Gossypitrin, Prirodno se javlja flavonoid, umanjuje gvožđe izazvano neuronskom i mitohondrijskom štetom 1. dio

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza vise informacija

Apstraktno:Poremećaj homeostaze željeza je važan faktor u gubitku mitohondrijske funkcije u neuronim ćelijama, što dovodi do neurodegeneracije. Ovdje smo procijenili zaštitno djelovanje gossypitrina(Gos), prirodnog flavonoida, na oštećenjima neurona izazvanih željezom koristeći mišje nilske ćelije HT-22 i mitohondriju izoliranu iz mozga štakora. Gos je uspio spasiti HT22 ćelije od štete izazvane 100 uM Fe()-citratom (EC50 8,6 uM). Ova zaštita je bila povezana sa prevencijom i disipacije mitohondrijskih membrana izazvanih željezom i sa ATP depletacijom. U izoliranom mitohondriju, Gos (50uM) je podstakao gotovo potpunu zaštitu od mitohondrijskog oticanja izazvanog željezom, gubitka mitohondrijskog transmembranskog potencijala, i iscrpljenosti ATP-a. Gos je također spriječio Fe(II.)-citrat-induciranu mitohondrijsku peroksidaciju lipida sa vrijednostima ICs0 (12,45 μM) koja je bila oko devet puta manja od one za tert-butil hidroperoksid induciranoksidacija. Nadalje, flavonoid je bio efikasan u inhibiciji degradacije i 15 i 1,5 mM 2-dezoksiriboze. Također je s vremenom smanjio Koncentraciju Fe(II) uz povećanje stope potrošnje O2, te narušavanje smanjenja Fe(II) od strane askorbata. Gos-Fe(I) kompleksi su otkriveni od strane UV-VIS i IR spektroskopija, sa očiglednom Gos-gvozdenom stoihiometrijom 2:1. Rezultati govore da Gos općenito ne djeluje kao klasični antioksidans, ali direktno utječe na željezo, tako što ga održava u svom ferikom obliku nakon stimulacije Fe(II) oksidacije. Metalni ioni stoga ne bi bili u mogučnosti sudjelovati u reakciji fenton-tipa i fazi razmnožavanja lipidnih peroksidacija. Dakle, Gos se može koristiti za liječenje neurona bolesti povezanih sa oksidativnim stresom izazvanim željezom i mitohondrijskim oštećenjima.

Molim kliknite ovdje da biste saznali više

Ključne reci: gossypitrin; gvožđe; HT-22 ćelije; mitohondrija;neurodegeneracija; neuroprotekcija

1. Uvod

Željezo je esencijalni kofaktor u mnogim ključnim biološkim procesima kao što su sinteza i restauracija DNK, transport kisika, ćelijsko disanje, ksenbiotski metabolizam i sinteza hormona [1. Međutim, na visokim unutarćelijnim razinama, može povećati ćelijske reaktivne vrste kisika s modifikacijom u ćelijskom redoks potencijalu [2,3]. Disomeostaza željeza se uočava u gotovo svakom neurološkom stanju kao što su Parkinsonova bolest (PD), Alzheimerove bolesti(AD), Huntingtonova bolest(HD), multipla skleroza, Friedreichova ataksija, epilepsija, sindrom nemirnih nogu i moždani udar [4,5]. Posebno, u intracerebralnom krvarenju, gdje postoji puknuće mikrovaskulatura i krv koja se oslobađa proizvodi krvlju izvedeno izlaganje neuralnih ćelija, glavni mehanizmi neurodegeneracije su proizvodnja gvožđa i heme-induciran ROS, upala, i ekscitotoksičnost [6,7]. In vitro i in vivo eksperimentalni modeli krvarenja u mozgu pokazali su prisustvo ferroptoze, željeza ovisnog oblika regulirane nekroze [8]. Nadalje, sve veći dokazi ukazuju da je poremećaj homeostaze željeza od suštinske važnosti u gubitku mitohondrijske funkcije u neuronim ćelijama [9,10], što bi, za 11-14, moglo dovesti do neurodegeneracije. Nedavno je prijavljena veza između rane forme Parkinsonove bolesti sa disregulacijom metabolizma željeza, i mitohondrijskog oštećenja [15]. Sužnjenje relativno visokih količina i željeza i ROS-a u mitohondrijskim pregradama čini ovaj organel podložnim hidroksil radikalima posredovanim oštećenjima. Farmakološki agensi koji ciljaju regulaciju moždanog željeza i oštećenje mitohondrijskog oštećenja posredovanog željezom mogu stoga biti terapeutski korisni protiv neurodegeneracije. Pronađeno je nekoliko agenata koji proklamiraju željezo da izlože neuroprotektivne akcije u različitim eksperimentalnim modelima [16-19]. S druge strane, bilo je mnogo izvještaja o neuroprotektivnom potencijalu prirodno javljajućih polifenola zbog njihovih antioksidativnih radnji na osnovu kombinacije željeza i slobodnih radikalnih scavenging aktivnosti [20,21]. Naša grupa je zapazila da polifenoli koji sadrže katehol poput mangiferina, guttiferona-A i rapanona u interakciji sa željezom, kako in vitro tako i in vivo, a time ponistavaju njegovu katalitičnu ulogu u promociji ROS[22-28]. Također, nedavno smo prijavili i potentne antioksidantne efekte gossypitrina(Gos), prirodnog flavonoida(1), što ukazuje na njegovu potencijalnu upotrebu kao neuroprotektivnog agensa [29]. Ipak, malo se zna o mehanizmima koji su uključeni u te antioksidativne efekte. Prisustvo planarnog šestočlanog cikličnog sistema sa elektronom delokalizacijom, kateholnom moiety, i još tri aromatične hidroksilne grupe (dvije od njih susjedne karbonilnoj grupi), snažno sugeriraju da bi ova molekula mogla djelovati kao gvožđe-chelating agens budući da su to strukturne osobine koje favoriziraju helaciju željeza flavonoidima 30]. Dakle, svrha ove studije je procjena sposobnosti Gosa da zaštiti HT-22neuronske celijei izolirani mitohondrija mozga štakora iz željeza posredovanogoksidativna ostecenja. Druge studije u sistemima bez ćelija/mitohondrija su sprovedene kako bi se dodatno okarakterizirala priroda interakcije Gos-željeza.

2. Rezultati

2.1. Gos Rescues HT-22 Cells from Fe(I)-Induced Cell Death

Fe(II)(100 μM) smanjila je preživljenje HT-22 ćelija na 17,4% nakon 24 h izloženosti, kako je procijenjeno na MTT-ov ispit. Gos je spriječio smrt hipokampalnih ćelija na način zavisan od doze. EC50 je bio 8,64± 1,58 μM(2A, inset). Potpuna zaštita ćelija je opažena sa 100 μM Gos je bila efikasnija od Trolox(500 uM), poznatog hidrosolublnog antioksidanta, koji je spriječio smrt ćelija za 74%.

Izlaganje HT-22 željezu za 2 h (prije izvođenja smrti ćelija) je uzrokovalo disipaciju potencijala mitohondrijske membrane, kako se procjenjuje retencijom rodamina 123 unutar organela (2B) i ISCRPLJIVANJA ATP-a (figura 2C). To ukazuje na moguću povezanost između otrovnih efekata posredovanih željezom na mitohondriju i održivost ćelija. Gos je spriječio oštećenje mitohondrije izazvano željezom, nakon uzoraka održivosti neurona koji su pokazali da može spriječiti smrt ćelija izazvanu željezom HT-22 kroz mitohondrijsku zaštitu.

2.Gos zaštita od oštećenja neurona izazvanih željezom. Effects of Gos on HT-22 mouse hippocampal neuron survival (A), cellular mitochondrial membrane potential (B) and cellular ATP levels(C). Gos(0-100 μM) ili Trolox(500 μM) su zajedno inkubirali za 24 h (održivost) ili 2h (potencijal mitohondrijske membrane i ATP razine) sa 100 μM FeCl2/1 mM citrata. Uslovi za atentat su opisani u odeljku 4. Oštećene kontrolne ćelije (bez Gosa) sadržavale su DMSO (0,001%)plus smjesu željeza-citrata. Rezultati su izraženi kao procenat smrti ćelija u odnosu na neoštećenu kontrolu(koja sadrži DMSO0.001%kao vozilo). Vrijednosti su sredstvo ± S.D. od tri različita eksperimenta. Različiti simboli ukazuju na statističke razlike na 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 može poboljšati imunitet

2.2. Gos Rescues Rat-Brain Mitochondria from Iron-Induced Mitochondrial Lipoperoxidation Brain mitochondria inkubiran fe()-citratom (50 μM) je podvrgao označenu lipoperoksidaciju izraženu povećanjem formiranja tiobarbituricne kiseline reaktivne tvari(Slike 3A). Gos je inhibirao mitohondrijsku peroksidaciju lipida posredovanu željezom na način zavisan od koncentracije (IC50 vrijednost od 12,45±1,24 μM) (figura 3A, inset). Efekti Gosa na tert-butil hidroperoksid(300 μM)-induciranu mitohondrijsku peroksidaciju lipida(IC50 vrijednost>100 μM) pokazuje da je učinkovitija u sprečavanju peroksidacije lipida izazvane željezom od peroksilne inducirane peroksidacije lipida, Sugerišući njegovu sposobnost da deluje direktno na gvožđe (3B).

Na 3. Gos inhibira formiranje malondialdehida u mitohondriju, izazvanu 50 uM Fe()-citratom(A)ili 300μM tert-butil hidroperoksidom(B). Ratbrain mitohondrija(1 mg/mL)su inkubirali u reakcionom mediju koji sadrži 125 mM sakroze,65 mM KCl,10mM HEPES pufer(pH 7,4),2 mM sukcinata, i 2,5 uM rotenona, sa ili bez Gos(1-50 uM). Eksperimenti su započeli dodavanjem 50μM Fe(II) ili 300 μM tert-butil hidroperoksida, osim neoštecenog Control(sivog rešetaka). Period inkubacije je bio 20 min na 28°CC. Vrijednosti su sredstva ±S.D. (n=6). Različiti simboli ukazuju na statističke razlike na 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 Prevents Iron-Mediated Mitochondrial Oteklina Disipation, and ATP Depletion

Na crti 4A se vidi da je 50μM Fe(I)-citratni kompleks inducirao mitohondrijsko oticanje kao što je izraženo sniženom apsorpcijom na 540nm(linija f u odnosu na liniju a). Bio je povezan sa spontanom i kompletnom △Y depolarizacijom (figure 4B, linef naspram linije a), i ATP depletionom (figure 4C, Fe()/citrat kolona). Gos je inhibirao proces oticanja izazvan željezom i AY disipaciju na način zavisan od koncentracije (4A,B linije b-e). Vrijednosti apsorpcija (mean ± SD at 7 min) iz Panela A bile su: 0.482±0.013 (linija a), 0.459± 0.011 (linija b),0.445± 0.007 (linija c),0.435± 0.015(linija d), 0.360±0.011(linija e), i 0.338±0.012(linija f). Vrijednosti fluorescencije iz panela B(mean ± SD at 7 min)bile su 15.03±1.71(linija a),19.41±2.07 (linija b),22.29±2.. 58 (linija c),45.505±4.47(linija d), 118.468±5.76 (linija e), i 146.201±5.83 (linija f). Statistički značajne razlike su pronađene između linije f i ostalih linija, na 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="">

Na 4. (A) Indukcija tranzicije mitohondrijske ovlašćenja, (B)mitohondrijski membranski potencijal (AH)gubitak, i (C) smanjenje ATP nivoa induciran 50 μM Fe(II)-citrat. A je procijenjena pomoću fluorescencence sonde safranin (5 umm). Inhibitori efekti Gos 50,25, 10, odnosno 1μM su prikazani u linijama (b),(c), (d), odnosno (e). Linije (a) i(f)predstavljaju neoštećene kontrole (bez željeza), odnosno oštećene kontrole (bez Gosa). Pacov mozak mitohondrija (RBM-0,5 mg/mL), Fe(II) i 1 μM CCCP su dodani gdje su naznačene strelice. Različiti simboli u grafu(C)ukazuju na statističke razlike 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 Induces Fe(II)-Citrat Autoxidation and O, Consumption

Gos je snizio Fe() koncentraciju (1-min preincubaciju) u reakcionom mediju koji sadrži 2 mM citrata (bez mitohondrija) na način zavisan od doze (5A, crni krugovi). Period preincubacije od 5 min (Figure5A, crvene kutije)je još više snizio Fe(II)koncentraciju. Gos je također povećao stopu potrošnje O2, moguće zbog oksidacije Fe(ll) do Fe(II.II)(Nacilja 5B,C). Ovi rezultati ukazuju da bi Gos mogao uklanjati Fe(II) iz citratnog kompleksa i oksidirati ga u feričnu formu u procesu koji zahtijeva O2 kao prihvatač elektrona. U skladu s tim, Gos može ometati formiranje "OH radikala inaktivacijom Fe(Il) neophodne za reakciju tipa Fenton-Haber-Weiss, što može pokrenuti lipidnu peroksidaciju mitohondrijske membrane.

Na 5. (A) Gos stimulira Fe(III.l) autoksidaciju u nedostatku mitohondrija mozga štakora u standardnom mediju dopunjenom sa 1 mM citratom, i 5 mM1,10-fenantrolin.1,10-fenantrolin je dodan 1 ili 5 min nakon perioda inkubacije Gos-Fe(II) i apsorpcije su pročitane na 510nm. Vrijednosti su prosjek tri odrednice. * statistička razlika na 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="">

Ovaj članak je izvađen iz Molekula 2021, 26, 3364. https://doi.org/10.3390/molecules26113364 https://www.mdpi.com/journal/molecules