Mae Gossypitrin, Flavonoid sy'n Digwydd yn Naturiol, yn Gwanhau Difrod Niwronaidd a Mitocondriaidd a Achosir gan Haearn: rhan 2
Mar 16, 2022
Cysylltwchoscar.xiao@wecistanche.comam fwy o wybodaeth
2.5. Canfod Cymhlethau Gos-Fe(I).
Rhagdybiaeth gredadwy i egluro'r canlyniadau uchod yw bod Gos yn ffurfio cymhlyg dros dro gyda Fe(ll) sy'n hwyluso ei ocsidiad gan ocsigen. Gallai'r cymhlyg trosiannol hwn gyflenwi ei electronau yn haws na Fe()-citrad, gan gynhyrchu cymhlyg mwy sefydlog gyda Fe(Ill). Mae Ffigur 6A yn dangos sbectrwm nodweddiadol o Gos gydag uchafswm amsugniad yn 276, 332 a 380 nm (llinell ddu). Arweiniodd ychwanegu Fe() at ostyngiad yn dibynnu ar grynodiad yn y brigau amsugno uchaf ac ymddangosiad un newydd yn agos at 500 nm (Ffigur 6A). Cadarnhawyd nifer yr achosion o amrywiaeth o sbectra sy'n tarddu o'r sbectrwm Gos gan bresenoldeb pwynt isosbestic yn λiso=405 nm (gweler y dotiau du) sy'n nodi cydbwysedd cemegol (cymhlethdod) rhwng Gos rhydd a chymhleth. Mae'r mewnosodiad (Ffigur 6A) yn dangos ffurfiant cymhlyg gyda stoichiometreg 2:1 (haearn gos). Cafodd stoichiometreg cymhlygion haearn Gos o'r fath ei bennu gan ddull Job sy'n dangos pwynt torri ar gymhareb molar o 0.5.
Cafwyd tystiolaeth bellach ar y gydberthynas rhwng haearn a Gos gan sbectrosgopeg IR (Ffigur 6B). Ar gyfer y Gos rhydd a'i gymhleth haearn, ystyriwyd bod y band eang sydd wedi'i leoli yn yr ystod 3000-4000 cm - yn ymestyn hydrogen- grwpiau hydrocsyl bondio oherwydd presenoldeb moleciwlau dŵr. Mae modd ymestyn v(C=O) y Gos rhydd yn digwydd ar 1654 cm-I, sydd wedi'i symud tuag at ffurfiad cymhlyg 1636 cm-Iupon. Mae'r canlyniad hwn yn awgrymu bod Fe (Ⅱ) yn gysylltiedig ag ocsigen carbonyl [31]. Ar ben hynny, mae presenoldeb dirgryniad ymestyn v(Fe-O) ar 630 cm-I yn cadarnhau ffurfio'r cymhleth haearn-Gos, gan nad yw Gos am ddim yn arddangos band o'r fath.
Ffigur 6.(A)Effeithiau Fe(II) ar sbectrwm Gos UV-VIS (200-600 nm). Cymysgedd deori sy'n cynnwys swcros 125 mM, 65 mM KCl, byffer HEPES 10 mM (pH 7.2), sitrad 2 mM, a Gos 1.6 μM. Roedd crynodiadau Fe (I) o'r brig i'r gwaelod yn {{12 }}, 0.16, 0.32, 0.48, {{20}}.64,0.8,0.96, a 1.12 μM.Inset∶ Plot Job ar gyfer y cymhleth Gos-Fe（II） ar grynodiad cyfanswm cyson 【Fe（D）】 plws 【Gos】=1.6 μM. Mae'r dot du yn dynodi'r pwynt isosbestig. Mae'r saethau ar i lawr ac i fyny yn dangos gostyngiad a chynnydd mewn gwerthoedd amsugno ar 380 a 500 nm, yn y drefn honno. Cynhaliwyd arbrofion ar 28 gradd. Cyflymder y sgan oedd 2nm/sA sefydlwyd gwaelodlin gyda'r cymysgedd deori ynghyd â 1.6 μM Fe (I) (B) sbectra isgoch o Gos a Gos-Fe (I). Dangosir enghreifftiau nodweddiadol.
2.6. Gos Atal Fe(III) Gostyngiad gan Ascorbate
Mae cyflwr haearn fferrig a hyrwyddir gan Gos yn fecanwaith gwrthocsidiol credadwy gan ei fod yn rhwystro gweithgaredd catalytig Fe(II). Serch hynny, gallai Fe(III) gael ei leihau eto i'w ffurf fferrus trwy gyfryngau rhydwytho naturiol fel ascorbate. Gallai'r olaf ail-lwytho systemau biolegol gyda Fe(II), sy'n cymryd rhan mewn adweithiau Fenton-Haber-Weiss, gan gynhyrchu'r radical OH hynod adweithiol. I archwilio'r posibiliadau hyn, defnyddiwyd ffenanthroline 1,10- i fesur lefelau ffurfiant Fe (II) o hydoddiant Gos (100 μM) wedi'i drin ag ascorbate 2 mM a chrynodiadau Fe (II) ({{6}) } μM）. Mae Ffigur 7 yn dangos bod absenoldeb Gos wedi caniatáu cyfradd ostyngiad uchaf o Fe(II) i Fe(II) (llinell ddu gyda llethr o 5.85×10-3); fodd bynnag, arafwyd y broses hon gan bresenoldeb Gos (1-munud deori, llinell werdd), ac ar ôl 5 munud o ddeori gyda Gos, gostyngodd cyfradd gostyngiad Fe(I) gan ascorbate bron i 3 gwaith (llinell goch). gyda llethr o 2.04 × 10-3). Mae'r canlyniad hwn yn dangos gallu Gos i atal y gostyngiad Fe() trwy gyfrwng ascorbate i Fe(I)
Ffigur 7. Gos yn atal Fe(ⅢI)-gostyngiad gan ascorbate yn absenoldeb mitocondria afu llygod mawr. Amodau arbrofol: swcros 125 mM, 65 mM KCl, byffer HEPES 10 mM (pH7.2), sitrad 1 mM, Gos 100μM. Cynhaliwyd arbrofion ar 28 gradd. Ychwanegwyd Ascorbate （4 mM） a 5 mM 1,10-phenanthroline ar ôl 1 munud neu 5 munud o ddeor Gos-Fe(I). Mae'r llinellau'n cynrychioli tri phroses.
2.7. Mae Gos yn amddiffyn rhag 2-Diraddio Ocsidiol Deoxyribose
Er mwyn dogfennu gallu Gos i weithredu'n ffafriol ar haearn yn lle radicalau rhydd, cynhaliwyd astudiaethau cystadleuaeth i werthuso effeithiolrwydd sborionwyr Gos a dau·OH (DMSO a salicylate) wrth amddiffyn 2.8 neu 28 mM 2-deoxyribose o haearn -difrod ocsideiddiol cyfryngol (Ffigwr 8).Roedd y·scavengers OH ar 20 mM yn amddiffyn 28 mM 2-deocsiribos yn sylweddol llai na 2.8 mM2-deoxyribose (p<0.05), as="" expected.="" gos="" was="" equally="" effective="" in="" preventing="" oxidative="" degradation="" of="" both="" 2.8="" and="" 28="">
Ffigur 8.Effaith sborionwyr Gos a·OH dimethyl sulfoxide(DMSO) a salicylate ar niwed ocsideiddiol i 2.8 neu 28 mM 2-deocsiribos a achosir gan Fe(II)-EDTA ac ascorbate. Deorwyd datrysiadau am 30 munud ar 37 gradd ac roeddent yn cynnwys byffer ffosffad 10 mM (pH7.2), 2-deoxyribose (2.8 neu 28 mM）, 150 μM EDTA, a 50 μM Fe （ⅢI) Dechreuwyd adweithiau trwy ychwanegu ascorbate at grynodiad terfynol o 2 mM.Mae'r bariau'n dangos cymedr±SD (n=3).Mae rheolaethau'n cynnwys DMSO yn unig (0.001 y cant ), sef y crynodiad toddyddion mewn samplau Gos. Defnyddiwyd y prawf-t un gynffon ar gyfer *p<0.05, n.s.,="">
3. Trafodaeth
Mae'r haearn a ryddhawyd o dan sawl cyflwr niwroddirywiol, gan gynnwys strôc isgemig a hemorrhagic, yn ysgogi dadreoleiddio homeostasis haearn yr ymennydd, gan arwain at bathoffisioleg anaf niwrolegol [4,32-34]. Ar lefelau isgellog, mae'n ymddangos bod nam mitocondriaidd yn gysylltiedig â marwolaeth niwronaidd â chyfryngau haearn [10,15,35-38]. Mae tystiolaeth preclinical yn cefnogi'r fantais o ddefnyddio chelators haearn, mesylate deferoxamine yn bennaf, yn erbyn niwroddirywiad gan gynnwys pob math o strôc [7,16]. Fodd bynnag, mae eu cost uchel a'u diffyg argaeledd, a'r ystod eang o effeithiau andwyol chelators haearn clasurol, wedi arwain at ddefnyddio chelators naturiol ar gyfer rheoli haearn mewn dyshomeostasis [39,40].
Gall cistanche wella'r imiwnedd
Dangosir gweithred amddiffynnol Gos ar gelloedd HT-22 a mitocondria ymennydd llygod mawr wedi'u deor â chymysgedd haearn/citrad, lle canfuom amddiffyniad cryf rhag difrod ocsideiddiol a achosir gan haearn. Roedd celloedd hippocampal HT-22 llygoden a oedd yn agored i orlwytho haearn (24 h) yn dangos llai o hyfywedd, a oedd yn gysylltiedig yn agos â gwasgariad pilen mitocondriaidd cynnar a gostyngiad ATP (Ffigur 2A-C, yn y drefn honno). Mae hyn yn awgrymu bod nam mitocondriaidd yn cyfrannu at farwoldeb niwronaidd. Yn wir, o dan ein hamodau ni, disgwylir i o leiaf cyfran o Fe(II) a uwchlwythir i niwronau gyrraedd yr organynnau, gan fod marwolaeth niwronaidd a achosir gan haearn wedi'i rhagflaenu gan golli gweithrediad mitocondriaidd. Felly, dangoswyd bod gorlwytho haearn yn achosi marwolaeth celloedd hippocampal HT-22 llygoden a darnio mitocondriaidd [41,42]. Yn yr un modd, mae amlygiad haearn parhaus yn cynyddu lefelau ROS mitocondriaidd mewn celloedd SHSY5Y niwroblastoma dopaminergig [43]. Ar ben hynny, dilyswyd mewnlifiad haearn helaeth i'r niwronau hippocampal, yn ogystal â difrod mitocondriaidd, ar ôl dod i gysylltiad â haearn fferrus 100 uM [36]. Yma, gwelsom fod cysylltiad agos rhwng cadwraeth a achosir gan Gos o hyfywedd y niwronau hippocampal yr effeithir arnynt gan haearn a chadwraeth eu potensial pilen mitocondriaidd a lefelau ATP.
Fel mewn celloedd cyfan, fe wnaeth yr amlygiad uniongyrchol mitocondriaidd i haearn fferrus ysgogi chwyddo helaeth yn yr organelle, gwasgariad potensial pilen, a cholli ATP (Ffigur 3A-C, yn y drefn honno). Yn y lleoliad arbrofol hwn, roedd Gos yn gallu amddiffyn y mitocondria gorlwytho haearn, a fynegwyd gan gadw'r paramedrau uchod. Yn yr ystyr hwn, gwelwyd bod mitocondria wedi'i lwytho â chrynodiad micromolar o haearn wedi cael agoriad mandwll trawsnewid athreiddedd mitocondriaidd a gwasgariad △Y mewn modd sy'n sensitif i chelation haearn ond nad yw'n dibynnu ar gamau gwrthocsidiol catalase |44]. Yn ddiddorol, adroddwyd bod y gwrthocsidydd Mito-Tempo yn amddiffyn rhag difrod gorlwytho haearn mewn niwronau hippocampal trwy ysbeilio radical anion superoxide mitochondrial a chadw cyfanrwydd morffolegol mitocondriaidd a photensial pilen [36]. Yn ddiweddar, disgrifiwyd effeithiau gwrthocsidiol y flavonoid hwn a'i allu i amddiffyn celloedd PC12 rhag marwolaeth gemegol a achosir gan hypocsia [29], lle daethpwyd i'r casgliad bod ysbwriel radical rhydd a gallu gwrthocsidiol Gos yn ymwneud yn rhannol â'r amddiffyniad rhag cyfryngu haearn HT-22 a difrod mitocondriaidd. Fodd bynnag, mae effeithiolrwydd gwell Gos yn erbyn lipoperocsidiad haearn-gyfryngol yn erbyn lipoperocsidiad trwy gyfrwng hydroperocsid tertbutyl (Ffigur 4A, B, yn y drefn honno) yn awgrymu'n gryf mai ei allu i ryngweithio haearn yw'r prif fecanwaith yn erbyn difrod a achosir gan haearn.
I nodweddu'r rhyngweithio Gos-Fe ymhellach, cynhaliwyd sawl arbrawf di-gell a di-mitocondria. Gwelsom pan gafodd polyphenol ei gyd-deor â Fe (II), bod crynodiad yr ïonau metel yn dirywio, tra bod cynnydd cyfatebol yn y gyfradd defnyddio ocsigen (Ffigur 5A-C). Mae'r effeithiau hyn yn awgrymu bod Gos yn tynnu Fe(II) o'r cymhlyg sitrad, ac yn ei ocsidio i ffurf ferrig mewn proses sy'n gofyn am O2 fel derbynnydd electronau. O ganlyniad, mae Gos yn hyrwyddo dirywiad crynodiad Fe(II) a allai rwystro'r radicalau hydrocsyl trwy adweithiau Fenton. Gan fod cymhlyg Gos-Fe(II) yn galluogi ocsideiddio cyfryngau rhydwytho perthnasol fel ascorbate, gan arwain at ffurfio/adfywio Fe(II), roeddem yn gallu dangos bod Gos yn atal y gostyngiad o Fe(II) a gyfryngir gan ascorbate. i Fe(II).
Cadarnhawyd yma hefyd y ddamcaniaeth bod Gos yn rhyngweithio'n gryf â haearn trwy dechnegau sbectrosgopig, a chadarnhawyd canlyniadau blaenorol lle'r oedd gwahanol araeau o
Nodweddwyd stoichiometry cymhleth haearn gos gan sbectrosgopeg màs ionization electron [45].
Roedd y canlyniadau hyn yn dystiolaeth o effeithiau amddiffynnol Gos yn erbyn difrod niwronaidd a gyfryngir gan haearn, yn ôl pob tebyg trwy ryngweithio ag ïonau fferrus, gan rwystro ei gyfranogiad yn y broses o ffurfio rhywogaethau ocsigen adweithiol catalytig. At hynny, mae hyn yn awgrymu ffurfio cyfadeilad trosglwyddo gwefr dros dro rhwng Fe(Ⅱ) a Gos, gan gyflymu ocsidiad Fe(II) a ffurfio cyfadeilad Fe(III)-Gos mwy sefydlog na all gymryd rhan yng nghyfnod lluosogi lipid. perocsidiad. At hynny, nid oedd asiant lleihau sy'n berthnasol yn fiolegol fel ascorbate yn gallu lleihau haearn fferrig ym mhresenoldeb Gos, gan gyfyngu ar nodwedd pro-oxidant rhai flavonoidau sy'n ymwneud ag ailgylchu ïon fferrus. [30]. Roedd gos ar grynodiadau micromolar yn fwy effeithiol na sborionwyr clasurol wrth atal ocsidiad cyfryngol haearn o 2-deoxyribose. Gellir priodoli'r effeithiolrwydd uchel hwn i ffurfio Gos-Fe(II)/() redox-active fel y gwelsom yn flaenorol ar gyfer polyffenolau eraill a wellodd eu perfformiad fel gwrthocsidyddion ar eu rhyngweithio â haearn mewn gwahanol baradeimau in vitro o ddifrod ocsideiddiol [ 22,46-48].
Mae wedi'i sefydlu y gall cyfryngau chelating sy'n cynnwys ocsigen fel ligand (oxo ligand, O2-) gelu haearn a hyrwyddo ocsidiad Fe(I), sefydlogi Fe(II), ac o ganlyniad cynhyrchu gostyngiad mewn ei botensial i leihau49]. Ar pH ffisiolegol, mae catecholau yn ffurfio cyfadeiladau bis sefydlog thermodynamig gyda haearn fferrig, sy'n cael ei ffafrio gan grynodiadau isel o'r ligandau. Mae presenoldeb catechol moiety yn strwythur Gos yn awgrymu mecanwaith rhyngweithio tebyg gyda haearn, a allai esbonio'r amddiffyniad a gyflawnwyd yn erbyn difrod haearn a achosir i gelloedd niwronaidd a mitocondria. Yn hyn o beth, rydym hefyd wedi dangos yn flaenorol bod mangiferin a guttiferone A yn ysgogi ocsidiad haearn fferrus ac yn rhwystro gostyngiad haearn fferrig [23,24,26-28].
Gall gallu Gos i gelu haearn hefyd ysgogi llwybrau signalau sy'n cyfrannu at niwroamddiffyniad. Er enghraifft, mae ensymau parth prolyl hydroxylase (PHD), yr ensymau glasurol Hypoxia Inducible Factor-lalpha(HIF-1o) sy'n addasu hydroxylation o dan normocsia, wedi'u nodi fel targedau critigol chelators haearn sy'n fuddiol yn glinigol mewn llawer o anhwylderau niwrolegol [50,51]. Mae'n ddealladwy gan fod PHD yn dibynnu ar haearn divalent fel ffactor cyplu [52]. Mae sawl genyn sydd wedi bod yn ymwneud â niwro-amddiffyniad yn cael eu rheoleiddio gan HIF-la, megis eNOS, VEGF, ac EPO[53]. Ar ben hynny, gallai actifadu HIF sy'n deillio o ataliad PHD atal nam mitochondrial sy'n cael ei gyfryngu gan straen ocsideiddiol ac apoptosis, yn annibynnol ar ei rôl fel ffactor trawsgrifio [54].
Mae Ferroptosis, y farwolaeth celloedd rheoledig sy'n ddibynnol ar haearn a nodweddwyd yn ddiweddar, wedi'i gynnig fel y mecanwaith y mae'r niwronau sy'n agored i niwed hemorrhagic yn marw trwyddo [8]. Roedd camweithrediad mitocondriaidd yn ddiweddar yn gysylltiedig â marwolaeth celloedd ferroptosis [55]. Felly, gallai atal ferroptosis, sy'n arbed swyddogaeth mitocondriaidd rhag difrod haearn, hefyd fod yn fecanwaith credadwy ar gyfer niwro-amddiffyniad yn erbyn anhwylderau niwrolegol cyfryngol haearn a warchodir gan Gos, a fyddai'n haeddu sylw pellach. Rhaid gwneud ymchwil ychwanegol ar effeithiau buddiol tybiedig modelau anifeiliaid Gos on in vivo o niwroddirywiad sy'n gysylltiedig â haearn, er mwyn cynnig y flavonoid hwn fel ymyriad therapiwtig yn erbyn niwed i feinwe'r ymennydd a achosir gan ddadreoleiddio homeostasis haearn.