Gossypitrin, فلافونويد يحدث بشكل طبيعي, يخفف من الأضرار العصبية الناجمة عن الحديد والميتوكوندريا الجزء 1

يرجى الاتصالoscar.xiao@wecistanche.comلمزيد من المعلومات

تجريدي:يعد اضطراب توازن الحديد عاملا مهما في فقدان وظيفة الميتوكوندريا في الخلايا العصبية ، مما يؤدي إلى التنكس العصبي. هنا ، قمنا بتقييم العمل الوقائي ل gossypitrin(Gos) ، وهو فلافونويد يحدث بشكل طبيعي ، على تلف الخلايا العصبية الناجم عن الحديد باستخدام خلايا HT-22 الحصين الفئران والميتوكوندريا المعزولة من أدمغة الفئران. تمكنت Gos من إنقاذ خلايا HT22 من الضرر الناجم عن 100 uM Fe()-citrate (EC50 8.6 uM). وارتبطت هذه الحماية بمنع كل من تبديد غشاء الميتوكوندريا الناجم عن الحديد واستنفاد ATP. في الميتوكوندريا المعزولة ، أثار Gos (50uM) حماية كاملة تقريبا ضد تورم الميتوكوندريا الناجم عن الحديد ، وفقدان إمكانات الميتوكوندريا عبر الغشاء ، واستنفاد ATP. منع جوس أيضا بيروكسيد الميتوكوندريا الناجم عن Fe(II.) الناجم عن السترات مع قيمة ICs0 (12.45 ميكرومتر) التي كانت أقل بنحو تسع مرات من تلك التي يسببها هيدروبيروكسيد تيرت بوتيلالاكسده. علاوة على ذلك ، كان الفلافونويد فعالا في تثبيط تدهور كل من 15 و 1.5 mM 2-deoxyribose. كما أنه قلل من تركيز Fe(II) مع مرور الوقت ، مع زيادة معدل استهلاك O2 ، وإضعاف تقليل Fe(II) بواسطة الأسكوربات. تم الكشف عن مجمعات Gos-Fe(I) بواسطة مطياف UV-VIS والأشعة تحت الحمراء ، مع قياس stoichiometry واضح من Gos-iron يبلغ 2: 1. تشير النتائج إلى أن Gos لا يعمل بشكل عام كمضاد أكسدة كلاسيكي ، ولكنه يؤثر بشكل مباشر على الحديد ، من خلال الحفاظ عليه في شكله الحديدي بعد تحفيز أكسدة Fe (II). وبالتالي فإن أيونات المعادن لن تكون قادرة على المشاركة في تفاعل من نوع فينتون ومرحلة انتشار بيروكسيد الدهون. وبالتالي ، يمكن استخدام Gos لعلاج الأمراض العصبية المرتبطة بالإجهاد التأكسدي الناجم عن الحديد وتلف الميتوكوندريا.

يرجى الضغط هنا لمعرفة المزيد

الكلمات الرئيسيه: غوسيبيترين; الحديد. خلايا HT-22 ؛ الميتوكوندريا.التنكس العصبي; الحماية العصبية

1. مقدمة

الحديد هو عامل مساعد أساسي في العديد من العمليات البيولوجية الحاسمة مثل تخليق الحمض النووي واستعادته ، ونقل الأكسجين ، والتنفس الخلوي ، والتمثيل الغذائي الغريبوحيوي ، وتخليق الهرمونات [1. ومع ذلك ، عند مستويات عالية داخل الخلايا ، يمكن أن تزيد من أنواع الأكسجين التفاعلية الخلوية مع تعديل في إمكانات الأكسدة والاختزال الخلوية [2,3]. لوحظ خلل التعظم الحديدي في كل حالة عصبية تقريبا مثل مرض باركنسون (PD) ، ومرض الزهايمر (AD) ، ومرض هنتنغتون (HD) ، والتصلب المتعدد ، وترنح فريدريش ، والصرع ، ومتلازمة تململ الساقين ، والسكتة الدماغية [4,5]. على وجه الخصوص ، في النزيف داخل المخ ، حيث يوجد تمزق في الأوعية الدموية الدقيقة وينتج عن الدم المنبعث تعرض للخلايا العصبية بالحديد المشتق من الدم ، فإن الآليات الرئيسية للتنكس العصبي هي إنتاج ROS الناجم عن الحديد والهيم ، والالتهاب ، والسمية المثيرة [6,7]. في المختبر وفي الجسم الحي أظهرت النماذج التجريبية لنزيف الدماغ وجود ferroptosis ، وهو شكل يعتمد على الحديد من النخر المنظم [8]. علاوة على ذلك ، تشير الأدلة المتزايدة إلى أن تعطيل التوازن الحديدي ضروري في فقدان وظيفة الميتوكوندريا في الخلايا العصبية [9,10] ، والتي بدورها يمكن أن تؤدي إلى تنكس عصبي [11-14. تم الإبلاغ مؤخرا عن وجود علاقة بين الشكل المبكر لمرض باركنسون مع خلل تنظيم استقلاب الحديد ، وضعف الميتوكوندريا [15]. إن التعايش بين كميات عالية نسبيا من كل من الحديد و ROS في مقصورات الميتوكوندريا يجعل هذه العضية عرضة للتلف بوساطة الهيدروكسيل الجذري. وبالتالي فإن العوامل الدوائية التي تستهدف تنظيم الحديد في الدماغ وضعف الميتوكوندريا بوساطة الحديد قد تكون مفيدة علاجيا ضد التنكس العصبي. تم العثور على العديد من العوامل المخلبة للحديد لإظهار إجراءات الحماية العصبية في نماذج تجريبية مختلفة [16-19]. من ناحية أخرى ، كانت هناك العديد من التقارير حول إمكانات الحماية العصبية للبوليفينول التي تحدث بشكل طبيعي بسبب أفعالها المضادة للأكسدة القائمة على مزيج من استخلاب الحديد وأنشطة إزالة الجذور الحرة [20,21]. لاحظت مجموعتنا أن البوليفينول المحتوي على الكاتيكول مثل مانجيفيرين وغوتيفيرون إيه ورابانون تتفاعل مع الحديد ، سواء في المختبر أو في الجسم الحي ، مما يلغي دوره الحفاز في تعزيز ROS [22-28]. كما أبلغنا مؤخرا عن الآثار المضادة للأكسدة القوية ل gossypitrin(Gos) ، وهو فلافونويد يحدث بشكل طبيعي (الشكل 1) ، مما يشير إلى استخدامه المحتمل كعامل وقائي عصبي [29]. ومع ذلك ، لا يعرف سوى القليل عن الآليات التي تنطوي عليها هذه الآثار المضادة للأكسدة. إن وجود نظام دوري مستو مكون من ستة أعضاء مع إزالة توطين الإلكترون ، و catechol moiety ، وثلاث مجموعات هيدروكسيل عطرية أخرى (اثنتان منها مجاورتان لمجموعة الكربونيل) ، يشير بقوة إلى أن هذا الجزيء يمكن أن يعمل كعامل مخلب للحديد لأن هذه هي السمات الهيكلية التي تفضل استخلاب الحديد بواسطة الفلافونويد 30]. وبالتالي ، فإن الغرض من هذه الدراسة هو تقييم قدرة Gos على حماية HT-22الخلايا العصبيةوالميتوكوندريا الدماغية الفئران المعزولة من الحديد بوساطة الحديدالأضرار التأكسدية. وأجريت دراسات أخرى على النظم الخالية من الخلايا/الميتوكوندريا لزيادة توصيف طبيعة التفاعل بين غوس والحديد.

2. النتائج

2.1. Gos ينقذ خلايا HT-22 من موت الخلايا الناجم عن Fe (I)

قلل Fe(II)(100 μM) من بقاء خلايا HT-22 إلى 17.4٪ بعد 24 ساعة من التعرض ، كما هو مقدر من خلال فحص MTT. منع جوس موت خلايا الحصين بطريقة تعتمد على الجرعة. كان EC50 8.64± 1.58 ميكرومتر (الشكل 2A ، مضمن). لوحظت الحماية الكاملة للخلايا مع 100 ميكرومتر Gos كانت أكثر فعالية من Trolox (500 uM) ، مضادات الأكسدة القابلة للذوبان في الماء المعروفة ، والتي منعت موت الخلايا بنسبة 74٪.

أدى التعرض للحديد HT-22 لمدة ساعتين (قبل تنفيذ الموت الخلوي) إلى تبديد إمكانات غشاء الميتوكوندريا ، كما هو مقدر من خلال الاحتفاظ بالرودامين 123 داخل العضيات (الشكل 2B) ، واستنفاد ATP (الشكل 2C). هذا يشير إلى وجود ارتباط محتمل بين التأثيرات السامة بوساطة الحديد على الميتوكوندريا وجدوى الخلايا. منع جوس ضعف الميتوكوندريا المعتمد على الجرعة الناجم عن الحديد ، باتباع أنماط بقاء الخلايا العصبية التي أظهرت أنها قد تمنع موت الخلايا HT-22 الناجم عن الحديد من خلال حماية الميتوكوندريا.

الشكل 2.Gos الحماية ضد تلف الخلايا العصبية الناجم عن الحديد. آثار Gos على بقاء الخلايا العصبية الحصين HT-22 للفأر (A) ، وإمكانات غشاء الميتوكوندريا الخلوية (B) ، ومستويات ATP الخلوية (C). تم احتضان Gos (0-100 μM) أو Trolox (500 μM) بشكل مشترك لمدة 24 ساعة (قابلية البقاء) أو 2h (إمكانات غشاء الميتوكوندريا ومستويات ATP) مع سيترات FeCl2/1 mM 100 μM. يتم وصف شروط الفحص في القسم 4. تحتوي خلايا التحكم التالفة (بدون Gos) على DMSO (0.001٪) بالإضافة إلى خليط الحديد والسترات. يتم التعبير عن النتائج كنسبة مئوية من موت الخلايا فيما يتعلق بالتحكم غير التالف (يحتوي على DMSO0.001٪ كمركبة). القيم هي الوسيلة ± S.D. لثلاث تجارب مختلفة. تشير الرموز المختلفة إلى الاختلافات الإحصائية عند p<0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

Cistanche يمكن أن يحسن المناعة

2.2. Gos ينقذ الميتوكوندريا الفئران الدماغية من الميتوكوندريا التي يسببها الحديد خضع الليبوبيروكسيد الميتوكوندريا الدماغية المحتضنة ب Fe()-citrate (50 μM) لأكسدة ليبوبيروكسيد ملحوظة تم التعبير عنها بزيادة في تكوين المادة التفاعلية لحمض الثيوباربيتوريك (الشكل 3A). قام Gos بتثبيط بيروكسيد دهون الميتوكوندريا بوساطة الحديد بطريقة تعتمد على التركيز (قيمة IC50 من 12.45±1.24 ميكرومتر) (الشكل 3A ، مضمن). تظهر تأثيرات Gos على هيدروبيروكسيد الترت بوتيل (300 ميكرومتر) الناجم عن بيروكسيد الدهون في الميتوكوندريا (قيمة IC50>100 ميكرومتر) أنه أكثر فعالية في منع بيروكسيد الدهون الناجم عن الحديد من بيروكسيد الدهون الناجم عن البيروكسيل ، مما يشير إلى قدرته على العمل مباشرة على الحديد (الشكل 3B).

الشكل 3. يمنع Gos تكوين مالونديالدهيد في الميتوكوندريا ، التي يسببها 50 uM Fe()-citrate(A) أو 300μM tert-butyl hydroperoxide (B). تم احتضان الميتوكوندريا Ratbrain (1 ملغ / مل) في وسط تفاعل يحتوي على 125 mM السكروز ، 65 mM KCl ، 10mM HEPES buffer (pH 7.4) ، 2 mM succinate ، و 2.5 uM rotenone ، مع أو بدون Gos (1-50 uM). بدأت التجارب بإضافة 50μM Fe(II) أو 300 μM tert-butyl hydroperoxide ، باستثناء التحكم غير التالف (القضبان الرمادية). كانت فترة الحضانة 20 دقيقة عند 28 درجة مئوية. القيم هي الوسيلة ±S.D. (n = 6). تشير الرموز المختلفة إلى الاختلافات الإحصائية عند p<0.05 when="" comparing="" all="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" posthoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

2.3.Gos يمنع تبديد تورم الميتوكوندريا بوساطة الحديد ، واستنفاد ATP

ويبين الشكل 4 ألف أن مركب سيترات Fe(I)-citrate 50μM تسبب في تورم الميتوكوندريا كما هو معبر عنه بانخفاض في الامتصاص عند 540 نانومتر (الخط f مقابل الخط a). وقد ارتبط بالاستقطاب التلقائي والكامل △Y (الشكل 4B ، الخط مقابل الخط a) ، واستنفاد ATP (الشكل 4C ، عمود Fe ()/citrate). منع Gos عملية التورم الناجم عن الحديد وتبديد AY بطريقة تعتمد على التركيز (الشكل 4A ، B خطوط b-e). وكانت قيم الامتصاص (متوسط ± SD عند 7 دقائق) من الفريق ألف هي: 0.482±0.013 (الخط أ)، 0.459± 0.011 (السطر ب)،0.445± 0.007 (الخط ج)، 0.435± 0.015 (الخط د)، 0.360±0.011 (الخط ه)، و0.338±0.012 (الخط و). وكانت قيم التألق المستمدة من اللوحة باء (متوسط ± SD عند 7 دقائق) هي 15.03±1.71 (السطر أ)، و19.41±2.07 (السطر ب)، و22.29±2.58 (الخط ج)، و45.505±4.47 (الخط د)، و118.468±5.76 (الخط ه)، و146.201±5.83 (الخط و). توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين السطر f والخطوط الأخرى، عند p<0.05. the="" naturally="" occurring="" flavonoids="" also="" prevented="" iron-mediated="" atp="" depletion="" in="" a="" concentration-dependent="" manner(figure="" 4c).="" a="" strong="" interaction="" of="" gos="" with="" iron="" is="" suggested="" as="" the="" key="" mechanism="" for="" neuroprotection="" against="" iron-induced="" damage,="" both="" in="" ht-22="" neuronal="" cells="" and="" in="" brain="" mitochondria.="" to="" further="" characterize="" this="" gos-iron="" interaction,="" different="" experiments="" on="" a="" cell/mitochondria-free="" system="" were="">

الشكل 4. (أ) تحريض انتقال نفاذية الميتوكوندريا ، (ب) فقدان غشاء الميتوكوندريا المحتمل (AH) ، و (ج) تقليل مستويات ATP الناجمة عن 50 ميكرومتر Fe(II)-citrate. تم تقدير A باستخدام مسبار التألق safranine (5 uM). تظهر التأثيرات المثبطة ل Gos 50 و 25 و 10 و 1μM في الأسطر (b) و (c) و (d) و (e) على التوالي. يمثل الخطان (أ) و (و) عناصر تحكم غير تالفة (بدون حديد) ، وعناصر تحكم تالفة (بدون Gos) ، على التوالي. تمت إضافة ميتوكوندريا دماغ الفئران (RBM-0.5 mg / mL) و Fe(II) و 1 μM CCCP حيث تشير إليها الأسهم. تشير الرموز المختلفة في الرسم البياني (C) إلى الاختلافات الإحصائية atp<0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.(if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

2.4. Gos يحفز Fe(II)-Citrate Autoxidation و O ، الاستهلاك

انخفض تركيز Gos Fe() (1 دقيقة قبل الحضانة) في وسط تفاعل يحتوي على سترات 2 mM (بدون الميتوكوندريا) بطريقة تعتمد على الجرعة (الشكل 5A ، الدوائر السوداء). فترة ما قبل الحضانة لمدة 5 دقائق (الشكل 5A ، الصناديق الحمراء) خفضت تركيز Fe (II) أكثر. كما زاد Gos من معدل استهلاك O2 ، ربما بسبب أكسدة Fe(ll) إلى Fe(II.II) (الشكل 5B ، C). تشير هذه النتائج إلى أن Gos يمكن أن يزيل Fe(II) من مجمع السترات ويؤكسده إلى شكل الحديديك في عملية تتطلب O2 كمستقبل للإلكترون. وفقا لذلك ، يمكن أن يعيق Gos تكوين "جذور OH عن طريق تعطيل Fe (Il) الضروري لتفاعل Fenton-Haber-Weiss-type ، والذي يمكن أن يبدأ بيروكسيد الدهون في غشاء الميتوكوندريا.

الشكل 5. (أ) يحفز Gos autoxidation Fe(III.l) في غياب الميتوكوندريا دماغ الفئران في وسط قياسي مكمل بسيترات 1 mM ، و 5 mM1,10-phenanthroline.1,10-phenanthroline تمت إضافته 1 أو 5 دقائق بعد فترة حضانة Gos-Fe(II) ، وتم قراءة الامتصاص عند 510nm. القيم هي متوسط ثلاثة قرارات. * الفرق الإحصائي في p<0.05 when="" comparing="" 1="" vs.="" 5min="" incubation.="" (b)effects="" of="" gos="" on="" o,="" consumption="" mediated="" fe(il)="" autoxidation="" in="" a="" standard="" medium="" supplemented="" with="" 1="" mm="" citrate="" under="" the="" following="" conditions:(a)="" no="" gos,(b)10="" um="" gos，="" （c）="" 30μm="" gos，="" （d）50="" μm="" gos，and="" （e）100μm="" gos.="" fe（ii）="" （50μm）="" was="" added="" where="" indicated="" by="" the="" arrow.="" results="" are="" representative="" of="" three="" experiments.="" (c)="" oxygen="" consumption="" rate="" (nmol="" o2/min/ml)1="" min="" after="" fe()="" addition.legends="" are="" the="" same="" as="" in(b).="" different="" symbols="" indicate="" statistical="" differences="" at=""><0.05 when="" comparing="" all="" pairs="" of="" experimental="" groups="" (in="" the="" same="" cell="" type)="" according="" to="" the="" anova="" and="" post="" hoc="" newman-keuls="" tests.="" (if="" the="" symbols="" are="" different="" among="" groups="" indicate="" statistical="" differences,="" when="" they="" are="" equal,="" there="" is="">

تم استخراج هذه المقالة من جزيئات 2021 ، 26 ، 3364. https://doi.org/10.3390/molecules26113364 https://www.mdpi.com/journal/molecules