2. rész: Polifenolok és látás egészsége: lehetséges hatások a retina degeneratív betegségeire

További információért. kapcsolatba lépnitina.xiang@wecistanche.com

Az 1. részhez kattints:https://www.xjcistanche.com/news/part-1-polyphenols-and-visual-health-potenti-55197146.html

5. Gerinces Rho és retina degenerációja

A fotoreceptor sejtek a retina elsődleges szenzoros neuronjai, amelyek érzékelik a fényt, és ezt az energiát idegimpulzusokká alakítják, amelyek vizuális érzékeléshez vezetnek az agyban. A fényelnyelés a retinában, a pálcikákban és a kúpokban található kétféle fotoreceptor sejtben történik, és ezt a folyamatot a bennük lévő vizuális pigmentek közvetítik. A retinában található fő fotoreceptor fehérje a Rho [46,47]. Mind a Rho, mind a kúpos opszinok a GPCR-ek családjába tartoznak, és egy apoproteinből, opsinból és egy kromoforból, nevezetesen a 11-cisz-retinálból (11CR) [48-50] állnak.

Kattintson ide további információkért

5.1.Rho mint GPCR

A GPCR-ek membránfehérjék, amelyek egyetlen polipeptid láncból állnak, helikális felépítésben. A GPCR-ek szupercsaládjának minden tagja közös szerkezetet tartalmaz, hét hidrofób spirális szegmenssel, amelyeket három extracelluláris és három intracelluláris hurok köt össze. A negyedik hurok a C-terminális szegmens és a lipid kettős réteg összekapcsolásával jön létre cisztein palmitoilációval [51]. Az N-terminális rész és az extracelluláris hurkok sokféle ligandumot felismernek, és modulálják azok kötődését a receptorhoz. A hét transzmembrán szegmens alkotja a szerkezeti sejtmagot, és a sejten kívüli jeleket konformációs változásokkal transzdukálja a belső doménbe. Az intracelluláris rész kölcsönhatásba lép citoszolikus G-fehérjékkel, arresztinekkel, GPCR-kinázokkal és más jelátviteli effektorokkal [52-54].

A GPCR-ek nagyszámú endogén alloszterikus modulátorra reagálnak. Ezek a modulátorok a hagyományos ortoszterikus hely alternatív régióihoz kötődve szabályozzák a receptor működését. Miközben lehetővé teszik az ortoszterikus ligandumok kötődését is, módosíthatják az ortoszterikus ligandum affinitását és hatékonyságát [55]. Az ugyanazon GPCR-re ható ortoszterikus és alloszterikus ligandumok különböző szabályozási és jelátviteli útvonalakon vehetnek részt az effektorokkal és szabályozó fehérjékkel való kölcsönhatás révén. Mindkettő képes kiválasztani a jelátviteli és szabályozási útvonalak különböző részeit különböző receptorkonformációk létrehozásával, ezt a jelenséget funkcionális szelektivitásnak nevezik. Azok az útvonalak, ahol a ligandum-receptor komplex részt vesz, meghatározzák a ligandum fiziológiai hatásait [56-58].

Egyre nagyobb az érdeklődés az alloszterikus helyekhez kötődő ligandumok iránt, mivel potenciálisan szelektívebbek lehetnek, mint az ortoszterikus ligandumok. Ennek az az oka, hogy kötődésük kevésbé konzervált régiókban fordul elő, így ígéretes terápiás anyagokká válnak, amelyeknél alacsonyabb a túladagolás kockázata és kevesebb a káros hatása [51].

A Rho az emberi retina prototipikus GPCR-je, amely közvetíti a félhomályos látást. A Rho fénykvantumot nyel el, és elektromos jellé alakítja, amelyet a vizuális fototranszdukciós folyamat révén továbbít az agyba. Ez a folyamat egy specifikus G-fehérjét, a transzducint, a Rho-kinázt és az arresztint foglal magában, többek között olyan fehérjéket, amelyek kulcsszerepet játszanak a látórendszer megfelelő működésében [59].

5.2. Vizuális fototranszdukció

A Rho a fotonokat kémiai jelekké alakítja, amelyek biológiai folyamatokat indíthatnak el azáltal, hogy lehetővé teszik az agy számára a fényingerek észlelését [59]. A Rho a 11CR-hez kötődik annak sötéthez adaptált (alapállapotú inaktív) konformációjában. A 11CR az A-vitamin származéka, amely nagyon gyors választ és nagy kvantumhozamot mutat fényelnyeléskor az all-trans-retinális (ATR) izomerizációs reakciójában. Ezek a fotokémiai tulajdonságok, amelyek a 11CR kémiai szerkezetére jellemzőek, megőrizték ezt a kis molekulát, hogy változatlan maradjon a látás evolúciója során, és az opszin részek evolúciós szelekcióval adaptálták aminosavszekvenciájukat a különböző környezetekhez. A 11CR kromofor kovalensen kapcsolódik egy protonált kötésen keresztül a Schiff-bázisról a K296-hoz a Rho hetedik transzmembrán hélixénél [60]. A jelek átvitele a látórendszerben két folyamatból áll: (i) a Rho aktiválása egy fényfoton által, amely konformációs változáshoz vezet (amely a fehérje spirális átrendeződésével jár) és (i) egy deaktiválási lépés vagy jellezárás. off, amely magában foglalja a Rho kinázt és az arresztint, hogy végül regenerálja a Rho-t eredeti inaktív sötét állapotába [61,62].

Gerincteleneknél a vizuális jel a fotonok 11CR általi abszorpciójával kezdődik, amelyek a 11-12 kettős kötés izomerizációját okozzák, és az ATR sztereokémiai konfigurációját eredményezik[49,63]. A teljes kromofor izomerizáció megváltoztatja a fehérje konformációját, ami az opsinhoz való kapcsolódást energetikailag kevésbé kedvezővé teszi, és elősegíti az ATR felszabadulását a retina kötőzsebéből. Ez az aktív, fotóval megvilágított konformáció, amelyet metarodopszin II-nek (meta I) neveznek, aktiválja a jelátviteli folyamatot azáltal, hogy a heterotrimer G-protein transzducinhoz (Gt) kötődik, és aktiválja azt azáltal, hogy elősegíti az o disszociációját az y alegységekből. Ez viszont aktiválja a ciklikus guanozin-monofoszfát (cGMP) foszfodiészterázt, amely hidrolizálja a cGMP-t, ami a membrán ioncsatornáinak elzáródását és a sejt ezt követő hiperpolarizációját okozza (2. ábra)[62,64,65]. A fotoreceptor sejtek potenciálkülönbsége a szinaptikus terminálison keresztül a retina másodrendű neuronjaiba kerül [66].

A Rho aktiválása után állandó 11CR utánpótlásra van szükség. Ez a retinoid ciklusból származik, amely a fotoreceptorokban és a retina pigment epitéliumában (RPE) előforduló enzimatikus útvonal. Az eljárás a teljes ATR-t újra izomerizálja 11CR-vé, így ez az újonnan előállított 11CR rekombinálódik az opszinnel a Rho regenerálására [68].

A fotoreceptorok működése és integritása egyaránt kulcsfontosságú a látás szempontjából. Az ezen receptorok működését befolyásoló mutációk, vagy más olyan tényezők, amelyek megváltoztathatják a fototranszdukciós folyamatot, látászavart vagy látásvesztést okozhatnak. Más típusú retinasejtek (például RPE) hibái szintén okozhatnak látási ciklus diszfunkciót [66.69.70]. A retinában magas a Rho koncentrációja, ezért az intenzív fény a szabad ATR lokális koncentrációját idézheti elő, amely toxikus a sejtek számára, ami súlyos retinadegenerációt okozhat, és akár teljes vaksághoz is vezethet 146,66,/1. Ezen túlmenően, ha a 11CR nem rekombinálódik hatékonyan az opszinnel, a nem regenerálódott opszin nagy koncentrációja elősegítheti és fokozhatja a retina degenerációs folyamatait [72-76].

A fotoreceptoroknak a nagy fényintenzitásnak való tartós kitettség okozta halála a sejtmetabolizmus megváltozásával és a reaktív oxigénfajták (ROS) túltermelésével jár együtt, ami sejtkárosodást okozhat [77,78]. Ennek eredményeként az apoptotikus utak aktiválódnak, ami a fotoreceptor sejtek pusztulásához vezet [78]. Ezenkívül a fény által kiváltott toxikus hatás pro-inflammatorikus kemokinek expresszióját eredményezi, így serkenti a makrofágok és mikrogliák vándorlását a fotoreceptor sejtek felé [79,80]. A kiegyensúlyozatlan homeosztázis a fő mechanizmus, amely hozzájárul a retina degeneratív rendellenességeihez [81]. Ezenkívül kimutatták, hogy a fotoreceptorok külső szegmenseikben az oxidatív foszforiláció mechanizmusát mutatják be, beleértve az elektrontranszport-láncot és az ATP-szintetázt [67, 82, 83]. Úgy gondolják, hogy ezt a mitokondriumokra jellemző gépezetet a vizuális fototranszdukció energiaszükségletére használnák. Az ATP iránti kereslet növekedése növeli az oxigénfogyasztást, ezáltal fokozza a ROS termelést, ami viszont oxidatív stresszt okoz. A retina érzékeny az oxidatív stresszre, és az ilyen stressz hozzájárulhat olyan betegségekhez, mint az AMD[83,84]. A polifenolos vegyületek segíthetnek megelőzni a ROS okozta fotoreceptor sejtkárosodást, így jótékony hatással lehetnek a látásfunkciókra.retina degeneratív betegségek.

A Rho helyes működése a sejtmembrán lipid kettős rétegébe való megfelelő expressziójától, hajtogatásától, forgalmától és integrációjától függ [85]. Jelenleg olyan új ligandumokat próbálnak találni, amelyek ellensúlyozhatják a Rho mutációk hatásait. A látási folyamatban részt vevő fehérjéket kódoló több gén mutációi retinabetegségeket, különösen az RP retina degeneratív betegségét okozhatják. Következésképpen az ilyen mutációk Rho fenotípusra gyakorolt ​​hatásának mechanisztikus vizsgálata rendkívül fontos a hatékony kezelési stratégiák kidolgozása érdekében [81].

5.3. A retina degeneratív betegségeivel kapcsolatos Rho mutációk

Az emlős genomban a ciliáris opszin család különböző műfajokból áll, beleértve a Rho gént (RHO), amely 5 exonból áll, amelyek egy körülbelül 39 kDa molekulatömegű 348- aminosav fehérjét kódolnak [{ {3}}].

Az RHO gén mutációiból eredő patológiák öröklődnek autoszomális recesszív vagy autoszomális domináns tulajdonságként. Az RHO mutációihoz két betegség társul: a veleszületett stacioner éjszakai vakság (CSNB) és az RP. A CSNB esetében dominánsan öröklődik, és a nevében szereplő stacionárius kifejezést megkérdőjelezték, mert úgy tűnik, hogy az éjszakai vakság egy nagyon lassan haladó RP első lépése lehet. Az RP domináns és recesszív módon is örökölhető, bár a legtöbb mutációt okozó betegség domináns, és a recesszív fenotípus ritka [86].

A hasonló fenotípusok mutációkat eredményezhetnek, amelyek a fehérje különböző régióit érintik, míg néhány aminosav változás ugyanabban a kodonban azonos fenotípusokhoz vezethet, de eltérő súlyossággal és RP progresszióval [86]. A RHOgénben az első RP-t okozó mutációt a 23. pozícióban jelentették, amely magában foglalta a prolinról hisztidinre (P23H) való változást[87] (az RP mutációk helyét jelző Rho modell a 3. ábrán látható).

Öt CSNB-hez kapcsolódó missense RHO mutációt azonosítottak: G90D [88,89], T94I [90] E113K [91], A292E [92] és A295V [93]. Úgy gondolják, hogy a Rho konstitutív aktiválását idézik elő (kivéve az E113K mutációt)[94]. A CSNB mutánsokat röntgenkrisztallográfiával tanulmányozták, és azt találták, hogy új sóhíd képződik a G90D mutáns aszpartát maradéka és a K296 között a retina kötőhelyén. Ez a híd, valamint az E113 és K297 közötti natív sóhíd ezzel együtt járó törése lehet az oka ennek a mutánsnak a megnövekedett bazális aktivációjának [95]. A mutánsok konstitutív aktiválása azt jelenti, hogy a retina kromofor hiányában mutatnak aktivitást. A konstitutív aktivitást sötétben Rho aktivációnak is nevezik, bár ebben az esetben a sötét aktivitás pontosabb kifejezését kell használni. A fototranszdukciós kaszkád konstitutív perzisztens aktiválását a sejthalál mechanizmusának tekintik RP-ben [94]. A mutáns G90D, amely a CSNB okozója, és egy konstitutívan aktív mutáns, aktiválja a vizuális kaszkádot kromofor nélkül és sötétben. Érdekes módon egy másik mutáció a G90 (G90V) pozícióban kapcsolódik az RP-hez [71,89]. Megoldatlan rejtély, hogy az ugyanazon az aminosav helyen lévő mutációk miért okoznak ilyen eltérő klinikai fenotípusokat. Egy ilyen szembetűnő különbség molekuláris alapja az opszin kvázi natív konformációinak (mutációk által okozott) stabilitásával hozható összefüggésbe, ami nem tükrözi a fehérje hibás feltekeredését, hanem befolyásolja az aktív és inaktív konformációs állapotok közötti konformációs egyensúlyt [94].

Egy másik mutáció, amely konstitutívan aktiválhatja a transzducint a K296E RP mutációban [96,97]. Két másik, a CSNB-vel kapcsolatos mutáció konstitutív transzducin aktivációhoz vezethet: A292E és T94I [90,91]. Ezt úgy tehetik meg, hogy megzavarják az E113 és a K296 közötti sóhidat, ami hozzájárul a fehérje inaktív állapotának stabilizálásához. Több-

Ezen túlmenően a T94I CSNB mutáns hidrofób oldallánccal rendelkezik, amely kapcsolatot létesít a K296-tal, és meghosszabbítja az aktív konformáció hasznos élettartamát azáltal, hogy hosszabb élettartamú meta I-et mutat, mint más mutánsok és a vad típusú receptor (WT) [94,98 ].

Az RP recesszív formája az RHO két missense mutációját, nevezetesen az E150K[99-101]-t és az M253I-t [102], valamint két korai stopkodont tartalmazó mutációt, nevezetesen a W161ter-t [103] és az E249ter-t [104] tartalmazza. Ezzel szemben az RP domináns autoszomális öröklődése több mint 150 dokumentált mutációt tartalmaz, ami az összes eset 20-30 százalékát jelenti, és a P23H mutáció a legtöbbet vizsgált [105,106]. Az RP-vel kapcsolatos Rho-ban előforduló számos specifikus mutáció biokémiai és funkcionális fenotípusáról korábban már beszámoltak (1. táblázat).

A Rho N-terminális szegmensében található mutációk gyakran enyhe betegséggel járnak, amely későn alakul ki és lassan előrehaladó tünetekkel jár. Ide tartozik a P23H, T4K, P23A/L, N15K, T17M, V20G és Q28H [106 110 111]. Az N-terminális szegmens azért fontos, mert segít stabilizálni a receptor retinához kötött konformációját [86]. Számos mutációt írtak le a Rho hét transzmembrán szegmensében, amelyek különböző hatásokat okozhatnak a fehérjére. Számos mutáció jelentheti egy töltött aminosav bejutását a membrándoménbe. Ezek közé tartozik az L40R, L46R, G51R, P53R és T58R az első transzmembrán hélixben. Töltött maradék jelenléte lehet

megakadályozzák a domén beépülését az endoplazmatikus retikulum membránjába, ami a fehérje helytelen feltekeredését eredményezi [86]. Más esetekben a transzmembrán hélixekben előforduló RP-mutációk a konformációs stabilitáshoz és/vagy működéshez szükséges oldalláncok elvesztését eredményezhetik, vagy más módon terjedelmes oldalláncokat vezethetnek be, amelyek sztérikus ütközéseket eredményezhetnek a fehérje sűrűn csomagolt régióiban, mint pl. az A164V mutáció, amely a fehérje helytelen redőzését okozza [112].

A GPCR működésének érdekes aspektusa a receptor-receptor kölcsönhatás, különösen a dimerizáció és a magasabb rendű oligomerizáció jelentősége. A Rho képes oligomereket képezni [113-115], de az ilyen komplexek funkcionális relevanciáját még teljesen tisztázni kell. Ezzel kapcsolatban beszámoltak arról, hogy egyes mutációk jelentős hatással vannak a Rho oligomer képződési kapacitásra [116]. Az 1. és 5. transzmembrán hélixben található F45, V209 és F220 aminosav pozíciók esetében ezek azok a helyei az F45L, V209 és F220C mutációknak, amelyek nem tudnak dimereket vagy multimereket képezni, ahogy az a WT esetében látható. fehérje [107,116-118].

Két különböző mutáció érinti a 135-ös kodont, ahol az arginint vagy triptofán (R135W) vagy leucin (R135L) helyettesíti [119]. Ezek a mutációk a harmadik transzmembrán hélix aminosavát érintik a citoplazma membrán határán. A 135-ös kodon mutációi a töltés és a méret megváltozásával járnak, az R135L mutációban egy nagy és bázikus aminosavat nem poláris és kisebb, az R135W mutánsban pedig egy nem poláris, nagy és aromás aminosav vált fel. Az E134 és R135 aminosavak a nagymértékben konzervált D/ERY motívum részét képezik, amely a G fehérje transzducinnel való kölcsönhatás helye [48,120]. Tanulmányok kimutatták, hogy az R135L és R135W mutációk közel ugyanolyan hatékonysággal képesek kötődni a retinában, mint a WT esetekben a rekonstituált és tisztított rendszerekben, de funkcionálisan hibásak és nem képesek hatékonyan aktiválni a transzducint [108].

Két másik érdekes változás történik az ellenkező extracelluláris tartományban. A második intradiszkális huroknál az egyik mutáció a 180-as kodont, a másik pedig a 188-as kodont érinti, ami a P180A és G188R mutációkat eredményezi [109,119]. A P180A helyettesítése azt eredményezi, hogy egy közepes méretű hidrofób csoport egy kisebb hidrofób csoportra változik. A G188R mutáció egy kicsi, nem poláris aminosav helyettesítését jelenti nagy, bázikus és pozitív töltésű aminosavval [121]. Ezek a változások sztérikus és elektrosztatikus hatásokat is magukban foglalhatnak, amelyek megzavarhatják az intradiszkális domén-pakolódást és a receptor általános konformációs stabilitását.

Az RP-mutációk Rho-ra gyakorolt ​​szerkezeti hatásainak részletes elemzése, valamint a genotípus-fenotípus összefüggések vizsgálata nagyon fontos a fotoreceptor-degenerációs folyamat apró részleteinek tisztázása szempontjából. Ez az információ elengedhetetlen a kiválasztott vegyületek, például a polifenolok vagy specifikus hatások vizsgálatáhozflavonoidok, az RP mutáns fehérjék konformációs tulajdonságairól és egyes vegyületek későbbi lehetséges klinikai előnyeiről.

6. A polifenolok hatása a retina degeneratív betegségeiben

A retina degeneratív betegségeinek terápiái jelenleg korlátozottak, ezért új stratégiák kidolgozására van szükség a hatékonyabb és biztonságosabb terápiák érdekében. Néhány újabb tanulmány erre utalpolifenolok, különösenflavonoidok, életképes gyógyszerjelöltek lehetnek, mivel részt vehetnek a vizuális jelátvitelben és a vizuális pigment regenerációban. Úgy tűnik, hogy a flavonoidokban gazdag zöldségek és gyümölcsök javítják a látást a szemmel kapcsolatos betegségekben [61,122,123].

A flavonoidok hatásaira összpontosítunk három különböző, a retinával összefüggő betegségben: RP, CSNB és időskori makuladegeneráció (AMD).

Az RP a szem genetikai betegségeinek heterogén halmazát foglalja magában, amelyek látásvesztést okoznak, beleértve a fotoreceptorokat és a szem pigment epitéliumát [45]. A betegség megnyilvánulása magában foglalhatja az éjszakai látás elvesztését és a csökkent látóteret, amely végül vaksághoz vezethet. A CSNB a retina heterogén genetikai rendellenességeinek csoportja, amelyek nem progresszív nyctalopiaként manifesztálódnak [124]. Végül, az AMD egy összetett betegség, amely számos különböző patológiás mechanizmust mutat, beleértve a fotoreceptorok és az RPE sejtek degenerációját, ami látáskárosodást okoz [125].

Flavonoidokúgymintkvercetinés a miricetinről kimutatták, hogy javítják a pálcikákban jelenlévő opszin stabilitását, növelik a ligandummentes opszin kötődési sebességét, és elősegítik expresszióját és integrációját a membránba in vitro [126]. Mivel a Rho a retina szerkezeti integritása szempontjából kritikus fehérje, a Rho expressziójának növekedése olyan mechanizmus lehet, amely hozzájárul a flavonoidok védőhatásaihoz, amelyek megakadályozzák a fotoreceptorok degenerációját és a retina romlását [126]. A flavonoidok jótékony hatásait bemutató tanulmányok ellenére a fény által kiváltott retinakárosodás elleni védekező hatásuk mechanizmusa nem teljesen ismert [123]. Számos tanulmány foglalkozott azzal, hogy a flavonoidok milyen hatással lehetnek a retina degeneratív betegségeinek progressziójára (2. táblázat). Egyesek azt sugallják, hogy a flavonoidok közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a Rho-val, növelve regenerálódási sebességüket, stabilitásukat, hajtogatásukat és membránorientációjukat in vitro [46,127,128].

Azt találták, hogy a flavonoidok serkentik a Rho expressziót, ahol kifejezetten a Rho és a kúpos opszin expressziója javult a kvercetinnel és miricetinnel végzett kezelés hatására [127,138,139]. Megfigyelték, hogy az Abca4-/- és Rdh8-/- egereknél a kvercetinnel vagy miricetinnel történő kezelés az erős fénynek való kitétel előtt megőrzi a retina integritását. Ebben a tekintetben a fotoreceptorok morfológiája konzervált volt azokban az egerekben, amelyeket flavonoidokkal kezeltek. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a flavonoidok gyengítik a fény által kiváltott receptorkárosodási folyamatokat [127].

A polifenolok antioxidáns hatása olyan tényező, amely késleltetheti az AMD progresszióját. Kimutatták, hogy az AMD hatásait késleltethetik az antioxidánsok, például a polifenolok antioxidáns hatása. A polifenolokról kimutatták, hogy gátolják az AlPsvntázt a fotoreceptor sejtek pálca külső szegmenseiben. Egy bizonyos vegyületről, nevezetesen a sztilbenoid rezveratrolról, egy olyan étrendi vegyületről, amely sokféle hatással van a sejtműködésre, szintén kimutatták, hogy hatékonyan csökkenti a ROS termelést, így védelem a retina károsodása ellen [84,140].

A flavonoidok a gyulladásos reakciókat is gátolhatják azáltal, hogy elnyomják a gyulladást elősegítő gének és a retina degenerációjában szerepet játszó molekulák expresszióját. Azt találták, hogy az Abca4-/- és Rdh8-/- egerekben az erős fény által kiváltott retinagyulladás jelentősen csökkent kvercetin és miricetin adásával [127]. A flavonoidok az oxidatív gyökök megkötésével is korlátozhatják a ROS-szintet. Ebben a tekintetben a kvercetinnel kezelt RPE sejtek megvédhetőkoxidatív stresszaz apoptózis utak és a gyulladást elősegítő markerek gátlásával [134,141]. A flavonoidok fokozzák a fotoreceptor-specifikus gének expresszióját azáltal, hogy gyengítik az oxidatív stressz és a gyulladással összefüggő rosszindulatú daganatok expresszióját, és megváltoztatják az anti-apoptotikus és pro-apoptotikus gének közötti egyensúlyt [129-131,135].

Egy másik polifenolról, a csersavról kimutatták, hogy jótékony hatással van az egészségre, beleértve az UVB által kiváltott interleukin 18 csökkent termelését az emberi keratinocitákban, valamint gyulladásgátló tulajdonságokkal rendelkezik. A tanninsavról beszámoltak arról is, hogy gátolja az interleukin-6 termelődését, és csökkenti a B komplement faktor expresszióját az ARPE-19 sejtekben, amely faktor feltételezhetően az AMD-vel kapcsolatos [136]. .

Az ARPE-19 sejtekben a kvercetin védelmet nyújt a stressz által kiváltott lipidperoxidáció ellen [142]. A proinflammatorikus interleukinok hírvivő RNS-ének csökkenése a p38, az extracelluláris szignál által szabályozott kináz, a mitogén által aktivált protein kináz és a cAMP válaszelem-kötő jelátvitel befolyásolásával is hat. Ezek a módosítások a kezelt sejtek életképességének növekedésével jártak együtt. Az eredmények azt mutatják, hogy számos mechanizmus létezik, amelyek révén a kvercetin felléphet a retina oxidatív stressze ellen. Hasonló eredményeket kaptunk két másik polifenollal: a fisetinnel és a luteolinnal [137]. Megfigyelték, hogy a kvercetin csökkenti a mitokondriális funkciót, védve a hidrogén-peroxid által kiváltott oxidatív stresszt a humán donor eve RPE sejtjeiben, így növelve életképességét [132]. Más tanulmányok kimutatták, hogy a kvercetin javíthatja az oxidatív stresszt és annak következményeit a szem különböző régióiban [133, 143-145].

A szerzett retinaléziókkal rendelkező egereken végzett in vivo vizsgálatok, amelyek kvercetint kaptak, nem lassították le a fény által szerzett elváltozások progresszióját, amint az a szövettani tesztekben látható; azonban a nitrogén-monoxid-szint és a NADPH/NADP plusz arány csökkenését, valamint a COX-aktivitás és a prosztaglandin E2-szint növekedését mutatták ki, ami a kvercetin antioxidáns hatására utal [129].

A kvercetin emellett védőhatást fejtett ki az oxidatív stresszel szemben, és ennek a fotoreceptor sejtekre gyakorolt ​​hatásaival szemben, amelyek az ATR és a foszfatidil-etanol-amin reakciójából adódóan bisz-retinoid fotoreaktív fajokat termelnek [146].

A polifenolok antioxidáns aktivitásában szerepet játszó mechanizmusok közé tartozik a ROS képződés visszaszorítása [147,148], ezáltal csökkentve az oxidatív károsodást [149]. A ROS képződés csökkentésének mechanizmusa magában foglalja az Nrf2 maradékok foszforilációját, amely magfelhalmozódást eredményez [150].

Bár a flavonoidok látásra és látásbetegségekre gyakorolt ​​​​hatása még mindig bizonytalan, egyes étrendi flavonoidokkal, például a kvercetinnel végzett tanulmányok potenciális jótékony hatásokat utaltak az RP egyes formáira [45]. A Rho mutációi ezzel a betegséggel járnak, és fehérje hibás feltekeredését okozhatják, ami a rúd- és kúpsejtek fokozatos elvesztéséhez vezet, ami további látásvesztést eredményez [151-153]. Ezeket az eredményeket az RP területén végzett kutatások kontextusában kell elemezni, ahol több, a farmakológiai mentésen alapuló stratégiát javasoltak az RP-kezelésre. Ennek a megközelítésnek az alapelve, hogy a kémiai vagy farmakológiai chaperonok kötődnek a hibásan hajtogatott opszinokhoz, és képesek stabilizálni azokat (4. ábra)[154]. Napjainkban egyre nagyobb az érdeklődés a természetes termékek felhasználása iránt

új GPCR-ligandumok felfedezése érdekében, amelyek alloszterikus modulátorként működhetnek, és például csökkenthetik vagy kompenzálhatják az RP-mutációk által keltett hatásokat [45].

Az étrendi flavonoid kvercetint, amely az egyik leginkább tanulmányozott és az egészségre gyakorolt ​​potenciális jótékony hatásairól széles körben ismert [155], néhány kísérletben használták az RP-vel asszociált rekombináns G90V mutánssal, és kielégítő hatást mutatott a {{2}-vel kombinálva. }cisz-retinal (9CR), egy retinaanalóg, amelyet általában látásvizsgálatokban használnak. Az elmúlt évek során különböző vizsgálatok a 9-cisz-retinoidok gyógyszerészeti alkalmazásának leírására összpontosítottak a 11CR [156-158] hiányos regenerációja által okozott retina diszfunkció orvoslására, és kimutatták, hogy ez a retinaanalóg növelheti a a G90V RP-mutáns stabilitása[70]. Mint ilyen, értékes stratégia fejlesztés alatt áll az RP-t okozó mutációk hatásainak ellensúlyozására, és magában foglalja a természetes termékek, például a kvercetin önmagában vagy más molekulákkal, például retinaanalógokkal kombinációban történő használatát. Érdekes, hogy a G90 aminosav konkrét esetében ez a helye a G90V RP mutációnak és a G90D CSNB mutációnak, amelyek nagyon eltérő fenotípusokhoz vezetnek. Kimutatták, hogy a kvercetin pozitív hatással van a 9CR-t tartalmazó opszinok kötési tulajdonságaira, különösen a G90V mutánsban, ahol a regeneráció sebessége magasabb volt 9CR-rel, mint 11CR-rel. Más tulajdonságok, például a kémiai stabilitás is javult, és egyes eredmények azt sugallják, hogy a 9CR és a kvercetin kombinációja szinergista hatást fejt ki, amely képes javítani az RP mutáns fehérjék fizikai-kémiai tulajdonságait. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a kvercetin a Rho mutánsok alloszterikus modulátoraként működhet [45].

Összefoglalva, a polifenolok, például a kvercetin alkalmazása önmagában vagy más kis ligandumokkal, például retinoidokkal kombinálva új lehetőségeket nyit meg az RP-vel összefüggő retinadegeneráció kezelésében. Ezenkívül a kvercetinnek tulajdonított új hatás a GPCR szupercsalád más tagjaira is alkalmazható [45]. E biztató eredmények ellenére egyértelműen szükség van az ilyen stratégiák in vivo potenciáljának további vizsgálatára, és különösen a elvégzett klinikai vizsgálatok száma. Ez elengedhetetlen ahhoz, hogy teljes mértékben meghatározzuk ezen újonnan javasolt mechanizmusok pontos hatókörét és bizonyos vegyületek lehetséges élettani hatásait. 7. Következtetések

A polifenolokban gazdag élelmiszerek fogyasztása végső soron számos egészségügyi előnnyel függött össze a különböző betegségekre gyakorolt ​​hatásuk, valamint a kardiometabolikus egészségre és az agyműködésre gyakorolt ​​hatásai miatt. Mindezek között leírták a különböző látási betegségekre gyakorolt ​​hatásokat. A beadásakor tapasztalt hatások ellenére

flavonoidok, az előestéig jutó mennyiségek sokkal kisebbek lennének, mint a bevitt mennyiségek, és várhatóan nanomoláris tartományba esnek. Valójában a flavonoidok pikomoláris koncentrációját mutatták ki egérszemekben, és ezek a szintek valószínűleg nem elegendőek a közvetlen felvételi hatás eléréséhez. A flavonoidokban megfigyelt ideghártyára gyakorolt ​​neuroprotektív hatás összefüggésbe hozható a Rho stabilizáló hatásán kívül, az antioxidáns mechanizmusokkal kapcsolatos specifikus sejtpályákra kifejtett moduláló hatásaival [127].

Felvázoltuk a polifenolok ROS-ra gyakorolt ​​hatását a külső szegmens szintjén, a belső szegmens mitokondriumaiban betöltött szerepük mellett. Ezen túlmenően, elemzésünk egy új aspektusa az ilyen vegyületek potenciális hatására vonatkozik a retina fotoreceptor fehérjéivel való közvetlen kölcsönhatás révén. Fontos megjegyezni azt is, hogy az egymásnak ellentmondó jelentések a retina degeneratív betegségekben rejlő e vegyületek lehetséges előnyeiről szóló klinikai vizsgálatokról további vizsgálatokat indítanak ezen a területen az ellentmondásos megállapítások megoldására. Az a tény, hogy a polifenolok könnyen metabolizálódnak, nehéz és összetett feladattá teszi a vizsgálatukat, és egy adott biológiai funkciónak egy adott kémiai fajhoz való hozzárendelését. Szeretnénk hangsúlyozni, hogy a polifenoloknak az ismert antioxidáns szerepük mellett a receptorokon is közvetlen szerepük lehet, mint például a Rho és az RP esetében. Ez a megközelítés magában foglalhatja polifenolok, például kvercetin használatát, vagy más ligandumokkal végzett kombinatorikus terápiákat.

A flavonoidok hatásait vizsgáló különböző tanulmányok eredményei alátámasztják e vegyületek további értékelésének szükségességét, mint a retina degeneratív betegségek elleni gyógyszeres kezelések kidolgozásának alapját. Egyértelműen több klinikai vizsgálatra van szükség a polifenolok látásfunkciókra kifejtett hatásainak fiziológiai jelentőségének megállapítására. Ezenkívül a különböző Rho mutánsok finomított jellemzésére és molekuláris modellezési vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük a retina degenerációs betegségeinek okait az emberekben, és hatékony megközelítést találjunk e betegségek tüneteinek kezelésére/csökkentésére.

Hivatkozások

1. Rasouli, H.; Farzaei, MH; Khodarahmi, R. Polifenolok és előnyeik: Áttekintés. Int. J. Food Prop. 2017, 20, 1700–1741. [CrossRef]

2. Xiao, JB Az étrendi polifenolok stabilitása: Soha nem késő javítani? Food Chem. Toxicol. 2018, 119, 3–5. [CrossRef] [PubMed]

3. Sies, H. Polifenolok és egészség: Frissítés és perspektívák. Boltív. Biochem. Biophys. 2010, 501, 2–5. [CrossRef]

4. Egészségügyi Világszervezet. Diéta, táplálkozás és a krónikus betegségek megelőzése; Egészségügyi Világszervezet: Genf, Svájc, 2003.

5. Hollman, PC; Geelen, A.; Kromhout, D. Az étrendi flavonolbevitel csökkentheti a stroke kockázatát férfiaknál és nőknél. J. Nutr. 2010, 140, 600–604. [CrossRef]

6. Hooper, L.; Kroon, PA; Rimm, EB; Cohn, JS; Harvey, I.; Le Cornu, KA; Ryder, JJ; Hall, WL; Cassidy, A. Flavonoidok, flavonoidokban gazdag élelmiszerek és szív- és érrendszeri kockázat: Randomizált, kontrollált vizsgálatok metaanalízise. Am. J. Clin. Nutr. 2008, 88, 38–50. [CrossRef] [PubMed]

7. Lupton, JR; Atkinson, SA; Chang, N.; Fraga, CG; Levy, J.; Messina, M.; Richardson, DP; van Ommen, B.; Yang, Y.; Griffiths, JC; et al. A bioaktív DRI-szerű folyamat létrehozásának előnyeinek és kihívásainak feltárása. Eur. J. Nutr. 2014, 53, 1–9. [CrossRef] [PubMed]

8. Kennedy, DO Polifenolok és az emberi agy: A növényi "másodlagos metabolitok" ökológiai szerepei és az endogén jelátviteli funkciók előnyökkel járnak. Adv. Nutr. 2014, 5, 515–533. [CrossRef] [PubMed]

9. Marin, L.; Miguelez, EM; Villar, CJ; Lombo, F. Az étrendi polifenolok biohasznosulása és a bélmikrobióta metabolizmusa: antimikrobiális tulajdonságok. Biomed. Res. Int. 2015, 2015, 1–18. [CrossRef]

10. Tsao, R. Diétás polifenolok kémiája és biokémiája. Tápanyagok 2010, 2, 1231–1246. [CrossRef]

11. Miyata, Y.; Shida, Y.; Hakariya, T.; Sakai, H. A zöld tea polifenolok rákellenes hatásai a prosztatarák ellen. Molecules 2019, 24, 193. [CrossRef] [PubMed]

12. Serino, A.; Salazar, G. A polifenolok védő szerepe az érgyulladás, az öregedés és a szív- és érrendszeri betegségek ellen. Nutrients 2018, 11, 53. [CrossRef] [PubMed]