Piceatannolul promovează calea mitocondrială hepatică și renală AMPK/SIRT1/PGC-1 la șobolanii expuși la rezerpină sau radiații gamma

A lua legatura:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstract

Expunerea omului la doze radio-terapeutice de raze gamma poate produce efecte tardive, care afectează negativ calitatea vieții pacienților cu cancer, perspectivele de muncă și sănătatea generală. Acest studiu a fost efectuat pentru a explora rolul Piceatannol (PIC) în procesul căii de semnalizare a „biogenezei mitocondriale” ca posibil management al perturbărilor induse într-un model(e) animal(e) stresat(e) fie prin iradiere gamma (IR), fie prin administrarea de rezerpină ( SRE); ca inhibitor al complexului I mitocondrial. PIC (10 mg/kg BW/zi; oral) a fost administrat șobolanilor timp de 7 zile, după expunerea la o doză acută de radiații (6 Gy) sau după o singură injecție cu reserpină (1 g/kg BW; sc). În comparație cu rezerpină sau radiații, PIC s-a atenuathepaticșioxidativ mitocondrial renalstres notat prin reducerea semnificativă a conținutului de peroxizi lipidici și NO cu inducerea semnificativă a activităților SOD, CAT, GSH-PX și GR. PIC a atenuat, de asemenea, semnificativ creșterea markerilor inflamatori, a TNF- și IL-6 și a markerilor apoptotici, a citocromului c și a caspazei-3. Scăderea stresului oxidativ, a inflamației și a răspunsurilor apoptotice au fost legate de o ameliorare semnificativă a biogenezei mitocondriale, demonstrată de expresia crescută și conținutul de țesut al proteinelor din calea de semnalizare SIRT1/p38-AMPK, PGC{-1. Rezultatele sunt fundamentate de ameliorarea semnificativă a funcției mitocondriale verificată de nivelurile mai ridicate de conținut de ATP și de activitatea complexului I, pe lângă îmbunătățireahepaticșifuncțiile renale. În plus, examinările histopatologice alehepaticșitesuturi renalea arătat că PIC are arhitectura tisulară modulată după leziuni tisulare induse de rezerpină sau radiații gamma. Piceatannolul îmbunătățește funcțiile mitocondriale prin reglarea dezechilibrului oxidant/antioxidant, a răspunsurilor inflamatorii și apoptotice, sugerând posibila utilizare ca terapie adjuvantă în protocoalele radio-terapeutice pentru atenuare.hepaticșileziuni renale.

Cuvinte cheie:iradiere gamma, insuficiență mitocondrială, piceatannol, rezerpină, hepatic, rinichi

costansa pentru functia renala

IntroducereRadioterapia sau radioterapia este utilizarea radiațiilor ionizante pentru a distruge celulele canceroase și a controla metastazele selectate. Majoritatea pacienților cu cancer sunt supuși radioterapiei ca parte a tratamentului cancerului, inclusiv cancerul de sân, prostată, col uterin, cap și gât, plămân și creier, precum și sarcoame.1 Efectele secundare provin din deteriorarea celulelor și țesuturilor sănătoase. în apropierea zonei de tratament. Iradierea abdominală terapeutică pentru tratamentul cancerului intestinal este de obicei asociată cu rate mai mari de durere abdominală nespecifică decât cele observate la pacienții naivi la radiații, la ani de la tratament.2 Goldberg și Lehnert3 au afirmat că evitarea lezării țesuturilor necanceroase în afara zona țintă este o prioritate majoră în utilizarea radiațiilor ionizante (IR). Stresul oxidativ indus de radiații implică o varietate de leziuni celulare dăunătoare, inclusiv modificări ale expresiei genelor, producție crescută de ROS intracelular, leziuni mitocondriale și apoptoză. În mod similar, diferite rapoarte au legat de xenobiotice indusehepaticvătămarea unor tipuri distincte de factori, inclusiv stresul oxidativ, răspunsul inflamator și moartea celulară.

Complexul mitocondrial I, cea mai mare și mai complicată enzimă a lanțului de transport de electroni și punctul de intrare al electronilor în lanțul respirator, este considerat pasul limitator al ratei în respirația generală și, astfel, joacă un rol crucial în metabolismul energetic.4 Mutații în subunitățile sale conduc la o gamă largă de tulburări neuromusculare și metabolice moștenite.5 Este documentat că reserpina inhibă complexul I, stimulează speciile reactive de oxigen/azot asociate cu inflamație și disfuncția mitocondrială în diferite organe vitale.6

Volumul mitocondrial celular cuprinde aproximativ 4% –25% din volumul total al celulei; în funcție de tipul și starea celulei, astfel, mitocondriile reprezintă o țintă substanțială pentru iradierea citoplasmatică.7 Mitocondria joacă un rol crucial în starea bioenergetică a țesuturilor; prin urmare, disfuncția sa este considerată un declanșator principal al bolilor.8 Coactivatorul gamma receptor activat de proliferator de peroxizomi-1 (PGC-1 ) este un coactivator transcripțional important care induce atât metabolismul mitocondrial, cât și biogeneza la nivelul molecular. S-a raportat că PGC-1 are un rol esențial în diferite boli, unde a arătat o expresie alterată în multe organe după chimio- și radioterapie.9 Cu toate acestea, rolul său în disfuncția mitocondrială indusă de radiații este încă neclar. Activarea PGC-1 a fost controlată prin receptori activați de proliferarea peroxizomilor (PPAR), protein kinazei activate de AMP (AMPK) și Sirtuin1 (SIRT1). Pe scurt, fosforilarea AMPK promovează expresia și activarea PGC-1; de asemenea, SIRT1 deacetilează și activează PGC-1, reglând biogeneza mitocondrială.10 Astfel, agenții care activează căile de semnalizare PGC-1 mediate de SIRT1- ar putea avea o importanță vitală în reglarea antioxidanților și funcțional mitocondrial. stări în urma distrugerii toxice cauzate de anumite Exo sau endotoxine.11 Un exemplu de astfel de agenți este piceatannolul (PIC), un polifenol aparținând grupului stilbenelor; un analog resveratrol, existent în mod natural în plante. De exemplu, atât strugurii roșii, cât și cei albi conțin PIC la concentrații de 374 și, respectiv, 43 ng/g.11 În plus, fructul pasiunii și boabele de Vaccinium sunt bogate în PIC.12,13 Sa raportat că PIC posedă un spectru larg de substanțe biologice. activități inclusiv antidiabetice, neuro-protectoare, cardioprotectoare, anti-alergice și anti-îmbătrânire.14–16 De asemenea, protejează celulele epiteliului pigmentar retinian împotriva iradierii UV-B.17 În lumina informațiilor detaliate de mai sus, acest studiu și-a propus să moduleze disfuncția mitocondrială mediată de radiații în comparație cu cea indusă de toxina mitocondrială clasică; reserpină, cu accent pe efectul potențial al piceatannolului împotriva leziunilor hepatice și renale induse de factori de stres.

Materiale și metode

Materiale:Rezerpina (metilreserpat 3,4,5-acid trimetoxibenzoic), piceatanol (3,3′,4,5′-tetrahidroxi stilben) și toți ceilalți reactivi chimici, solvenți și tampoane au fost obținute de la Sigma Aldrich Chemical Co. ( St. Louis, MO, SUA). Animale: în studiul de față au fost utilizați șobolani masculi Wister Albino cu o greutate de 150–180 g; au fost achiziționate de la unitatea de reproducere a Egyptian Holding Company for Biological Products and Vaccines. Animalele au fost găzduite în cuști standard și au avut acces gratuit la apă și o dietă standard de laborator; toate animalele au fost supuse condițiilor standard de temperatură și ciclu lumină-întuneric. Prezentul studiu a fost realizat conform liniilor directoare enunțate de Comitetul de etică a cercetării al Centrului Național de Cercetare și Tehnologie în Radiații (NCRRT), Cairo, Egipt (Nr. ref.: 195/7/2020), care a fost conform cu ghidurile internaționale pentru îngrijirea și utilizarea corespunzătoare a animalelor de laborator și a respectat legislația relevantă menționată în Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator (publicația NIH nr. 85–23, 1996).

Procesul de iradiere:O singură doză de radiații gamma 6 Gray (Gy) a fost administrată întregului corp de șobolani la o rată a dozei de 0.67 Gy/min, a fost efectuată la NCRRT (Cairo, Egipt) utilizând o gama canadiană. celulă-40 (137cesiu). Doza de radiație a fost calculată de specialiștii în Dozimetrie din NCRRT, pe baza ratei de doză emisă de sursa de 137Cesium care a fost de 0.67 Gy/min, așa cum este confirmat de studiile de validare și cartografiere a dozei programate NCRRT.

Design experimental:Pentru a evalua efectele PIC asupra disfuncției mitocondriale induse de rezerpină/radiații, șobolanii au fost asorți aleatoriu în șase grupuri experimentale; fiecare grup era format din opt animale. Grupul martor (C): șobolani normali. Grupul PIC: șobolanii au primit piceatannol timp de șapte zile succesive la o doză de 10 mg/kg/zi pe cale orală. Grupa IR: șobolani iradiați expuși la o doză acută de 6 Gy. Grupa IR plus PIC: șobolanii au primit PIC pe cale orală așa cum s-a menționat mai sus după iradiere (6 Gy). grup SRE; șobolanii au primit o singură injecție cu rezerpină; sc, în doză de 1 g/kg. RES plus grup PIC; șobolanii au primit PIC pe cale orală după injectarea cu rezerpină (după cum sa menționat anterior). Dozele PIC, IR și RES administrate în prezentul studiu s-au bazat pe studii anterioare18–20, respectiv.

Prelevare de sânge și țesut:La sfârșitul perioadei experimentale, șobolanii au fost anesteziați prin injectare intraperitoneală de uretan (1,2 g/kg bw),21 apoi sacrificați prin decapitare cervicală. Sângele a fost colectat în tuburi heparinizate și neheparinizate pentru a separa plasma și serul; respectiv, prin centrifugare la 3000 × g timp de 15 min folosind centrifuga Hettich Mikro 22R UP8U'I (Tuttlingen, Germania). Au fost colectate probe de țesuturi hepatice și renale disecate și împărțite în două porțiuni fiecare; primul dintre care a fost stocat la -80 de grade pentru evaluarea ulterioară a biomarkerilor antioxidanti, mediatorilor proinflamatori, markerilor apoptotici și expresiilor genice. A doua porțiune de probe de ficat și rinichi au fost fixate în formol neutru 10% și pregătite pentru examenul histopatologic.

Metode

Separarea fracției mitocondriale:Fracțiile mitocondriale de ficat și rinichi au fost preparate conform metodei descrise de Lampl și colab.22 Pe scurt, țesuturile au fost omogenizate pe gheață folosind un omogenizator cu pistil de teflon într-un mediu care conține 250 mM zaharoză, 10 mM Tris-HCl și 1 mM etilenă. acid diamin tetra acetic (EDTA), pH 7,2 la 4 grade. Omogenatul a fost centrifugat la 600 × g timp de 10 minute și apoi supernatantul a fost centrifugat timp de 5 minute la 15,000 × g pentru a obține peleta mitocondrială. Conținutul de proteine ​​al fracțiilor mitocondriale a fost determinat prin metoda Bradford.23

Evaluarea stării de stres oxidativ mitocondrial:Amploarea peroxidării lipidelor a fost evaluată utilizând testul acidului tiobarbituric pentru malondialdehidă (MDA), utilizat așa cum este descris de Yoshioka și colab.24 Oxidul nitric (NO) a fost măsurat conform metodei Miranda și colab.25 Superoxid dismutază (SOD), Nivelurile de catalază (CAT), glutation reductază (GR) și glutation peroxidază (GSH-Px) au fost determinate conform metodelor lui Kakkar și colab.,26 Bergmeyer și colab.,27 Goldberg și Spooner,28 și Gross și colab., 29 respectiv.

Evaluarea funcției mitocondriale:Activitatea complexului I de lanț respirator a fost determinată spectrofotometric și exprimată ca pmoli de substrat redus sau oxidat pe minut per miligram de proteină mitocondrială. Activitatea complexului I (NADH-ubichinonă oxidoreductază) a fost testată folosind 100 μmol l-1 decil ubichinonă ca acceptor de electroni și 200 μmol l-1 NADH ca donor, într-un tampon de 10 mmol l-1 KH2PO4/K2HPO4, pH 7,5, care conține 3,75 mg·mL-1 BSA, 2 mmol l-1 KCN și 7,5 μmol l-1 antimicină A. Oxidarea NADH a fost apoi măsurată la 340 nm.30 Concentrația de ATP a fost măsurată folosind Kit (Cat. Nr. S0027, Beyotime Biotechnology, Jiangsu, China) conform instrucțiunilor producătorului. Evaluarea funcțiilor ficatului și rinichilor: activitățile serice ale aspartat aminotransferazei (AST, Cat. nr. 261 002), alanin aminotransferazei (ALT, Cat. nr. 263 002) și fosfatazei alcaline (ALP, Cat. Nr. 217 002) au fost determinați ca biomarkeri pentru funcția hepatică folosind truse comerciale (Spectrum Diagnostics Co., Cairo, Egipt) conform protocolului producătorului. În mod similar; pentru a evalua funcția renală, ureea serică și nivelurile de creatinine au fost cuantificate utilizând kiturile de diagnostic Bio-Mid (Cat. Nr. URE118100 și CRE106100, Cairo, Egipt), respectiv conform instrucțiunilor producătorului.

Evaluarea markerilor inflamatori:În serul de șobolan, citokinele proinflamatorii; factorul de necroză tumorală-alfa (TNF-, Nr. Cat. RTA00) și interleukina 6 (IL{-6, Nr. Cat. SR6000B) au fost investigate folosind kituri achiziționate de la R&D Systems, Inc., Minneapolis , STATELE UNITE ALE AMERICII.

Evaluarea markerilor apoptotici:Nivelurile de proteine ​​ale citocromului-c (Cyt-c, Cat. Nr. MITOISO1, Sigma Aldrich, St Louis, MO, SUA) și Caspaze-3 (CSB, Cat. No. -E08857r, Cusabio Biotech, Ltd , China) în ficat și rinichi omogenate au fost cuantificate folosind tehnica ELISA conform instrucțiunilor producătorului.

Evaluarea moleculară a PGC mitocondrială- 1 :Conținutul de proteine ​​al PGC-1 în omogenații de șobolan de ficat și rinichi a fost determinat folosind un kit ELISA (CSB-EL018425RA, Cusabio Biotech, Ltd., China), toate procedurile au fost efectuate conform instrucțiunilor producătorului.

Detectarea expresiilor genelor ARNm SIRT1 și PGC-1 în țesuturile hepatice și renale prin PCR cantitativă în timp real (qRT-PCR):ARN total a fost extras dinhepaticșițesut renalomogenați folosind reactivul de purificare RNeasy (Qiagen, Valencia, CA), conform instrucțiunilor producătorului. Electroforeza pe gel a fost utilizată pentru a evalua calitatea ARN extras. ADNc prima catenă a fost sintetizat din 4 ug de ARN total folosind un primer Oligo (dT)12-18 și Superscript™ II-RNase Reverse Transcriptaza. Acest amestec a fost apoi incubat la 42 de grade timp de 1 oră, trusa a fost achiziționată de la SuperScript Choice System (Life Technologies, Breda, Țările de Jos). Folosind PCR în timp real (RT–PCR) cu SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA USA) conform metodei prezentate de Livak și Schmittgen31, expresia genei pentru fiecare probă a fost normalizată la expresia de - actină după cum urmează:

Analiza imunoblotting:Omogenate de ficat și rinichi de șobolan au fost utilizate pentru analiza Western blot așa cum a fost definit anterior de Mingone și colab.32 folosind tampon de liză de omogenizare (Sigma-Aldrich, St. Louis, MD, SUA). Kitul de analiză BCA (Thermo Fisher Scientific) a fost utilizat pentru a cuantifica conținutul total de proteine ​​din lizat, apoi fiecare probă a fost încărcată pe electroforeză în gel de dodecil sulfat de sodiu-poliacrilamidă 8% (SDS-PAGE) și transferată pe o membrană de nitroceluloză (Amersham Bioscience, Piscataway, New Jersey, SUA) folosind un aparat de transfer semiuscat (Bio-Rad, Hercules, California). Membranele au fost incubate cu 5% tampon de blocare a laptelui degresat care conține 10 mmol Tris-HCl (pH 7,4), 150 mmol NaCl și soluție salină tamponată cu Tris cu 0,05% Tween- 20 (TBST) la 4 grade, peste noapte. Membranele au fost apoi spălate cu TBST și incubate cu anticorpi ai fiecărui anticorp anti-SIRT1, anti-p-38 și anti-pp-38 (Thr180/Tyr182) (1:500, Cell Signaling Technologies). , Danvers, MA), peste noapte pe un agitator cu role la 4 grade. Imunoblotarea a fost efectuată utilizând anticorpul primar indicat, urmat de imunoglobulina de capră conjugată cu peroxidază de hrean (HRP) corespunzătoare (Amersham Biosciences). Detectarea chimioluminiscenței a fost efectuată utilizând kitul de detecție Amersham, conform protocoalelor producătorului, și expus la film cu raze X. Nivelurile de proteine ​​au fost cuantificate prin analiza densitometrică a autoradiogramelor utilizând un densitometru cu laser de scanare (Biomed Instruments). Rezultatele au fost determinate după normalizarea expresiei proteinei -actină (ca proteină de întreținere).

Examen histopatologic

Probele de țesuturi hepatice și renale au fost fixate în soluție de formaldehidă 10% și introduse în parafină folosind metode standard. Țesuturile secționate la 3- μm au fost tratate cu colorație de hematoxilină-eozină (H&E). La microscop cu lumină au fost inspectate secțiunile colorate.33. Modificările histopatologice ale hepatocitelor și gradul de infiltrare limfocitară periportală au fost înregistrate conform lui Ramos și colab.34. Constatările histopatologice alerenalleziunile au fost punctate conform lui Zhang et al.35

Thehepaticleziunile au fost punctate după următoarele criterii:

analize statistice

Comparațiile între diferite grupuri au fost efectuate prin analiza varianței unidirecționale (ANOVA). Este o analiză statistică parametrică care compară variația între și în interiorul grupurilor pentru a măsura diferențele dintre două sau mai multe grupuri. Toate analizele statistice au fost efectuate utilizând pachetul statistic SPSS (Statistical Program for Social Science) (SPSS® Chicago, IL, SUA) versiunea 15.0 programului software. Fiecare valoare reprezintă media ± abaterea standard colectată de la opt animale din fiecare grup. Diferența dintre medii a fost considerată semnificativă la P <>

Rezultate

Influența PIC asupra stresului oxidativ mitocondrial hepatic și renal:În ceea ce privește efectele RES și IR asuprahepaticstarea de stres oxidativ, o creștere notabilă a conținutului de MDA hepatic este asociată cu o inhibare evidentă a activităților mitocondriale ale SOD, CAT, GSH-Px și GR au fost observate în grupurile RES și IR în comparație cu grupul de control. Tratamentul PIC a atenuat semnificativ creșterea indusă de RES și IR a conținutului de MDA hepatic și a restabilithepaticActivitățile mitocondriale ale SOD, CAT, GSH-Px și GR observate în grupurile PIC plus RES și PIC plus IR în comparație cu cele ale grupurilor netratate RES și IR (Tabelul 1).

În ceea ce privește efectele PIC împotriva RES și induse de IRleziuni renale,biomarkeri de nefrotoxicitate; au fost evaluate concentrațiile serice ale ureei și creatininei. Rezultatele afișate în tabelul 1 au evidențiat o creștere marcată a ureei și a creatininei serice, însoțită de o creștere a conținutului de MDA renal, împreună cu inhibarearenalactivități mitocondriale SOD, CAT, GSH-Px și GR în grupurile RES și IR în comparație cu grupul de control. Pe de altă parte, PIC a inversat aceste efecte, deoarece a redus semnificativ nivelurile serice de uree și creatinine, precum și conținutul de MDA renal. Mai mult, administrarea PIC a indus o creștere semnificativă a activităților mitocondriale renale SOD, CAT, GSH-Px și GR în grupurile PIC plus RES și PIC plus IR, comparativ cu grupurile RES și IR (Tabelul 1).

Efectul Piceatannol asupra markerilor inflamatori și a funcțiilor hepatice și renale

Activitatea enzimelor hepatice serice; AST, ALT și ALP au fost efectuate pentru a determina amploarea leziunii hepatice induse de administrarea de rezerpină (RES) și expunerea la radiații ionizante (IR). În Tabelul 2, o creștere semnificativă a activităților AST, ALT și ALP serice în grupurile RES și IR; în comparație cu controlul, este afișat. Pe de altă parte, tratamentul șobolanilor RES și IR cu PIC a corectat semnificativleziuni hepaticeinduse de fiecare dintre substanțele toxice în activitățile AST și ALT serice în comparație cu grupurile RES și IR netratate (Tabelul 2). După cum este afișat în Tabelul 2, grupurile RES și IR au arătat o creștere marcată a nivelurilor serice de IL-6 și TNF-, în comparație cu șobolanii martor. În mod remarcabil, administrarea PIC la grupurile RES și IR a scăzut semnificativ nivelurile serice de IL-6 și TNF- în grupurile PIC plus RES și PIC plus IR, în comparație cu grupul lor de control corespunzător.

Influența tratamentului PIC asupra modificărilor mitocondriale hepatice și renale la șobolanii expuși la RES sau la radiații

Activitatea enzimei Complexului I mitocondrial și conținutul de ATP au fost evaluate ca markeri atât pentru hepatic cât și pentrufuncțiile mitocondriale renale. Fiecare din injecție cu rezerpină și radiații

expunerea a indus o scădere semnificativă a hepatice şimitocondriale renaleConținutul de ATP și activitatea complexului I, în comparație cu grupurile netratate (Tabelul 3). Cu toate acestea, grupurile tratate cu PIC au arătat o creștere semnificativă atât a activității dehidrogenazei mitocondriale (complex-1), cât și a conținutului de ATP.

Influența PIC asupra markerilor apoptotici hepatici și renaliDisfuncția mitocondrială s-a reflectat și într-un statut evident alhepaticșirenalapoptoza celulara. Datele afișate în tabelul 4 au indicat că fiecare dintre RES și IR a crescut semnificativ conținutul de țesut al hepatic șirenalcitocromul c și caspaza-3 în comparație cu grupul de control. Scăderi semnificative au fost înregistrate în grupul PIC plus IR (Tabelul 4). În cazul grupului PIC plus RES, s-au observat îmbunătățiri parțiale, dar semnificative statistic, comparativ cu grupul RES.

Tratamentul PIC a suprareglat moleculele de semnalizare PGC-1/p38 hepatocelulareDupă cum se arată în figura 1a până la d, fiecare dintre RES și IR a indus o reducere profundă a expresiei proteinelor hepatice șirenalp38 activ (p-p38Thr180/Tyr182) așa cum este indicat de scăderea expresiei p-p38/t-p38. Aceasta a fost însoțită de o scădere semnificativă a hepatice șirenalExpresia genei PGC-1 și nivelul proteinei așa cum se observă în grupurile RES și IR, în comparație cu grupul de control. Tratamentul PIC a îmbunătățit expresia perturbării induse de RES și IR a proteinelor active hepatice și renale p38 și PGC-1 în comparație cu grupurile netratate cu RES și IR; respectiv (Figura 2a–d). La nivel molecular, nivelurile de expresie a mARN și proteinei SIRT-1 au fost semnificativ scăzute în grupurile tratate cu RES și IR, comparativ cu grupul de control. De remarcat, administrarea PIC a indus o ameliorare a nivelului hepatic șirenalExpresia genei SIRT-1 și nivelurile de proteine, în comparație cu grupurile RES sau IR (Figura 3a–e).

Discuţie

Studiul actual a investigat modificările aparatului de biogeneză mitocondrială induse de o singură doză de expunere la radiații, în comparație cu cea produsă de toxina mitocondrială clasică; rezerpină, intoxicație prin inducerea unei stări de stres oxidativ împreună cu modificări ulterioare ale funcțiilor mitocondriale atât ale ficatului, cât și ale rinichilor. În afară de stresul oxidativ, există o varietate de mecanisme propuse care pot provoca leziuni tisulare, cum ar fi amplificarea reacțiilor inflamatorii, alternanța în expresia genelor și a căilor de semnalizare celulară și inducerea apoptozei.36

În studiul de față, conținutul de țesut semnificativ mai mare de peroxizi lipidici și NO cu inhibarea semnificativă a activităților SOD, CAT, GPX și GR au indicat atât radiații, cât și toxicități fiziologice induse de rezerpină în țesuturile hepatice și renale. Astfel de perturbări în starea de semnalizare redox au indus o disfuncție consecutivă în fiecare ficat și rinichi, așa cum se reflectă prin modificările observate ale biomarkerilor funcției hepatice; ALT, AST și ALP, precum și cele alefunctie renala; uree serică și creatinină în comparație cu grupul de control. Rezultate comparabile au fost raportate în studiul lui Moustafa et al.37

Un posibil mecanism al acestor creșteri este perturbarea indusă de RES a scurgerii hepatocitelor permeabilității membranei plasmatice a acestor enzime în ser.38 Pe aceeași linie, un studiu recent39 a raportat că nefrotoxicitatea indusă de radiații a fost declanșată de depresia mediată de ROS în expresia Ciclinei D1. înrenalnuclei și celule, inducând astfel modificări ale semnalizării intracelulare cu o consecințăleziuni renale.

În urma administrării sale sistemice, reserpina este distribuită în țesuturi pe baza fluxului lor sanguin și pătrunde cu ușurință în membranele celulare și apoi se leagă de componentele membranei intracelulare, în special de cele bogate în fosfolipide, formând aducti care induc o inhibare nestoichiometrică a captării monoaminei,40 cu o oxidare consecventă. starea de stres datorată proceselor de oxidare a acelor monoamine de către monoaminoxidaze.41 De asemenea, acumularea de peroxizi lipidici tisulari induce o stare inflamatorie care interferează cu funcțiile mitocondriale în mai multe organe, inclusiv ficatul și rinichiul.

În lucrarea curentă, supraproducția de ROS; care rezultă din radioliza apei tisulare indusă de IR și leziunea mitocondrială oxidativă indusă de RES poate reacționa cu macromolecule și alte ținte esențiale inducând o autoliză pronunțată în mitocondrii42, ceea ce duce la apoptoza hepatocitelor mediată de mitocondrii43, așa cum este confirmat de creșterea semnificativă ahepatică și renalăactivitatea citocromului c și a caspazei-3 prezentată în rezultatele prezente. În plus, hepatotoxicitatea și nefrotoxicitatea la șobolanii tratați cu RES și IR au fost confirmate aici prin constatări histopatologice (Figurile 4 și 5).

În acord cu cele de mai sus, am arătat în acest studiu că reserpina a redus semnificativ nivelul de ATP și activitățile Complexului I dependent de succinat, Sirt-1, PGC-1 și p38 MAPK, indicând o funcție afectată în lanțul respirator mitocondrial din ficat șitesuturi renale.Acest lucru ar putea fi atribuit unei acumulări crescute de lipide care induce o reglare în jos a SIRT1, care, la rândul său, reduce expresia genelor de oxidare în ficat și rinichi.

Protein kinazele activate de mitogen (MAPK) sunt implicate într-o buclă de activare constând din ERK-1, ERK{-2, JNK și kinaza p38, o buclă care este reglată de un mecanism dependent de mediul celular afectat. de stimuli de stres abiotic potențial nocivi.45 O investigație recentă a lui Park și colab.46 a afirmat că RES a indus considerabil MAPK, dar a inhibat fosforilarea p38, ceea ce a fost observat în datele actuale alețesuturi hepatice și renale.

Nivelurile modificate ale citokinelor circulante ar putea fi biomarkeri predictivi neinvazivi pentru radioterapie indusă și rezultatele clinice ale pacienților cu cancer.47 Diverse studii au raportat că, în condiții inflamatorii, citokinele au un rol cheie în nivelurile modificabile ale axei p38/PGC-1. 48 În studiul nostru, RES și IR au stimulat un răspuns inflamator reflectat de creșterea citokinelor TNF- și IL-6 cu niveluri reduse de p38/PGC-1 în comparație cu controlul corespunzător, sugerând implicarea p38 AMPAK inleziuni hepatice și renale. Thabet et al.49 au raportat că inhibarea PPAR-/p38 în hepatocite a dus la o activare crescută a citokinelor, cu o creștere consecutivă a expresiei chemokinelor pentru recrutarea celulelor inflamatorii, ducând la apoptoza hepatocitelor. Mecanisme propuse; RES poate induce leziuni hepatocitelor prin intermediul

integrarea proliferării reticulului endoplasmatic neted, a ribozomilor și a leziunilor mitocondriale.38 PGC-1 joacă un rol esențial în biogeneza mitocondrială în mușchiul scheletic50 și ficat.51 Deleția acestuia duce la conținut mitocondrial redus.52 Funcțiile PGC-1 ca factor de transcripție activator și este implicat în reglarea coordonată a genelor nucleare și mitocondriale, cum ar fi factorii respiratori nucleari 1 și 2 și factorul de transcripție mitocondrial-A.53 În studiul actual, tratamentul cu piceatannol a fost investigat pentru efectele sale reglatoare și inductoare asupra Sirt. -1/PGC-1 implicat în biogeneza mitocondrială și afectând astfel integritatea și funcțiile acesteia. Rezultatele au arătat că piceatannolul a redus peroxidarea lipidelor și conținutul de NO și a crescut activitatea GSH-PX, GR, SOD și CAT în ficat.

si rinichi. Aceste efecte ale piceatannolului ar putea fi atribuite asemănării sale structurale cu resveratrolul și pterostilbenul ale căror efecte comparabile au fost raportate în diferite studii. De exemplu, resveratrolul și pterostilbenul au fost raportate că măresc statutul antioxidant la animalele diabetice.54,55 În mod similar, efectele antioxidante ale pterostilbenului au fost atribuite structurii sale unice cu un grup hidroxilic și două grupări metoxilice care elimină ROS56; care sunt implicate în iniţierea şi patogeneza mai multor boli

Rezultatele au arătat, de asemenea, că piceatannolul a fost capabil să atenueze răspunsurile inflamatorii și apoptotice împotriva toxicității IR și RES în ficat și rinichi. Piceatannolul a diminuat creșterea markerilor inflamatori, TNF- și IL-6 și a markerilor apoptotici, citocromul c și caspaza-3. În plus, piceatannolul a stimulat expresiile și conținutul de țesut al proteinelor p-p38, SIRT1, PGC-1. În acest context, s-a descoperit că pterostilbenul, similar structural cu piceatannol, protejează șobolanii împotriva stresului oxidativ miocardic diabetic și a apoptozei prin fosforilarea crescută a protein kinazei activate de adenozin monofosfat (AMPK).57 În plus, s-a raportat că pterostilbenul scade stresul oxidativ cardiac prin stimularea Calea AMPK/factorul nuclear eritroid 2-factor înrudit{-2 (Nrf2)/hemo-oxigenază (HO{-1)58 și să posede proprietăți neuroprotectoare împotriva inflamației induse de amiloid prin inhibarea NLRP3/caspaze-1 calea inflamazomului în creier.59

PGC-1 este „cheia principală” a biogenezei mitocondriale care stimulează expresia genei mitocondriale și replicarea ADN-ului mitocondrial.10 În studiul actual, rezultatele au arătat că tratamentul PIC sprijină deacetilarea PGC-1 și expresia genei țintă. , cu niveluri crescute de proteine ​​de PGC-1, care activează calea dependentă de SIRT1-cum ar fi un analog resveratrol pe activarea ARNm SIRT1 în rinichii șobolanilor cu nefropatie diabetică.53

Expresia PGC-1 crescută determinată de piceatannol; aici, a fost asociat cu o activitate sporită a enzimelor antioxidante. În acord cu această observație, Rius-Pérez și colab.,60 Valera Alberni și Canto59 au raportat că PGC-1 este implicat în inducerea enzimelor de detoxifiere a ROS. Astfel, am speculat că capacitatea piceatannolului de a suprima ROS a îmbunătățit antioxidantul și a redus răspunsurile inflamatorii și apoptotice ar putea funcționa prin calea de semnalizare SIRT1/p38-AMPK.

La șobolanii tratați cu PIC după expunerea la IR și RES, scăderea stresului oxidativ, a markerilor inflamatori și apoptotici a fost însoțită de o ameliorare a biogenezei mitocondriale. Nivelurile mai ridicate de conținut de ATP și activitatea complexului I indică o funcție mitocondrială îmbunătățită. Rolul modulator al PIC în leziunile hepatice și renale a fost confirmat de îmbunătățirea funcțiilor hepatice și renale și de examenele histopatologice. Datorită funcției sale antioxidante remarcabile, piceatannolul (PIC) este un compus benefic. PIC și-a derivat proprietatea antioxidantă din legăturile duble de etilenă și grupările hidroxil fenolice.61 Li și colab.62 au descoperit că PIC a arătat o activitate antioxidantă puternică în captarea radicalilor hidroxil, datorită celor patru grupări hidroxil fenolice pe inelul benzenic. Setoguchi et al.63 au demonstrat că piceatannolul a dezvăluit o stabilitate metabolică mai mare decât resveratrolul, deoarece, în cadrul experimentului lor; curba farmacocinetică pentru piceatannol a fost de 2,1 ori mai mare decât cea pentru resveratrol.

Rezultatele obținute în studiul actual sunt în concordanță cu constatările anterioare ale celor care au raportat că fructele de căpșuni sunt o sursă bogată de fitochimice activează calea de semnalizare a proteinei kinazei activate de AMP (AMPK), implicată în biogeneza mitocondrială și apărarea antioxidantă.64–66 În în plus, Wahdan și colab.67 au demonstrat că PIC la o doză de 10 mg/kg a fost eficientă pentru a vindeca leziunile renale, iar rezultatele obținute coroborează, de asemenea, că tratamentul PIC (10 mg/kg BW) al șobolanilor expuși la toxicitatea indusă de cadmiu a evidențiat inhibarea stresului oxidativ prin reglarea în creștere a nivelurilor de expresie a ARNm și a proteinei ale căii Nrf2.18 În acest studiu, oferim un nou mecanism de protecție mediată de PIC, demonstrând că PIC ar putea proteja împotriva stresului oxidativ indus de radiațiile gamma, a disfuncției mitocondriale și a apoptozei. prin scăderea conținutului tisular de peroxizi lipidici, NO și inducerea activităților SOD, CAT, GPX și GR, împreună cu reglarea SIRT1/p38-AMPK, PGC-1 si calea gnaling. Cu toate acestea, cercetarea noastră are unele limitări; de exemplu, evaluarea tranziției permeabilității mitocondriale, evaluarea conținutului de țesuturi ale complexului II și citokinelor inflamatorii, microscopia biochimică și electronică de transmisie (TEM) a morfologiei mitocondriale ar fi fost parametri de susținere pentru a descrie mecanismele de acțiune a PIC în mai multe detalii.

Concluzie

S-ar putea concluziona că piceatannol îmbunătățește biogeneza și funcțiile mitocondriale prin reglarea dezechilibrului oxidant/antioxidant, a răspunsurilor inflamatorii și apoptotice, sugerând că acțiunea protectoare a piceatannolului ar putea fi un pas înainte în dezvoltarea terapiei adjuvante pentru pacienții supuși radioterapiei.