Molekularne dowody na potencjał hamujący melatoniny przeciwko NaAsO2-starzenie się indukowane u samców szczurów

Proszę o kontaktoscar.xiao@wecistanche.compo więcej informacji

Abstrakcyjny:Zatrucie arsenem (As) jest szeroko rozpowszechnione z powodu narażenia na zanieczyszczenia. Toksyczny poziom (As) powoduje starzenie się skóry i uszkodzenia tkanek wywołane stresem oksydacyjnym. Ponieważ melatonina (MLT) ma właściwości przeciwutleniające i przeciwstarzeniowe, postanowiliśmy ocenić działanie ochronne MLT przed toksycznością arseninu sodu (NaAsO2). Zdrowe samce myszy NMRI podzielono na osiem różnych grup. Grupa kontrolna otrzymywała standardową, regularną dietę. Inne grupy były leczone różnymi dietami, w tym samym MLT, NaAsO2 i NaAsO2 plus MLT. Po miesiącu leczenia wykonano badania biochemiczne i patologiczne na próbkach krwi, serca i płuc. również, podwyższony poziom TNF-, 8-hydroksy-2-deoksy guanozyny (8OHdG), dialdehydu malonowego (MDA), reaktywnych form tlenu (ROS) i grupy o wysokiej mobilności 1 (HMGB1), zwiększył ekspresja mRNA domeny śmierci 1-związanej z receptorem TNF (TRADD) i odwrotnej transkryptazy telomerazy oraz zmniejszyła ekspresję mRNA Klotho (KL) zarówno w osoczu, jak i tkankach. W przeciwieństwie do tego, MLT zmniejszył MDA, ROS, HMGB1, mleczan i TNF-wzmocnił ekspresję mRNA KL i stłumił ekspresję mRNA genów TERT i TRADD. Zatem MLT zapewnia silną ochronę przed uszkodzeniem tkanki wywołanym NaAsO2- i stresem oksydacyjnym.

KSL11

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej

Słowa kluczowe:starzenie się; Klotho; melatonina; arsenin sodu; TERT; TRADD

1. Wstęp

Arszenik jest metaloidem i toksyną numer jeden na liście priorytetowych zanieczyszczeń Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (USEPA) [1]. Pozostaje jednym z najważniejszych zanieczyszczeń w wodach podziemnych [2]. Jego stężenie w wodzie pitnej powyżej 50 ug/L nie jest uważane za bezpieczne dla zdrowia publicznego, ale takie poziomy są nadal powszechne w wielu krajach [1]. Wykryto go również w kilku kosmetykach, skórze, twarzy, włosach i produktach ziołowych. Jest wchłaniany bezpośrednio do krwiobiegu przez skórę, a następnie gromadzi się w organizmie, powodując toksyczne działanie w różnych narządach [3]. Inaktywacja około 200 enzymów powoduje ostrą i przewlekłą toksyczność arsenu; wiele z nich jest zaangażowanych w komórkowe szlaki energetyczne oraz w syntezę i naprawę DNA.przedłużenie życia cistancheNudności, wymioty, ból brzucha i biegunka są przykładami ostrej toksyczności, podczas gdy przewlekła toksyczność może prowadzić do chorób wielonarządowych i raka obejmującego wiele narządów [4]. Arsen jest cytotoksyczny, mutagenny i genotoksyczny, ponieważ powoduje oksydacyjne uszkodzenia DNA, redukuje enzymy antyoksydacyjne i generuje reaktywne formy tlenu (ROS) [5]. Aktywacja telomerazy jest kluczowym krokiem w progresji ludzkich nowotworów. Represja transkrypcji części katalitycznej przez gen telomerazy odwrotnej transkryptazy (TERT) sprawia, że jest on cichy w zdrowych komórkach [6,7]. Arsen jako czynnik klastogenny zmniejsza ekspresję telomerazy i długość telomerów, powodując apoptozę, martwicę i wytwarzanie ROS oraz wywołując śmierć komórki [8].

KSL12

Cistanche może przeciwdziałać starzeniu

Melatonina (MLT), hormon wydzielany przez szyszynkę, odgrywa istotną rolę w regulacji rytmu okołodobowego. Ma również działanie przeciwutleniające, przeciwstarzeniowe, immunomodulujące i przeciwnowotworowe [9,10]. MLT pomaga zapobiegać starzeniu się komórek poprzez zmiatanie rodników i zmniejszanie uszkodzeń oksydacyjnych mitochondriów [10]. MLT pomaga również w redukcji wywołanych mitomycyną C uszkodzeń genotoksycznych we krwi obwodowej u szczurów [11]. MLT może hamować proliferację i angiogenezę komórek raka piersi, inwazję komórek rakowych i funkcję telomerazy [12]. MLT zmniejsza aktywność telomerazy w komórkach nowotworowych oraz ekspresję mRNA podjednostek TERT i TR, przywracając funkcję telomerazy [13,14]. Dowody wskazują, że ekspozycja na MLT może odgrywać rolę w zapobieganiu starzeniu się wywołanemu stresem oksydacyjnym. Badanie to ma na celu ocenę, czy leczenie MLT może chronić przed starzeniem się wywołanym stresem oksydacyjnym wywołanym przez arsenin sodu (Na AsO).

Arsen powoduje genotoksyczność w ludzkiej krwi obwodowej, podczas gdy współleczenie z MLT znacząco zmniejsza pomiary genotoksyczne [15] i uszkodzenia tkanki mózgowej [16,17].cistanche nzBadania in vitro wykazały, że MLT zmniejsza autofagię indukowaną arseninem i promuje biogenezę mitochondrialną w pierwotnych hodowanych neuronach [18]. Leczenie MLT zmniejsza cytokiny prozapalne, co sugeruje, że może chronić OUN przed stresem oksydacyjnym wywołanym arsenem, uszkodzeniem DNA i apoptozą [19]. MLT wykazał również działanie ochronne przeciwko toksyczności metabolicznej wywołanej arsenem [20], toksyczności wątroby/nerki wywołanej arsenem oraz uszkodzeniom jąder wywołanym arsenem [21]. Badania te ujawniają, że MLT chroni przed toksycznością wywołaną arsenem we krwi, wątrobie, nerkach i tkankach jąder. Niniejsze badanie ma na celu ocenę, czy leczenie ML chroni tkanki serca i płuc przed starzeniem się wywołanym stresem oksydacyjnym wywołanym przez arsenin sodu (NaAsO) jako potencjalny efekt ochronny MLT przed starzeniem się tych tkanek wywołanym przez arsen, który nie został jeszcze zbadany.

2. Wyniki

2.1. Arsen całkowity w tkankach przy użyciu spektrometru mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie

Stężenia As w próbkach tkanki serca i płuc wystawionych na działanie 1/2, 1/3 i 1/10 NaAsO LD50, z leczeniem MLT i bez, przedstawiono w Tabeli 1. Stwierdzono, że całkowite stężenie As w tkankach jest zwiększone w tkance serca i płuc w sposób zależny od dawki w porównaniu z grupą kontrolną. Z drugiej strony wykazano, że leczenie MLI obniża stężenie As w tkankach.

2.2.Biomarkery stresu oksydacyjnego

Dialdehyd malonowy (MDA) jest znany jako jeden z kluczowych markerów oceny stresu oksydacyjnego. Ten związek chemiczny, jako wysokowartościowy środek toksyczny, jest produktem ubocznym peroksydacji lipidów komórkowych [22]. Próbki serca i płuc badano po leczeniu różnymi dawkami samego NaAsOz lub w połączeniu z MLT w celu oceny biomarkerów stresu oksydacyjnego. Zarówno w próbkach z serca, jak i płuc stwierdziliśmy podobny poziom stresu oksydacyjnego przy różnych ilościach NaAsO2 (1/2, 1/3 i 1/10 LD50). Nie było statystycznej różnicy między poziomami MDA w grupie kontrolnej i MLT. Znaczący, zależny od dawki wzrost poziomu MDA w 1/10 (oba)<0.05）,1 （both=""><0001）, and="" ld50="" （both=""><0001）naaso2 groups="" was="" observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" mda="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" mda="" levels="" in="" the="" mlt="" +="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" higher="" oxidative="" stress="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.3. Reaktywne formy tlenu

Reaktywne formy tlenu (ROS) należą do pochodnych tlenu; uszkadzają funkcje komórkowe i mają działanie toksyczne. Cząsteczki ROS składają się z jednego tlenu i kilku niesparowanych elektronów podczas zapalenia [23]. Próbki serca i płuc badano po leczeniu różnymi dawkami NaAsO, samego lub w połączeniu z MLT, w celu oceny reaktywnych form tlenu. Zarówno w próbkach serca, jak i płuc znaleźliśmy podobne poziomy ROS z różnymi ilościami NaAsO (1/2, 1/3 i 1/10 LD50). Nie było statystycznej różnicy między poziomem ROS w grupie kontrolnej i MLT.rozmiar penisa cistancheZnaczący, zależny od dawki wzrost poziomu ROS w grupach NaAsO 1/10, 1/3 i LD50 (wszystkie p<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" ros="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the'="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" ros="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso,="" group="" (all=""><0.0001)was observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" reactive="" oxygen="" species="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.4. Prozapalne TNF i cytokiny

Jedną z podstawowych cytokin prozapalnych we wczesnym stadium zapalenia jest czynnik martwicy nowotworu alfa (TNF-). Ta cytokina jest uwalniana z makrofagów po zainicjowaniu szlaku zapalnego, co powoduje dysfunkcję komórkową. TNF- jest mediatorem układu odpornościowego w odpowiedzi na patogeny wewnętrzne lub zewnętrzne [24]. Próbki osocza badano po traktowaniu różnymi dawkami NaAsO, samego lub w połączeniu z MLT w celu oceny TNF-c. Nie było statystycznej różnicy w poziomach TNF-α w grupach kontrolnych i MLT. Znaczący, zależny od dawki wzrost poziomu TNF w grupach 1/10, 1/3 i 5 LD50 NaAsO (wszystkie p<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" tnf-α="" levels="" compared="" to="" the}="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" tnf-α="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" tnf-α="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (figure="">

2.5. Grupa o wysokiej mobilności Ramka 1 Poziomy

High Mobility group box1 (HMGB1), konserwatywne białko jądrowe i późny mediator szlaków zapalnych, odgrywa regulatorową rolę w uszkodzeniu komórek podczas zapalenia [25] Próbki serca i płuc badano pod kątem poziomu HMGB1. Nie stwierdzono statystycznie istotnej różnicy między poziomami HMGB1 w grupie kontrolnej i MLT. W porównaniu z grupą kontrolną i MLT istotny wzrost poziomu HMGB1 w grupie LD50 NaAsO2 （oba p<0.0001） was="" observed.="" however,="" compared="" to="" the号ld50="" naaso,="" group,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" hmgb1="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples.="" a="" significant="" decrease="" in="" levels="" of="" hmgb1="" was="" observed="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group.="" these="" results="" show="" that="" exposure="" to="" mlt="" will="" help="" reverse="" high="" levels="" of="" hmgb1="" induced="" by="" naaso2="" (figure="">

KSL13

2.6.8-Poziomy hydroksy-2-deoksyguanozyny

8-hydroksy-2-deoksyguanozyna (8-OHG) to produkt utleniania DNA, który staje się markerem stresu oksydacyjnego. Czynniki środowiskowe wpływają na hydroksylację guanozyny [26]. Próbki osocza badano po leczeniu różnymi dawkami NaAsO, samodzielnie lub w połączeniu z MLT, aby ocenić 8OHdG. Nie było statystycznej różnicy między poziomami 8OHdG w grupie kontrolnej i MLT. Znaczący wzrost poziomu 8OHdG w grupach 1/2 i 1/3 LD50 NaAsO (obie<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">proszek cistancheJednak leczenie MLT zapobiegło wzrostowi poziomów 8OHdG indukowanych NaAsO w porównaniu z grupą LD50 NaAsO. Zaobserwowano istotny spadek poziomu 8OHdG w grupie MLT plus NaAsO2. Odkrycia te wskazują, że ekspozycja na MLT może pomóc w odwróceniu oksydacyjnych uszkodzeń DNA spowodowanych przez NaAsO (ryc. 3).

2.7. Poziomy mleczanu

Synteza mleczanów wzrasta podczas upośledzenia funkcji komórek i wzmożenia reakcji beztlenowych. Podwyższony poziom mleczanów jest wskaźnikiem uszkodzenia mitochondriów i hipoperfuzji tkanek [27]. Próbki serca i płuc badano po leczeniu różnymi dawkami NaAsO, samego lub z MLT w celu oceny mleczanu. Znaleźliśmy różne poziomy mleczanu w próbkach serca i płuc. Nie było statystycznej różnicy między poziomem mleczanu w grupie kontrolnej i MLT.

W przeciwieństwie do grupy kontrolnej lub MLT zaobserwowano istotny wzrost poziomu mleczanów w grupach 1/10, 1/3 i LD50 NaAsO2. Jednak leczenie MLT zapobiegło wzrostowi poziomu mleczanu indukowanego NaAsO2-w próbkach z serca i płuc w porównaniu z grupami 1/10 LD50 NaAsO2 i} LD50 NaAsO (wszystkie<0.0001). a="" significant="" decrease="" in="" lactate="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" increased="" lactate="" levels="" caused="" by="" naaso,(table="">

2.8. PCR z odwrotną transkrypcją w czasie rzeczywistym dla ekspresji genów

W obecności （krotnej zmiany {{0}},09）i 1/3（krotnej zmiany 0,23）LD50 NaAsO2 (oba p<0.0001), the="" mrna="" expression="" level="" of="" the="" anti-aging="" kl="" gene="" in="" the="" heart="" samples="" was="" significantly="" downregulated="" compared="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.02)="" or="" mlt="" (fold="" change="" 1.02)groups(both=""><0.0001). on="" the="" other="" hand,="" mlt="" treatment="" tended="" to="" reduce="" the="" effects="" of="" naasoz,="" as="" demonstrated="" by="" the="" higher="" mrna="" expression="" levels="" of="" kl="" genes="" in="" all="" treatment="" groups=""><0.0001) compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" in="" the="" +,="" 1/3,="" and="" 1/10ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups,="" the="" mrna="" kl="" gene="" expression="" level="" increased="" compared="" to="" the="" +ld50="" naasoz="" group="" (all=""><0.0001). tert="" is="" a="" telomerase="" catalytic="" subunit="" that,="" along="" with="" the="" telomerase="" rna="" component="" (terc),="" forms="" the="" fundamental="" unit="" of="" the="" telomerase="" complex.="" in="" normal="" cells,="" tert="" gene="" expression="" is="" inactive="" or="" very="" low.="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.00)="" and="" mlt="" (fold="" change="" 0.92）="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （fold="" change="" 2.54）and="" 1/3（fold="" change="" 2.30）ld50="" naaso2="" (both=""><0.001)significantly doubled="" tert="" gene="" mrna="" expression.="" on="" the="" other="" hand,="" mlt="" exposure="" tended="" to="" minimize="" and="" normalize="" tert="" overexpression="" in="" the="" treatment="" groups.="" the="" +="" and="" 1/10ld50="" naaso2="" +="" mlt="" treatment="" groups="" had="" significantly="" decreased="" mrna="" tert="" gene="" expression="" (both=""><0.001). tradd="" is="" a="" human="" adaptor="" protein="" responsible="" for="" programmed="" cell="" death="" and="" is="" encoded="" by="" the="" tradd="" gene.="" similar="" to="" tert,="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (1.03-fold)="" and="" mlt="" (1.02-fold)="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （1.81-fold）="" and="" 1/3（1.56-fold）ld50="" naaso2（both=""><0.05）significantly increased="" tradd="" gene="" mrna="" expression.="" when="" compared="" to="" the="" ld50="" naaso2="" group,="" mlt="" treatment="" reduced="" tradd="" gene="" mrna="" expression="" by="" 1.16="" and="" 1.09-fold="" in="" the="" +="" and="" 1/10="" ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups="" (both=""><0.05)(figure>

KSL14

2.9. Ocena histologiczna tkanek serca i płuc

Reprezentatywne wyniki analizy histologicznej tkanek serca i płuc pobranych od szczurów leczonych melatoniną i NaAsOz w dawkach 1/2,1/3,1/10 przedstawiono na rycinie 5. Wszelkie zmiany, w tym przekrwienie, ostra reakcja zapalna, martwica, krwotok lub przekrwienie oceniano porównawczo w różnych grupach. Mikrofotografie tkanki serca i płuc z dawek 1/3 i 1/10 były prawidłowe, bez zmian histopatologicznych. Ocena histopatologiczna grupy, której wstrzyknięto 1/2 dawki arsenu, wykazała martwicę komórek mięśnia sercowego.ekstrakt z salsy cistanche,Jednak w grupie 1/2 dawki, która otrzymywała również melatoninę, widoczna była mniejsza martwica tkanki serca. W porównaniu z grupą, która otrzymała melatoninę i 1/2 arsenu w płucach, grupa otrzymująca tylko 1/2 arsenu wykazała więcej przekrwienia, obrzęku i nacieku komórek zapalnych.