KAEMPFEROL MELINDUNGI TERHADAP KARDIOMYOPATI KENCING MANIS TERARAH STREPTOZOTOCIN DALAM TIKUS OLEH KESAN HIPOGLISEMIK DAN MENAIKTARAF SIRT1
Feb 24, 2022
Sila hubungioscar.xiao@wecistanche.comuntuk maklumat lanjut
Kajian ini menyiasat sama ada kaempferol boleh melemahkanoksidatif, keradangan, dan kerosakan fibrotik ventrikel kiri (LVs) dalam streptozotocin (STZ)-tikus diabetes dengan memodulasi isyarat peraturan maklumat jenis mengawan senyap 2 homolog 1 (SIRT1). Tikus jantan dewasa dibahagikan kepada 5 kumpulan (n=12/each) sebagai kawalan, kawalan tambah kaempferol, STZ-induced diabetes mellitus (STZ-DM), STZ-DM tambah kaempferol, dan STZ-DM tambah kaempferol tambah EX -527, perencat sirtuin 1 (SIRT1). Pemberian kaempferol kepada tikus diabetes dengan ketara mengekalkan fungsi sistolik dan diastolik LV yang dikaitkan dengan pengurangan ketara dalam pemendapan kolagen ventrikel, penyusupansel radang, dan ungkapan protein Bcl2-protein X berkaitan (Bax), caspase terbelah-3 dan cytochrome-C. Dalam kedua-dua tikus kawalan dan kencing manis, kaempferol melemahkan kehilangan berat badan, mengurangkan puasatahap glukosa, dan peningkatan tahap insulin puasa dan HOMA-b. Selain itu, kaempferol menurunkan tahap spesies oksigen reaktif (ROS),malondialdehid(MDA), tumor necrosis factor-a (TNF-a), dan interleukin-6 (IL-6), merendahkan faktor pertumbuhan berubah-b1 (TGF-b1), dan mengurangkan tahap nuklear NF-kB p65. Bersamaan dengan itu, kaempferol meningkatkan tahap LV mangan superoxide dismutase (MnSOD) dan glutation (GSH) dan merangsang jumlah tahap protein Bcl2, aktiviti nuklear SIRT1 dan tahap nuklear faktor nuklear erythroid 2-faktor berkaitan 2 (Nrf2). Peristiwa ini dikaitkan dengan peningkatan aktiviti deacetylase dan jumlah tahap SIRT1 dan penurunan selari dalam asetilasi Nrf2, NF-kB, smad2, dan FOXO1. Kesimpulannya: kaempferol melemahkan kardiomiopati diabetik dalam tikus yang dirawat STZ melalui kesan hipoglisemik dan pelepasan insulin, serta mekanisme bebas jantung yang melibatkan pengaktifan SIRT1.
Sila klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut
PENGENALAN
Kardiomiopati diabetik (DC), yang dikenal pasti melalui keabnormalan dalam struktur dan fungsi jantung tanpa sebarang faktor risiko atau gangguan lain, adalah punca utama kegagalan jantung (HF) dan peningkatan kematian di kalangan pesakit diabetes (1). Kadar kelaziman DC baru-baru ini membimbangkan antara 19 – 26 peratus , di seluruh dunia (2). Walau bagaimanapun, manifestasi klinikal utama DC dalam individu yang terjejas termasuk hipertrofi ventrikel kiri (LV) yang tidak berfungsi, pembentukan semula yang buruk, dan gangguan diastolik awal dan fungsi sistolik lewat (2). Hiperglisemia kekal sebagai punca utama yang bertanggungjawab untuk pembangunan DC melalui mengaktifkan beberapa laluan yang saling berkaitan yang mendorong tekanan oksidatif,
keradangan, fibrosis, danapoptosis, ciri utama penyakit ini (2-4). Laluan ini termasuk kemerosotan fosforilasi oksidatif mitokondria dan pengendalian Ca2 tambah, pengaktifan sistem renin-angiotensin tempatan, metabolisme jantung dan laluan isyarat yang diubah, pengeluaran ROS yang berlebihan, pengurangan antioksidan yang tidak normal dan aktiviti yang diubah oleh beberapa faktor transkripsi ({{3} }). Pada masa ini, adalah mantap bahawa pengaktifan beberapa laluan penjanaan ROS, penindasan faktor nuklear erythroid 2-faktor berkaitan 2 (Nrf2), faktor transkripsi antioksidan utama, pengaktifan faktor nuklear kappaB (NF-kB) , dan peningkatan faktor pertumbuhan yang berubah-b1 (TGF-b1)/smad2/3), serta mengaktifkan apoptosis sel intrinsik (pengantara mitokondria) adalah mekanisme molekul berkaitan utama yang bertanggungjawab untuk DC yang disebabkan oleh hiperglikemia dalam kedua-dua haiwan dan manusia (2, 7-11).
Oleh itu, mengawal hiperglikemia dan/atau menyekat laluan yang merosakkan ini kekal sebagai strategi yang paling boleh diterima untuk mencegah/meringankan DC. Sirtuins, keluarga protein isyarat selular, telah diiktiraf sebagai pengawal selia penting homeostasis selular sebagai tindak balas kepada rangsangan tekanan (12). Di antara semua isoform, SIRT1 (peraturan maklumat jenis mengawan senyap 2 homolog 1), deacetylase yang bergantung kepada adenine nikotinamida-(NAD tambah)-, sangat dinyatakan dalam jantung mamalia dan memainkan peranan penting dalam perkembangan dan perlindungan jantung (13). Peranan perlindungan SIRT1 ditunjukkan secara in vitro dan in vivo, dalam beberapa model haiwan seperti iskemia, iskemia/reperfusi (I/R), infarksi miokardium dan HF (12-15). SIRT1 juga melindungi daripada perkembangan dan perkembangan DC dan HF seterusnya yang tahap jantungnya dilaporkan berkurangan dengan ketara dalam keadaan ini (16-20). Sehubungan itu, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa pengaktifan transgenik atau farmakologi SIRT1 bukan sahaja mengekalkan fungsi jantung, tetapi juga menghalang tekanan oksidatif jantung yang disebabkan oleh hiperglikemia, keradangan, apoptosis, dan fibrosis dalam jantung diabetes (17, 20, 21). Secara keseluruhan, kajian ini telah membuat kesimpulan bahawa kesan perlindungan SIRT1 dikaitkan dengan keupayaannya untuk menyahsetilasi beberapa mediator dan faktor transkripsi, termasuk Nrf2, Sch66, NF-kB RelA/p65, FOXO3, p53, PGC-1a, dan smad2/3 (12, 17, 18, 20, 22-26). Pada masa ini, potensi kardioprotektif beberapa semula jadiflavonoid-mediated oleh upregulation / pengaktifan SIRT1 telah ditunjukkan dalam kesusasteraan dan mendapat banyak perhatian (17, 21, 27). Kaempferol, adalah flavonoid utama yang banyak ditemui dalam sayur-sayuran dan mempunyai banyak potensi terapeutik klinikal yang disahkan terhadap gangguan radang, hepatik, buah pinggang dan kardiovaskular (21). Potensi terapeutik yang diberikan oleh kaempferol adalah pelbagai dan termasuk kesan antioksidan, anti-radang, anti-fibrotik, dan anti-apoptosis (21). Dalam pandangan ini, beberapa pengarang telah menunjukkan keupayaan kuat kaempferol untuk mengurangkan ROS dan sitokin radang, menghalang NF-kB dan TGF-b1, dan merangsang paksi Nrf-2/antioksidan dalam pelbagai keadaan (25, {{15 }}). Di samping katil, kaempferol telah digambarkan sebagai ubat anti-diabetes yang boleh melemahkan anti-hiperglisemia dan merangsang rembesan insulin (32-34). Berkenaan dengan perlindungan kardionya, kaempferol mengekalkan fungsi jantung dan integriti mitokondria dan menekan keradangan, fibrosis, dan apoptosis dalam pelbagai model haiwan kerosakan jantung termasuk kecederaan I/R, doxorubicin (DOX)/ANG II yang disebabkan HF, dan DC (29). , 35-37). Dalam kajian elegan yang baru-baru ini, kaempferol menghalang kematian sel intrinsik yang disebabkan oleh glukosa tinggi (HG)/hyperglycemia dalam sel H9c2 dan jantung tikus yang dirawat streptozotocin (STZ) dengan menekan pengeluaran sitokin radang dan pengaktifan NF-kB dan TGF. -b1, serta merangsang Nrf2 (31). Dalam kajian terbaru kami, kami telah menunjukkan keupayaan kaempferol untuk melindungi daripada nefropati yang disebabkan oleh STZ dengan membuang ROS, pengawalan antioksidan, mengaktifkan Nrf2, dan penindasan NF-kB (36). Walau bagaimanapun, di sebalik kesan antioksidan dan anti-radang yang dilaporkan dengan baik, mekanisme molekul yang tepat di sebalik kesan kaempferol kardioprotektif dalam tikus diabetes masih tidak jelas. Menariknya, kaempferol melemahkan kerosakan kardiomiosit akibat anoksia/reoksigenasi; I/R- disebabkan kerosakan saraf dan paru-paru, kadmium klorida (CdCl2) - kerosakan hippocampal teraruh, dan hidrogen peroksida (H2O2) - kerosakan retina akibat pengaktifan SIRT1 (36, 38-42). Oleh itu, dalam kajian ini, dan memberikan bukti ini, kami membuat hipotesis bahawa pentadbiran kronik kaempferol memelihara fungsi jantung dan menghalang tekanan oksidatif, keradangan, fibrosis, dan apoptosis dalam model tikus STZ-induced DC dengan pengaktifan SIRT1. Selain itu, kami telah menguji hipotesis ini dengan pentadbiran bersama EX527, perencat SIRT1 terpilih.
BAHAN DAN KAEDAH
Kenyataan etika Semua prosedur telah diluluskan oleh jawatankuasa etika haiwan di KKU yang mengikut peraturan dan garis panduan yang diterbitkan oleh Institut Kesihatan Kebangsaan AS. Haiwan Sebanyak 60 tikus Wistar jantan dewasa (150 ± 5 g/7 minggu) telah dibekalkan dari rumah haiwan di Kolej Sains di King Khalid University (KKU), Abha, Arab Saudi, dan dikekalkan di sana semasa prosedur eksperimen. Semua tikus ditempatkan di dalam sangkar plastik sebagai 4 ekor tikus/kandang dan sentiasa mempunyai akses percuma kepada makanan dan air minuman biasa mereka. Keadaan hidup ialah 21 ± 1 darjah , 60 peratus kelembapan dan 12/12 jam kitaran gelap/terang. Induksi diabetes mellitus (DM) DM telah diinduksi dalam tikus terpilih seperti yang diterangkan oleh orang lain (43, 44). Secara ringkas, setiap tikus telah berpuasa selama 12 jam dan kemudian ip disuntik dengan STZ (Ab142155, Abcam, UK, Cambridge) yang disediakan dalam 0.1 M penimbal sitrat (65 mg/kg/ pH 4.5). Semasa rawatan STZ 24 jam pertama, semua tikus dibekalkan dengan larutan glukosa 5 peratus untuk mengelakkan hipoglikemia secara tiba-tiba. Pada hari ke-3, paras glukosa darah diukur menggunakan kit yang disediakan (Cat. No. 10009582, Cayman Chemicals, Ann Arbor, MI, USA) dan tikus yang mempunyai glukosa darah lebih tinggi daripada 300 mg/kg dimasukkan ke dalam kajian dan dianggap sebagai diabetes. . Reka bentuk eksperimen Tikus dibahagikan kepada 5 kumpulan (n=12/setiap satu) sebagai 1) Kumpulan kawalan: tikus bukan diabetes dan hanya menerima 0.1 peratus larutan DMSO, secara lisan, sebagai kenderaan; 2) Kumpulan kawalan ditambah kaempferol yang dirawat: adalah tikus bukan diabetes dan menerima dos oral gavage harian kaempferol (disediakan dalam DMSO 0.1 peratus) (Cat. No K0133, Sigma Aldrich, St Louis, MO, Amerika Syarikat) (50 mg /kg); 3) Kumpulan model diabetes yang disebabkan oleh STZ (STZ-DM): adalah tikus diabetes yang hanya menerima dos harian oral sebanyak 0.1 peratus DMSO; 4) STZ-DM plus kaempferol: ialah tikus kencing manis yang menerima dos oral harian larutan kaempferol (50 mg/kg) dan 5) STZ-DM campur kaempferol tambah EX-527-kumpulan yang dirawat: yang dirawat EX{ {48}}, perencat SIRT1 terpilih pada dos akhir 5 mg/kg (ip dua kali/minggu). Semua rawatan telah dijalankan selama 8 minggu, satu tempoh yang telah ditunjukkan untuk mendorong DC dalam tikus (31). Dos kaempferol dipilih berdasarkan kajian terdahulu yang telah menunjukkan beberapa kesan perlindungan pada kepekatan dan kesan rangsangan pada SIRT1 (38, 40). Dos in vivo EX-527 telah dipilih untuk kajian Eid et al. (45) yang telah menunjukkan bahawa kepekatan sedemikian boleh secara maksimum menghalang SIRT1 jantung tanpa sebarang kesan buruk (45). Pengukuran hemodinamik jantung Pengukuran parameter hemodinamik telah dijalankan selama tiga hari selepas rawatan terakhir. Secara ringkasnya, semua tikus dipuasakan selama 12 jam dan dibius secara mendalam dengan 80/12 mg/kg larutan ketamin hidroklorida/xylazine hidroklorida (Cat. No. K-113, Sigma Aldrich, St Louis, MO, Amerika Syarikat). Selepas mengesahkan bius, setiap tikus diletakkan di atas meja pemanas dalam kedudukan terlentang. Suhu dipantau menggunakan probe dubur. Kemudian, kulit leher dibuka dan karotidarteri kiri diperuntukkan dan bebas daripada saraf dan tisu sekeliling. Kateter Millar yang ditentukur tekanan (model No. SPR 320) yang dipasang pada sistem pemerolehan data Power Lab 16 saluran (Model No 16/35, ADInstruments Pty Ltd., Bella Vista, NSW, Australia) telah dimasukkan melalui arteri karotid ke dalam LV jantung. Isyarat tekanan LV direkodkan selama 20 minit dan disimpan. Isyarat yang disimpan kemudiannya dianalisis menggunakan perisian LabChart (Versi 8, ADInstruments, Pty Ltd., Bella Vista, NSW, Australia) dan parameter berikut diperolehi: LVSP (tekanan sistolik LV) dan LVEDP (tekanan diastolik akhir LV). Semasa analisis, 5 minit pertama rakaman tidak disertakan dan dianggap sebagai fasa penstabilan.
Cistanche untuk meningkatkan daya ingatan
Terus selepas pengukuran parameter hemodinamik, dada dibuka dan sampel darah dikumpulkan terus dari jantung ke dalam tiub biasa yang disentrifugasi pada 1200 × g untuk mengumpul serum. Semua sampel serum disimpan pada -20 darjah untuk analisis biokimia selanjutnya. Kemudian jantung itu diekstrak dengan cepat, ditimbang, dan diletakkan di atas ais. LV setiap jantung dikeluarkan dan dipotong menjadi kepingan yang lebih kecil. Beberapa kepingan dimasukkan ke dalam larutan formalin penimbal 10 peratus selama 24 jam dan dihantar ke pemprosesan histologi. Tisu lain setiap LV telah dibekukan dan disimpan pada -80 darjah dan digunakan kemudian untuk analisis biokimia dan molekul. Penyediaan homogenat tisu dan ekstrak nuklear Bahagian LV beku telah dihomogenkan dalam 9 jilid sama ada garam penimbal fosfat (PBS/pH=7.4) atau penimbal 1X RIPA (Cat. No. 156034, Abcam, Cambridge, UK) ditambah 10 µg/ml perencat protease (Cat. No. 78429, ThermoFisher Sci, Waltham, MA, USA). Homogenat telah disentrifugasi pada 11000 × g (4 darjah ) untuk mengumpul supernatan yang disimpan pada -80 darjah dan digunakan kemudian untuk biokimia dan Western blotting, masing-masing. Selain itu, bahagian LV beku telah digunakan untuk menyediakan ekstrak nuklear dan sitoplasma menggunakan kit yang tersedia secara komersial (Cat. No. 113474, Abcam, Cambridge, UK) mengikut arahan pengeluar. Ketulenan pecahan nuklear dan sitoplasma telah diuji dengan pembongkaran barat menggunakan VDAC dan a-tubulin dan antibodi, masing-masing. Tahap protein semua pecahan sel diukur menggunakan kit penentuan protein berasaskan Bradford (Cat. No. 23200; Thermo-Fisher Sci., Waltham, MA, USA). mengikut arahan pengilang. Pengukuran biokimia dalam serum Tahap serum glukosa puasa diukur menggunakan kit ujian (Cat No. 10009582 Cayman Chemicals Co., Ann Arbor, MI, USA). Tahap insulin serum puasa diukur menggunakan kit ELISA (Cat. No. ELR-Insulin-1; RayBiotech Inc., Peachtree Corners, GA, USA). Fungsi sel b pankreas endokrin diukur dengan indeks HOMA-b seperti yang dikira oleh formula berikut: [insulin puasa (ng/mL) × 20]/[glukosa puasa (mg/dL) – 3.5] (46) . Tahap serum kreatinin kinase-MB (CKMB) diukur dengan kit ELISA (Cat. No. MBS2515061 dan Cat. No., MyBioSource, San Diego, CA, USA, masing-masing). Tahap serum troponin-I diukur oleh ELISA (Ab246529, Abcam, Cambridge UK). Pengukuran biokimia dalam homogenat ventrikel kiri Jumlah tahap glutation terkurang (GSH) dan mangan superoksida dismutase (MnSOD) dalam homogenat LVs diukur dengan kit ELISA (No. Kucing MBS046356 dan Cat No.
KEPUTUSAN
Tahap glukosa serum puasa meningkat dengan ketara, manakala tahap insulin puasa serum, tahap indeks HOMA-b dan berat badan akhir tikus telah menurun dengan ketara pada tikus diabetes yang disebabkan oleh STZ berbanding tikus kawalan (Rajah 1A{{3} }D). Sebaliknya, paras serum glukosa puasa telah menurun dengan ketara, tetapi berat badan terakhir tikus dan tahap insulin puasa dan HOMA-b telah meningkat dengan ketara dalam kedua-dua kawalan ditambah kaempferol dan STZ ditambah tikus yang dirawat kaempferol berbanding kepada tikus kawalan atau yang dirawat STZ masing-masing (Rajah 1A-1D). Sebaliknya, paras glukosa berpuasa kekal lebih tinggi dengan ketara dan paras insulin dan HOMA-b, serta berat badan akhir tikus kekal jauh lebih rendah dalam STZ ditambah kaempferol berbanding tikus kawalan (Rajah 1A-1 D). Selain itu, tiada perubahan ketara dalam tahap glukosa dan insulin serum puasa, serta dalam tahap HOMA-b dan berat badan akhir tikus apabila perbandingan dibuat antara STZ tambah kaempferol vs. STZ tambah kaempferol tambah EX{{ 13}} (perencat SIRT1) (Rajah 1A-1D). Kaempferol mengekalkan struktur ventrikel kiri dan fungsi hemodinamik dalam jantung tikus streptozotocin-diabetes dengan cara yang bergantung kepada SIRT1-Struktur LV normal dengan struktur myofibril yang utuh yang biasanya kelihatan susunan mendatar dengan nukleus yang terletak di tengah dan sel endothelial periferal yang utuh. diperhatikan dalam kawalan ditambah tikus yang dirawat kaempferol berbanding dengan tikus kawalan (Rajah 2A dan 2B). Selain itu, tikus kawalan ditambah kaempferol yang dirawat menunjukkan peningkatan ketara dalam LVSP tetapi tiada perubahan dalam LVEDP dan paras serum CK-MB dan troponin- I berbanding tikus kawalan (Rajah 3A-3D). Walau bagaimanapun, myofibril berorientasikan luar biasa dengan peningkatan kerosakan myofibril, kardiomiosit hipertrofi, nukleus karyolytic, dan penyusupan makrofaj diperhatikan dalam LV tikus diabetes yang disebabkan oleh STZ berbanding dengan tikus kawalan (Rajah 2C dan 2D). Selain itu, tikus STZ-diabetes juga mempunyai nilai LVSP dan paras serum CK-MB dan troponin-I yang jauh lebih tinggi dengan pengurangan ketara selari dalam nilai LVSP (Rajah 3A-3D). Struktur kardiomiosit yang hampir normal dengan pengurangan ketara dalam nilai LVEDP dan paras serum CM-MB dan troponin-I dan peningkatan ketara dalam nilai LVSP telah diperhatikan dalam tikus yang dirawat STZ ditambah kaempferol berbanding dengan tikus kawalan ( Rajah 2E dan 3A-2D). Walau bagaimanapun, peningkatan dalam semua penanda ini dalam tikus yang dirawat STZ ditambah kaempferol kekal berbeza dengan ketara antara tikus kawalan dan tikus yang dirawat STZ ditambah kaempferol. Walau bagaimanapun, perubahan struktur imej cermin seperti yang terdapat dalam LV tikus diabetes STZ juga dilihat dalam kehidupan tikus yang dirawat STZ ditambah kaempferol ditambah EX-527- (Rajah 2F). Selain itu, tiada variasi ketara dalam tahap LVSP dan LVEDP, serta paras serum CK-MB dan troponin-I diperhatikan apabila tikus STZ-diabetes dibandingkan dengan tikus yang dirawat STZ plus kaempferol plus EX-527-(Rajah). 3A-3D). Data ini menunjukkan bahawa peningkatan struktur dan fungsi jantung selepas kaempferol adalah bergantung kepada SIRT1-. Kaempferol mendorong penindasan SIRT1-bergantung kepada fibrosis ventrikel kiri dengan merendahkan faktor pertumbuhan yang berubah-b1 Normal beberapa tahap gentian kolagen diperhatikan dalam LV kawalan dan kawalan serta tikus yang dirawat kaempferol (Rajah 4A, 4B dan 4G ). Peningkatan pemendapan kolagen diperhatikan dalam LV tikus diabetes yang disebabkan oleh STZ berbanding dengan kawalan atau kawalan ditambah tikus yang dirawat kaempferol (Rajah 3C dan 3G). Walau bagaimanapun, penurunan jelas dalam pemendapan kolagen diperhatikan dalam LV STZ ditambah kaempferol dan berbanding dengan tikus yang dirawat STZ (Rajah 4D dan 4E). Sebaliknya, peningkatan pemendapan kolagen turut diperhatikan dalam LV STZ tambah kaemferol tambah EX-527 berbanding STZ tambah kaempferol (Rajah 4F dan 4G). Pada masa yang sama, peningkatan paras protein TGF-b1 diperhatikan dalam LV tikus STZ-diabetes berbanding tikus kawalan (Rajah 4H). Namun begitu, paras protein TGF-b1 telah menurun dengan ketara dalam LV kedua-dua kawalan tambah kaempferol dan STZ tambah kaempferol berbanding tikus kawalan atau STZ-diabetes, masing-masing (Rajah 4H). Nota, tiada variasi ketara dalam paras protein TGF-b1 diperhatikan apabila tikus STZ-diabetes dibandingkan dengan STZ tambah kaempferol tambah EX-527 (Rajah 4H). Kaempferol menghalang tekanan oksidatif dan keradangan ventrikel kiri oleh SIRT1-peningkatan bergantung kepada Nrf2 dan penindasan NF-kB p65 Jumlah tahap ROS, MDA, IL-6 dan TNF-a, serta nuklear tahap NF-kB p65, telah meningkat dengan ketara, tetapi jumlah tahap GSH dan SOD, serta tahap nuklear Nrf2, telah ditindas dengan ketara dalam LV tikus yang disebabkan oleh STZ berbanding dengan tikus kawalan (Rajah 5A{ {94}}D dan 6A-6D). Walau bagaimanapun, pengurangan ketara dalam jumlah tahap ROS, MDA, IL-6 dan TNF-a, dan dalam tahap nuklear NF-kB p65 dengan peningkatan serentak dalam tahap SOD, GSH dan nuklear tahap Nrf2 diperhatikan dalam LV kedua-dua kawalan tambah kaempferol dan STZ tambah kaempferol berbanding tikus kawalan atau STZ-diabetes, masing-masing (Rajah 5A-5D dan 6A- 6D). Namun begitu, tiada variasi ketara dalam tahap semua parameter ini diperhatikan antara STZ campur kaempferol dan STZ campur kaempferol tambah EX{107}}tikus yang dirawat, menunjukkan bahawa kesan antioksidan dan anti-radang kaempferol adalah kedua-duanya SIRT{{109} }bergantung (Gamb. 5A-5D dan 6A-6D). Kaempferol menghalang kematian sel intrinsik kardiomiosit dalam mekanisme yang bergantung kepada SIRT{114}}Tanpa perubahan dalam tahap protein sitoplasma sitokrom-C mahupun jumlah tahap protein Bax dan caspase terbelah{116}}, jumlah tahap protein Bcl2 mempunyai ketara .
STZ ditambah kaempferol berbanding dengan tikus kawalan atau diabetes yang disebabkan oleh STZ, masing-masing (Gamb. 8A, 8B dan 9A-9C). Pentadbiran EX-527, perencat SIRT1 terpilih merendahkan aktiviti nuklear dan penyetempatan SIRT1 dengan ketara berbanding semua kumpulan lain (Gamb. 8A, 8B dan 9A- 9D). Selain itu, paras asetil NF-kB p65 kekal lebih tinggi dengan ketara tetapi paras protein asetil Nrf2 dan FOXO1 tidak jauh berbeza antara tikus STZ-diabetes dan STZ tambah kaempferol tambah EX-527 (Rajah 9A-9C ).
PERBINCANGAN
Data kajian ini mengesahkan kajian Chen et al yang diterbitkan sebelum ini. (29) dan menyokong penemuan, yang mencadangkan bahawa kesan kaempferol kardioprotektif terhadap DC yang disebabkan STZ dalam tikus dimediasi oleh kesan hipoglisemik, antioksidan, anti-radang, anti-fibrotik, dan anti-apoptosis. Walau bagaimanapun, penemuan baru kajian ini ialah kami menunjukkan, buat kali pertama, bahawa semua mekanisme perlindungan jantung yang diberikan oleh kaempferol ini bergantung kepada SIRT1-di mana menyekat SIRT1 oleh perencat terpilih, EX-527 menghapuskan semua kesan jantung berfaedah kaempferol. Ringkasan mekanisme perlindungan yang diberikan oleh kaempferol terhadap DC yang disebabkan oleh STZ ditunjukkan dalam Rajah 10. Hiperglisemia akibat peningkatan pemusnahan sel b adalah punca utama pembangunan dan perkembangan DC pada manusia dan haiwan eksperimen (2, 4, 47). STZ, analog glukosa sitotoksik, adalah ubat yang paling biasa yang membawa kepada pemusnahan oksidatif sel b dan digunakan secara meluas untuk mewujudkan DM dalam tikus dan seperti yang ditunjukkan dalam kajian ini (48). Walau bagaimanapun, pemberian kaempferol kepada kedua-dua tikus kawalan dan diabetes dengan ketara menurunkan paras glukosa serum dan insulin berpuasa dan dengan ketara meningkatkan nilai HOMA-b, indeks utama untuk fungsi sel b pankreas, dengan itu mematuhi hipoglikemik dan insulin yang kuat. -melepaskan kesan. Selain itu, ia meningkatkan berat badan terakhir tikus yang mencadangkan tindakan periferi insulin yang lebih baik dan melemahkan otot yang disebabkan oleh kekurangan insulin dan pembaziran tisu adiposa. Walau bagaimanapun, mekanisme tepat yang mana kaempferol menurunkan paras glukosa darah dan merangsang tahap peredaran insulin tidak disiasat dalam kajian ini dan boleh diganggu daripada kajian terdahulu yang serupa. Dalam hal ini, kaempferol melindungi kerosakan oksidatif sel pankreas yang disebabkan oleh STZ disebabkan oleh
sifat antioksidannya (32, 33). Walau bagaimanapun, jika ini betul, data kami mencadangkan bahawa mekanisme perlindungan antioksidan sel b pankreas tidak bergantung pada memodulasi tahap dan aktiviti SIRT1 pankreas kerana parameter metabolik normal diperhatikan dalam tikus diabetes yang dirawat dengan perencat kaempferol dan SIRT1 (EX{ {5}}). Sebaliknya, kajian lain telah menunjukkan bahawa kesan hipoglisemik kaempferol dimediasi dengan meningkatkan kepekaan insulin periferi, merangsang ekspresi GLUT-4, meningkatkan pengambilan glukosa periferal dan menyekat glukoneogenesis hepatik (31, 33). Selain itu, ada kemungkinan bahawa kesan hipoglisemik dan pelepasan insulin kaempferol dimediasi dengan merangsang pembebasan insulin daripada sel-b yang masih hidup melalui modulasi depolarisasi membran selular (iaitu merangsang saluran K plus sensitif ATP), kesan yang serupa. kepada ubat sulfonilurea (49, 50). Sebaliknya, lebihan pengeluaran ROS adalah ciri utama semasa pembangunan DC dan komplikasi yang disebabkan oleh DM yang lain dan merupakan mekanisme patofisiologi utama yang mendasari semua kesan buruk lain termasuk keradangan, fibrosis, dan apoptosis (10, 51). Malah, menyekat pengeluaran,
ROS dengan ekspres berlebihan atau pengaktifan farmakologi Nrf2 dan antioksidan lain (iaitu N-acetylcysteine (NAC), katalase dan SOD) melemahkan kebanyakan komplikasi diabetes dan menghalang laluan keradangan dan apoptosis dalam tisu serval termasuk jantung (10, {{3} }). Secara umum, hiperglikemia mendorong ROS jantung dengan meningkatkan autoksidasi yang merangsang, peroksidasi lipid, dan laluan penjanaan ROS lain seperti angiotensin II/NDAPH oksidase, nitric oxide synthase (NOS), lipoxygenase (LOX), asid lemak bebas/kerosakan mitokondria dan protein kinase C (PKC), produk akhir glikasi lanjutan (AGEs), heksamina, dan laluan poliol (4, 5, 11, 51, 55, 56). Sebaliknya, ROS yang disebabkan oleh hiperglikemia boleh merangsang keradangan jantung dengan meningkatkan ekspresi beberapa sitokin radang dan molekul lekatan, penyusupan monosit/neutrofil, dan mengaktifkan NF-kB/ NRLP3 inflammasom (2, 7, 8, 56-58). Selain itu, ROS dan sitokin radang boleh merangsang kematian dan fibrosis sel intrinsik dan ekstrinsik jantung dengan merangsang ekspresi Bax, menurunkan Bcl2, dan mengaktifkan laluan isyarat TGF-b/Samd2/3 (2, 9, 59, 60). Tambahan pula, hiperglikemia menghalang degradasi kolagen dengan meningkatkan glikosilasinya dengan berinteraksi dengan AGEs, yang seterusnya memupuk kekejangan jantung.
(61). Walau bagaimanapun, sementara hiperglikemia awal merangsang transaktivasi Nrf2, hiperglikemia yang berpanjangan mengatasi antioksidan dan menyekat pengaktifan faktor transkripsi ini (39, 62). Berikutan kajian ini, peranan ROS, tekanan oksidatif, keradangan, fibrosis, dan apoptosis dalam pembangunan dan perkembangan DC dalam model haiwan kami juga disahkan oleh kerosakan yang jelas dalam LV tikus, pemendapan kolagen, peningkatan penanda sel intrinsik. kematian (iaitu Bax yang lebih tinggi, caspase terbelah-3, dan cytochrome-C, dan Bcl2 yang diturunkan) dan pengurangan dalam fungsi LV. Penemuan ini juga seiring dengan peningkatan ketara dalam tahap jantung ROS, peroksida lipid, dan sitokin radang, dan pengaktifan NF-kB p65 dan TGF-b1. Selain itu, rawatan dengan STZ mengurangkan tahap nuklear Nrf2, serta jumlah tahap GSH dan SOD. Sebaliknya, kaempferol dapat mengekalkan fungsi LV, mengurangkan pemendapan kolagen, menyekat fibrosis jantung, dan membalikkan perubahan dalam semua kejadian biokimia ini, dengan itu mencadangkan kesan antioksidan, anti-radang, anti-fibrotik dan anti-apoptosis yang kuat. Pemerhatian penting dalam kajian ini ialah kaempferol juga dapat mengurangkan tahap MDA dan ROS, menyekat penyetempatan nuklear NF-kB p65, dan merangsang tahap nuklear Nrf2 dan jumlah tahap GSH, dan SOD, tanpa perubahan dalam ungkapan penanda apoptosis/anti-apoptosis bukan TGF-b1 di dalam hati tikus kawalan. Berdasarkan data ini, kita boleh berhujah dengan kuat bahawa kesan cardioprotective kaempferol terhadap DC dalam model haiwan ini dimediasi oleh potensi antioksidan dan anti-radang yang dimediasi, terutamanya, dengan mengaktifkan / mengawal selia Nrf2 dan penindasan NF-kB p65. Juga, data ini mungkin mencadangkan bahawa potensi anti-fibrotik dan anti-apoptosis yang diperhatikan kaempferol dalam jantung diabetes boleh menjadi sekunder kepada kesan antioksidan dan anti-radangnya. Data ini disokong oleh kajian terbaru Chen et al. (31) yang juga telah menunjukkan bahawa kaempferol menghalang tekanan oksidatif, keradangan, fibrosis, dan apoptosis sel intrinsik dalam sel H9c2 terdedah glukosa tinggi, serta di tengah-tengah tikus diabetes yang disebabkan oleh STZ terutamanya oleh pengawalan Nrf2 dan menghalang NF- kB. Dengan cara yang sama, kesan perlindungan kaempferol terhadap kerosakan jantung, buah pinggang, dan saraf dalam model haiwan lain terutamanya dikaitkan dengan keupayaannya untuk menghilangkan ROS dan penindasan keradangan yang dimediasi oleh pengaktifan Nrf2 dan penindasan NF-kB (29, { {38}}, 40).
potensi kaempferol dan perlindungan kardio dalam jantung diabetes tidak pernah diuji sebelum ini. Atas sebab ini, adalah menjadi kepentingan kami untuk menyiasat kesan kaempferol pada ekspresi SIRT1, protein utama yang memainkan peranan penting semasa tindak balas tekanan selular. Hipotesis ini berdasarkan kesan luas, antioksidan, kesan anti-radang, anti-fibrotik dan anti-apoptosis SIRT1 (12). Selain itu, tahap dan aktiviti SIRT1 berkurangan dengan ketara di dalam jantung semasa DM lewat dan di jantung yang gagal, manakala pengaktifan SIRT1 mengekalkan fungsi jantung dan menghapuskan sepenuhnya tekanan oksidatif jantung, keradangan, dan apoptosis yang berkaitan (20, 21, 26). Juga, penyahaktifan SIRT1 dalam kardiomiosit mengakibatkan gejala klinikal yang kelihatan sangat mirip dengan DC, manakala resveratrol, pengaktif SIRT1 membalikkannya. Selain itu, kaempferol boleh mengaktifkan SIRT1 dalam otak, paru-paru, retina dan kardiomiosit, in vitro, atau in vivo dalam model haiwan lain (36, 40-42). Walau bagaimanapun, pemahaman semasa kami tentang peranan perlindungan sistemik SIRT1 kini telah mantap dan dikaitkan dengan aktiviti deacetylasenya (12). Oleh itu, SIRT1 boleh menyahsetilasi p53 pada Lys373/Lys382 dan memusuhi p53-penyelarasan Bax yang disebabkan dan seterusnya pengaktifan apoptosis sel intrinsik dan penuaan pramatang (12, 69). Selain itu, SIRT1 menghalang faktor berkaitan p300/CBP (PCAF) yang menstabilkan p53 (70). Selain itu, kesan anti-radang SIRT1 dimediasi oleh deasetilasi subunit RelA/p65 pada Lys310 dalam NF-kB dan seterusnya kehilangan aktiviti transkrip NF-kB (71-73). Walau bagaimanapun, peraturan keadaan redoks dan potensi antioksidan SIRT1 dimediasi oleh deasetilasi faktor transkripsi serval, termasuk FOXO-3a dan Nrf2, yang kedua-duanya merangsang sintesis beberapa antioksidan seperti enzim antioksidan (iaitu katalase, glutation peroksidase ; SOD) dan GSH (20, 21, 25, 74). Malah, walaupun beberapa kajian telah menunjukkan bahawa asetilasi Nrf2 diperlukan untuk pengaktifannya (75). Bukti lain yang tersedia telah menunjukkan bahawa SIRT1-mengakibatkan nyahetilasi Nrf2 meningkatkan transkripsi Nrf2 dan penyetempatan dan kestabilan nuklearnya (76). Tambahan pula, SIRT1 juga boleh memodulasi struktur dan kontraktiliti jantung dengan mengekalkan ekspresi SERCA2 dan menghalang penjanaan ROS dengan merendahkan dan menghalang biogenesis mitokondria psch66 dan FOXO3 / PGC-a-mediated (17, 77). Juga, SIRT1 boleh secara langsung menyekat fibrosis tisu dengan deasetilasi Smad2/3 (44, 78). Sama seperti bukti yang disebutkan di atas, pengurangan ketara dalam aktiviti deacetylase nuklear dan ekspresi SIRT1 dalam jantung diabetes nampaknya mengambil bahagian dengan ketara dalam kesan merosakkan jantung yang diperhatikan 90 hari selepas induksi DM. Pengurangan tahap/aktiviti SIRT1 sedemikian membawa kepada peningkatan ketara yang ketara dalam tahap asetilasi smad2, NF-kB, FOXO3, dan Nrf2, sekali gus mempotensikan pengeluaran ROS, pengurangan tahap antioksidan, keradangan, dan kematian sel intrinsik. Walau bagaimanapun, penemuan baru dalam kajian ini ialah kaempferol dapat mengimbangi dan mengaktifkan SIRT1 dan deasetilat, semua faktor transkripsi ini di dalam hati kedua-dua tikus kawalan dan STZ-DM, dengan itu mengesahkan bukti yang dinyatakan sebelum ini bahawa kaempferol adalah pengaktif yang kuat. daripada SIRT1. Untuk menguji sama ada mekanisme perlindungan didorong oleh SIRT1 secara adil, kami telah mentadbir bersama EX-527, perencat SIRT1 terpilih bersama-sama dengan kaempferol dalam tikus diabetes. Seperti yang dijangkakan, pentadbiran EX-527 memansuhkan sepenuhnya semua manfaat jantung dan biokimia yang diberikan oleh kaempferol. Data ini mencadangkan bahawa kesan anti-oksidan dan anti-radang dan anti-fibrotik berkesan yang diperhatikan dan kesan anti-apoptosis yang berikutnya daripada kaempferol adalah bergantung kepada SIRT1-
RUJUKAN
1. Gilbert RE, Krum H. Kegagalan jantung dalam diabetes: kesan terapi ubat anti-hiperglisemik. Lancet 2015; 385: 2107- 2017.
2. Jia G, Hill MA, Sowers JR. Kardiomiopati diabetik: kemas kini mekanisme yang menyumbang kepada entiti klinikal ini. Circ Res 2018; 122: 624-638.
3. Jia G, DeMarco VG, Sowers JR. Rintangan insulin dan hiperinsulinemia dalam kardiomiopati diabetik. Nat Rev Endokrinol 2016; 12: 144-153.
4. Nunes S, Rolo AP, Palmeira CM, et al. Kardiomiopati diabetes: fokus pada tekanan oksidatif, disfungsi mitokondria, dan keradangan. Dalam: Cardiomyopathies-Types and Treatments, K. Kiraly (ed.) Intech 2017: 235-257.
5. Wilson AJ, Gill EK, Abudalo RA, Edgar KS, Watson CJ, Grieve DJ. Spesies oksigen reaktif memberi isyarat dalam jantung diabetes: prospek yang muncul untuk penyasaran terapeutik. Hati 2018; 104: 293-299.
6. Ritchie RH, Abel ED. Mekanisme asas penyakit jantung diabetik. Circ Res 2020; 126: 1501-1525.
7. Lorenzo O, Picatoste B, Ares-Carrasco S, Ramirez E, Egido J, Tunon J. Potensi peranan faktor nuklear kB dalam kardiomiopati diabetik. Mediators Inflamm 2011; 2011: 652097. DOI: 10.1155/2011/652097.
8. Fuentes-Antras J, Ioan AM, Tunon J, Egido J, Lorenzo O. Pengaktifan reseptor seperti tol dan kompleks inflammasom dalam keradangan yang berkaitan dengan kardiomiopati diabetik. Int J Endokrinol 2014; 2014: 847827. DOI: 10.1155/2014/847827
9. Russo I, Frangogiannis NG. Fibrosis jantung yang berkaitan dengan diabetes: pengesan selular, mekanisme molekul dan peluang terapeutik. J Mol Sel Kardiol 2016; 90: 84-93.
10. Ge ZD, Lian Q, Mao X, Xia Z. Status semasa dan cabaran Nrf2 sebagai sasaran terapeutik yang berpotensi untuk kardiomiopati diabetik. Int Heart J 2019; 60: 512-520.
11. Jubaidi FF, Zainalabidin S, Mariappan V, Budin SB. Disfungsi mitokondria dalam kardiomiopati diabetik: kemungkinan peranan terapeutik asid fenolik. Int J Mol Sci 2020; 21: 6043. DOI: 10.3390/ijms21176043 12. D'Onofrio N, Servillo L, Balestrieri ML. Laluan isyarat SIRT1 dan SIRT6 dalam perlindungan penyakit kardiovaskular. Isyarat Redoks Antioksida 2018; 28: 711-732.
