DELⅡ: Nya skyddande effekter av Cistanche Tubulosa-extrakt mot låg-luminans blått ljus-inducerad degenerativ retinopati

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Man-Ru Wu Cheng-Hui Lin Jau-Der Hob George Hsiao, Yu-Wen Cheng

Abstrakt

Bakgrund/Mål:Blått ljusemitterande diodljus (BLL)-inducerad fototoxicitet spelar en viktig roll vid ögonsjukdomar och orsakar retinal degeneration och apoptos i humana retinala pigmentepitelceller (RPE). Cistanche tubulosa extrakt (CTE) är en traditionell kinesisk medicin med många fördelaktiga skyddsegenskaper; dock har få studier undersökt de ögonskyddande rollerna för CTE. I denna studie undersökte vi mekanismerna bakom effekterna av CTE på BLL-inducerad apoptos in vitro och in vivo. Metoder: RPE-celler användes i den aktuella in vitro-studien och cellviabiliteten bestämdes med en 3-(4,5-dimetyltiazol- 2-yl)-2,{{8} }difenyltetrazoliumbromidanalys. Apoptosrelaterat proteinuttryck bestämdes genom western blot-analys och immunfluorescensfärgning. Bruna norska råttor användes för att undersöka exponering för kommersiellt tillgänglig BLL in vivo. Hematoxylin- och eosinfärgning, terminal deoxinukleotidyltransferas dUTP nick end-märkning (TUNEL) och western blot-analyser användes för att undersöka retinal morfologisk deformation. Resultat: CTE hämmade signifikant väteperoxid-, tertbutylhydroperoxid-, natriumazid- och BLL-inducerad RPE-skada. Vidare minskade CTE uttrycket av apoptotiska markörer som kluvet kaspas-3 och TUNEL-färgning efter BLL-exponering genom att inaktivera apoptotiska vägar, vilket visas via immunfluorescerande färgning. Dessutom inhiberade CTE den BLL-inducerade fosforyleringen av c-Jun N-terminalt kinas, extra signalrelaterade kinaser 1/2 och p38 i RPE-celler. In vivo räddade oral administrering av CTE 60-dagars periodiska BLL-exponeringsinducerade minskningar i näthinnetjockleken och minskade antalet TUNEL-positiva celler i den bruna norska råttmodellen. Slutsats: CTE är ett potentiellt profylaktiskt medel mot BLL-inducerad fototoxicitet.

TILLBAKA TILL DEL Ⅰ

Behandling av blått ljusemitterande diodljus (BLL)-inducerad fototoxicitet:cistanche tubulosa extrakt(CTE)

Diskussion

Näthinnedegeneration är en genetisk och multifaktoriell ögonsjukdom som orsakar blindhet. AMD är den vanligaste orsaken till blindhet bland äldre i utvecklade länder och är representativ för multifaktoriell retinopati [23]. Förbättringar av teknik, som de som observerats för digitala enheter, har resulterat i en ökning av den tid som människor spenderar med sina telefoner, vilket har lett till utvecklingen av smartphoneberoende och till och med beroende. Den ökande distributionen av dessa "allt-i-ett" digitala enheter över hela världen har dramatiskt påverkat vår mentala och fysiska hälsa sedan 2010. En klinisk fallstudie rapporterade att retinal degeneration inträffade när långvarig smartphoneanvändning simulerades [24]. Exponering för överdriven BL ökar syreförbrukningen och ROS-genereringen, vilket orsakar ackumulering av stora mängder toxiska retinoidadukter och näthinneskada [25]. Kliniska prövningar har visat att dagligt tillskott med en antioxidantcocktail bromsar utvecklingen av retinal cellatrofi [26]. Som ett resultat kan upptäckten av terapeutiska naturliga föreningar för användning som antioxidanttillskott vara extremt fördelaktigt för att förhindra oxidativ stress-inducerad retinal degeneration.

Det finns få data om rollen av CTE i oxidativ stress-inducerad retinopati. I den här studien undersökte vi de farmakologiska effekterna av CTE på långvarig lågintensiv BLL-exponering inducerad retinal degeneration, såväl som cellskador och apoptos till följd av exponering för olika oxidanter som H2O2, t-BHP och NaN3. Vi fann att behandling av RPE-celler som har exponerats för olika oxidanter med CTE (50 och 100 µg/ml) signifikant ökade livsdugligheten (Fig. 1B till 1D), vilket tyder på att CTE är en stark antioxidant.

Aktuella studier har visat att bland fenyletanoidglykosiderna är echinakosid, akteosid och isoakteosid de mest aktiva föreningarna i CTE, som används i traditionell kinesisk medicin och har rapporterats ha neuroprotektiva, antibakteriella, antioxidativa, anti-apoptotiska och anti-allergiska effekter [27, 28]. Echinakosid är potentiellt en kraftfull skyddande förening; studier har visat att echinakosid signifikant minskar 6-hydroxidopamin-inducerad ROS-produktion och dämpar mitokondrierelaterad apoptos genom att hämma interleukin (IL)-1 och IL-6 i PC-12-celler [ 29]. Förutom echinakosid är acteosid en medlem av hexosfamiljen och är en annan huvudbeståndsdel som finns i stjälkarna av C. tubulosa. Studier har visat att akteosid hämmar MPP plus-inducerad neuronal död och skyddar SH-SY5Y neuronala celler mot -amyloid [30]. Många terapeutiska egenskaper är förknippade med akteosid, inklusive antiallergiska, antineurotoxiska, antiinflammatoriska, antiapoptos- och antiproliferativa egenskaper [31-33]. Isoacteosid, en isoform av acteosid, hämmar det IL-1 -inducerade uttrycket av intercellulär adhesionsmolekyl-1 och vaskulär celladhesionsmolekyl-1 i humana endotelceller från navelvenen, vilket ger bevis på ROS-reduktion [34 ].

Effekterna avacteosid från cistanche tubulosa: anti-allergisk, anti-neurotoxisk, antiinflammatorisk, anti-apoptos och anti-strålning

I denna studie observerades en signifikant förlust av cellviabilitet, såväl som ökningar av Bax/Bcl-2-förhållandet och FasL- och FADD-proteinnivåer efter BLL-exponering. Samtidig behandling med CTE försvagade emellertid den BLL-inducerade aktiveringen av de inneboende Bax/Bcl-2- och yttre Fas/FasL-signalvägarna (Fig. 3). Även om BL-behandling gav många TUNEL-positiva RPE-celler, minskade CTE-administration signifikant antalet apoptotiska celler och gav skyddande effekter (Fig. 4). Kuang et al. bekräftade vidare att CTE minskar Bax-proteinuttryck och uppreglerar Bcl-2-proteinuttryck i H2O2-skadade PC-12-celler [35]. Dessutom har CTE neuroprotektiva effekter mot tumörnekrosfaktor alfa-inducerad ökning av kaspas-3-aktivitet i SH-SY5Y-celler, vilket visar de anti-apoptotiska effekterna av CTE [27]. BLL-inducerad fototoxicitet har rapporterats korrelera med ökad oxidativ stress i RPE-celler via nukleär faktor-kappa B, p38 MAP och ERK-inaktivering [36]. Vi fann att CTE minskade fosforyleringen av JNK och p38 under BLL-exponering, vilket ger bevis för CTE-medierade cellulära skyddseffekter mot BLL.

Tidigare fann vi att lågintensiv långtidsexponering för BLL inducerar retinopati i en råttmodell [19]; som en fortsättning på den studien administrerade vi oralt CTE till BN-råttor. BL-inducerad retinal degeneration och skada har studerats i andra modeller [37, 38]. Överdriven ljusexponering minskar ONL-tjockleken på grund av stressresponsen [39, 40]. I en Sprague-Dawley-råttmodell ökade produktionen av fria radikaler och ONL-tjockleken minskade efter exponering för 750 lux BLL, vilket visar fototoxiciteten hos BLL [41]. I denna studie fann vi att oral administrering av CTE förhindrade effekterna av långvarig periodisk BLL-exponering i både den perifera och centrala näthinnan hos BN-råttor (Fig. 8). Dessa resultat tyder på att CTE skyddar näthinnan från periodisk låg-luminans långvarig BLL exponering-inducerad retinal degeneration. Dessutom undersökte en klinisk fas III-studie vid University of Wisconsin effekterna och säkerheten av CTE-behandling på sjukdomens varaktighet och svårighetsgrad (identifierare för ClinicalTrials.gov: NCT00065715, University of Wisconsin-Madison Department of Family Medicine Madison, Wisconsin, United States stater, 2014).

Slutsats

Informationen ovan tyder på att CTE är en kraftfull skyddande förening mot oxidativ stress. Vidare, så vitt vi vet, är detta den första studien för att undersöka effekterna av CTE i retinala celler. Denna studie ger ytterligare information om effekter och potentiell användning av CTE hos patienter med retinopati.

cistanche tubulosa

Referenser

1Wong WL, Su X, Li X, Cheung CM, Klein R, Cheng CY, Wong TY: Global prevalens av åldersrelaterad makuladegeneration och prognostisering av sjukdomsbördan för 2020 och 2040: en systematisk översyn och metaanalys. Lancet Glob Health 2014;2:e106-e116.

2Kauppinen A, Paterno JJ, Blasiak J, Salminen A, Kaarniranta K: Inflammation och dess roll i åldersrelaterad makuladegeneration. Cell Mol Life Sci 2016;73:1765-1786.

3Ding X, Patel M, Chan CC: Molekylär patologi för åldersrelaterad makuladegeneration. Prog Retin Eye Res 2009;28:1-18.

4Wielgus AR, Collier RJ, Martin E, Lih FB, Tomer KB, Chignell CF, Roberts JE: Blåljusinducerad A2E-oxidation i råttaögon --en experimentell djurmodell av torr AMD. Photochem Photobiol Sci 2010;9:1505-1512.

5Chiras D, Kitsos G, Petersen MB, Skalidakis I, Kroupis C: Oxidativ stress vid torr åldersrelaterad makuladegeneration och exfoliationssyndrom. Crit Rev Clin Lab Sci 2015;52:12-27.

6Kernt M, Neubauer AS, Liegl R, Eibl KH, Alge CS, Lackerbauer CA, Ulbig MW, Kampik A: Cytoskyddande effekter av en blåljusfiltrerande intraokulär lins på mänskligt retinalt pigmentepitel genom att minska fototoxiska effekter på vaskulär endoteltillväxtfaktor-alfa , Bax och Bcl-2 uttryck. J Cataract Refract Surg 2009;35:354-362.

7Roehlecke C, Schumann U, Ader M, Brunssen C, Brake S, Morawietz H, Funk RH: Stressreaktion i yttre segment av fotoreceptorer efter bestrålning av blått ljus. PLoS One 2013;8:e71570.

8Huang C1, Zhang P, Wang W, Xu Y, Wang M, Chen X, Dong X: Långvarig exponering för blått ljus inducerar RGC-5 celldöd in vitro: involvering av mitokondrieberoende apoptos, oxidativ stress och MAPK signalvägar. Apoptosis 2014;19:922-932.

9Liverence BM, Scholl BJ: Object Persistence Enhances Spatial Navigation: A Case Study in Smartphone Vision Science. Psychol Sci 2015;26:955-963.

10Klettner A: Oxidativ stress-inducerad cellulär signalering i RPE-celler. Front Biosci (Schol Ed) 2012;4:392-411.

11Wang L, Chen Y, Sternberg P, Cai J: Väsentliga roller för PI3-kinas/Akt-vägen för att reglera Nrf2--beroende antioxidantfunktioner i RPE. Invest Ophthalmol Vis Sci 2008;49:1671-1678.

12Godley BF, Shamsi FA, Liang FQ, Jarrett SG, Davies S, Boulton M: Blått ljus inducerar mitokondriell DNA-skada och produktion av fria radikaler i epitelceller. J Biol Chem 2005;280:21061-21066.

13Guo Q, Zhou Y, Wang CJ, Huang YM, Lee YT, Su MH, Lu J: En öppen, icke-placebokontrollerad studie på Cistanche tubulosa glykosidkapslar (Memoregain(®)) för behandling av måttlig Alzheimers sjukdom. Am J Alzheimers Dis Other Demen 2013;28:363-370.

14You SP, Ma L, Zhao J, Zhang SL, Liu T: Fenyletanolglykosider från Cistanche tubulosa undertrycker aktivering av leverstellatceller och blockerar ledningen av signalvägar i TGF-beta1/smad som potentiella medel mot hepatisk fibros. Molecules 2016;21:102.

15Zhao Q, Yang X, Cai D, Ye L, Hou Y, Zhang L, Cheng J, Shen Y, Wang K, Bai Y: Echinacoside Protects Against MPP( plus )-Induced Neuronal Apoptosis via ROS/ATF3/CHOP Pathway Regulation. Neurosci Bull 2016;32:349-362.

16Zhao Q, Gao J, Li W, Cai D: Neurotrofiska och neuroräddningseffekter av Echinacoside i den subakuta MPTP-musmodellen av Parkinsons sjukdom. Brain Res 2010;1346:224-236.

17Chakravarthy U, Williams M; AMD Guidelines Group: The Royal College of Ophthalmologists Guidelines on AMD: Executive Summary. Eye (Lond) 2013;27:1429-1431.

18Haller JA: Aktuella antivaskulära endoteltillväxtfaktordoseringsregimer: fördelar och börda. Oftalmology 2013;120:S3-S7.

19Lin CH, Wu MR, Li CH, Cheng HW, Huang SH, Tsai CH, Lin FL, Ho JD, Kang JJ, Hsiao G, Cheng YW: Redaktörens höjdpunkt: Periodisk exponering för smartphone-härmar blått ljus med låg luminans inducerar näthinnaskada Genom Bcl-2/BAX-beroende apoptos. Toxicol Sci 2017;157:196-210.

20Du L, Chen J, Xing YQ: Eupatilin förhindrar H2O2-inducerad oxidativ stress och apoptos i humana retinala pigmentepitelceller. Biomed Pharmacother 2017;85:136-140.

21Roduit R, Schorderet DF: MAP-kinasvägar i UV-inducerad apoptos av retinala pigmentepitel ARPE19-celler. Apoptosis 2008;13:343-353.

22Chan CM, Huang JH, Lin HH, Chiang HS, Chen BH, Hong JY, Hung CF: Skyddande effekter av (-)-epigallocatechin gallat på UVA-inducerad skada i ARPE19-celler. Mol Vis 2008;14:2528-2534.

23Fletcher AE: Fria radikaler, antioxidanter och ögonsjukdomar: bevis från epidemiologiska studier om grå starr och åldersrelaterad makuladegeneration. Ophthalmic Res 2010;44:191-198.

24Alim-Marvasti A, Bi W, Mahroo OA, Barbur JL, Plant GT: Transient Smartphone "Blindness". N Engl J Med 2016;374:2502-2504.

25Moon J, Yun J, Yoon YD, Park SI, Seo YJ, Park WS, Chu HY, Park KH, Lee MY, Lee CW, Oh SJ, Kwak YS, Jang YP, Kang JS: Blåljuseffekt på retinala pigmentepitelceller av displayenheter. Integr Biol (Camb) 2017;9:436-443.

26Desmettre T, Lecerf JM, Souied EH: Nutrition och åldersrelaterad makuladegeneration. J Fr Ophtalmol 2004;27:3S38-3S56.

27Deng M, Zhao JY, Tu PF, Jiang Y, Li ZB, Wang YH: Echinacoside räddar SHSY5Y neuronala celler från TNF alfa-inducerad apoptos. Eur J Pharmacol 2004;505:11-18.

28Shiao YJ, Su MH, Lin HC, Wu CR: Echinacoside förbättrar minnesförsämringen och kolinerga underskottet som induceras av amyloid-beta-peptider via hämning av amyloidavlagring och toxikologi. Food Funct 2017;8:2283-2294.

29Wang YH, Xuan ZH, Tian S, Du GH: Echinacoside skyddar mot 6-Hydroxidopamin-inducerad mitokondriell dysfunktion och inflammatoriska svar i PC12-celler genom att minska ROS-produktion. Evid-baserat komplement Alternat Med 2015;2015:189-239.

30Wang H, Xu Y, Yan J, Zhao X, Sun X, Zhang Y, Guo J, Zhu C: Acteosid skyddar humana neuroblastom SH-SY5Y-celler mot beta-amyloid-inducerad cellskada. Brain Res 2009;1283:139-147.

31Wang HQ, Xu YX, Zhu CQ: Uppreglering av hemoxygenas-1 av akteosid genom ERK- och PI3 K/Akt-vägar ger neuroskydd mot beta-amyloid-inducerad neurotoxicitet. Neurotox Res 2012;21:368- 378.

32Xiong L, Mao S, Lu B, Yang J, Zhou F, Hu Y, Jiang Y, Shen C, Zhao Y: Osmanthus fragrans Flower Extract and Acteoside Protect Against d-Galactose-Induced Aging in an ICR Mouse Model. J Med Food 2016;19:54-61.

33Villari C, Herms DA, Whitehill JG, Cipollini D, Bonello P: Framsteg och luckor i att förstå mekanismer för askträdresistens mot smaragd askborr, en modell för träborrande insekter som dödar angiospermer. Ny Phytol 2016;209:63-79.

34Chen CH, Song TY, Liang YC, Hu ML: Acteosid och 6-O-acetylacteosid nedreglerar celladhesionsmolekyler inducerade av IL-1beta genom hämning av ERK och JNK i mänskliga vaskulära endotelceller. J Agric Food Chem 2009;57:8852-8859.

35Kuang R, Sun Y, Yuan W, Lei L, Zheng X: Skyddseffekter av echinakosid, en av fenyletanoidglykosiderna, på H2O2-inducerad cytotoxicitet i PC12-celler. Planta Med 2009;75:1499-1504.

36Kuse Y, Ogawa K, Tsuruma K, Shimazawa M, Hara H: Skador på fotoreceptorhärledda celler i kultur inducerad av ljusemitterande diodhärlett blått ljus. Sci Rep 2014;4:5223.

37Jaadane I, Boulenguez P, Chahory S, Carré S, Savoldelli M, Jonet L, Behar-Cohen F4, Martinsons C, Torriglia A: Retinal skada inducerad av kommersiella lysdioder (LED). Free Radic Biol Med 2015;84:373- 384.

38Geiger P, Barben M, Grimm C, Samardzija M: Blåljusinducerade retinala lesioner, intraretinalt vaskulärt läckage och ödembildning i musens näthinna. Celldöd Dis 2015;6:e1985.

39Kitaoka Y, Munemasa Y, Kojima K, Hirano A, Ueno S, Takagi H: Axonalt skydd genom Nmnat3-överuttryck med involvering av autofagi i synnervens degeneration. Cell Death Dis 2013;4:e860.

40Giansanti V, Rodriguez GE, Savoldelli M, Gioia R, Forlino A, Mazzini G, Pennati M, Zaffaroni N, Scovassi AI, Torriglia A: Karakterisering av stressrespons i mänskliga retinala epitelceller. J Cell Mol Med 2013;17:103-115.

41Shang YM, Wang GS, Sliney D, Yang CH, Lee LL: Vita lysdioder (LED) vid husbelysningsnivåer och näthinneskada i en råttmodell. Environ Health Perspect 2014;122:269-276.