DIOⅡ:Novi zaštitni efekti ekstrakta Cistanche Tubulosa protiv degenerativne retinopatije izazvane plavim svjetlom niske svjetlosti

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

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

Abstract

Pozadina/ciljevi:Fototoksičnost izazvana plavom diodom koja emituje diode (BLL) igra važnu ulogu u očnim bolestima i uzrokuje degeneraciju retine i apoptozu u stanicama pigmentnog epitela retine (RPE) kod ljudi. Ekstrakt Cistanche tubulosa (CTE) je tradicionalna kineska medicina sa mnogim korisnim zaštitnim svojstvima; međutim, nekoliko studija je ispitivalo okularnu zaštitnu ulogu CTE. U ovoj studiji smo istraživali mehanizme koji su u osnovi efekata CTE na apoptozu izazvanu BLL in vitro i in vivo. Metode: RPE ćelije su primijenjene u trenutnoj in vitro studiji i vitalnost ćelija je određena pomoću 3-(4,5-dimetiltiazol- 2-il)-2,{{8} }difeniltetrazolijum bromid test. Ekspresija proteina povezana sa apoptozom određena je Western blot analizom i imunofluorescentnim bojenjem. Smeđi norveški pacovi korišteni su za ispitivanje izloženosti komercijalno dostupnom BLL in vivo. Bojenje hematoksilinom i eozinom, terminalno označavanje deoksinukleotidil transferaze dUTP nick end labeling (TUNEL) i western blot testovi korišteni su za ispitivanje morfološke deformacije retine. Rezultati: CTE je značajno inhibirao oštećenje RPE izazvano hidrogen peroksidom, tertbutil hidroperoksidom, natrijum azidom i BLL. Nadalje, CTE je smanjio ekspresiju apoptotičkih markera kao što je cijepana kaspaza-3 i TUNEL bojenje nakon izlaganja BLL inaktivacijom apoptotičkih puteva, kao što je prikazano imunofluorescentnim bojenjem. Pored toga, CTE je inhibirao BLL-indukovanu fosforilaciju c-Jun N-terminalne kinaze, ekstra kinaze povezane sa signalom 1/2 i p38 u RPE ćelijama. In vivo, oralna primjena CTE spasila je periodično smanjenje debljine retine izazvano 60-dnevnim izlaganjem BLL-u i smanjilo broj TUNEL-pozitivnih ćelija u modelu smeđeg norveškog štakora. Zaključak: CTE je potencijalno profilaktičko sredstvo protiv fototoksičnosti izazvane BLL.

NAZAD NA DIO Ⅰ

Liječenje fototoksičnosti izazvane plavom diodom koja emituje svjetlo (BLL):ekstrakt cistanche tubulosa(CTE)

Diskusija

Degeneracija mrežnice je genetska i multifaktorska očna bolest koja uzrokuje sljepoću. AMD je najčešći uzrok sljepoće kod starijih osoba u razvijenim zemljama i predstavnik je multifaktorske retinopatije [23]. Poboljšanja u tehnologiji, poput onih uočenih za digitalne uređaje, dovela su do povećanja količine vremena koje ljudi provode koristeći svoje telefone, što je dovelo do razvoja ovisnosti o pametnim telefonima, pa čak i ovisnosti. Povećana stopa distribucije ovih digitalnih uređaja "sve u jednom" širom svijeta dramatično je utjecala na naše mentalno i fizičko zdravlje od 2010. godine. Klinička studija slučaja je objavila da se degeneracija mrežnice dogodila kada je simulirana dugotrajna upotreba pametnog telefona [24]. Izloženost prekomjernom BL povećava potrošnju kisika i stvaranje ROS, uzrokujući nakupljanje velikih količina toksičnih retinoidnih adukta i oštećenje retine [25]. Klinička ispitivanja su pokazala da svakodnevna 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 mrežnice uzrokovane oksidativnim stresom.

Postoji malo podataka o ulozi CTE u retinopatiji izazvanoj oksidativnim stresom. U ovoj studiji ispitali smo farmakološke efekte CTE na degeneraciju retine izazvane niskim intenzitetom dugotrajne izloženosti BLL-u, kao i oštećenje ćelija i apoptozu kao rezultat izlaganja različitim oksidansima kao što su H2O2, t-BHP i NaN3. Otkrili smo da liječenje RPE ćelija koje su bile izložene različitim oksidansima sa CTE (50 i 100 µg/mL) značajno povećava vitalnost (slike 1B do 1D), što sugerira da je CTE snažan antioksidans.

Trenutne studije su pokazale da su među feniletanoidnim glikozidima, ehinakozid, akteozid i izoakteozid najaktivniji spojevi u CTE, koji se koristi u tradicionalnoj kineskoj medicini i za koji se navodi da ima neuroprotektivno, antibakterijsko, antioksidativno, antiapoptotično i antialergijski efekti [27, 28]. Ehinakozid je potencijalno moćno zaštitno jedinjenje; studije su pokazale da ehinakozid značajno smanjuje 6-proizvodnju ROS izazvanu hidroksidopaminom i ublažava apoptozu povezanu sa mitohondrijama inhibiranjem interleukina (IL)-1 i IL-6 u PC-12 ćelijama [ 29]. Pored ehinakozida, akteozid je član porodice heksoza i drugi je glavni sastojak koji se nalazi u stabljikama C. tubulosa. Studije su pokazale da akteozid inhibira MPP plus -indukovanu neuronsku smrt i štiti SH-SY5Y neuronske ćelije od -amiloida [30]. Mnoga terapeutska svojstva povezana su s akteozidom, uključujući antialergijska, anti-neurotoksična, protuupalna, anti-apoptozna i antiproliferativna svojstva [31-33]. Izoakteozid, izoforma akteozida, inhibira IL-1 -indukovanu ekspresiju intercelularnog adhezionog molekula-1 i adhezionog molekula vaskularnih ćelija-1 u endotelnim stanicama ljudske pupčane vene, pružajući dokaz smanjenja ROS-a [34 ].

Efekti odakteozid iz cistanche tubulosa: antialergijski, anti-neurotoksični, protuupalni, anti-apoptozni i anti-radijacijski

U ovoj studiji, uočen je značajan gubitak vitalnosti ćelija, kao i povećanje omjera Bax/Bcl-2 i nivoa FasL i FADD proteina nakon izlaganja BLL-u. Međutim, ko-tretman sa CTE značajno je oslabio BLL-indukovanu aktivaciju intrinzičnih Bax/Bcl-2 i ekstrinzičnih Fas/FasL signalnih puteva (slika 3). Iako je BL tretman dao brojne TUNEL-pozitivne RPE ćelije, primena CTE značajno je smanjila broj apoptotičkih ćelija i obezbedila zaštitne efekte (slika 4). Kuang et al. dalje je potvrđeno da CTE smanjuje ekspresiju Bax proteina i povećava ekspresiju Bcl-2 proteina u H2O2-povrijeđenim PC-12 ćelijama [35]. Štaviše, CTE posjeduje neuroprotektivne efekte protiv povećanja aktivnosti kaspaze-3 u ćelijama SH-SY5Y izazvanog faktorom nekroze tumora alfa, pokazujući anti-apoptotičke efekte CTE [27]. Prijavljeno je da fototoksičnost izazvana BLL korelira s povećanim oksidativnim stresom u RPE stanicama putem nuklearnog faktora-kappa B, p38 MAP i ERK inaktivacije [36]. Otkrili smo da je CTE smanjio fosforilaciju JNK i p38 tokom izlaganja BLL-u, pružajući dokaze o ćelijskim zaštitnim efektima posredovanim CTE protiv BLL.

Prethodno smo otkrili da dugotrajna izloženost BLL niskog intenziteta izaziva retinopatiju na modelu štakora [19]; kao nastavak te studije, oralno smo davali CTE štakorima BN. BL-inducirana degeneracija i oštećenja retine proučavani su na drugim modelima [37, 38]. Pretjerano izlaganje svjetlu smanjuje debljinu ONL-a, zbog odgovora na stres [39, 40]. U modelu štakora Sprague-Dawley, proizvodnja slobodnih radikala se povećala, a debljina ONL-a se smanjila nakon izlaganja BLL od 750 luksa, što pokazuje fototoksičnost BLL-a [41]. U ovoj studiji smo otkrili da oralna primjena CTE-a sprječava efekte dugotrajne periodične izloženosti BLL-u i na perifernoj i na centralnoj retini BN pacova (slika 8). Ovi rezultati sugeriraju da CTE štiti mrežnicu od periodične degeneracije retine niske svjetline uzrokovane dugotrajnom izloženošću BLL-u. Osim toga, kliničko ispitivanje faze III na Univerzitetu Wisconsin istraživalo je efekte i sigurnost CTE terapije na trajanje i ozbiljnost bolesti (ClinicalTrials.gov identifikator: NCT00065715, Univerzitet Wisconsin-Madison Department of Family Medicine Madison, Wisconsin, United Države, 2014).

Zaključak

Gore navedene informacije sugeriraju da je CTE moćno zaštitno jedinjenje protiv oksidativnog stresa. Nadalje, koliko nam je poznato, ovo je prva studija koja istražuje efekte CTE u stanicama retine. Ova studija pruža dodatne informacije o efektima i potencijalnoj upotrebi CTE kod pacijenata sa 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 opterećenja bolesti za 2020. i 2040.: sistematski pregled i meta-analiza. Lancet Glob Health 2014;2:e106-e116.

2Kauppinen A, Paterno JJ, Blasiak J, Salminen A, Kaarniranta K: Upala i njena uloga u makularnoj degeneraciji koja je povezana 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: Oksidacija A2E izazvana plavim svjetlom u očima pacova--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 i sindroma pilinga uzrokovane starenjem. 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 efekti intraokularne leće koja filtrira plavo svjetlo na pigmentni epitel mrežnice kod ljudi smanjenjem fototoksičnih efekata na faktor rasta vaskularnog endotela , Bax i Bcl-2 izraz. J Cataract Refract Surg 2009;35:354-362.

7 Roehlecke C, Schumann U, Ader M, Brunssen C, Brake S, Morawietz H, Funk RH: Reakcija na stres u vanjskim segmentima fotoreceptora nakon zračenja plavom svjetlošću. PLoS One 2013;8:e71570.

8Huang C1, Zhang P, Wang W, Xu Y, Wang M, Chen X, Dong X: Dugotrajno izlaganje plavoj svjetlosti izaziva RGC-5 ćelijsku smrt in vitro: uključivanje apoptoze zavisne od mitohondrija, oksidativni stres i MAPK signalni putevi. Apoptoza 2014;19:922-932.

9Liverence BM, Scholl BJ: Postojanost objekata poboljšava prostornu navigaciju: Studija slučaja u nauci o vidu pametnih telefona. Psychol Sci 2015;26:955-963.

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

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

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

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

14You SP, Ma L, Zhao J, Zhang SL, Liu T: Feniletanol glikozidi iz Cistanche tubulosa potiskuju aktivaciju jetrenih zvezdastih ćelija i blokiraju provođenje signalnih puteva u TGF-beta1/smad kao potencijalnim agensima protiv fibroze jetre. 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 štiti od MPP( plus )-indukovane neuronske apoptoze putem ROS/ATF3/CHOP regulacije puta. Neurosci Bull 2016;32:349-362.

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

17 Chakravarthy U, Williams M; Grupa smjernica AMD: Smjernice Kraljevskog koledža oftalmologa o AMD-u: Izvršni sažetak. Oko (Lond) 2013;27:1429-1431.

18Haller JA: Trenutni 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: Naglasak urednika: Periodično izlaganje plavoj svjetlosti niske osvjetljenja koja oponaša pametni telefon izaziva oštećenje mrežnice Kroz Bcl-2/BAX-zavisnu apoptozu. Toxicol Sci 2017;157:196-210.

20Du L, Chen J, Xing YQ: Eupatilin sprečava H2O2-indukovani oksidativni stres i apoptozu u ljudskim pigmentnim epitelnim ćelijama retine. Biomed Pharmacother 2017;85:136-140.

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

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

23Fletcher AE: Slobodni radikali, antioksidansi i očne bolesti: dokazi iz epidemioloških studija o katarakti i starosnoj degeneraciji makule. Oftalmološka rez. 2010;44:191-198.

24Alim-Marvasti A, Bi W, Mahroo OA, Barbur JL, Plant GT: Prolazni pametni telefon "sljepoća". 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: Efekat plave svjetlosti na epitelne ćelije pigmenta retine po uređajima za prikaz. Integr Biol (Camb) 2017;9:436-443.

26 Desmettre T, Lecerf JM, Souied EH: Ishrana 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 SHSY5Y neuronske ćelije 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 holinergički deficit izazvan amiloid-beta peptidima putem inhibicije taloženja amiloida i toksikologije. Funkcija hrane 2017;8:2283-2294.

29Wang YH, Xuan ZH, Tian S, Du GH: Echinacoside štiti od 6-Mitohondrijalne disfunkcije izazvane hidroksidopaminom i inflamatornih odgovora u PC12 ćelijama putem smanjenja proizvodnje ROS. Evid Based Complement Alternat Med 2015;2015:189-239.

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

31Wang HQ, Xu YX, Zhu CQ: Povećana regulacija hem oksigenaze-1 pomoću akteozida kroz ERK i PI3 K/Akt put daje neuroprotekciju protiv 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 Acteoside 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 drveta jasena na smaragdnu jasenovu bušilicu, model za insekte koji buše drvo i ubijaju angiosperme. Novi Phytol 2016;209:63-79.

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

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

36Kuse Y, Ogawa K, Tsuruma K, Shimazawa M, Hara H: Oštećenje ćelija izvedenih iz fotoreceptora u kulturi izazvano plavim svjetlom koje emituje diode. 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 uzrokovano komercijalnim diodama koje emituju svjetlost (LED). Free Radic Biol Med 2015;84:373- 384.

38Geiger P, Barben M, Grimm C, Samardžija M: Lezije retine izazvane plavim svjetlom, intraretinalno vaskularno curenje i formiranje edema u retini miša sa svim konusima. Cell Death Dis 2015;6:e1985.

39Kitaoka Y, Munemasa Y, Kojima K, Hirano A, Ueno S, Takagi H: Zaštita aksona preko prekomjerne ekspresije Nmnat3 uz uključenje autofagije u degeneraciju optičkog živca. Cell Death 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 ljudskim epitelnim stanicama retine. J Cell Mol Med 2013;17:103-115.

41Shang YM, Wang GS, Sliney D, Yang CH, Lee LL: Bijele diode koje emituju svjetlost (LED) na kućnim nivoima osvjetljenja i ozljeda mrežnice na modelu pacova. Environ Health Perspect 2014;122:269-276.