SIRT5-A kapcsolódó deszukcinilációs módosítás hozzájárul a kvercetin által kiváltott szívelégtelenség és a magas glükóz okozta kardiomiociták elleni védelemhez, amelyek a mitokondriális minőség-felügyelet szabályozása révén sérültek, 2. rész

Kérlek keress feloscar.xiao@wecistanche.comtovábbi információért

3.6. A kvercetin a mitokondriális minőség-felügyelet szabályozásával csökkenti a magas glükóz-indukált HL-1 gyulladásos sérüléseket.

A mitokondriumok megváltoztathatják alakjukat és méretüket a minőség-felügyeleti mechanizmusok révén, és bioszintézis révén új mitokondriumokat hozhatnak létre; így a mitokondriális készlet kiegészül és az energia-anyagcsere szükséges

4. ÁBRA: A kvercetin(Que) csökkenti a magas glükóz-(HG-)-indukált HL-t-1gyulladása SIRT{0}}szukciniláció elősegítésével. (a) Az IDH2 immunblot-vizsgálata és szukcinilezése. RT-PCR-t használtunk a (b)SIRT5 és (c) IDH2 mRNS expresszió kimutatására. (d) IDH2 szukcinilezés. (pl.) ELISA-val detektáltuk az I/III és IV mitokondriális légzőkomplexek aktivitását. Átlag±SD;*P<>

További információért kattintson ide

sejtek különböző feltételek mellett teljesülnek. A mitokondriális minőségellenőrzés kritikus fontosságú a citoprotektív szabályozás szempontjából szívelégtelenség és szívizomfibrózis esetén [36]. A kvercetin szabályozó mechanizmusának feltárása érdekében a mitokondriális minőségellenőrzés során értékeltük a Drpl/Fill és Mfn1/Mfn2 mRNS szintjét 24 órás magas glükóz stimuláció után. A génexpressziós analízis azt mutatta, hogy a magas glükóz-stimuláció fokozta a Drpl-t és a Fill-t, valamint az Mfnl-t és az Mfin2-t csökkentette a mitokondriumokban (6(a)-6(d) ábra); ráadásul a kvercetin megfordította ezeket a hatásokat (6(a)-6(d) ábra). A mitokondriális biogenezist is értékeltük. A qPCR analízis eredményei azt mutatták, hogy magas glükóz stimuláció után a Tfam és a PGCa expressziója súlyosan csökkent. A kvercetin viszont növelte a Tfam és a PGCla szintjét, és fokozta a mitokondriális biogenezist (6(e) és 6(f) ábra). Érdemes megjegyezni, hogy a mitokondriális hasadás szignifikánsan megnőtt az si-SIRT5 kezelést követően, míg a mitokondriális bioszintézis csökkent (6(e) és 6() ábra). Így a kvercetin azon képessége, hogy szabályozza a mitokondriális minőség-ellenőrzést szorosan kapcsolódik a SIRT5-höz.

Az eredmények azt mutatták, hogy a kvercetin HL-1 sejtekre gyakorolt ​​védő hatása szorosan összefügg a

5. ÁBRA: A kvercetin(Que) csökkenti a magas glükóz-(HG-)-indukált HL-1 gyulladásos sérülést a mitokondriális energiametabolizmus és az NLRP3 szint szabályozásával. (a) Az mPTP nyitási sebességének kimutatása. (be)Mitokondriális energiametabolizmus kimutatása. (f, g) NLRP3 szintek immunfluoreszcens kimutatása. Átlag±SD;*P<>

mitokondriális minőségellenőrzés. A kvercetin elősegítheti az IDH2 deszukcinilációját a SIRT5-ön keresztül, ezáltal fenntartvamitokondriálisa légzési lánc működését és a mitokondriális homeosztázist, ezt követően javítva a sejtaktivitást.

4. Megbeszélés

A szívizom fibrózisa szorosan összefügg a szívelégtelenséggel, és a szabályozott extracelluláris mátrix metabolizmus és a kollagén komponensek aránya jellemzi. Az oxidatív stressz okozta károsodás és a szívelégtelenség által kiváltott gyulladás okozza [37].Oxidatíva stressz és a gyulladásos citokinek mitokondriális homeosztázis zavarokat okozhatnak, befolyásolhatják a rokon fehérjék poszttranszlációs módosulását, károsíthatják a kardiomiociták összehúzódási funkcióját, és szívelégtelenséghez vezető kardiomiociták fibrózisát idézhetik elő [38]. Ezért jobban megértjük a mitokondriális funkció és a fehérje poszttranszlációs módosításának szerepétszívizom fibrózisA sérülés betekintést nyújt a szívizom átépülésébe a mitokondriális minőség-felügyelet és az oxidatív stressz szemszögéből, ugyanakkor új stratégiákat kínál a szívelégtelenség prognózisának és kezelésének javítására. Pontosabban, sürgősen szükség van célzott gyógyszerekre a mitokondriális minőség felügyeletére

FrcuRE 6: A kvercetin (Que) csökkenti a magas glükóz-(HG-)-indukált HL-1 gyulladásos sérüléseket a mitokondriális minőség-felügyelet szabályozásával.(ad) A Drp1/Fis1 és Mfnl/Mfn2 expressziója qPCR segítségével meghatározva.(e) , f) A PGCla és Tfam mitokondriális DNS szintézis markerek transzkripciós szintjét qPCR segítségével határoztuk meg. Átlag±SD;*P<0.05. [39].="" in="" this="" study,="" we="" found="" that="" the="" level="" of="" myocardial="" fibrosis="" in="" the="" mouse="" myocardium="" and="" myocardial="" cells="" increased="" after="" surgery,="" whereas="" the="" cardiac="" ejection="" function="" decreased.="" moreover,="" quercetin="" can="" regulate="" myocardial="" cell="" mitochondrial="" homeostasis="" after="" stress="" injury,="" inhibit="" oxidative="" stress="" damage="" and="" inflammation,="" maintain="" cardiomyocyte="" activity,="" and="" reduce="" myocardial="" fibrosis="" damage="" in="" mice="" with="" heart="" failure.="" quercetin="" can="" also="" protect="">szívizomnöveli a SIRT5 expresszióját a szívizomsejtekben, és elősegíti az IDH2 deszukcinilációját.

A cukorbetegek halálának elsődleges oka a szív- és érrendszeri betegség; azonban a szívelégtelenség jelentősége a cukorbetegeknél még nem teljesen ismert. Ezen túlmenően, e két állapot közötti kapcsolat nem kizárólag a társbetegségek szintjén áll fenn, hanem egy bonyolult kapcsolat áll fenn, amely kölcsönös elősegítését vagy elnyomását eredményezi [40]. Ezenkívül az inzulinrezisztenciát tükröző mutatók, beleértve a glikozilált hemoglobint (HbAlc), az éhgyomri vércukorszintet és az inzulinszintet, összefüggenek a szívelégtelenség kockázatával. Ezenkívül számos fiziológiai vagy anyagcsere-rendellenesség, beleértve az autonómneuropátia, a mikrokeringés zavara, az anyagcsere vagy az energia megváltozása, valamint a fokozott felhalmozódás a fejlettglikációvégtermékek, inzulinrezisztenciát vagy kardiomiopátiát okozhatnak cukorbetegeknél [41].

A Cistanche javíthatja az immunitást

Ezenkívül a szívelégtelenség növelheti az inzulinrezisztencia, a csökkent glükóztolerancia és a cukorbetegség kockázatát. A hosszú távú rendellenes szénhidrát- és lipid-anyagcsere vagy a fokozott zsírsav-anyagcsere és a megnövekedett oxigénfogyasztás tovább indukálja a szívizomsejtek mitokondriális légzőláncának diszfunkcióját, ami a mitokondriális energia-anyagcsere meredek csökkenését eredményezi, ami közvetve a redox homeosztázis kiegyensúlyozatlanságához és a túlzott expresszióhoz vezet. gyulladásos faktorok [42]. Pontosabban, a diabéteszes kardiomiopátia a cukorbetegség egyik fajtája, amelyet érrendszeri betegség bonyolít. Cukorbetegségben és szívelégtelenségben szenvedő betegeknél, akiknél szívizom ischaemia és hipoxia kíséri, csökken a szívizomsejtek glükóz metabolizmusának kihasználása [43,44]. A tanulmány eredményei közvetve azt is megállapították, hogy a magas glükóztartalmú környezet közvetve a mitokondriális minőség-felügyelethez vezethet.

Oxidatív stressz környezetben a szívizomsejtek oxigén- és vérellátása jelentősen lecsökken, aminek következtében nagy mennyiségű oxigénmentes szabad gyök és különféle köztes metabolitok képződnek. Ezenkívül metabolikus egyensúlyhiányt okozhat a szervezetben, károsíthatja a szívizom sejtmembránját, és megzavarhatja az egyensúlyt az extracelluláris degradáció és a szintézis között [45,46]. A szívizom fibroblasztjainak proliferációja szívizomfibrózishoz vezet, ami viszont nagy mennyiségű intercelluláris kollagén lerakódását és a sejtszerkezet rendezetlenségét okozza, ami hatékonyan megzavarja a különböző típusú kollagének közötti egyensúlyt. Ezért kimutatták, hogy a súlyos szívizomfibrózis végső soron szívelégtelenséghez vezet. Bár a legtöbb korábbi tanulmány a kvercetin oxidatív stresszben és gyulladásos károsodásban betöltött szerepére összpontosított [47], szabályozhatja a mitokondriális homeosztázist, a rokon fehérjék expresszióját és a poszttranszlációs módosulásokat is [48]. Eredményeink kibővítik ezeket a korábbi eredményeket, amelyek arra utalnak, hogy a kvercetin a SIRT5-ön keresztül elősegíti az IDH2 deszukcinilációját, így szabályozza a mitokondriális homeosztázist, védi a szívizomsejtek aktivitását, és javítja a szívizom fibrózisával kapcsolatos károsodást. Ezért a kvercetin új terápiás megközelítést jelenthet a szívelégtelenség kezelésében.

Egereknél a mitokondriális homeosztázis zavarait vagy diszfunkcióit elsősorban a ROS túltermelése és az elégtelen ATP szintézis okozza, ami hátrányosan befolyásolja a szív szerkezetét és működését, ami később szívelégtelenséghez vezet 49]. Oxidatív stressz és gyulladás esetén a túlzott ROS termelés oxidatív károsodást okozhat a sejtfehérjékben, lipidekben és mitokondriális DNS-ben, valamint sejtkárosodást és apoptózist indukálhat [50]. Ez nagyrészt a mitokondriális homeosztázis egyensúlyhiányának köszönhető, amelyet a gyulladással összefüggő redox homeosztázis megzavarása okoz. Jelenleg számos tanulmány kimutatta, hogy a szívelégtelenség fellépésekor fellépő gyulladásos válasz szorosan összefügg az oxidatív stresszel [51]. A szívelégtelenség kialakulását súlyos szívizom hipertrófia és szívizom fibrózis kíséri. Ami a szívelégtelenség kóros mechanizmusát illeti, szívinfarktus esetén olyan tényezők, mint a myocardialis ischaemia, hypoxia, károsodott mitokondriális funkció, a neutrofilek aktivációja és a gyulladásos faktorok robbanásszerű növekedést okoznak a ROS-ban. A redox homeosztázis kiegyensúlyozatlansága által okozott túlzott ROS-termelést az NF-xB aktiválása, majd a monocitákban a proinflammatorikus génpromoterek aktiválása kíséri. Következésképpen a gyulladásos faktorok transzkripciója fokozódik, és a NADPH oxidáz komplex a sejtmembránon oxidálódik, hogy ROS-t generáljon, gátolja az antioxidáns enzimek aktivitását és tovább serkenti a gyulladásos reakciók előfordulását [52]. Ez az ördögi kör a szívizom hipertrófia és fibrózis progresszív súlyosbodásának indukáló tényezője. A ROS károsíthatja az aktint és a serkentő-összehúzódó kapcsolófehérjéket is, ami a szívizom szisztolés/diasztolés diszfunkciójához vezethet. Ezenkívül az elégtelen ATP-szintézis a szívizomsejtek energiaellátásának hiányához vezet, ami súlyosan káros hatással van a kardiomiociták túlélésére és a szív kilökődési funkciójára [53].

Ezenkívül a szívelégtelenséggel járó súlyos diabéteszes kardiomiopátiát myocardialis hypertrophia, részleges myocardialis ischaemia és hypoxia kíséri [36, 53]. A szívizomsejtek energiaanyagcseréje a zsírsav-oxidációból glikolízissé alakul át, hogy önvédelmi mechanizmusként alkalmazkodjon a hipoxiához. Ezt az átalakítást azonban deszukcinilációs módosulás kíséri. Ebben a tanulmányban azt találtuk, hogy a magas glükózszintű stimuláció apoptózishoz vagy halálhoz vezethet, amelyet az oxidatív stressz és a gyulladásos reakció közötti kölcsönhatás okozhat. Ezt a reakciót a mitokondriális energia-anyagcsere és a mitokondriális minőség-felügyelet egyensúlyhiánya is kíséri. A hipoxiához/ischaemiához hasonlóan a magas glükóztartalmú környezet túlzott ROS-termelést indukálhat, ami oxidatív stresszhez és mitokondriális tömegegyensúlyzavarhoz vezethet. Következésképpen a glükóz-anyagcsere-zavarok tovább súlyosbítják az elsődleges szív- és érrendszeri betegségeket vagy a mikrokeringés károsodását, ami a szívelégtelenséggel szövődményes diabetes mellitushoz társuló kulcsmechanizmus lehet.

Az IDH2 részt vesz a trikarbonsav-ciklusban az izocitrát -ketoglutaráttá és a NADPt NADPH-vá való átalakulásának katalizálásával. A vizsgálatok beszámoltak arról, hogy az IDH2 kiütése egerekben a NADPH redox állapotának és a tioredoxin reduktáz aktivitásának csökkenéséhez vezethet a mitokondriumokban. Ez a sejtaktivitás csökkenéséhez és a mitokondriális oxigénfogyasztáshoz is vezethet [54]. Ezenkívül az IDH2 kiütése csökkenti a NADPH szintet és a mitokondriális GPX aktivitást máj ischaemia-reperfúziós sérülésben szenvedő egerekben, ami mitokondriális cristae elvesztéséhez, mitokondriális fragmentációhoz, mitokondriális repedések eltolódásához, citokróm c felszabaduláshoz és sejthalálhoz vezet [55]. Az IDH2 hiánya a mitokondriális ROS növekedéséhez, a hiszton dezacetiláz aktivitásának gátlásához és az NF-B acetiláción keresztüli fokozott aktivációjához vezethet, ami a gyulladás és az apoptózis fokozódásához vezet [56]. Valójában az IDH{10}}hiányos egerek felgyorsult szívelégtelenséget, fokozott apoptózist és hipertrófiát, valamint mitokondriális diszfunkciót mutatnak, ami a redox homeosztázis egyensúlyának felborulásával kapcsolatos [57]. Eredményeink összhangban vannak a korábbi vizsgálatok eredményeivel, jelezve, hogy a mitokondriális homeosztázis és az egér szívizomsejtek minőség-ellenőrzési zavarai összefüggenek az IDH2 szukcinilációjával.

A lizin szukcinilezése egy nemrégiben felfedezett fehérje poszttranszlációs módosulás, amelyben a fehérjében lévő lizin(K)-maradékot a szukcinil-koenzim A szukcinilcsoportból alakítja át [58, 59]. Kapcsolódó in vitro és in vivo vizsgálatok kimutatták, hogy a kvercetin jelentősen csökkentheti az AnglI által kiváltott szívizom kontraktilitását, a fibrózist, a gyulladást és a szívizom hipertrófiát, miközben gátolja az I. és II. típusú fibroblaszt differenciációs markerek expresszióját [28]. A kvercetin az izoproterenol által kiváltott szívhipertrófiát is visszafordítja azáltal, hogy helyreállítja a sejtek redox egyensúlyát és megvédi a mitokondriumokat [38]. Eredményeink azt mutatják, hogy a kvercetin elősegíti az IDH2 deszukcinilációját a SIRT5-ön keresztül, szabályozza a redox egyensúlyt, fenntartja a mitokondriális homeosztázist, gátolja a gyulladást, védi a szívizomsejteket, csökkenti a szívizom fibrózis károsodásának mértékét és helyreállítja a szívműködést. Ezek az eredmények összhangban vannak a korábbi tanulmányok eredményeivel; vagyis a magas glükózszintű stimuláció kiegyensúlyozatlanságot okoz a redox szintben, gyulladást okoz, és aktiválja a mitokondriális minőségfelügyeletet és a homeosztázist, valamint a mitokondriális apoptózis útvonalat. Ezenkívül kimutattuk, hogy a SIRT5 elősegíti az IDH2 deszukcinilációját, növeli a sejtek oxidatív stresszel szembeni érzékenységét, és csökkenti a szívizomsejtek oxidatív stresszes károsodását, amit korábban szintén megfigyeltek [60].

Tanulmányunknak három fő korlátja volt. Először is, bár in vivo vizsgálatokat végeztünk a szívelégtelenség és a szívizomfibrózis állatmodelljeivel a kvercetin szabályozó hatásának igazolására, nem végeztünk célzott verifikációt génkiütött állatok felhasználásával. Másodszor, csak a mitokondriális homeosztázist értékelték, és nem az endoplazmatikus retikulum működését. A myocardialis fibrózis kóros mechanizmusa elsősorban a kalcium homeosztázishoz kapcsolódik. Az endoplazmatikus retikulum fontos intracelluláris kalciumraktár. Az endoplazmatikus retikulum túlzott vagy alacsony kalciumszintje kalcium jelátviteli zavarokat okozhat, ami a szívizomsejtek rendellenes élettani funkcióihoz és szívizomfibrózishoz vezethet. Harmadszor, az endoplazmatikus retikulum stressz és a mitokondriális homeosztázis közötti kölcsönhatás nem tisztázott egyértelműen a szívelégtelenséggel szövődött diabetes mellitus patogenezisében; azonban a szívizom fibrózisát nem vizsgálták. E korlátok ellenére kutatásunk azt mutatja, hogy a kvercetin elősegítheti az IDH2 deszukcinilációját a SIRT5-ön keresztül. A kvercetin fenntartja a mitokondriális homeosztázis és a redox egyensúly szabályozását, gátolja a gyulladást, csökkenti a szívizomsejtek apoptózisát, valamint az izomfibrózis szintjét és a szív kilökődési funkciójának helyreállítását.

5. Következtetések

Eredményeink betekintést nyújtanak a myocardialis fibrózis és szívelégtelenség kóros mechanizmusába és klinikai kezelésébe. A szívelégtelenség a cukorbetegek egyik legsúlyosabb szív- és érrendszeri szövődménye; jelenleg azonban kevés olyan gyógyszer létezik, amely képes szabályozni a vércukorszintet és javítani a szívizom károsodását a klinikai gyakorlatban, és a kezelés és a patológiai mechanizmusok tisztázatlanok. Ebben a tanulmányban in vivo kísérleti vizsgálatok során fedezték fel, hogy a kvercetin hatékonyan javítja a szívelégtelenség patológiás válaszát egerekben TAC után, javítja a szívműködést, gátolja a gyulladásos faktorok expresszióját és a szívizom fibrózis szintjét, valamint védi a szívizomot. . Továbbá kimutattuk, hogy a kvercetin képes szabályozni az egér szívizomsejtek redox egyensúlyát magas glükóz körülmények között, gátolni az NLRP3 gyulladások felszabadulását, szabályozni a mitokondriális minőségi felügyeletet, fenntartani a mitokondriális homeosztázist, és gátolni a kardiomiociták apoptózisát vagy halálát magas glükóztartalmú környezetben. Ezenkívül a kvercetin hatóanyag, mint természetes gyógyszer, befolyásolja a SIRT5 szabályozó mechanizmust azáltal, hogy elősegíti a deszukcinilációt. A kvercetin szabályozhatja a SIRT5 szukcinilációját, ami javíthatja a mitokondriumok oxidatív stresszel és gyulladással szembeni toleranciáját. Arra következtetünk, hogy a kvercetin, amelynek antioxidatív stresszhatásai vannak, szabályozhatja a mitokondriális minőségi felügyeletet a "gyulladás-oxidatív stressz" útvonalon keresztül. Bár nagy előrelépés történt a "gyulladásos-oxidatív stressz-mitokondriális diszfunkció" útvonal kóros mechanizmusának megfejtésében, a kapcsolódó áthallás mechanizmusa még nem teljesen tisztázott. A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy a kvercetin kiegészítő alternatív gyógyszerként vagy napi egészségügyi kiegészítővé válhat cukorbetegek és szívelégtelenségben szenvedő betegek számára; azonban nagyszabású, többközpontú klinikai vizsgálatokra van szükség annak hatékonyságának és biztonságosságának további igazolására.

Ez a cikk a Hindawi Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2021-ből származik, cikk ID 5876841, 17 oldal: https://doi.org/10.1155/2021/5876841