Povoljan/nepovoljan efekat kvercetina na membrane SK-N-SH ćelija neuroblastoma 1. deo

Molimo klikniteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

sažetak:Kvercetin je polifenolno jedinjenje, čije dejstvo izaziva sumnju naučnika. Rezultati mnogih eksperimenata pokazuju da ima antikancerogena, protuupalna i antioksidativna svojstva, dok druge studije ukazuju na njegovo prooksidativno i citotoksično djelovanje. Ovo jedinjenje može reagovati sa reaktivnim vrstama kiseonika, a zbog svojih hemijskih svojstava može se naći u hidrofobno-hidrofilnom području ćelija. Ove karakteristike kvercetina ukazuju na to da će njegovo djelovanje u stanicama biti povezano sa modifikacijom membrana i njegovim učešćem u održavanju redoks ravnoteže. Stoga ova studija razlikuje ova dva mehanizma i utvrđuje jesu li oni važni za funkciju stanica. Provjeravamo: (1) Da li su odabrane koncentracije kvercetina citotoksične i destruktivne za SK-N-SH ćelijske membrane (MTT, LDH, MDA testovi) u situacijama sa i bez primijenjenog oksidativnog stresa; (2) koliki je nivo promena u strukturno-mehaničkim svojstvima lipidnog dela membrana ovih ćelija usled prisustva molekula polifenola; i (3) da li antioksidativno djelovanje kvercetina štiti membranu od njene modifikacije. Naši rezultati pokazuju da promjene u krutosti/elastičnosti lipidnog dijela membrane predstavljaju odlučujući mehanizam djelovanja kvercetina, potencijalno utječući na ćelijske procese čiji su početni stadiji povezani sa membranama (npr. prijem signala iz okoline, transport).

Ključne riječi:kvercetin; ćelije neuroblastoma; stanične membrane; Langmuir jednoslojni;oksidativni stres

1. Uvod

Kvercetin (3,3',4',5,7-pentahidroksi flavon) je bioaktivni polifenol koji se javlja u biljkama [1-3] i najzastupljeniji je flavonoid u ljudskoj ishrani [4].

Pokazuje širok spektar svojstava – među protuupalnim [5] i imunomodulatornim [6]. Literaturni podaci ukazuju da može biti potencijalni antikancerogen faktor [7,8]. Svoje djelovanje duguje sposobnosti da modificira tok intracelularnih signalnih puteva[9,10] i antioksidativnim svojstvima koja su dokazana, između ostalog, na PC12 stanicama [11,12] i ljudskim neuronskim SH-SY5Y stanicama [13] .

Ovo jedinjenje je antiproliferativno sredstvo koje izaziva programiranu ćelijsku smrt u brojnim tumorskim linijama, na primjer, u HL-60 i NB-4 ćelijama od akutne mijelogene leukemije [14,15] i K{{4 }}hronična mijelogena leukemija [16]. Takođe je pokazano da kvercetin inhibira širenje različitih vrsta karcinoma, kao što su pluća, jetra, dojke i debelo crijevo [17-20]. Vijayababu i saradnici [21] su otkrili da indukuje apoptozu ćelija karcinoma prostate (PC-3), kao i da inhibira invaziju, migraciju i signalne molekule uključene u preživljavanje ćelije i proliferaciju ove vrste ćelija [22]. .

Molimo kliknite ovdje da saznate više

Međutim, djelovanje kvercetina nije jasno. Postoje i podaci koji ukazuju na visoku citotoksičnost ovog jedinjenja [23-25]. Istraživanja pokazuju da kvercetin, ovisno o koncentraciji, lokaciji u ćeliji i izvoru slobodnih radikala, može pokazati prooksidativni učinak. Visoke doze su izazvale oksidativni stres u ljudskim limfocitima [26].

Takvo dualističko djelovanje kvercetina može biti povezano s činjenicom da kao antioksidans može postati proizvod oksidacije. Rezultat ove reakcije je formiranje asemikinon radikal koji oksidira u kvercetin kinon [2]. Ovo jedinjenje može reagovati sa tiolnim grupama koje postaju toksične za ćelije [26].

Druga mogućnost za blagotvorno/nepovoljno djelovanje na ćelije je djelovanje ovog spoja na membrane. Zbog hemijske prirode i prisustva aromatičnih prstenova u molekulu, može se locirati u hidrofobnim ćelijskim odjeljcima, mijenjajući tako svoja fizičko-hemijska svojstva [27,28]. Mehanička i strukturna svojstva lipidnog dijela membrane su veoma važna za tok svih procesa vezanih za membrane, odnosno transport, signalizaciju i provođenje stimulusa. Ove procese uglavnom provode proteini usidreni u membranama.prednosti polifenolaPromjene u krutosti ili fleksibilnosti membrane mogu blokirati mogućnost usvajanja odgovarajuće konformacije pojedinačnih proteinskih domena, što može posljedično poremetiti ili inhibirati proces koji provodi dati protein. Stoga je vjerovatno da promjena sastava membrane uvođenjem čak i male količine kvercetina između lipidnih molekula može značajno promijeniti njihovu mobilnost.

Cistanche može poboljšati imunitet

S obzirom na postojeće nejasnoće u literaturi u pogledu djelovanja kvercetina na stanice, ovo istraživanje procjenjuje anti ili prooksidativno djelovanje kvercetina i provjerava utjecaj ovog spoja na funkcioniranje ćelijskih membrana, uključujući i određivanje strukturne modifikacije kvercetina. lipidni dio ovih membrana.saline cistancheOvaj cilj je postignut ispitivanjem uticaja različitih koncentracija kvercetina na preživljavanje SK-N-SH ćelija i stepen oštećenja njihovih membrana. Potencijalna antioksidativna aktivnost ovog spoja provjerena je iniciranjem oksidativnog stresa u stanicama nakon prethodne inkubacije s kvercetinom.standardizovani cistancheDjelovanje na nivou membrane testirano je u model sistemima koji daju nedvosmislene informacije o: (1) strukturnoj modifikaciji lipidnog monosloja sastava koji odražava ćelijsku membranu (SK-N-SH) uzrokovanu prisustvom različitih količina kvercetina, i (2) zaštitne sposobnosti ispitivanog flavonoida protiv peroksidacije nezasićenih masnih kiselina u lipidima koji grade ćelijsku membranu (SK-N-SH).

2. Rezultati

2.1.Natioe ćelijske membrane

Učinak kvercetina na ljudske SK-N-SH ćelije je istražen pomoću MTT testa, koji određuje mitohondrijalnu aktivnost.

SK-N-SH su bili izloženi 24 h različitim koncentracijama kvercetina (3,1, 6,25, 12,5, 25,50, 100 i 200 uM). Tretman ćelija nižim koncentracijama kvercetina nije pokazao značajan učinak. Nasuprot tome, dodavanje kvercetina u koncentraciji od 200 uM izazvalo je blagi porast broja živih ćelija (11 posto u poređenju sa kontrolom) (Slika la).

Studija je također istraživala utjecaj različitih koncentracija vodonik peroksida (1-5 mM) na ćelije nakon 3 h kontakta. Uočeno je da je najniža testirana koncentracija izazvala blagi pad vitalnosti stanica (za oko 10 posto u odnosu na kontrolu), dok su veće koncentracije bile toksične za SK-N-SH stanice. U prisustvu H2O2 at3 i 5 mM koncentracija u mediju kulture, uočeno je značajno (od približno 54 posto) smanjenje vitalnosti ćelija u poređenju sa ćelijama koje nisu tretirane sa H2O2 (Slika 1b).

Da bi se utvrdilo zaštitno dejstvo kvercetina od H2O, toksičnosti, ćelije su tretirane različitim koncentracijama kvercetina tokom 24 h, nakon čega je usledio 3 h kontakt uzorka sa vodikovim peroksidom od 3 i 5 mM. Uočeno je da koncentracije kvercetina od 3.1-50 uM uzrokuju blagi,gdje mogu kupiti cistancheoko 9 posto, povećanje broja živih ćelija, u poređenju sa ćelijama tretiranim samo sa H, O. Nasuprot tome, za SK-N-SH ćelije prethodno inkubirane u mediju koji sadrži veće koncentracije kvercetina (100 i 200 uM), a zatim u kontaktu sa H2O2, vitalnost ćelija se povećala za približno 18 i 33 procenta (Slika 1c).

Sljedeća faza rada bila je provjeriti u kojoj mjeri kvercetin i H,O djeluju na membrane ispitivanih stanica. U tu svrhu korišćen je test laktat dehidrogenaze(LDH) za procenu nivoa oštećenja ćelijske membrane, a meren je nivo malondialdehida(MDA) za procenu stepena peroksidacije lipida. SK-N-SH ćelije su tretirane 24 h odabranim koncentracijama kvercetina (6,25; 25; 100; 200 μM), a zatim je dodan vodonik peroksid (3-5 mM) još 3 h.

Slika 1. Vijabilnost ćelija određena je MTT testom. SK-N-SH ćelije su bile izložene 24 h različitim koncentracijama kvercetina (3.1-200 uM). Procenat vijabilnosti ćelija odnosio se na netretirane kontrolne ćelije (a); ćelije su kontaktirane 3 h sa različitim koncentracijama H2O2 (mM) (b), SK-N-SH ćelije su prethodno inkubirane 24 h sa različitim koncentracijama kvercetina i zatim kontaktirane 3 h sa H, O2. Procenat vijabilnosti ćelija odnosio se na ćelije tretirane samo sa H,O2 (c). Vrijednosti predstavljaju srednju vrijednost ± SD od tri do šest nezavisnih eksperimenata. Različita slova označavaju značajne razlike (p manje od ili jednako 0.05).

Kao što je prikazano u tabeli 1, prisustvo kvercetina u medijumu korišćenom za 24 h tretman SK-N-SH ćelija nije izazvalo nikakvu značajnu promenu u oslobađanju LDH.

Prethodni tretman sa koncentracijom kvercetina od 6,25 uM nije uticao na sadržaj MDA, dok veće doze kvercetina (25; 100 i 200 μM) izazvali su povećanje peroksidacije lipida za oko 12 posto (slika 2a).

Tretman ćelija i sa kvercetinom i sa vodonik peroksidom nije uticao na oslobađanje LDH u poređenju sa ćelijama tretiranim samo vodonik peroksidom (slika 2b).

Slika 2. Efekat kvercetina na ćelije SK-N-SH izložene H2O meren je stepenom peroksidacije lipida (koncentracija MDA) (a) i oslobađanjem LDH (b). Ćelije su prethodno tretirane 24 h odabranim koncentracijama kvercetina (6,25; 25; 100; 200 uM), nakon čega je uslijedilo 3 h kontakta sa H2O2 (3-5 mM).Cistanche protiv starenjaProcenat curenja LDH odnosio se na vrijednosti dobijene za ćelije tretirane H2O, samo (b). Vrijednosti predstavljaju srednju vrijednost ± od tri do šest nezavisnih eksperimenata. Različita slova označavaju značajne razlike (p manje od ili jednako 0.05).

2.2. Model Membranes

2.2.1.Utjecaj kvercetina na mehanička svojstva membrana

Da bi se testirao učinak kvercetina na membrane ćelija neuroblastoma, formirani su lipidni mono-laveri (sastava koji odražava lipidni dio membrana ćelijske linije SK-N-SH). Monoslojevi su napravljeni na čistom puferu pH 7,4 (kontrola) i na puferu koji sadrži kvercetin u koncentracijama od 6,25, 12,5, 25 i 50 μM. Za takve monosloje izmjerene su zavisnosti površinskog pritiska (元) o površini po jednom molekulu u monosloju (A) (slika 3).

Tok (π-A) izotermi dobijenih za smjesu lipida koja oponaša sastav karakterističnu za membranu neuroblastoma karakterizira monotoni tok, bez primjetnih faznih prijelaza. Prisustvo kvercetina jasno modificira ovaj odnos, uzrokujući pomak krivulja prema višim vrijednostima A. Ova tendencija je direktno proporcionalna koncentraciji kvercetina u puferskom rastvoru. Ovisnost statičkog Cs-Ikompresijskog modula od rt izračunata je na osnovu izoterme (umetnuti na slici 3).

Na osnovu dobijenih izotermi određene su vrednosti fizičko-hemijskih parametara koji karakterišu ispitivane monoslojeve (tabela 2).

Slika 3. Izoterme površinskog pritiska i odgovarajući modul kompresibilnosti (inset) lipidnog modela slojeva neuroblastoma raspoređenih na podfazi sadržavali su naznačene koncentracije kvercetina otopljenog u puferu.

Tabela 2. Parametri površine monoslojeva (Alim-granična površina po jednom molekulu; πcoll-kolapsni pritisak; Cs-1-maksimalne vrijednosti modula kompresije) izračunati su za monoslojeve modela membrane neuroblastoma. Podaci predstavljaju srednju vrijednost iz tri eksperimenta ±SD. Različita slova označavaju značajne razlike (p manje od ili jednako 0.05).

Sa povećanjem količine kvercetina, Alim (minimalna površina po molekulu u gusto zbijenom sloju) se povećavao proporcionalno njegovoj koncentraciji. Za najviši nivo kvercetina, ovo povećanje je bilo čak 17,5 posto u odnosu na kontrolu. Preostali parametri, tj., πcoll, i Cs-I (površinski pritisak na tački kolapsa sloja i statički modul kompresije) bili su manje osjetljivi na sadržaj kvercetina u podfazi. Promjene u Scroll-u su se kretale od 3-5 posto, a za Cs- od 0.2 do 8.8 posto u poređenju sa kontrolom.

Ovaj članak je preuzet iz Molecules 2021, 26, 4945. https://doi.org/10.3390/molecules26164945 https://www.mdpi.com/journal/molecules