New Phytol 2016;209:63-79.

34Chen CH, Song TY, Liang YC, Hu ML: Akteozid i 6-O-acetilakteozid smanjuju molekule stanične adhezije inducirane IL-1beta inhibicijom ERK i JNK u ljudskim vaskularnim endotelnim stanicama. J Agric Food Chem 2009;57:8852-8859.

35Kuang R, Sun Y, Yuan W, Lei L, Zheng X: Zaštitni učinci ehinakozida, jednog od feniletanoidnih glikozida, na citotoksičnost izazvanu H2O2-u stanicama PC12. Planta Med 2009;75:1499-1504.

36Kuse Y, Ogawa K, Tsuruma K, Shimazawa M, Hara H: Oštećenje stanica izvedenih iz fotoreceptora u kulturi inducirano plavim svjetlom koje emitira dioda. Sci Rep 2014;4:5223.

37Jaadane I, Boulenguez P, Chahory S, Carré S, Savoldelli M, Jonet L, Behar-Cohen F4, Martinsons C, Torriglia A: Oštećenje mrežnice izazvano komercijalnim diodama koje emitiraju svjetlo (LED). Free Radic Biol Med 2015;84:373- 384.

38Geiger P, Barben M, Grimm C, Samardžija M: Retinalne lezije izazvane plavim svjetlom, intraretinalno vaskularno curenje i stvaranje edema u mišjoj retini s cijelim konusom. Stanična smrt Dis 2015;6:e1985.

39Kitaoka Y, Munemasa Y, Kojima K, Hirano A, Ueno S, Takagi H: Zaštita aksona prekomjernom ekspresijom Nmnat3 s uključenošću autofagije u degeneraciju optičkog živca. Stanična smrt Dis 2013;4:e860.

40Giansanti V, Rodriguez GE, Savoldelli M, Gioia R, Forlino A, Mazzini G, Pennati M, Zaffaroni N, Scovassi AI, Torriglia A: Karakterizacija odgovora na stres u epitelnim stanicama ljudske retine. J Cell Mol Med 2013;17:103-115.

41Shang YM, Wang GS, Sliney D, Yang CH, Lee LL: Bijele svjetleće diode (LED) pri razinama kućnog osvjetljenja i ozljeda mrežnice u modelu štakora. Environ Health Perspect 2014;122:269-276.