A kvercetin javítja a szívizom redox állapotát 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő patkányokban

További információért forduljontina.xiang@wecistanche.com

Célkitűzés. A felbukkanó adatok azt mutatjákoxidatív stresszszorosan összefügg a 2-es típusú diabetes mellitus (T2DM) szív- és érrendszeri betegségeinek patogenezisével. Jelen tanulmány célja az volt, hogy felmérje az emberi táplálkozásban leggyakrabban előforduló flavonoid hatásátkvercetin(Q) a szívizom redox állapotáról T2DM-ben szenvedő patkányokban.

Mód. A T2DM-t hím Wistar patkányokban magas kalóriatartalmú étrenddel (14 hétig) és két streptozotocin (25 mg/ttkg) injekcióval indukálták a diéta négy hete alatt, hetente egyszer két héten keresztül. A Q-t gyomorszondán keresztül, szondán keresztül, 10 vagy 50 mg/testtömeg-kg dózisban adtuk be 8 hétig, az utolsó streptozotocin injekciót követő 8. naptól kezdve. A kontroll patkányok citrát puffert kaptak, és hét nappal az utolsó STZ injekció után az összes állatnál megmértük a bazális glükózszintet.

Eredmények. A Q beadása 50 mg/ttkg dózisban kifejezettebb hatással növelte az inzulinérzékenységet diabéteszes patkányokban. függő módon, és normalizálta az antioxidáns enzimek (szuperoxid-diszmutáz, glutation-peroxidáz, glutation-reduktáz) aktivitását a szív mitokondriumában az alkalmazott dózistól függetlenül. Ezenkívül a Q mindkét dózisban megakadályozta az oxidatív stressz kialakulását a T2DM patkányokbanszívizomsejteka NADPH-oxidáz és a xantin-oxidáz aktivitásának csökkentésével.

Következtetések. Az eredmények azt mutatják, hogy a Q mindkét 10 mg/kg és 50 mg/kg dózisban megvédheti az oxidatív stressz kialakulását a szívizomsejtekben cukorbeteg patkányokban. A jelenlegi adatok azt mutatják, hogy a Q alkalmazása hozzájárulhat a T2DM-ben szenvedő betegek kardiovaszkuláris kockázatának csökkentéséhez.

Kulcsszavak: kvercetin, 2-es típusú diabetes mellitus, szívizomsejtek, oxidatív stressz

Cukorbetegségmellitus (DM) a 21* század egyik leggyorsabban növekvő globális egészségügyi vészhelyzete. A Nemzetközi Diabétesz Szövetség adatai szerint 2019-ben világszerte 463 millió ember szenvedett cukorbetegségben, és ez a szám 2045-re a becslések szerint eléri a 700 milliót. A DM számos szív- és érrendszeri betegséggel jár, amelyek együttesen 132-vel növelik a szív- és érrendszeri halálozás kockázatát. százalék a cukorbetegeknél a DM-ben nem szenvedőkhöz képest (IDF Diabetes Atlas 2019).

A DM-ről ismert, hogy specifikus változásokat okoz a szívizom szerkezetében és működésében, függetlenül a koszorúér-betegségtől, vagy a magas vérnyomást általában diabéteszes kardiomiopátiának (DCM) definiálják. A DCM diasztolés diszfunkcióban nyilvánul meg, amit a szisztolés funkció rendellenességei követnek, ami szívelégtelenséghez vezethet. (Liu et al.2014). Az is ismert, hogy a szívizomsejtekben a DCM-ben fellépő metabolikus zavarok (hipertrófia, gyulladás, apoptózis, fibrózis) szorosan összefüggenek az oxidatív stressz kialakulásával (Kayama et al. 2015).

A reaktív oxigénfajták (ROS), beleértve a szuperoxid-aniont, a hidroxilgyököt és a hidrogén-peroxidot, kritikus jelzőmolekulák, amelyek fontos szerepet játszanak mind a szívfiziológiában, mind a betegségekben. Mindkét citoszol forrás, beleértve a NADPH-oxidázokat (NOX), a xantin-oxidázt (XO), a ciklooxigenázokat és a citokróm P450 enzimeket, valamint a mitokondriális források, például a légzőlánc és a monoamin-oxidázok, hozzájárulnak az intracelluláris ROS-készlethez. Fiziológiás körülmények között a szív ROS jelátvitel szabályozza a szív fejlődését és a szívizomsejtek érését, a szív kalcium kezelését, a gerjesztés-összehúzódás összekapcsolódást és az értónust. A szabályozatlan ROS-termelés kóros állapotai azonban emelkedett ROS-szinthez vezetnek, aminek eredményekéntoxidatív stressza DNS, a fehérjék és a lipidek oxidatív károsodása, valamint a mitokondriális diszfunkció és a sejthalál révén (Peoples et al. 2019). Valójában a szabályozatlan ROS-termelés és az oxidatív stressz számos szívbetegségben, köztük a diabéteszes kardiomiopátiában is szerepet játszik (Ritchie és Abel 2020).

A mitokondriumok túlzott ROS-termelése közvetlenül befolyásolhatja a szívizom összehúzódási funkcióját a gerjesztés-relaxációs ciklus szabályozásában részt vevő enzimek és ioncsatornák oxidatív módosulásával (Brown és Griendling 2015; Bai et al. 2016). A ROS serkenti a kardiomiociták proliferációját, és aktiválja a fibroblasztokat és a mátrix metalloproteinázokat, amelyek a szívizom hipertrófiájához és átalakulásához vezetnek, ami szívelégtelenség kialakulásához vezet (DOria et al. 2020). Ezért feltételezhető, hogy a ROS-túltermelés csökkentését célzó farmakológiai hatás hatékony lehet a diabéteszes kardiovaszkuláris szövődmények megelőzésében és korrekciójában.

Jelenleg bebizonyosodott, hogy a természetes polifenolok, különösen a flavonoidok étrendi bevitele csökkentheti a cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát, és a védőmechanizmusok nemcsak a flavonoidok antioxidáns és gyulladáscsökkentő hatásaitól függhetnek, hanem azok is. a glikémiát, a glükózfelhasználást és az inzulinszekréciót befolyásoló tulajdonságok (Ghorbaniet al.2019; Lutz et al.2019).

kvercetin(Q;3,5,7,34-pentahidroxi-flavon) az emberi étrendben a legnagyobb mennyiségben előforduló flavonoid. A Q biológiai funkcióinak széles skálája létezik, beleértve a gyulladásban, a cukorbetegségben és a szív- és érrendszeri betegségekben szerepet játszó utakra gyakorolt ​​hatásokat (Zahedi et al. 2013). Számos tanulmány igazolta a Q antidiabetikus hatásának mechanizmusait, többek között

csökkent lipidperoxidáció, megnövekedett antioxidáns enzimek (pl. szuperoxid-diszmutáz, SOD; glutation-peroxidáz, GPX; kataláz, CAT), a glükóz felszívódásának csökkenése a bélben a GLUT2 transzporter inaktiválása miatt és mások (Shi et al. 2019; Salehi et al.2020). A Q kardioprotektív hatása a differenciáltszívizomsejtek, a mitogén által aktivált protein kináz és a protein kináz B jelátviteli útvonalak inaktiválása miatt szintén kimutatták (Daubney et al. 2015).

A cukorbetegség szívvédő hatásmechanizmusainak megértésére irányuló jövőbeli kutatás hozzájárulhat a cukorbetegség kezelésének javításához.

Jelen munka célja a kvercetin hatásának vizsgálata volt 2-es típusú diabetes mellitusban (T2DM) szenvedő patkányok kardiomiocitáinak redox állapotára.

Anyagok és metódusok

Vegyszerek. Minden felhasznált vegyszer analitikai reagens minőségű volt, és a Sigma Chemical Co.-tól (St. Louis, MO, USA) vásárolták. A kvercetint a PJSCSICBorshchahivskiy Chemical-Pharmaceutical Plant (Kijev, Ukrajna) biztosította, és a hatóanyag legalább 96,5 százalékát tartalmazta.

Kísérleti terv. A jelen tanulmányt az "Ukrán Nemzeti Orvostudományi Akadémia V. Dani-levszkij Endokrin Patológiai Problémái Intézetének" (Kharkiv, Ukrajna) bioetikai bizottsága hagyta jóvá, és a gerinces állatok védelméről szóló európai egyezménynek megfelelően végezték el. Kísérleti és egyéb tudományos célokra használják (Strasbourg, 1986).

A kísérleteket 32 ​​hím Wistar patkányon végezték (12-hetesek, 200-230 g testtömeg, testtömeg), amelyeket plexi ketrecekben (ketrecenként 3 állat) tartottak 22±1 hőmérsékleten. C fok állandó 12-órás világos/sötét ciklusban.

A magas kalóriatartalmú diéta és többszöri alacsony dózisú streptozotocin (STZ) injekcióval kombinált T2DM állatmodelljét alkalmaztuk. A modell a T2DM két fő jellemzőjének fejlesztését biztosítja: a magas kalóriatartalmú diéta inzulinrezisztenciát, az alacsony dózisú STZ pedig az inzulinszekréció enyhe károsodását okozza. Így a modell utánozza a betegség eseményeinek természetes történetét (az inzulinrezisztenciától a sejt diszfunkcióig), valamint a humán T2DM metabolikus jellemzőit (Skovso 2014).

Az ép kontroll patkányokat (n=8) 14 hétig standard étrenddel etettük. Kísérleti patkányokat (n=24) magas kalóriatartalmú étrenddel etettek, amely 15% disznózsírt, 25% szacharózt, 1% epesót és 59% standard takarmányt tartalmazott 14 héten keresztül. Az állatok szabadon hozzáférhettek a vízhez. Négy hét alatt a kísérleti patkányokat intraperitoneálisan (.p. STZ-vel (25 mg/ttkg) injektálták hetente egyszer két héten keresztül (Lin et al. 2010). A kontroll patkányok ugyanezen séma szerint citrát puffert kaptak. Hét nappal azután Az utolsó STZ-injekció során minden állatban megmérték a bazális glükózt, és a kísérleti patkányokat három csoportra osztották: kezeletlen diabéteszes patkányokra (Diabetes, n=8) és 10 mg/ttkg Qin-nel kezelt diabéteszes patkányokra (Diabetes). plusz Q10,n=8)vagy 50 mg/ttkg (Diabetes plus Q50, n=8) naponta egyszer gyomorszondán keresztül szondán keresztül a diabétesz kiváltása után 8 hétig. A kezeletlen diabéteszes patkányok ugyanilyen séma szerint kaptak vivőanyagot .

Az állatokat az etikai bizottság protokollja szerint leölték.

A glükóz homeosztázis mérése. Az intraperitoneális inzulin tolerancia tesztet (IPITT) egy éjszakán át éheztetett patkányokon végeztük. A vércukorkoncentrációt kezdetben az alapállapotban ({{0}} perc) mértük, majd anit kaptak az állatok. p. 0,25 E/ttkg inzulin injekció (Actrapid, Novo Nordisk, Agsvaerd, Dánia), majd intraperitoneális glükóz injekció (2 g/kg) (Bowe et al. 2014). Ezt követően a farok vércukorszintjét Eksan-G glükózanalizátorral (Analita Firm Joint Stock Company Ltd., Vilnius, Litvánia) mértük 15, 30, 60, 90 és 120 perccel a glükózterhelés után.

A mitokondriumok izolálása. A mitokondriumokat hagyományos eljárásokkal izoláltuk. A frissen kimetszett patkányszívet homogenizáltuk {{0}},18 M KCl-t, 10 mM EDTA-t, 0,5% szarvasmarha szérumalbumint (BSA), 10 mM HEPES-t, pH 7,4-et tartalmazó táptalajban. A homogenizátumokat megtisztítottuk a törmeléktől 500 g-vel kétszeri centrifugálással (10 perc 4 fokon). A felülúszóból 10 000 g-nál (15 perc 4 °C-on) mitokondriumokat ülepítettünk, és izoláló pufferben újraszuszpendáltuk.

A posztmitokondriális felülúszó frakciókat használtuk az XO és NOX aktivitások meghatározására. Az EDTA és az albumin eltávolítására a mitokondriális pelleteket 10000 g-vel (15 perc, 4 fok) centrifugáltuk, és kétszer 0,18 M KCl-t és 10 mM HEPES-t (pH7,4) tartalmazó mosópufferben szuszpendáltuk (DiLisa et al., 1994). .

Spektrofotometria. Minden spektrofotometriát kétsugaras UV-VIS spektrofotométerrel, Shimadzu UV-1800 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japán) végeztünk.

Fejlett oxidációs fehérjetermékek (AOPP) mérése. Az AOPP szintek meghatározását Witko-Sarsat és munkatársai módosított módszerével végeztük (Sagor et al.2015). A szív mitokondriumait (0,2 mg fehérje) 0,1% Triton-X100-zal kezeltük, és PBS(pH7,4) oldattal hígítottuk. KI-t (1,16 M) adtunk a vizsgálati táptalajhoz, majd 2 perccel később. jégecet hozzáadásával. A reakcióelegy abszorbanciáját azonnal leolvastuk 340 nm-en a vakpróbával szemben. Az AOPP koncentrációkat nmol-ekvivalens klóramin T/mg fehérjeként fejeztük ki.

Az enzimaktivitás mérése. A NOX-aktivitást NADPH-függő O2-termelésként vizsgáltuk posztmitokondriális felülúszó frakcióval SOD-gátolt ferricitokróm c redukció alkalmazásával (Li et al. 2002). A szívhomogenizátum posztmitokondriális frakcióját (1 mg fehérje) 10 mM Tris-HCl (pH7,8), 500 µM citokróm c, 100 µM NADPH oldattal egészítettük ki, 37 °C-on 30 percig inkubáltuk 200 U/ml SOD-val vagy anélkül. A citokróm redukcióját az abszorbancia leolvasásával mértük 550 nm-en (8=21 mM-1 cm-).

Az XO aktivitást levegővel kiegyensúlyozott PBS (pH 7,4) oldatban mértük, amely a szív homogenizátum posztmitokondriális frakcióját (1 mg fehérjét) tartalmazta, 37 fokos hőmérsékleten xantin hozzáadása után (végső koncentráció 360 μM) a változásból származó húgysavtermelés mérésével. abszorbancia 295 nm-en (e=9500M-'cm-') (Lee et al. 2014).

Az Mn-SOD aktivitást a mitokondriális szuszpenzióban a xantin-XO rendszer, mint O2 generátor által okozott nitroblue tetrazolium (NBT) redukció gátlásával detektáltuk, és végül az abszorbanciát 560 nm-en határoztuk meg. A reakcióelegy szív mitokondriumokat (0.02 mg fehérjét),0,05 M karbonát puffert (pH10,2), 0,1 mM EDTA-t, 0,1 mM xantint, 25 µM NBT-t,1 tartalmazott. mU/ml XO. Az eredményeket a SOD aktivitás tetszőleges egységeiben (au) fejeztük ki egy mg fehérjére vonatkoztatva. Az egyik azt jelenti, hogy az enzim mennyisége 50 százalékkal gátolja az NBT redukciós sebességét (Wang et al. 2018).

A glutation-reduktáz (GR) aktivitását a NADPH oxidációjának követésével mértük 34{1}} nm-en az oxidált glutation (GSSG) redukciós reakciójában. A reakció végrehajtásához a szívből származó mitokondriumokat (0,1 mg fehérje) 10 percig inkubáltuk 37 fokos hőmérsékleten 20 mM Tris-HCl-t (pH7,4）,0,25) tartalmazó vizsgálati pufferben. mM EDTA, 10 µM FAD, 3 mM GSSG és 0,1 mM NADPH (Raza és John 2004).

A GPX aktivitás becslése az enzim azon képessége alapján történt, hogy katalizálja a terc-butil-hidroperoxid lebomlását redukált glutation (GSH) szubsztrát felhasználásával. A reakcióelegy (pH7.{1}}) szív mitokondriumokat (0,1 mg fehérje), 0,56 mM NADPH, 1.0 U/ml GR, 7,5 mM nátriumot tartalmazott azid, 5 mM GSH, 5 mM EDTA és 0,05 M foszfát puffer. Terc-butil-hidroperoxidot (23 mM) adtunk hozzá a reakció megindítására. A GSSG képződés sebességét a próbák 340 nm-en mért abszorbanciájának csökkenéséből származó GR-reakció határozta meg (Antunes et al. 2002).

Fehérjetartalom mérése a mintákban. A mitokondriális fehérjét a Miller által módosított Lowry-módszerrel határoztuk meg, standardként BSA-val (Lowry et al. 1951; Miller 1959).

Statisztikai analízis. Az adatokat az átlag ± standard hiba (SEM) formában adjuk meg. A Shapiro-Wilk tesztet használtuk az adateloszlás normalitásának tesztelésére. A normál eloszlású adatok többszöri összehasonlításához parametrikus egytényezős varianciaanalízist (ANOVA) végeztünk, és a Student-Newman-Keuls módszert alkalmaztuk az átlagok különbségeinek tesztelésére. Az értékeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük p<>

Eredmények

Felfedtük, hogy a magas kalóriatartalmú étrenddel etetett és STZ-vel injektált patkányokban a bazális glükóz szintje szignifikánsan magasabb volt, mint a kontrollcsoportban (1. táblázat). Ezenkívül az IPITT során kapott glikémiás görbék (AUC) alatti területek majdnem háromszor nagyobb diabéteszes állatokban, mint a kontrollokban (1. táblázat, 1. ábra) Ezek az adatok megerősítik a relatív inzulinhiány és inzulinrezisztencia kialakulását kísérleti patkányokban.

A Q beadása nem volt szignifikáns hatással a diabéteszes állatok bazális hiperglikémiájára. A Q azonban dózisfüggő módon befolyásolta a T2DM-ben szenvedő patkányok inzulinérzékenységét, 27 százalékkal csökkentve az IPITT AUC-t a 10 mg/kg gyógyszert kapó kísérleti csoportban, és 41 százalékkal az 50 mg/kg Q-t kapó csoportban. hordozót kapó állatokra (1. táblázat, 1. ábra).

Kísérleti patkányok szív mitokondriumában az AOPP szint 66 százalékkal emelkedett, ami megerősíti az oxidatív stressz kialakulását T2DM-ben (2. ábra). Az adagolás az AOPP felhalmozódásának csökkenését eredményezte a cukorbeteg állatok szívében attól függőena gyógyszer adagjáról. Az 50 mg/kg Q-t kapott kísérleti csoportban az AOPP koncentrációja a kontrollcsoport szintjére csökkent, ami a Q antioxidáns tulajdonságaira utal (2. ábra).

A 3. ábrán látható, hogy a T2DM-ben szenvedő patkányok szív mitokondriumában az oxidatív stresszt az antioxidáns enzimek -Mn-SOD, GPO és GR - indukált aktivitása kísérte. A Q beadás mindkét dózisban normalizálta a vizsgált antioxidáns enzimek aktivitását cukorbeteg állatokban a kontrollcsoport szintjére (3. ábra).

Azt találták, hogy a T2DM a kísérleti patkányok szívhomogenizátumának posztmitokondriális frakciójában a NOX és XO aktivitások 65, illetve 52 százalékos növekedésével járt együtt, amelyek két elsődleges citoszolikus O2 forrás a kardiomiocitákban (4. ábra). A Q használata a NOX és XO aktivitások normalizálódásához vezetett a cukorbeteg állatok szívében a dózistól függetlenül (4. ábra).

Vita

Jelenleg az oxidatív stresszt úgy definiálják, mint a szabad gyökök mennyiségének tartós növekedését a termelésük és felhasználásuk egyensúlyának felborulása miatt, mint egy univerzális mechanizmust, amely egyesíti a diabéteszes kardiovaszkuláris szövődmények különböző patogenetikai útjait (Huynh et al. 2014).

A hiperglikémia által kiváltott oxidatív stressz vezető szerepet játszik a T2DM patogenezisében (Shah és Brownlee 2016). A T2DM fő patológiás jellemzője a csökkent inzulinszekréció és a perifériás szövetekben a hormonnal szembeni csökkent érzékenység. Vizsgálatunk első szakaszában az inzulinrezisztenciát modelleztük patkányokon, magas kalóriatartalmú étrenddel. Négy hét alatt a magas kalóriatartalmú étrendben részesülő patkányok. p. STZ-vel injektálva relatív inzulinhiányt idéz elő. A bazális glikémia emelkedett szintje és az IPITT megnövekedett AUC-értéke inzulinhiány és inzulinrezisztencia kialakulását jelezte modellállatokban.

A Q beadása nem befolyásolta a diabéteszes patkányok bazális hiperglikémiájának szintjét, de dózisfüggő módon javította az inzulinérzékenységet. Az eredmények összhangban vannak más tanulmányokból származó adatokkal, amelyek a Q inzulinrezisztenciát csökkentő képességére vonatkoznak (Shi et al. 2019). A Q növeli a glükóz felhasználását a perifériás szövetekben és csökkenti a máj glükóztermelését. A flavonoid a jelentések szerint egy inzulin-független mechanizmust aktivál, amely magában foglalja az AMP-függő protein kinázt, amely stimulálja a glükóz transzporter GLUT4 transzlokációját a vázizomzat plazmamembránjába, és leszabályozza a kulcsfontosságú glükoneogenezis enzimeket a májban (foszfoenol-piruvát karboxikináz és glükóz {{). 6}}foszfatáz) (Eid és Haddad, 2017). Az inzulinérzékenység Q általi javulása annak is köszönhető, hogy képes növelni az adiponektin expresszióját a fehér zsírszövetben, függetlenül a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptorok expressziójától (Wein et al. 2010).

A Q antidiabetikus hatása a glükóz bélben történő felszívódásának csökkentésével is megvalósítható a GLUT2 glükóz transzporter inaktiválásával (Gaueret al.2018) és a bélrendszeri -glükozidázok aktivitásának gátlásával (Pereira et al. 2011). Ezenkívül a Q gátolja az 1l-hidroxiszteroid-dehidrogenáz-1 enzimet, amely kulcsszerepet játszik az elhízás és a T2DM kialakulásában azáltal, hogy befolyásolja a glükokortikoid hormonok hatását a májban, a zsírszövetben és a hasnyálmirigyben. -sejtek (Torres-Piedra et al. 2010).

Feltételezhető, hogy a diabéteszes szövődmények kialakulása és progressziója egyaránt a ROS termelés növekedésének köszönhető (Kayama et al. 2015). A szívizomsejtekben a ROS-t mitokondriális elektrontranszport lánc (ETC), NOX és XO (Tsutsui) állítanak elő. et al.2011). Kijelenthető, hogy a mitokondriumok a T2DM fő oxidatív stressz-kiváltói (Shah és Brownlee 2016). Az oxidatív stressz kialakulását a mitokondriumokban a redox-érzékeny jelátviteli utak megzavarása, az oxidatív foszforiláció és az ATP termelés csökkenése, a mitokondriális DNS károsodása, és ennek következtében a ROS termelés további növekedése kíséri. Ennek eredményeként a molekuláris események patogén kaszkádja, amely önmagát felerősíti, proapoptotikus jelátviteli utak elindításához és sejthalálhoz vezet. Tekintettel a mitokondriumok fontosságára a sejtanyagcserében, működési zavaruk különböző betegségekhez vezethet, beleértve a szív- és érrendszeri patológiákat. A mitokondriális diszfunkció szívkoszorúér-betegségben, kardiomiopátiában, szívelégtelenségben, stroke-ban és T2DM-ben szenvedő betegeknél fordul elő (Bai et al. 2016).

Vizsgálatunkban az oxidatív stressz kialakulását diabéteszes patkányok szívmitokondriumában az AOPP felhalmozódása bizonyítja. Az AOPP koncentrációja az oxidatív stressz viszonylag új markere, amely tükrözi a fehérjék általános redox állapotát a sejtekben és szövetekben. A jelentések szerint az AOPP emelkedett DM-ben, szív- és érrendszeri betegségekben, magas vérnyomásban, érelmeszesedésben szenvedő betegeknél (Conti és mtsai, 2019), és ez a szint korrelál az inzulinrezisztenciával és a súlyos diabéteszes szövődmények jelenlétével (Gradinaru et al. 2013; Taylor és mtsai. 2015). Az oxidatív fehérjemódosítások kulcsszerepet játszanak a diabéteszes szívizom diszfunkció kialakulásában. A fehérjeszerkezetek redox változásai az enzimek katalitikus alegységeinek disszociációját, a kontraktilitással, a gerjesztés-összehúzódás kapcsolódásban, a fehérje feltekeredésében, az antioxidáns védekezésben, az anyagcserében és a Ca2* kezelésben részt vevő fehérjék kibontakozását, aggregációját vagy fragmentálódását eredményezhetik a diabetikus szívben (Varga). et al. 2015). Azt is megállapították, hogy az AOPP proapoptotikus jelátvitelt indukál a kardiomiocitákban, ami DCM kialakulásához vezet (Zhang et al. 2016).

A 10 mg/kg-os Q-val kezelt állatoknál az AOPP szignifikáns csökkenését figyelték meg a szív mitokondriumaiban, míg 50 mg/kg Q-os dózis teljesen normalizálta ezt a markert a vivőanyagot kapó patkányokhoz képest.

A Q antioxidáns hatása a mitokondriumokban több fő mechanizmust is magában foglalhat. A flavonoidok képesek megkötni a ROS-t a szerkezetben lévő B-gyűrű hidroxilkonfigurációja miatt (Kumar és Pandey 2013). Az izolált patkányszív mitokondriumokban az ETC II. mitokondriális komplexében generált O, közvetlen megkötését kimutatták Q esetében (Dudy-lina et al. 2019). Emellett a flavonoidok az ETC I. és III. komplexének gátlásán keresztül csökkenthetik a ROS képződését a mitokondriumokban. Az I komplex aktivitásának Q gátlása szignifikánsan csökkentette a H2O2 termelést izolált patkányszív mitokondriumokban (Lagoa et al. 2011). Ezenkívül azt találták, hogy a mitokondriális ROS-képződés flavonoidok általi csökkenése részleges szétkapcsolási tulajdonságokkal jár, különösen a szív mitokondriumaiban (Bernatoniene et al. 2014). Ezenkívül kimutatták, hogy a flavonoidok stimulálják a mitokondriális biogenezist a PGC-la transzkripciós koaktivátor és annak upstream szabályozója, a SIRT1 indukciója révén. Ez utóbbi egy sor transzkripciós faktor (NRF1, NRF2 és ösztrogénnel kapcsolatos-a) stimulálásához vezet, amelyek részt vesznek az energiametabolizmus szabályozásában és a homeosztázis megőrzésében a mitokondriumokban (Kicinska és Jarmuszkiewicz 2020).

Kísérletünk eredményeként diabéteszes patkányok szív mitokondriumában az oxidatív stressz fokozódását az antioxidáns enzimek - Mn-SOD, GPO és GR - aktivitásának indukciója kísérte. Jól ismert, hogy az oxidatív stresszel szembeni sejtvédelem egyik fő mechanizmusa a Keapl/Nrf-2-függő jelátviteli útvonal aktiválása, amely szabályozza azon gének expresszióját, amelyek fehérjetermékei részt vesznek a méregtelenítésben és az eliminációban. reaktív oxidálószerek (Nguyen et al. 2009). Ebben a tekintetben az antioxidáns enzimek megfigyelt indukciója a kísérleti állatok szívében a redox homeosztázis fenntartását célzó negatív visszacsatolás megvalósítása.

A Q mindkét dózisban történő beadása a Mn-SOD, a GPO és a GR aktivitásának csökkenését eredményezte a kísérleti állatok szív-mitokondriumában a kontrollcsoporthoz képest statisztikailag közömbös értékekre. Bár ismert, hogy a Q indukálja a fenti enzimek aktivitását (Shi et al. 2019), eredményeink azt mutatják, hogy a Q antioxidáns hatása a szívizomsejtekben T2DM-ben inkább abból fakad, hogy képes meggátolni a ROS túltermelését, és ennek következtében a szívizomsejtek kialakulását. mitokondriális diszfunkció, mint az antioxidáns védelmi rendszer stimulálása. Korábban kimutatták, hogy a Q használata növeli a mitokondriumok oxidatív kapacitását és a Krebs-ciklus egyes enzimeinek aktivitását a T2DM-ben szenvedő patkányok szívében (Gorbenko et al. 2019).

Mint fentebb megjegyeztük, a mitokondriumok a szívizomsejtekben a ROS elsődleges, de nem egyetlen forrásai. A diabéteszes szívben az oxidatív stressz kialakulásában a második fontos tényező a NOX, a NOX2 és a NOX4 a szívizom fő izoformái. A NOX fő funkciója a ROS előállítása. A NOX2 a plazmamembránban lokalizálódik, és részt vesz az angiotenzin II receptor és mások intracelluláris redox jelátvitelében, míg a NOX4 különösen mitokondriális lokalizációs jelet mutat, és konstitutív aktivitást mutat (Cave et al. 2005). Kimutatták, hogy a patkány szívizomsejtek korai glikált fehérjékkel való inkubálása a NOX2 protein-kináz C(PKC)-függő aktiválása révén serkenti a ROS termelést (Zhang et al. 2006). Továbbá azt találták, hogy az 1-es és 2-es típusú DM-ben szenvedő egerek szívében a szívhipertrófia, a fibrózis és az apoptózis a felszabályozott NOX2-vel függ össze (Ritchie és mtsai. 2007; Huynh et al. 2013). A szívizomsejtekben lévő ROS további forrása az XO, amely a hipoxantin és a xantin húgysavvá történő oxidációját katalizálja, O-t használva elektronreceptorként, és a folyamat során O-t és H2O2-t termel. Bár az XO-reakció hozzájárulását az oxidatív stressz kialakulásához cukorbetegségben nem vizsgálták eléggé, az XO-gátlókról kimutatták, hogy javítják a kardiovaszkuláris diszfunkciót az ingerlés által kiváltott szívelégtelenség modelljében (Amado et al. 2005). Vizsgálatunkban a T2DM a NOX és XO aktivitások jelentős növekedéséhez vezetett kísérleti patkányok szívében. Ugyanakkor a Q adagolása a dózistól függetlenül normalizálta az enzimek aktivitását. A mai napig számos tanulmány kimutatta, hogy a Q képes gátolni a NOX aktivitást azáltal, hogy csökkenti alegységeinek expresszióját, és megakadályozza az extracelluláris ingerek általi aktiválódását. A második mechanizmus a p47phox szabályozó alegység foszforilációjának csökkentésével valósítható meg a flavonoidok PKC-t gátló hatása miatt (Redondo et al. 2012; Jimenez et al. 2015). Emellett ismert, hogy az O és metabolitjai szelektív módon gátolják az XO aktivitását, konjugált háromgyűrűs szerkezetet alakítanak ki az aktív hellyel, és specifikus hidrogénkötési kölcsönhatásokat alakítanak ki az enzim katalitikusan releváns maradékaival (Taka-Hama et al. 201l; Cao et al., 2014).

Összefoglalva, vizsgálatunk kimutatta, hogy a Q dózisfüggő módon csökkentette a szabad gyökök oxidációját a T2DM-es patkányok szívizom mitokondriumában, így korlátozva az AOPP képződést. Ezen túlmenően a 10 mg/kg és 50 mg/kg dózisban a Q megakadályozta az oxidatív stressz kialakulását a cukorbeteg patkányok szívében, csökkentve a NOX és XO aktivitást. A kapott adatok arra utalnak, hogy a Q használata hozzájárulhat a T2DM kardiovaszkuláris kockázatának csökkentéséhez.