Το εκχύλισμα Herba Cistanche ενισχύει την κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης και την αναπνοή σε καρδιές αρουραίων, με πιθανή επαγωγή πρωτεϊνών αποσύνδεσης

Ada Hoi-Ling Siu & Kam Ming Ko

Για να αναφέρουμε αυτό το άρθρο: Ada Hoi-Ling Siu & Kam Ming Ko (2010) Το εκχύλισμα Herba Cistanche ενισχύει την κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης και την αναπνοή σε καρδιές αρουραίων, με πιθανή επαγωγή πρωτεϊνών αποσύνδεσης, Pharmaceutical Biology, 48:5, 512-517, DOI: 10.3109/13880200903190985

Για να συνδεθείτε σε αυτό το άρθρο: https://doi.org/10.3109/13880200903190985

Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com

Αφηρημένη

HerbaCistanche, ένα κινέζικο βότανο που προέρχεται από ολόκληρο το φυτό τουCistanchedeserticolaΤο YC Ma (Orobanchaceae), έχει αποδειχθεί ότι ενισχύει τη δημιουργία μιτοχονδριακού ATP και προστατεύει από τον τραυματισμό της μυοκαρδιακής ισχαιμίας/επαναιμάτωσης (I/R) ex vivo σε αρουραίους. Για να ορίσουμε τον ρόλο των μιτοχονδρίων στην καρδιοπροστατευτική δράση του Herba Cistanche, διερευνήσαμε την επίδραση του HerbaCistancheθεραπεία για την κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης και τις λειτουργικές παραμέτρους σε καρδιές αρουραίου. Θεραπεία με μεθανολικό εκχύλισμα HerbaCistancheενισχυμένη κατάσταση μιτοχονδριακής γλουταθειόνης, μειωμένη περιεκτικότητα μιτοχονδριακού Ca2 συν και αυξημένο δυναμικό μιτοχονδριακής μεμβράνης. Επιπρόσθετα, μια αύξηση της αναπνοής κατάστασης 4, ενδεικτική της μη συζευγμένης αναπνοής, παρατηρήθηκε σε μιτοχόνδρια που απομονώθηκαν από το HerbaCistanche-Καρδιές αρουραίων με θεραπεία. Η ενίσχυση της κατάστασης και της λειτουργικής ικανότητας της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης, καθώς και η πιθανή επαγωγή πρωτεϊνών αποσύνδεσης, μπορεί να σχετίζεται με την καρδιοπροστασία που παρέχει η HerbaCistancheθεραπεία που προστατεύει από τραυματισμό I/R.

Cistancheέχει πολλά οφέλη για την υγεία

Λέξεις-κλειδιά:HerbaCistanche; μιτοχόνδρια; γλουταθειόνη; ασβέστιο; δυναμικό μεμβράνης? μιτοχονδριακή αναπνοή; αποσύνδεση

Εισαγωγή

Η επαναιμάτωση ενός προηγουμένως ισχαιμικού μυοκαρδίου προκαλεί μια σειρά μιτοχονδριακών αλλαγών, συμπεριλαμβανομένης της αυξημένης παραγωγής αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS), υπερφόρτωσης Ca2 συν και μείωση της παραγωγής τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), τα οποία όλα μπορούν να οδηγήσουν σε νέκρωση ή/και απόπτωση- μεσολαβούμενος κυτταρικός θάνατος (Redegeld et al., 1992; Lemasters et al., 1998). Καθώς τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον καθορισμό της μοίρας των καρδιομυοκυττάρων μετά την πρόκληση ισχαιμίας/επαναιμάτωσης (I/R), η προστασία έναντι της βλάβης του I/R του μυοκαρδίου θα πρέπει επομένως να στοχεύει στη διατήρηση της δομικής και λειτουργικής ακεραιότητας των μιτοχονδρίων. Η διατήρηση του μεταβολισμού της μιτοχονδριακής ενέργειας μετά την πρόκληση I/R είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή η συσταλτική λειτουργία της καρδιάς εξαρτάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το ATP που δημιουργείται από τα μιτοχόνδρια. Τα καρδιομυοκύτταρα που είναι ζωντανά αλλά δεν συστέλλονται έχουν πολύ μικρή χρήση.

Το Herba Cistanche, ολόκληρο το αποξηραμένο φυτό του Cistanche deserticola YC Ma (Orobanchaceae), είναι ένα παρασιτικό φυτό που αναπτύσσεται κυρίως στις ερημικές περιοχές της βόρειας και βορειοανατολικής Κίνας. Το Herba Cistanche, που ταξινομείται ως βότανο "αναζωογονητικό του Yang" στην κινεζική ιατρική, συνταγογραφείται για την ανεπάρκεια των νεφρών, τη γυναικεία στειρότητα και τη δυσκοιλιότητα που προκύπτει από την ξηρότητα του εντέρου σε γεροντικούς ασθενείς (Chen, 1998). Προηγούμενες μελέτες στο εργαστήριό μας έδειξαν ότι ένα μεθανολικό εκχύλισμα Herba Cistanche αυξάνει την ικανότητα παραγωγής ATP του μυοκαρδίου (Leung & Ko, 2008) και προστατεύει από τραυματισμό I/R του μυοκαρδίου σε αρουραίους (Leung, 2006). Ενώ η διέγερση της ικανότητας παραγωγής ATP ήταν παράλληλη με την ενίσχυση της μεταφοράς ηλεκτρονίων μιτοχονδρίων (Leung & Ko, 2008), η καρδιοπροστασία έναντι του τραυματισμού I/R που προέκυψε από τη θεραπεία Herba Cistanche συσχετίστηκε με μείωση της μείωσης του ATP του μυοκαρδίου (Leung, 2006). Στην παρούσα μελέτη, για να καθοριστεί ο ρόλος των μιτοχονδρίων στην καρδιοπροστατευτική δράση του Herba Cistanche, διερευνήσαμε την επίδραση της θεραπείας με Herba Cistanche στην κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης, την περιεκτικότητα σε Ca2 plus, το δυναμικό της μεμβράνης και τον ρυθμό αναπνοής, σε καρδιές αρουραίων.

κιστανάκιοφέλη deserticola

Υλικά και μέθοδοι

Φυτικό υλικό

Το Herba Cistanche αγοράστηκε από έναν τοπικό έμπορο βοτάνων (με έδρα το Χονγκ Κονγκ) (Lee Hoong Kee). Το βότανο επικυρώθηκε από τον προμηθευτή και ένα δείγμα κουπονιού (HKUST00301) κατατέθηκε στο Τμήμα Βιοχημείας του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Χονγκ Κονγκ (HKUST). Η εκχύλιση μεθανόλης του βοτάνου διεξήχθη, με βάση προηγούμενες μελέτες που έδειξαν ότι ένα τέτοιο εκχύλισμα ενίσχυε τη δημιουργία μιτοχονδριακού ATP και προστατεύει από τραυματισμό I/R σε καρδιές αρουραίων (Leung, 2006; Leung & Ko, 2008). Εν συντομία, το Herba Cistanche (400 g) κόπηκε σε μικρά κομμάτια και εκχυλίστηκε με θέρμανση υπό αναρροή σε 300 mL μεθανόλης στους 60 βαθμούς για 2 ώρες, όπως περιγράφηκε προηγουμένως (Leung & Ko, 2008). Η διαδικασία επαναλήφθηκε δύο φορές. Το συγκεντρωμένο εκχύλισμα ξηράνθηκε με εξάτμιση του διαλύτη υπό μειωμένη πίεση. η απόδοση ήταν 42 τοις εκατό (w/w) σχετικά με την ποσότητα του ακατέργαστου βοτάνου. Το εκχύλισμα αποθηκεύτηκε στους 4 βαθμούς μέχρι τη χρήση. Αν και τα κινέζικα βότανα παραδοσιακά εξάγονται με νερό για από του στόματος κατανάλωση, η μεθανόλη χρησιμοποιήθηκε στην προηγούμενη μελέτη μας για ευκολία στην επεξεργασία και αποθήκευση δειγμάτων (Yim & Ko, 2002) και βρήκαμε ότι η εκχύλιση μεθανόλης ήταν ικανοποιητική από όλες τις απόψεις.

Φροντίδα ζώων και φαρμακευτική αγωγή

Ενήλικες θηλυκοί αρουραίοι Sprague-Dawley (ηλικίας 8–10 εβδομάδων· 2{{1{{0}}}0–230 g) στεγάστηκαν σε ένα δωμάτιο ελεγχόμενης υγρασίας, με σκοτάδι/φως 12 ωρών κύκλο, σε περίπου 22 μοίρες, και επιτρεπόταν τροφή και νερό ad libitum. Τα ζώα χωρίστηκαν τυχαία σε διαφορετικές ομάδες, με πέντε ζώα σε κάθε ομάδα. Οι αρουραίοι έλαβαν το εκχύλισμα Herba Cistanche ενδογαστρικά (0,2 g/mL σε νερό) στα 0,5 g/kg ή 1,0 g/kg για 3 διαδοχικές ημέρες. Τα ζώα ελέγχου (χωρίς θεραπεία) έλαβαν μόνο νερό. Είκοσι τέσσερις ώρες μετά την τελευταία δόση, λήφθηκε καρδιακός κοιλιακός ιστός από αναισθητοποιημένα ζώα για βιοχημική ανάλυση. Όλα τα πειραματικά πρωτόκολλα εγκρίθηκαν από την Επιτροπή Ερευνητικής Πρακτικής, HKUST.

Παρασκευή μιτοχονδριακών κλασμάτων

Οι κοιλιακοί ιστοί της καρδιάς με κιμά (~{{0}}.6 g) ομογενοποιήθηκαν σε 10-πλάσια (β/β) περίσσεια παγωμένου ρυθμιστικού διαλύματος σακχαρόζης [0,32 Μ σακχαρόζη, 1 mM αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ (EDTA), 50 mM Tris/HCl; pH 7,4] με χρήση ομογενοποιητή τεφλόν-γυαλιού, στις 4000 rpm, με 25–30 διαδρομές. Μιτοχονδριακά σφαιρίδια παρασκευάστηκαν από ομογενοποιήματα ιστού με φυγοκέντρηση στα 800×g στους 4 βαθμούς για 30 λεπτά και η καθαρότητα προσδιορίστηκε με μέτρηση των σχετικών ειδικών δράσεων της ηλεκτρικής αφυδρογονάσης και της γαλακτικής αφυδρογονάσης στο υπερκείμενο και το ίζημα, αντίστοιχα, όπως περιγράφηκε προηγουμένως (Evans, 1992). Τα μιτοχονδριακά σφαιρίδια εναιωρήθηκαν σε 1 mL του ρυθμιστικού διαλύματος ομογενοποίησης.

Μέτρηση μιτοχονδριακών μειωμένων επιπέδων γλουταθειόνης και οξειδωμένης γλουταθειόνης

Μιτοχονδριακά μειωμένα επίπεδα γλουταθειόνης (GSH) προσδιορίστηκαν ενζυματικά χρησιμοποιώντας 5,59-dithiobis(2- νιτροβενζοϊκό οξύ) (DTNB) και αναγωγάση γλουταθειόνης (GR), σε ένα πρωτόκολλο τροποποιημένο από τον Griffith (198{{17} }). Ένα κλάσμα (210 μL) του μιτοχονδριακού κλάσματος αναμίχθηκε με 90 μL 10 τοις εκατό (v/v) 5-σουλφοσαλικυλικό οξύ (SSA) και το Το μίγμα φυγοκεντρήθηκε στα 600xg για 10 λεπτά. Για τη μέτρηση των επιπέδων οξειδωμένης γλουταθειόνης (GSSG), ποσότητες 100 μL υπερκειμένων SSA αναμίχθηκαν με 10 μL 20 τοις εκατό (w/v) 2-βινυλοπυριδίνης και 10 μL 60 τοις εκατό (v/v) τριαιθανολαμίνης σε σωλήνες μικροφυγοκέντρου. Κάθε σωλήνας αφέθηκε να παραμείνει σε θερμοκρασία δωματίου για τουλάχιστον 1 ώρα. Ένα μείγμα αντίδρασης που περιέχει 0,63 mM DTNB και 0,053 mM NADPH (ανηγμένο δινουκλεοτίδιο νικοτιναμιδίου αδενίνης το φωσφορικό) σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών (0,1 Μ, με 5 mM Na2 EDTA, ρΗ 7,5) προεπωάστηκε στους 30 βαθμούς για 30 λεπτά για . Ένα κλάσμα (30 μL) είτε ενός υπερκειμένου δείγματος SSA (ολική γλουταθειόνη) είτε ενός δείγματος GSSG προστέθηκε σε ένα φρεάτιο μιας πλάκας μικροτιτλοδότησης 96-πηγαδιού και 180 μL του προθερμανθέντος μίγματος αντίδρασης, που περιέχει 0,525 U /mL GR, προστέθηκε στη συνέχεια. Οι αλλαγές απορρόφησης στα 412 nm παρακολουθήθηκαν φασματοφωτομετρικά για 5 λεπτά. Οι συγκεντρώσεις GSH και GSSG υπολογίστηκαν από καμπύλες βαθμονόμησης χρησιμοποιώντας GSH και GSSG [διαλυμένα σε 3 τοις εκατό (β/ο) SSA] ως πρότυπα και εκφρασμένα ως nmol/mg πρωτεΐνη. Τα επίπεδα GSH υπολογίστηκαν αφαιρώντας το διπλάσιο της ποσότητας GSSG από αυτό της συνολικής GSH.

Μέτρηση μιτοχονδριακής περιεκτικότητας Ca2 συν

Η περιεκτικότητα σε μιτοχονδριακό Ca2 plus μετρήθηκε χρησιμοποιώντας έναν ευαίσθητο σε Ca2 plus ανιχνευτή φθορισμού, Fluo{3}}N εστέρα ΑΜ (Molecular Probes, Eugene, OR) χρησιμοποιώντας τον μετρητή πολλαπλών ετικετών Victor2 (Μοντέλο 1420· PerkinElmer, Turku, Φινλανδία), όπως περιγράφεται στους Menze et al. (2005). Οι σταθερές διάστασης Ca2 συν (τιμές Kd) προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας κιτ βαθμονόμησης Ca2 plus που ισχύει στην περιοχή συγκεντρώσεων 1–1000 μΜ. Οι εκτιμώμενες τιμές Kd ήταν 90–100 μM, με υψηλή αξιοπιστία, σύμφωνα με τα δεδομένα του κατασκευαστή του κιτ. Ένα κλάσμα (25 μL) του μιτοχονδριακού κλάσματος (0,5 mg πρωτεΐνης/mL τελική συγκέντρωση) αναμίχθηκε με 25 μL ρυθμιστικού διαλύματος επώασης {100 mM KCl και 30 mM MOPS [3-(Ν-μορφολινο)προπανοσουλφονικό οξύ]. pH 7,2} σε 96-καλά μαύρη πλάκα μικροτιτλοδότησης. Το μίγμα επωάστηκε στους 25 βαθμούς για 15 λεπτά. Στη συνέχεια προστέθηκαν 25 μL διγιτονίνης (50 μg/mL) και 25 μL εστέρα Fluo-5Ν ΑΜ (1 μΜ σε 0,005 τοις εκατό (β/ο) Pluronic F-127). Διευκολύνοντας τη διείσδυση της μεμβράνης, η διγιτονίνη μεσολάβησε στη μιτοχονδριακή είσοδο φθορίζουσας χρωστικής. Βρήκαμε ότι τα επίπεδα Fluo-5N στα μιτοχονδριακά παρασκευάσματα καρδιάς αρουραίου αυξήθηκαν 20- φορές παρουσία διγιτονίνης. Τα μείγματα αντίδρασης επωάστηκαν στους 25 βαθμούς για 30 λεπτά και οι μετρήσεις φθορισμού μετρήθηκαν σε μήκος κύματος διέγερσης 488 nm και μήκος κύματος εκπομπής 532 nm. Οι περιεκτικότητες του μιτοχονδριακού Ca2 συν υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας μια καμπύλη βαθμονόμησης και εκφράστηκαν ως μmol/mg πρωτεΐνης.

Μέτρηση του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης

Το δυναμικό της μεμβράνης (ΔΨm) αξιολογήθηκε με μια μέθοδο τροποποιημένη από αυτή των Bonavita et al. (2003), χρησιμοποιώντας μια φθορίζουσα χρωστική, τον λιπόφιλο κατιονικό ανιχνευτή 5,596,69- τετραχλωρο-1,193,39-τετρααιθυλ βενζιμιδαζολυλκαρβοκυανίνη ιωδίδιο που συνήθως ονομάζεται JC-1. Δείγματα (50 μL) μιτοχονδριακών κλασμάτων (ρυθμισμένα σε 1 mg πρωτεΐνης/mL) επωάστηκαν στους 37 βαθμούς με 50 μL διαλύματος υποστρώματος (που περιέχει 6 mM πυροσταφυλικό και 6 mM μηλικό), 25 μL προκατεργασμένης διφωσφορικής αδενοσίνης (30mP) και 25 µL 3 µM JC-1, στο σκοτάδι. Οι τιμές ΔΨm ελήφθησαν με μέτρηση φθορισμού στα 535 nm (FL1) έναντι 580 nm (FL2), χρησιμοποιώντας τον μετρητή πολλαπλών ετικετών Victor2. Το JC-1 σχηματίζει συσσωμάτωμα στα μιτοχόνδρια, με αποτέλεσμα υψηλές τιμές φθορισμού FL2 και υποδεικνύοντας φυσιολογικό μιτοχονδριακό δυναμικό. Η απώλεια του ΔΨm οδηγεί σε μείωση του φθορισμού FL2 (συσσωματώματα JC{-1 σε μικρότερο βαθμό) και σε ταυτόχρονη αύξηση του φθορισμού FL1 (από τα μονομερή JC{-1). Τα δεδομένα εκφράστηκαν ως αναλογίες τιμών φθορισμού FL1/FL2. Καρβονυλοκυανίδιο m-χλωροφαινυλυδραζόνη (CCCP), ένας παράγοντας κατάρρευσης ΔΨm, χρησιμοποιήθηκε για την επικύρωση της δοκιμασίας.

Μέτρηση της μιτοχονδριακής αναπνοής

Ο ρυθμός μιτοχονδριακής αναπνοής μετρήθηκε στους 37 βαθμούς χρησιμοποιώντας ένα όργανο Hansatech Oxygraph-Plus εξοπλισμένο με ένα ηλεκτρόδιο οξυγόνου τύπου Clark (Sarasota, FL, ΗΠΑ). Μιτοχονδριακά κλάσματα (0.6 mg πρωτεΐνης/mL) εναιωρήθηκαν σε ρυθμιστικό αναπνοής που περιείχε 125 mM KCl, 20mM MOPS, 10 mM Tris, 0,5 mM αιθυλενογλυκόλη τετραοξικό οξύ (EGTA) και 2 mM KH; pH 7,2. Μετά από επώαση στους 37 βαθμούς για 2 λεπτά, κάθε δείγμα έλαβε 50 μL διαλύματος υποστρώματος (5 mM πυροσταφυλικό και 5 mM μηλικό). Οι ρυθμοί αναπνοής μετρήθηκαν παρουσία (Κατάσταση 3) 1 mM ADP και μετά από φωσφορυλίωση όλου του ADP σε ΑΤΡ (Κατάσταση 4). Η αναλογία των ρυθμών αναπνοής Κατάστασης 3:Κατάσταση 4 είναι ο δείκτης αναπνευστικού ελέγχου, ο οποίος υποδεικνύει τη στεγανότητα της σύζευξης μεταξύ της αναπνοής και της φωσφορυλίωσης (Javadov et al., 2005; Kuwabara et al., 1997). Πριν από την προσθήκη του διαλύματος υποστρώματος, ο ρυθμός αναπνοής Κατάστασης 1 μετρήθηκε μέχρι την έναρξη της αναπνοής Κατάστασης 2 και ο ρυθμός αναπνοής Κατάστασης 2 υπολογίστηκε πριν από την προσθήκη του ADP.

Στατιστική ανάλυση

Τα δεδομένα αναλύθηκαν με μονόδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) για συγκρίσεις πολλαπλών ομάδων. Οι τιμές της ελάχιστης σημαντικής διαφοράς (LSD) χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό σημαντικών διαφορών μεταξύ των δύο ομάδων όταν οι τιμές p ήταν <>

Cistancheέχειιατρικόςαξία

Αποτελέσματα

Όπως φαίνεται στα Σχήματα 1 και 2, η θεραπεία με μεθανολικό εκχύλισμα Herba Cistanche (0.5 ή 1.0g/kg/ημέρα×3) ενίσχυσε σημαντικά την κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης σε καρδιές αρουραίων, όπως αποδεικνύεται από δοσοεξαρτώμενες αυξήσεις στα επίπεδα GSH (11-30 τοις εκατό) και μειώσεις στα επίπεδα GSSG (31 τοις εκατό).

Η θεραπεία με Herba Cistanche εξαρτώμενη από τη δόση μείωσε τα επίπεδα μιτοχονδριακού Ca2 συν σε καρδιές αρουραίων σε σύγκριση με τους μάρτυρες. η καταστολή ήταν 41 τοις εκατό σε δόση 1.0 g/kg (Εικόνα 3).

Η θεραπεία με Herba Cistanche αύξησε το μιτοχονδριακό ΔΨm, όπως αποδεικνύεται από μια μείωση (14–16 τοις εκατό) στην αναλογία FL1/FL2. Το CCCP (100 μΜ) προκάλεσε κατάρρευση ΔΨm, όπως υποδεικνύεται από μια αύξηση στην αναλογία FL1/FL2 (Εικόνα 4).

Η θεραπεία με Herba Cistanche ενίσχυσε τη μιτοχονδριακή αναπνοή, όπως αποδεικνύεται από ένα σημαντικά υψηλότερο ποσοστό αναπνοής Κατάστασης 3 (84 τοις εκατό ) σε πειραματόζωα σε σύγκριση με τους μάρτυρες (Πίνακας 1). Τα επίπεδα αναπνοής κατάστασης 2 και κατάστασης 4 αυξήθηκαν κατά 47 και 80 τοις εκατό, αντίστοιχα, αλλά η διέγερση της αναπνοής στην κατάσταση 4 καταστέλλεται πλήρως από 1 mM γουανοσίνη-5'-διφωσφορική, έναν αναστολέα της πρωτεΐνης αποσύνδεσης 2/3. Η θεραπεία με Herba Cistanche δεν επηρέασε τον δείκτη αναπνευστικού ελέγχου, όπως εκτιμάται από την αναλογία των ρυθμών αναπνοής Κατάστασης 3/Κατάστασης 4.

Cistancheέχεινευροπροστατευτικόιδιότητες

Συζήτηση

Τα μιτοχόνδρια που απομονώθηκαν από καρδιές αρουραίων που έλαβαν θεραπεία με Herba Cistanche έδειξαν ενισχυμένη κατάσταση γλουταθειόνης, όπως υποδεικνύεται από αυξημένα επίπεδα GSH και μειωμένα επίπεδα GSSG. Η διατήρηση της κατάστασης οξειδοαναγωγής της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης είναι κρίσιμη για την καρδιοπροστασία από τραυματισμό I/R (Chiu & Ko, 2003). Η περιεκτικότητα του κυτοσολικού Ca2 plus αυξάνεται κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας του μυοκαρδίου, μέσω της πρόσληψης από την εσωτερική μεμβράνη Ca2 συν uniporter (Ataka et al., 1992; Grover et al., 1990), οδηγώντας σε μιτοχονδριακή συσσώρευση Ca2 συν. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι η θεραπεία με εκχυλίσματα Herba Cistanche ενίσχυσε την κατάσταση οξειδοαναγωγής της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης και μείωσε το μιτοχονδριακό επίπεδο Ca2 plus, το οποίο μπορεί να προσφέρει προστασία από τραυματισμό I/R του μυοκαρδίου (Leung, 2006). Η αδυναμία της θεραπείας με Herba Cistanche, σε υψηλότερη δόση 1,0 g/kg, να μειώσει περαιτέρω τα επίπεδα GSSG και Ca2 plus μπορεί να σχετίζεται με την ύπαρξη ενός αυτοπεριοριζόμενου ρυθμιστικού μηχανισμού που επηρεάζει το δυναμικό οξειδοαναγωγής της γλουταθειόνης και την κατάσταση του ασβεστίου στα μιτοχόνδρια.

Τα μιτοχόνδρια δημιουργούν μια ηλεκτροχημική κλίση πρωτονίων κατά μήκος της εσωτερικής μεμβράνης, με μεταφορά ηλεκτρονίων. Αυτή η βαθμίδα χρησιμοποιείται από τη συνθάση ATP για τη φωσφορυλίωση του ADP σε ATP. Το μειωμένο δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης, όπως στην υποξία/επαναοξυγόνωση μετά από τραυματισμό καλλιεργημένων καρδιομυοκυττάρων (Chiu et al., 2008), έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγής ATP. Η θεραπεία με Herba Cistanche, η οποία μπορεί να αυξήσει το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης του μυοκαρδίου, ενισχύει πιθανώς την παραγωγή ATP, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια της μετα-ισχαιμικής επαναιμάτωσης. Και πάλι, η ύπαρξη ενός αυτοπεριοριζόμενου ρυθμιστικού μηχανισμού μπορεί να εξηγήσει γιατί τα αποτελέσματα της θεραπείας με Herba Cistanche στο δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης δεν εξαρτώνται από τη δόση.

Η θεραπεία με Herba Cistanche αύξησε σημαντικά τον ρυθμό αναπνοής State 3 στα μιτοχόνδρια της καρδιάς αρουραίου, όπως εκτιμάται από την κατανάλωση οξυγόνου. Αυτό το εύρημα είναι συνεπές με τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από in vitro και situ μετρήσεις της ικανότητας παραγωγής μιτοχονδριακού ATP (Leung & Ko, 2008). Είναι ενδιαφέρον, αν και η θεραπεία με Herba Cistanche μείωσε το επίπεδο σταθερής κατάστασης του ATP του μυοκαρδίου (δεδομένα δεν φαίνονται), η θεραπεία ενίσχυσε τη δημιουργία μιτοχονδριακού ATP. Η εμπλοκή της μη συζευγμένης αναπνοής μπορεί να εξηγήσει αυτές τις ασυμβίβαστες παρατηρήσεις. Η μη συζευγμένη οξειδωτική φωσφορυλίωση συμβαίνει όταν τα πρωτόνια μετακινούνται κατά μήκος της μιτοχονδριακής εσωτερικής μεμβράνης πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα, διασκορπίζοντας έτσι το δυναμικό της μεμβράνης που σχηματίζεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της κινητήριας δύναμης πρωτονίων που οδηγεί τον σχηματισμό ATP (Garvey, 2003). Κατά συνέπεια, η συγκέντρωση Ca2 συν και η παραγωγή ROS στα μιτοχόνδρια μειώνονται δραματικά (Teshima et al., 2003). Αυτή η πρόταση είναι συνεπής με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, η οποία έδειξε μείωση των επιπέδων μιτοχονδριακού Ca2 συν σε καρδιές που έλαβαν Herba Cistanche. Όσον αφορά την μη συνδεδεμένη αναπνοή, η σύνθεση πρωτεϊνών αποσύνδεσης (UCPs) μπορεί να προκληθεί από τη θεραπεία με Herba Cistanche. Οι UCPs είναι γνωστό ότι αποσυνδέουν την οξειδωτική φωσφορυλίωση και η έκφραση της UCP1 σε διαγονιδιακές καρδιές ποντικών προστατεύει από βλάβη του μυοκαρδίου που προκαλείται από I/R (Hoerter et al., 2004). Η επίδραση αποσύνδεσης των UCPs αναστέλλεται από διφωσφορικά και τριφωσφορικά νουκλεοτίδια πουρίνης (όπως ADP, ATP, διφωσφορική γουανοσίνη (GDP) και GTP) (Echtay et al., 2002). Στην παρούσα μελέτη, οι μιτοχονδριακές παράμετροι όπως το δυναμικό της μεμβράνης και ο ρυθμός αναπνοής μετρήθηκαν παρουσία ADP (ως υπόστρωμα). Συνεπώς, η επίδραση αποσύνδεσης των UCP παρεμποδίστηκε. Ωστόσο, όταν ο ρυθμός αναπνοής της μιτοχονδριακής κατάστασης 4 μετρήθηκε απουσία ADP, αυτός ο ρυθμός ήταν υψηλότερος στα μιτοχόνδρια που παρασκευάστηκαν από καρδιές που έλαβαν Herba Cistanche από ό,τι στις καρδιές των μαρτύρων που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία. Ο ρυθμός αναπνοής Κατάστασης 4 αντανακλά την κατανάλωση οξυγόνου από τα μιτοχόνδρια όταν τα πρωτόνια διαρρέουν πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα μέσω ενός μηχανισμού που δεν περιλαμβάνει F1F{17}}ATPase (Garvey, 2003). Η πιθανή εμπλοκή των UCP στην αύξηση που προκαλείται από το Herba Cistanche στην αναπνοή Κατάστασης 4 υποστηρίζεται από το εύρημα ότι αυτή η ενίσχυση καταστέλλεται από το ΑΕΠ (Bento et al., 2007).

Συμπερασματικά, η θεραπεία με Herba Cistanche μπορεί να βελτιώσει την κατάσταση της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης, να μειώσει το μιτοχονδριακό Ca2 plus και να αυξήσει το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης και τον ρυθμό αναπνοής σε καρδιές αρουραίων. Η ενίσχυση της κατάστασης και της λειτουργικής ικανότητας της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης, και η πιθανή επαγωγή των UCPs, μπορεί να σχετίζεται με την καρδιοπροστασία που παρέχεται από τη θεραπεία με Herba Cistanche μετά από τραυματισμό I/R.

Cistancheμπορεί να αυξηθείμιτοχονδριακόαναπνοή τιμή

Δήλωση ενδιαφέροντος

Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι δεν υπάρχει σύγκρουση συμφερόντων. Οι συγγραφείς είναι υπεύθυνοι για το περιεχόμενο και τη συγγραφή της εργασίας.

βιβλιογραφικές αναφορές

Ataka K, Chen D, Levitsky S, Jimenez E, Feinberg Η (1992): Επίδραση γήρανσης στο ενδοκυτταρικό Ca2 plus, pHi και συσταλτικότητα κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας και της επαναιμάτωσης. Κυκλοφορία 86 II371–II376.

Bento LM, Fagian MM, Vercesi AE, Gontijo JA (2007): Επιδράσεις της συστηματικής μεταβολικής οξέωσης που προκαλείται από NH4 Cl στη μιτοχονδριακή σύζευξη των νεφρών και τη μεταφορά ασβεστίου σε αρουραίους.

Nephrol Dial Transplant 22: 2817–2823. Bonavita F, Stefanelli C, Giordano E, Columbaro M, Facchini A, Bonafe F, Caldarera CM, Guarnieri C (2003): Οι καρδιακοί μυοβλάστες H9c2 υφίστανται απόπτωση σε ένα μοντέλο ισχαιμίας που αποτελείται από στέρηση ορού και υποξία: αναστολή από PMA. FEBS Lett 536: 85–91.

Chen P (1998): Tonic Herbs. Προηγμένη σειρά TCM. Beijing, Science Press, σελ. 233–320.

Chiu PY, Ko KM (2003): Η χρονοεξαρτώμενη ενίσχυση της κατάστασης της μιτοχονδριακής γλουταθειόνης και της ικανότητας παραγωγής ATP με τη θεραπεία με σχισμαδρίνη Β μειώνει την ευαισθησία των καρδιών των αρουραίων σε τραυματισμό ισχαιμίας-επαναιμάτωσης.

Biofactors 19: 43-51. Chiu PY, Luk KF, Leung HY, Ng KM, Ko KM (2008): Τα στερεοϊσομερή Schisandrin B προστατεύουν από την απόπτωση που προκαλείται από υποξία/επανοξυγόνωση και αναστέλλουν τις σχετιζόμενες αλλαγές στη μετάβαση της μιτοχονδριακής διαπερατότητας που προκαλείται από Ca2 και και το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης2 στο H9. Life Sci 82: 1092–1101.

Echtay KS, Roussel D, St Pierre J, Jekabsons MB, Cadenas S, Stuart JA, Harper JA, Roebuck SJ, Morrison A, Pickering S, Clapham JC, Brand MD (2002): Το υπεροξείδιο ενεργοποιεί τις μιτοχονδριακές πρωτεΐνες αποσύνδεσης. Nature 415: 96–99.

Evans WH (1992): Απομόνωση και χαρακτηρισμός μεμβρανών και κυτταρικών οργανιδίων. Στο: Rickwood D, εκδ., Preparative Centrifugation. Μια Πρακτική Προσέγγιση. New York, Oxford University Press, σελ. 233–270.

Garvey WT (2003): Ο ρόλος της πρωτεΐνης αποσύνδεσης 3 στην ανθρώπινη φυσιολογία. J Clin Invest 111: 438–441. Griffith OW (1980): Προσδιορισμός γλουταθειόνης και δισουλφιδίου γλουταθειόνης χρησιμοποιώντας αναγωγάση γλουταθειόνης και 2-βινυλοπυριδίνη.

Anal Biochem 106: 207-212. Grover GJ, Dzwonczyk S, Sleph PG (1990): Το κόκκινο ρουθηνίου βελτιώνει τη μεταισχαιμική συσταλτική λειτουργία σε απομονωμένες καρδιές αρουραίων. J Cardiovasc Pharmacol 16: 783-789.

Hoerter J, Gonzalez-Barroso MD, Couplan E, Mateo P, Gelly C, Cassard-Doulcier AM, Diolez P, Bouillaud F (2004): Η μιτοχονδριακή πρωτεΐνη αποσύνδεσης 1 που εκφράζεται στην καρδιά των διαγονιδιακών ποντικών προστατεύει από τη βλάβη της ισχαιμικής επαναιμάτωσης. Κυκλοφορία 110: 528–533.

Javadov S, Huang C, Kirshenbaum L, Karmazyn M (2005): Η αναστολή NHE-1 βελτιώνει την εξασθενημένη μετάβαση της μιτοχονδριακής διαπερατότητας και την αναπνευστική λειτουργία κατά την αναδιαμόρφωση μετά το έμφραγμα στον αρουραίο. J Mol Cell Cardiol 38: 135–143.

Kuwabara M, Takenaka H, ​​Maruyama H, Onitsuka T, Hamada M (1997): Επίδραση παρατεταμένης υποθερμικής ισχαιμίας και επαναιμάτωσης στην κατανάλωση οξυγόνου και τη συνολική μηχανική ενέργεια στο μυοκάρδιο αρουραίου: συμμετοχή της μιτοχονδριακής οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Transplantation 64: 577–583.

Lemasters JJ, Nieminen AL, Qian T, Trost LC, Elmore SP, Nishimura Y, Crowe RA, Cascio WE, Bradham CA, Brenner DA, Herman B (1998): The mitochondrial permeability transition in cell death: a common engine in necrosis, απόπτωση και αυτοφαγία. Biochim Biophys Acta 1366: 177–196.

Leung HY (2006): Επίδραση του Herba Cistanche στη μιτοχονδριακή παραγωγή ΑΤΡ: μια φαρμακολογική βάση του "Yang-invigoration". MPhil Thesis, Hong Kong University of Science and Technology, σελ. 67–69.

Leung HY, Ko KM (2008): Το εκχύλισμα Herba Cistanche ενισχύει τη δημιουργία μιτοχονδριακού ATP σε καρδιές αρουραίου και κύτταρα H9C2. Pharma Biol 46: 418-424.

Menze MA, Hutchinson K, Laborde SM, Hand SC (2005): Μετάβαση της μιτοχονδριακής διαπερατότητας στο καρκινοειδές Artemia franciscana: απουσία ενός ρυθμιζόμενου από το ασβέστιο πόρου ενόψει της βαθιάς αποθήκευσης ασβεστίου. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 289: R68–R76.

Redegeld FA, Moison RM, Koster AS, Noordhoek J (1992): Η εξάντληση της ΑΤΡ αλλά όχι της GSH επηρεάζει τη βιωσιμότητα των ηπατοκυττάρων αρουραίου. Eur J Pharmacol 228: 229-236.

Teshima Y, Akao M, Jones SP, Marban E (2003): Η υπερέκφραση της αποσύνδεσης πρωτεΐνης-2 αναστέλλει την οδό του μιτοχονδριακού θανάτου στα καρδιομυοκύτταρα. Circ Res 93: 192–200.

Yim TK, Ko KM (2002): Αντιοξειδωτικές και ανοσοτροποποιητικές δραστηριότητες κινεζικών τονωτικών βοτάνων. Pharm Biol 40: 329-335.