التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص أوراق Glochidion Zeylanicum ضد H2O2 / السمية التي يسببها الغلوتامات في الخلايا العصبية المستزرعة والسمية المستحثة في Caenorhabditis Elegans 2

الرجاء التواصلoscar.xiao@wecistanche.comللمزيد من المعلومات

3.3 التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM ضد الإجهاد التأكسدي الناجم عن الغلوتامات في الخلايا العصبية المزروعة (HT22 والخلايا العصبية -2 أ)

للتحقق مما إذا كان GZM يعمل ضد الضرر التأكسدي ، تم فحص مستوى ROS داخل الخلايا. تم عرض دليل على السمية التي يسببها الغلوتامات في خلايا HT22 والخلايا العصبية -2 من خلال زيادة إنتاج ROS داخل الخلايا (1. 7-1. 9- أضعاف) (الشكل 4 أ ، ب). تم تقليل الإنتاج الناجم عن الغلوتامات لـ ROS داخل الخلايا بشكل واضح من خلال المعالجة المشتركة مع مستخلص GZM (الشكل 4 أ ، ب). لقد بحثنا أيضًا في إنزيمات مضادات الأكسدة الذاتية لدعم التأثيرات الوقائية لمستخلص GZM عند التعرض للجلوتامات. تم قياس التعبير عن إنزيمات مضادات الأكسدة ، بما في ذلك الجلوتاثيون- S- ترانسفيراز (GST) ، والجلوتاثيون بيروكسيديز (GPx) ، والكتلاز (CAT) ، وديسموتاز الفائق (SOD). في دراستنا السابقة ، تم الإبلاغ عن أعلى تركيز لمستخلص GZM 10 ميكروغرام / مل لإظهار نشاط مضاد للأكسدة قوي في المختبر وفي الجسم الحي [11]. وفقًا للتقرير ، أظهر أعلى تركيز لمستخلص GZM (10 ميكروغرام / مل) حماية عصبية قوية في خلايا HT22 و Neuro -2 a (الأشكال 2-4). علاوة على ذلك ، زاد مستخلص GZM (10 ميكروغرام / مل) من التعبير الجيني للأنزيمات المضادة للأكسدة ، بما في ذلك SOD1 و SOD2 و GPx و GST و GSTa2 ، في كل من خلايا HT22 و Neuro -2 a ، باستثناء CAT (الشكل 4 ج ، د ). تشير النتائج إلى أن مستخلص GZM يحمي من السمية الخلوية التي يسببها الجلوتامات / H2O 2- عن طريق قمع إنتاج ROS داخل الخلايا وتحريض التعبير عن إنزيم مضادات الأكسدة.

الرجاء الضغط هنا لمعرفة المزيد

3.4. تأثيرات مستخلص GZM على التعبير عن مسارات SIRT1 / Nrf2

لتحديد الآلية الأساسية للتأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM ، قمنا بالتحقيق في مستويات التعبير عن SIRTl و Nrf2. وجدنا أن الخلايا العصبية المعالجة بـ GZM زادت بشكل كبير من مستويات البروتين SIRTl و Nrf2 (الشكل 5 أ ، ب). علاوة على ذلك ، من المحتمل أن يعدل علاج GZM جينات مضادات الأكسدة التي تنظم مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 NQO1 و GCLM و EAAT3 و SIRT1 (الشكل 5 ج ، د). أشارت النتائج إلى أن مستخلص GZM يعزز مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 لتعزيز الدفاعات الخلوية ضد الإهانات السامة.

3.5.تأثيرات مستخلص GZM على نشاط نمو الخلايا العصبية في الخلايا العصبية {{2} أ

لدراسة تمايز الخلايا العصبية ، تم استخدام الخلايا العصبية {{0} أ كممثلين [18]. وفقًا للدراسات السابقة ، أدى الحرمان من المصل (DMEM المضاف إليه 1٪ من FBS) إلى نمو الخلايا العصبية في الخلايا العصبية -2 [18]. الخلايا العصبية -2 وهي الخلايا المعالجة بمستخلص GZM أدت إلى تعزيز تكوين الخلايا العصبية. زادت الخلايا العصبية المعالجة بـ GZM -2 أطوال النيرت (30.92 ميكرون) وعدد الخلايا الحاملة للنيريت (52.35 بالمائة) بالمقارنة مع مجموعة التحكم (1 بالمائة FBS) (طول نيريت ، 16.30 ميكرومتر ؛ حمل نيوريت الخلايا ، 22.26 في المائة) (الشكل 6 أ ، bg).

يمكن cistanche مكافحة الشيخوخة

لمزيد من التأكد من حدوث أنشطة ثمرة نيوريت ، والتعبير عن علامات نمو نيوريت ، والبروتين المرتبط بالنمو 43 (GAP -43) [19] ، وتينيورين -4 (عشرة -4) تم تحديد [20]. مستخلص GZM زاد بشكل كبير من تنظيم GAP -43 وعشرة -4 تعبير على مستوى كل من الرنا المرسال ومستويات البروتين في الخلايا العصبية -2 أ عند مقارنتها بعنصر تحكم DMSO (1 بالمائة FBS ) (الشكل 6 ج-و) مما يشير إلى تأثير تكوين الخلايا العصبية لمستخلص GZM.

3.6 التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM ضد الشلل الناجم عن A في C.elegans

من أجل إجراء مزيد من الدراسة للتأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM في الجسم الحي ، تم استخدام السلالات المعدلة وراثيا من C. elegans التي تعبر عن A. لقد درسنا أولاً تأثيرات مستخلص GZM ضد الشلل الناجم عن A على الديدان المعدلة وراثيًا CL4176 و CL2006. في دراستنا السابقة ، أظهر مستخلص GZM مقاومة تجاه الإجهاد التأكسدي وخصائص تمديد العمر في C. elegans عند التركيز غير السام （1-5 ميكروغرام / مل） 【11】. لم تظهر سلالة التحكم CL802 (لا تعبر عن A) أي شلل ، على الرغم من العلاج (لم تظهر البيانات) عند التركيز المختبَر (1-5 ميكروغرام / مل).cistanche wirkungوجدنا أن الديدان CL4176 التي عولجت بمستخلص GZM أظهرت تأخيرًا ملحوظًا في PT50 (الوقت المستغرق لشلل 50 بالمائة من الديدان الخيطية) عند مقارنتها بعنصر تحكم DMSO (الشكل 7 أ) (الجدول S1 ، المواد التكميلية). وبالمثل ، أظهر مستخلص GZM أيضًا تأخيرًا في الشلل الناجم عن A للديدان المعدلة وراثيًا CL2006 خلال مرحلة البلوغ (الشكل 7 ب). تشير النتائج إلى أن مستخلص GZM يحمي C.elegans من الضرر الناجم عن A.

3.7 الآثار الوقائية العصبية لمستخلص GZM ضد العيوب التي يسببها A في سلوك الانجذاب الكيميائي في C.elegans

لدعم التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM في C.elegans ، تم إجراء اختبار الانجذاب الكيميائي باستخدام الديدان المعدلة وراثيًا CL2122 و CL2355. تم العثور على الديدان المعدلة وراثيا CL235 للتعبير عن A 1-42 في الخلايا العصبية ، مما أدى إلى عيوب في حساسية الانجذاب الكيميائي 【21】. نظرًا لأن مستخلص GZM بتركيز 1-5 ميكروغرام / مل يؤخر الشلل في الديدان المعدلة وراثيًا CL4176 ، تم اختيار 5 ميكروغرام / مل من مستخلص GZM لجميع التجارب التي تلت ذلك. لتحديد التأثير المحتمل لمستخلص GZM على سلوك الانجذاب الكيميائي ، استخدمنا ثنائي الأسيتيل كجاذب. يتم التعبير عن النتائج كمؤشر انجذاب كيميائي مقارنة بمؤشر التحكم غير المعالج. أولاً ، وجدنا أن علاج مستخلص GZM لم يؤثر على سلوك الانجذاب الكيميائي للطفرة CL2122 (سلالة التحكم المعدلة وراثيًا) (الشكل 7 د). أظهرت ديدان CL2355 التي عولجت بمستخلص GZM استجابة حسية كيميائية محسّنة بشكل ملحوظ للجاذب (ثنائي الأسيتيل) مقارنةً بعنصر التحكم غير المعالج (الشكل 7 ج) ، مما يشير إلى أن مستخلص GZM لديه القدرة على تحسين سلوك الانجذاب الكيميائي في الربداء الرشيقة ضد A.بيوفلافونويدس الحمضياتمجتمعة ، قد يوفر تأثير مستخلص GZM على السلوك المعتمد على A.

4. مناقشة

مرض الزهايمر (AD) هو حالة تنكس عصبي توجد بشكل منتشر في السكان المسنين في جميع أنحاء العالم [1]. في الوقت الحاضر ، لا يوجد علاج مرض لمجموعة واسعة من الحالات المرضية المرتبطة بمرض الزهايمر. يرتبط الإجهاد التأكسدي ارتباطًا وثيقًا بالأمراض التنكسية العصبية ، وخاصة مرض الزهايمر [3].فوائد cynomoriumيمكن استخدام المنتجات الطبيعية التي تحتوي على مضادات الأكسدة القوية كعلاجات بديلة أو للوقاية من الأمراض التنكسية العصبية. في الدراسة الحالية ، استكشفنا آثار مستخلص GZM على التنكس العصبي. هذا هو التقرير الأول الذي يصف التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص أوراق GZ في المختبر (الخلايا العصبية المستزرعة HT22 و Neuro -2 أ) وفي الجسم الحي (C.elegans).

تعتبر السمية العصبية التي يسببها الإجهاد التأكسدي أحد العوامل الرئيسية المرتبطة بتطور الأمراض التنكسية العصبية ، بما في ذلك مرض الزهايمر [3]. تعمل المستويات العالية من الجلوتامات على تنشيط إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، مما يؤدي إلى السمية العصبية وتلف الخلايا العصبية وفي النهاية موت الخلايا العصبية [4،6]. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) وسيطًا أساسيًا شائعًا للإجهاد التأكسدي في الخلايا العصبية [22]. لذلك ، تم استخدام الجلوتامات و H2O2 كعامل سام للأعصاب للحث على موت الخلايا العصبية في هذه الدراسة. لدراسة التأثير الوقائي للأعصاب ضد سمية الغلوتامات ، تم استخدام خلايا HT22 العصبية في قرن آمون من الفئران التي تفتقر إلى مستقبلات الغلوتامات المؤينة للتأين [6]. بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم خلايا الورم الأرومي العصبي العصبي للفأر -2 على نطاق واسع كممثلين في دراسة نمو العصبونات والتمايز العصبي [23]. أولاً ، تم تحديد التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM ضد السمية التي يسببها الغلوتامات / H-Oz باستخدام خلايا HT22 و Neuro -2 a. وجدنا أن مستخلص GZM يمارس تأثيرًا قويًا وقائيًا للأعصاب ضد الجلوتامات / H2O 2- الذي يسبب السمية الخلوية في كل من خلايا HT22 و Neuro -2.

يمكن أن يكون الإجهاد التأكسدي عند التعرض للجلوتامات سببًا للتدهور الهيكلي وتلف الحمض النووي والخلل الوظيفي في الميتوكوندريا ، والتي تلعب أدوارًا مهمة في موت الخلايا العصبية [6]. في دراستنا ، كانت جدوى الخلايا المعالجة بالغلوتامات وحدها منخفضة بشكل ملحوظ (أقل بنسبة 50 بالمائة تقريبًا) مقارنة بخلايا التحكم غير المعالجة. بالإضافة إلى ذلك ، تم الكشف عن ارتفاع ملحوظ في مستوى ROS داخل الخلايا في HT22 (1. 7- أضعاف) والخلايا العصبية -2 (1.9 أضعاف) عند معالجة الغلوتامات مقارنة بمستوى التحكم غير المعالج. وبالتالي ، تم العثور بالفعل على السمية الخلوية التي يسببها الغلوتامات في الخلايا العصبية (HT22 و Neuro -2 أ) متحالفة مع زيادة في ROS داخل الخلايا مما يدعم التقارير السابقة [24]. تلعب إنزيمات مضادات الأكسدة الداخلية ، CAT ، SOD ، GST ، و GPx أدوارًا أساسية في الحماية العصبية عن طريق منع الضرر الخلوي بوساطة ROS [25-27] اكتشفنا أن مستخلص GZM يمكن أن يقاوم السمية الخلوية التي يسببها H-Oz / الغلوتامات عن طريق تثبيط الخلايا داخل الخلايا إنتاج ROS وزيادة تعبير الجينات المضادة للأكسدة المطابقة للتقرير السابق ، حيث حفزت مستخلصات GZ التعبير عن Sod -3 و Gst -4 في C.elegans [11].

عامل النسخ NRF2 (العامل النوى الكريات الحمر 2- العامل المرتبط 2) هو استجابة الآلية الخلوية الرئيسية للإجهاد التأكسدي وتلف الخلايا [28-31]. مسار الإشارات SIRT1 / Nrf2 هو مسار إشارة مهم لموازنة الإجهاد التأكسدي ، الذي يشارك بنشاط في العديد من الأمراض العصبية التنكسية [25 ، 26]. يدير SIRT1 عوامل التحويل ، بما في ذلك Nrf2 ، الذي يعمل كمنظم رئيسي لنظام الدفاع المضاد للأكسدة. يرتبط Nrf2 بعنصر استجابة مضادات الأكسدة (ARE) ، مما يؤدي إلى تحسين التعبير عن إنزيمات إزالة السموم (المرحلة الثانية) (GPx و GSTol و GSTa2) والجينات المضادة للأكسدة (SOD و CAT و NQO1 و GCLM و EAAT3) [25،26] وفقًا للتقارير ، تم تنظيم التعبير عن البروتينات SIRT1 و Nrf2 وكذلك الجينات المضادة للأكسدة ، بما في ذلك NQO1 و GCLM و EAAT3 و SIRT1 ، وفقًا للعلاج GZM. علاوة على ذلك ، من خلال تعبير إنزيم مضادات الأكسدة الذاتية ، تم أيضًا زيادة SOD و GPx و GSTol و GSTa2 بشكل كبير ، والذي قد يكون بسبب تنشيط Nrf2 / ARE. تتوافق النتائج مع دراستنا السابقة ، حيث تم إثبات أن مستخلصات GZleaf توفر خصائص مقاومة الإجهاد التأكسدي في C. elegans من خلال آليات تعتمد على SKN -1 / Nrf -2 [11]. بشكل جماعي ، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الخصائص الدفاعية المضادة للأكسدة لمستخلص GZM في الخلايا العصبية المستزرعة (HT22 و Neuro -2 أ) تتضمن مسار إشارات SIRT1 / Nrf2. لقد ثبت أن NRF2 يؤثر على اتجاه استقلاب الجلوتامات المشتق من الجلوتامين ، بما في ذلك إنتاج الجلوتاثيون المضاد للأكسدة (GSH) للحفاظ على توازن الأكسدة والاختزال [13]. في هذه الدراسة ، نركز أولاً على الخصائص المضادة للأكسدة لمستخلص GZM من خلال مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 ، وهو دفاع مضاد للأكسدة معروف. وجدنا أن مستخلص GZM يعزز مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 لتعزيز الدفاع الخلوي ضد الإهانات السامة. ومع ذلك ، فإن التحقيق في آثار مستخلص GZM على مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 تحت ظروف السمية التي يسببها الغلوتامات هو موضوع مثير للاهتمام لتأكيد الخصائص المضادة للأكسدة لمستخلص GZM من خلال مسار إشارات SIRT1 / Nrf2.

إن الاختلالات بين الجذور الحرة ومضادات الأكسدة (الإجهاد التأكسدي) لها دور في تطور الأمراض التنكسية العصبية [١.٣]. خلال العقد الماضي ، تم استكشاف مركبات البوليفينول على نطاق واسع في التأثيرات الوقائية للأعصاب بسبب خصائصها المضادة للأكسدة [13 ، 32-35].طريقة استخراج الفلافونويد pdfعلاوة على ذلك ، ظهرت مركبات مضادات الأكسدة غير المباشرة [36] (أنظمة مضادات الأكسدة المعتدلة والمسارات ذات الصلة ، ولكن ليس التفاعلات المباشرة مع الأنواع التفاعلية) مثل حمض الدوكوساهيكسانويك (DHA) [37] وفيتامين ك [38] وحمض سينابيك [39] في العلاج البديل للأمراض التنكسية العصبية. في ضوء ما سبق ، فإن النتائج التي توصلنا إليها مدعومة من حيث أن الآثار المفيدة لـ GZM على التأثيرات الوقائية العصبية ربما تعتمد على نشاطها المضاد للأكسدة.

تلعب عملية تكوين الخلايا العصبية أو نواتجها دورًا أساسيًا في تطور الخلايا العصبية [32].صفير الصحراءتم تحديد خصائص ثمرة النورايت لمستخلص GZM باستخدام الخلايا العصبية {{0} أ. تبين أن مستخلص GZM يمارس أنشطة ثمرة النوريت لأنه يرفع طول النوريت وعدد الخلايا الحاملة للنيريت. بالإضافة إلى ذلك ، تم تأكيد هذه الظواهر بشكل أكبر من خلال زيادة التعبير عن علامات نمو النوريت GAP -43 و Ten -4. أفادت العديد من الدراسات أن البوليفينول ، بما في ذلك حمض الغاليك [32،34] ، كيت-تشين [ 13،40،41] وكيرسيتين [33،42،43] ، يعززان نشاط ثمرة النوريت. قد يكون وجود المركبات الفينولية بالإضافة إلى حمض الغال والكاتشين والكيرسيتين في مستخلص GZM مسؤولاً عن السلوك المرصود (الشكل التكميلي S1) [1،12].

تعتبر لويحات A وبروتينات تاو من السمات المميزة المعروفة للميلاد [4،45]. يلعب الإنتاج والترسب غير الطبيعي أدوارًا مهمة في التسبب في مرض الزهايمر [44]. يعتبر C.el egans كائنًا نموذجيًا مفيدًا لفهم التنكس العصبي المرتبط بالعمر. الاتصال العصبي [47]. علاوة على ذلك ، تُظهر الدودة المعدلة وراثيًا تراكم البروتينات الكربونية و ROS ، على غرار علم أمراض الزهايمر [48]. وبالتالي ، استفدنا من العلاقة الراسخة بين التعبير A والأعراض الظاهرة ، بما في ذلك الشلل وسلوك الانجذاب الكيميائي ، في نموذج C.elegans المعدلة وراثيًا. تم فحص النمط الظاهري للشلل في سلالات التعبير A (في العضلات) CL4176 و CL2006 لأول مرة. قام مستخلص GZM بتأجيل ظهور الشلل الناجم عن A وشلل الشيخوخة في الديدان المعدلة وراثيا CL4176 و CL2006 ، على التوالي. لربط السمية A بالوظائف العصبية ، تم استكشاف سلوك الانجذاب الكيميائي لسلالة التعبير A (في الخلايا العصبية) CL2355. تم العثور على مستخلص GZM لإظهار تحسينات في عيوب الانجذاب الكيميائي السلوكية في الديدان المعدلة وراثيا CL2355 ضد A. بشكل جماعي ، تشير هذه النتائج إلى أن مستخلص GZM يحمي الوظائف العضلية والعصبية في C elegans من السمية الناتجة عن A. أفادت دراسات متنوعة أن عوامل النسخ DAF -16 و SKN -1 تلعبان دورًا مهمًا في ترسب A في الديدان الخيطية [47،48]. في دراساتنا السابقة ، أثبتنا أن مستخلص أوراق GZM يمكن أن يحفز مقاومة الإجهاد التأكسدي عبر مسارات إشارات DAF -16 / FoxO و SKN -1 / Nrf -2 ، مما يؤدي إلى تحسينات في عمر وصحة C. ايليجانس [11]. نتوقع أن تقوم شركة DAF -16 / FoxO و SKN -1 / Nrf -2 بأدوار في الحماية التي تتم بوساطة استخراج GZM ضد السمية A.

أفادت العديد من الدراسات أن مضادات الأكسدة الفينولية يمكن أن تحمي من السمية العصبية التي يسببها الغلوتامات والببتيدات A والإجهاد التأكسدي ، والذي يعتمد بشكل أساسي على مسارات إشارات Nrf2 / ARE [13،17 ، 49-52]. يحتوي مستخلص GZM على مركبات فينولية بما في ذلك حمض الغال والكاتشين وكيرسيتين (الشكل التكميلي S1) [1،12]. وبالتالي ، قد تنتج التأثيرات الوقائية العصبية التي يتوسطها مسار إشارات SIRT1 / Nrf2 عن وجود مركبات نشطة بيولوجيًا في مستخلص GZM. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتأكيد مشاركة التأثيرات الوقائية العصبية واستكشاف المزيد من الأهداف المحتملة لمستخلص GZM.

5. الاستنتاجات

في الختام ، تم توضيح التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM ضد السمية الناتجة عن H202 / glutamate / A وخصائص نمو النوريت في هذه الدراسة. يحمي مستخلص GZM من السمية التأكسدية التي يسببها H4O2 / الغلوتامات عن طريق تثبيط تراكم ROS داخل الخلايا وزيادة إنزيمات مضادات الأكسدة الذاتية عبر مسار إشارات SIRT1 / Nrf2. علاوة على ذلك ، يحمي مستخلص GZM من السمية التي يسببها A في C. elegans. بالإضافة إلى آثاره الوقائية للأعصاب ، أظهر مستخلص GZM آثارًا مفيدة في تعزيز نشاط ثمرة النوريت. أصبحت مضادات الأكسدة المترابطة في عملية التغلب على السمية التي يسببها الإجهاد الناتج عن الأكسدة والنشاط الذي يحفز نمو النوريت هي الأهداف الرئيسية للعلاج الوقائي. يُظهر مستخلص GZM خصائص حماية الأعصاب التي لا تحمي فقط من السمية الناتجة عن H202 / glutamate / A ولكن أيضًا تعزز نشاط ثمرة النوريت. تم تأكيد التأثيرات الوقائية العصبية لمستخلص GZM بنجاح في الخلايا العصبية المستزرعة (HT22 و Neuro -2 أ) ونماذج C. elegans. تؤكد الدراسة الحالية ، لأول مرة ، التأثيرات الوقائية العصبية المفيدة لمستخلص GZM ، مما يشير إلى أن G.zeylanicum قد يكون مرشحًا للوقاية العصبية للوقاية والعلاج من مرض الزهايمر وغيره من الاضطرابات العصبية التنكسية المتعلقة بالإجهاد التأكسدي. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات في الكائنات الحية النموذجية الأكثر تعقيدًا لإلقاء الضوء على المكونات النشطة لمستخلص GZM والمسارات الميكانيكية المشاركة في الحماية العصبية من أجل دعم الإمكانات العلاجية للمستخلصات النباتية للعلاج البديل أو المساعد للأمراض التنكسية العصبية.

تم استخراج هذه المقالة من علم الأحياء 2021 ، 10 ، 800. https://doi.org/10.3390/biology10080800 https://www.mdpi.com/journal/biology