ΤΟ KAEMPFEROL ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΕΙ ΑΠΟ ΤΗ ΔΙΑΒΗΤΙΚΗ ΚΑΡΔΙΟΜΥΟΠΑΘΕΙΑ ΣΕ ΠΟΥΡΕΙΟΥΣ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΠΡΟΕΙΔΟΜΕΝΗ ΑΠΟ ΣΤΡΕΠΤΟΖΟΤΟΚΙΝΗ ΜΕ ΜΙΑ ΥΠΟΓΛΥΚΑΙΜΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ SIRT1
Feb 24, 2022
Παρακαλώ επικοινώνησεoscar.xiao@wecistanche.comΓια περισσότερες πληροφορίες
Αυτή η μελέτη διερεύνησε εάν η καμπφερόλη θα μπορούσε να μετριάσει τοοξειδωτικό, φλεγμονώδης και ινωτική βλάβη των αριστερών κοιλιών (LVs) σε διαβητικούς επίμυες με στρεπτοζοτοκίνη (STZ) με τροποποίηση της σηματοδότησης πληροφοριών τύπου σιωπηλού ζευγαρώματος 2 ομόλογου 1 (SIRT1). Ενήλικοι αρσενικοί αρουραίοι χωρίστηκαν σε 5 ομάδες (n=12/κάθε) ως έλεγχος, έλεγχος συν καμπφερόλη, επαγόμενος από STZ σακχαρώδη διαβήτη (STZ-DM), STZ-DM συν καμπφερόλη και STZ-DM συν καμπφερόλη συν EX -527, ένας αναστολέας της sirtuin 1 (SIRT1). Η χορήγηση καμπφερόλης σε διαβητικούς αρουραίους διατήρησε σημαντικά τις συστολικές και διαστολικές λειτουργίες των LVs που συσχετίστηκαν με σημαντική μείωση της κοιλιακής εναπόθεσης κολλαγόνου, διήθησηςφλεγμονώδη κύτταρακαι πρωτεϊνική έκφραση της πρωτεΐνης Χ που σχετίζεται με Bcl2-(Bax), της διασπασμένης κασπάσης-3 και του κυτοχρώματος-C. Τόσο στους αρουραίους ελέγχου όσο και στους διαβητικούς αρουραίους, η καμπφερόλη μείωσε την απώλεια σωματικού βάρους, μείωσε τη νηστείαεπίπεδα γλυκόζης, και αυξημένα επίπεδα ινσουλίνης νηστείας και HOMA-b. Επιπλέον, η καμπφερόλη μείωσε τα επίπεδα των αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS),μηλονοδιαλδεΰδη(MDA), ο παράγοντας νέκρωσης όγκου-a (TNF-a) και η ιντερλευκίνη-6 (IL-6), μείωσαν τον μετασχηματιστικό αυξητικό παράγοντα-b1 (TGF-b1) και μείωσαν τα πυρηνικά επίπεδα NF-kB ρ65. Ταυτόχρονα, η καμπφερόλη αύξησε τα επίπεδα LV υπεροξειδίου δισμουτάσης μαγγανίου (MnSOD) και γλουταθειόνης (GSH) και διέγειρε τα επίπεδα ολικής πρωτεΐνης του Bcl2, την πυρηνική δραστηριότητα του SIRT1 και τα πυρηνικά επίπεδα του πυρηνικού παράγοντα ερυθροειδούς 2-σχετικού παράγοντα 2 (Nrf2). Αυτά τα συμβάντα συσχετίστηκαν με αυξημένη δραστηριότητα αποακετυλάσης και συνολικά επίπεδα SIRT1 και παράλληλη μείωση στην ακετυλίωση των Nrf2, NF-kB, smad2 και FOXO1. Συμπερασματικά: η καεμπφερόλη εξασθενεί τη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια σε αρουραίους που έλαβαν STZ μέσω των υπογλυκαιμικών και απελευθερωτικών της ινσουλίνης επιδράσεων, καθώς και ενός καρδιακού ανεξάρτητου μηχανισμού που περιλαμβάνει την ενεργοποίηση του SIRT1.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η διαβητική μυοκαρδιοπάθεια (ΔΚ), που αναγνωρίζεται από ανωμαλίες στη δομή και τη λειτουργία της καρδιάς απουσία άλλων παραγόντων κινδύνου ή διαταραχής, είναι η κύρια κύρια αιτία καρδιακής ανεπάρκειας (ΣΥ) και αυξημένης θνησιμότητας μεταξύ των διαβητικών ασθενών (1). Τα πρόσφατα ποσοστά επικράτησης του DC είναι ανησυχητικά και κυμαίνονται από 19 έως 26 τοις εκατό, παγκοσμίως (2). Ωστόσο, η κύρια κλινική εκδήλωση του DC στα προσβεβλημένα άτομα περιλαμβάνει τη δυσλειτουργική υπερτροφία της αριστερής κοιλίας (LV), την ανεπιθύμητη αναδιαμόρφωση και την εξασθενημένη πρώιμη διαστολική και όψιμη συστολική λειτουργία (2). Η υπεργλυκαιμία παραμένει η κύρια κύρια αιτία που ευθύνεται για την ανάπτυξη του DC μέσω της ενεργοποίησης πολλών διασυνδεδεμένων οδών που προκαλούν οξειδωτικό στρες,
φλεγμονή, ίνωση καιαπόπτωση, κύρια χαρακτηριστικά της νόσου (2-4). Αυτές οι οδοί περιλαμβάνουν εξασθένηση της μιτοχονδριακής οξειδωτικής φωσφορυλίωσης και χειρισμού Ca2 plus, ενεργοποίηση του τοπικού συστήματος ρενίνης-αγγειοτενσίνης, αλλοιωμένο καρδιακό μεταβολισμό και οδούς σηματοδότησης, υπερπαραγωγή ROS, ασυνήθιστα μειωμένα αντιοξειδωτικά και αλλοιωμένη δραστηριότητα αρκετών μεταγραφικών παραγόντων ({{3} }). Επί του παρόντος, είναι καλά τεκμηριωμένο ότι η ενεργοποίηση πολλών οδών παραγωγής ROS, η καταστολή του πυρηνικού παράγοντα ερυθροειδούς 2-σχετικού παράγοντα 2 (Nrf2), ενός κύριου αντιοξειδωτικού παράγοντα μεταγραφής, ενεργοποίηση του πυρηνικού παράγοντα kappaB (NF-kB) και η ενίσχυση των μετασχηματιστικών αυξητικών παραγόντων-b1 (TGF-b1)/smad2/3), καθώς και η ενεργοποίηση της ενδογενούς απόπτωσης των κυττάρων (με τη μεσολάβηση των μιτοχονδρίων) είναι κύριοι μοριακοί μηχανισμοί που σχετίζονται με το DC που προκαλείται από υπεργλυκαιμία και στα δύο ζώα και ανθρώπους (2, 7-11).
Επομένως, ο έλεγχος της υπεργλυκαιμίας και/ή η καταστολή αυτών των επιβλαβών οδών παραμένει η πιο αποδεκτή στρατηγική για την πρόληψη/ανακούφιση του DC. Οι Sirtuins, μια οικογένεια κυτταρικών πρωτεϊνών σηματοδότησης, έχουν αναγνωριστεί ως σημαντικός ρυθμιστής της κυτταρικής ομοιόστασης ως απόκριση σε αγχωτικά ερεθίσματα (12). Μεταξύ όλων των ισομορφών, το SIRT1 (σιωπηλός κανονισμός πληροφοριών τύπου ζευγάρωσης 2 ομόλογο 1), μια δεακετυλάση εξαρτώμενη από το δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης (NAD plus), εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό στην καρδιά του θηλαστικού και παίζει κρίσιμο ρόλο στην καρδιακή ανάπτυξη και προστασία (13). Ο προστατευτικός ρόλος του SIRT1 αποδείχθηκε in vitro και in vivo, σε πολλά ζωικά μοντέλα όπως η ισχαιμία, η ισχαιμία/επαναιμάτωση (I/R), το έμφραγμα του μυοκαρδίου και η καρδιακή ανεπάρκεια (12-15). Το SIRT1 προστατεύει επίσης από την ανάπτυξη και την εξέλιξη του DC και της επακόλουθης καρδιακής ανεπάρκειας όπου αναφέρθηκε ότι τα καρδιακά του επίπεδα ήταν σημαντικά μειωμένα σε αυτές τις καταστάσεις (16-20). Κατά συνέπεια, αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η διαγονιδιακή ή φαρμακολογική ενεργοποίηση του SIRT1 όχι μόνο διατήρησε την καρδιακή λειτουργία, αλλά επίσης απέτρεψε το επαγόμενο από υπεργλυκαιμία καρδιακό οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή, την απόπτωση και την ίνωση σε διαβητικές καρδιές (17, 20, 21). Συνολικά, αυτές οι μελέτες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η προστατευτική δράση του SIRT1 αποδίδεται στην ικανότητά του να αποακετυλιώνει αρκετούς μεσολαβητές και μεταγραφικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των Nrf2, Sch66, NF-kB RelA/p65, FOXO3, p53, PGC-1a και smad2/3 (12, 17, 18, 20, 22-26). Επί του παρόντος, το καρδιοπροστατευτικό δυναμικό ορισμένων φυσικώνφλαβονοειδή-με τη μεσολάβηση ανοδικής ρύθμισης/ενεργοποίησης του SIRT1 έχει αποδειχθεί στη βιβλιογραφία και έχει λάβει μεγάλη προσοχή (17, 21, 27). Η καεμπφερόλη, είναι ένα σημαντικό φλαβονοειδές που βρίσκεται σε αφθονία στα λαχανικά και έχει πολλές επιβεβαιωμένες κλινικές θεραπευτικές δυνατότητες έναντι φλεγμονωδών, ηπατικών, νεφρικών και καρδιαγγειακών διαταραχών (21). Οι θεραπευτικές δυνατότητες που παρέχει η καμπφερόλη είναι ποικίλες και περιλαμβάνουν αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη, αντι-ινωτικά και αντι-αποπτωτικά αποτελέσματα (21). Στο πλαίσιο αυτής της άποψης, αρκετοί συγγραφείς έχουν δείξει μια ισχυρή ικανότητα της καμπφερόλης να μειώνει τις ROS και τις φλεγμονώδεις κυτοκίνες, να αναστέλλει το NF-kB και το TGF-b1 και να διεγείρει τον άξονα Nrf-2/αντιοξειδωτικό υπό διάφορες συνθήκες (25, {{15 }}). Εξάλλου, η καμπφερόλη έχει περιγραφεί ως αντιδιαβητικό φάρμακο που μπορεί να μετριάσει την αντι-υπεργλυκαιμία και να διεγείρει την έκκριση ινσουλίνης (32-34). Όσον αφορά την καρδιοπροστασία της, η καμπφερόλη διατήρησε την καρδιακή λειτουργία και την ακεραιότητα των μιτοχονδρίων και κατέστειλε τη φλεγμονή, την ίνωση και την απόπτωση σε μια ποικιλία ζωικών μοντέλων καρδιακής βλάβης, συμπεριλαμβανομένου του τραυματισμού I/R, της επαγόμενης από δοξορουβικίνη (DOX)/ANG II HF και DC (29). , 35-37). Σε μια πολύ πρόσφατη κομψή μελέτη, η καμπφερόλη απέτρεψε τον εγγενή κυτταρικό θάνατο που προκαλείται από υψηλή γλυκόζη (HG)/υπεργλυκαιμία σε κύτταρα H9c2 και στις καρδιές των αρουραίων που έλαβαν στρεπτοζοτοκίνη (STZ) καταστέλλοντας τη φλεγμονώδη παραγωγή κυτοκίνης και την ενεργοποίηση των NF-kB και TG -b1, καθώς και διέγερση Nrf2 (31). Στην πιο πρόσφατη μελέτη μας, δείξαμε την ικανότητα της καμπφερόλης να προστατεύει από τη νεφροπάθεια που προκαλείται από STZ με τη σάρωση των ROS, την αύξηση των αντιοξειδωτικών, την ενεργοποίηση του Nrf2 και την καταστολή του NF-kB (36). Ωστόσο, παρά τις καλά αναφερθείσες αντιοξειδωτικές και αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις της, ο ακριβής μοριακός μηχανισμός(οι) πίσω από την καρδιοπροστατευτική δράση της καμπφερόλης σε διαβητικούς αρουραίους παραμένει ασαφής. Ενδιαφέρον, η καμπφερόλη μείωσε την ανοξία/επαγόμενη από επανοξυγόνωση βλάβη των καρδιομυοκυττάρων. Νευρική και πνευμονική βλάβη που προκαλείται από I/R, βλάβη στον ιππόκαμπο που προκαλείται από χλωριούχο κάδμιο (CdCl2) και βλάβη του αμφιβληστροειδούς που προκαλείται από υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2) με ενεργοποίηση του SIRT1 (36, 38-42). Ως εκ τούτου, σε αυτή τη μελέτη, και με βάση αυτά τα στοιχεία, υποθέσαμε ότι η χρόνια χορήγηση καμπφερόλης διατήρησε την καρδιακή λειτουργία και αναστέλλει το οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή, την ίνωση και την απόπτωση σε ένα μοντέλο επίμυος επαγόμενου από STZ DC με ενεργοποίηση του SIRT1. Επιπλέον, δοκιμάσαμε αυτή την υπόθεση με τη συγχορήγηση του EX527, ενός εκλεκτικού αναστολέα SIRT1.
ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ
Ηθική δήλωση Όλες οι διαδικασίες εγκρίθηκαν από την επιτροπή δεοντολογίας των ζώων στο KKU, η οποία ακολουθεί τους κανονισμούς και τις οδηγίες που δημοσιεύονται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ. Ζώα Συνολικά 60 ενήλικοι αρσενικοί αρουραίοι Wistar (ηλικίας 150 ± 5 g/7 εβδομάδων) προμηθεύτηκαν από το σπίτι των ζώων στο Κολλέγιο Επιστημών στο Πανεπιστήμιο King Khalid (KKU), Abha, Σαουδική Αραβία, και διατηρήθηκε εκεί κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας. Όλοι οι αρουραίοι στεγάστηκαν σε πλαστικά κλουβιά ως 4 αρουραίοι/κλουβί και είχαν πάντα ελεύθερη πρόσβαση στο κανονικό τους φαγητό και στο πόσιμο νερό. Οι συνθήκες διαβίωσης ήταν 21 ± 1 βαθμός, 60 τοις εκατό υγρασία και 12/12 ώρες κύκλος σκότους/φωτός. Επαγωγή σακχαρώδους διαβήτη (ΣΔ) ΣΔ προκλήθηκε στους επιλεγμένους αρουραίους όπως περιγράφεται από άλλους (43, 44). Εν συντομία, κάθε αρουραίος έχει νηστέψει για 12 ώρες και στη συνέχεια ενέθηκε ενδοπεριτοναϊκώς με STZ (Ab142155, Abcam, UK, Cambridge) που παρασκευάστηκε σε ρυθμιστικό κιτρικού διαλύματος 0.1 Μ (65 mg/kg/ρΗ 4,5). Κατά τη διάρκεια των πρώτων 24 ωρών μετά τη θεραπεία με STZ, όλοι οι αρουραίοι έλαβαν ένα διάλυμα γλυκόζης 5 τοις εκατό για την πρόληψη της ξαφνικής υπογλυκαιμίας. Την ημέρα 3, τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας το παρεχόμενο κιτ (Cat. No. 10009582, Cayman Chemicals, Ann Arbor, MI, USA) και αυτοί οι αρουραίοι που είχαν γλυκόζη αίματος υψηλότερη από 300 mg/kg συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη και θεωρήθηκαν διαβητικοί . Πειραματικός σχεδιασμός Οι αρουραίοι χωρίστηκαν σε 5 ομάδες (n=12/κάθε) ως 1) Ομάδα ελέγχου: μη διαβητικοί αρουραίοι και έλαβαν μόνο 0,1 τοις εκατό διάλυμα DMSO, από το στόμα, ως φορέα. 2) Ομάδα ελέγχου συν αγωγή με καμπφερόλη: ήταν μη διαβητικοί αρουραίοι και έλαβαν ημερήσια δόση καμπφερόλης από του στόματος (παρασκευασμένη σε 0,1 τοις εκατό DMSO) (Αρ. Κατ. K0133, Sigma Aldrich, St Louis, MO, ΗΠΑ) (50 mg) /κιλό); 3) Ομάδα διαβητικού μοντέλου που προκαλείται από STZ (STZ-DM): ήταν διαβητικοί αρουραίοι που έλαβαν μόνο μια από του στόματος ημερήσια δόση 0,1 τοις εκατό DMSO. 4) STZ-DM συν καμπφερόλη: ήταν διαβητικοί αρουραίοι που έλαβαν μια ημερήσια από του στόματος δόση διαλύματος καμπφερόλης (50 mg/kg) και 5) STZ-DM συν καμπφερόλη συν EX-527-ομάδα θεραπείας: οι οποίοι έλαβαν θεραπεία EX {48}}, ένας εκλεκτικός αναστολέας SIRT1 σε τελική δόση 5 mg/kg (IP δύο φορές/εβδομάδα). Όλες οι θεραπείες διεξήχθησαν για 8 εβδομάδες, μια περίοδος που έχει αποδειχθεί ότι επάγει DC σε τρωκτικά (31). Η δόση της καμπφερόλης επιλέχθηκε με βάση τις προηγούμενες μελέτες που έχουν δείξει αρκετές προστατευτικές επιδράσεις στη συγκέντρωση και διεγερτική επίδραση στο SIRT1 (38, 40). Η in vivo δόση του EX-527 επιλέχθηκε για τη μελέτη των Eid et al. (45) οι οποίοι έχουν δείξει ότι μια τέτοια συγκέντρωση μπορεί να αναστείλει στο μέγιστο το καρδιακό SIRT1 χωρίς καμία ανεπιθύμητη ενέργεια (45). Μέτρηση της καρδιακής αιμοδυναμικής Οι μετρήσεις των αιμοδυναμικών παραμέτρων διεξήχθησαν τρεις ημέρες μετά την τελευταία θεραπεία. Εν συντομία, όλοι οι αρουραίοι έμειναν νηστικοί για 12 ώρες και αναισθητοποιήθηκαν βαθιά με 80/12 mg/kg υδροχλωρικής κεταμίνης/υδροχλωρικού διαλύματος ξυλαζίνης (Κατ. Αρ. Κ-113, Sigma Aldrich, St Louis, MO, ΗΠΑ). Μετά την επιβεβαίωση της αναισθησίας, κάθε αρουραίος τοποθετήθηκε σε τραπέζι θέρμανσης σε ύπτια θέση. Η θερμοκρασία παρακολουθήθηκε με χρήση πρωκτού καθετήρα. Στη συνέχεια, το δέρμα του λαιμού ανοίχτηκε και το αριστερό καρωτιδικό όργανο κατανεμήθηκε και απελευθερώθηκε από τα γύρω νεύρα και ιστούς. Ένας καθετήρας Millar βαθμονομημένος με πίεση (μοντέλο No. SPR 320) που είναι συνδεδεμένος σε ένα σύστημα λήψης δεδομένων Power Lab 16 καναλιών (Model No 16/35, ADINstruments Pty Ltd., Bella Vista, NSW, Αυστραλία) εισήχθη μέσω της καρωτιδικής αρτηρίας στο το LV της καρδιάς. Το σήμα πίεσης LV καταγράφηκε για 20 λεπτά και αποθηκεύτηκε. Το αποθηκευμένο σήμα στη συνέχεια αναλύθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό LabChart (Version 8, ADinstruments, Pty Ltd., Bella Vista, NSW, Αυστραλία) και προέκυψαν οι ακόλουθες παράμετροι: LVSP (LV συστολική πίεση) και LVEDP (τελική διαστολική πίεση LV). Κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, τα πρώτα 5 λεπτά της εγγραφής δεν συμπεριλήφθηκαν και θεωρήθηκαν φάση σταθεροποίησης.
Cistanche για τη βελτίωση της μνήμης
Αμέσως μετά τη μέτρηση των αιμοδυναμικών παραμέτρων, ο θώρακας άνοιξε και συλλέχθηκαν δείγματα αίματος απευθείας από την καρδιά σε απλούς σωλήνες που φυγοκεντρήθηκαν στα 1200 × g για τη συλλογή ορού. Όλα τα δείγματα ορού αποθηκεύτηκαν στους -20 βαθμούς για περαιτέρω βιοχημική ανάλυση. Στη συνέχεια, οι καρδιές εκχυλίστηκαν γρήγορα, ζυγίστηκαν και τοποθετήθηκαν σε πάγο. Το LV κάθε καρδιάς αφαιρέθηκε και κόπηκε σε μικρότερα κομμάτια. Μερικά τεμάχια τοποθετήθηκαν σε ρυθμισμένο διάλυμα φορμαλίνης 10 τοις εκατό για 24 ώρες και στάλθηκαν σε ιστολογική επεξεργασία. Άλλοι ιστοί κάθε LV καταψύχθηκαν και αποθηκεύτηκαν στους -80 βαθμούς και χρησιμοποιήθηκαν αργότερα για βιοχημική και μοριακή ανάλυση. Παρασκευή ομογενοποιημένων ιστών και πυρηνικών εκχυλισμάτων Τμήματα κατεψυγμένου LV ομογενοποιήθηκαν σε 9 όγκους είτε ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικών (PBS/pH=7.4) είτε ρυθμιστικού διαλύματος 1Χ RIPA (Κατ. Αρ. 156034, Abcam, Cambridge, UK) συν 10 μg/ml αναστολέα πρωτεάσης (Κατ. Αρ. 78429, ThermoFisher Sci, Waltham, ΜΑ, ΗΠΑ). Τα ομογενοποιήματα φυγοκεντρήθηκαν στα 11000 × g (4 βαθμοί) για να συλλεχθούν τα υπερκείμενα τα οποία αποθηκεύτηκαν στους -80 βαθμούς και χρησιμοποιήθηκαν αργότερα για τη βιοχημική και Western blotting, αντίστοιχα. Επίσης, μέρη των κατεψυγμένων LV χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή των πυρηνικών και κυτταροπλασματικών εκχυλισμάτων χρησιμοποιώντας ένα εμπορικά διαθέσιμο κιτ (Κατ. Αρ. 113474, Abcam, Cambridge, UK) σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Η καθαρότητα των πυρηνικών και κυτταροπλασματικών κλασμάτων δοκιμάστηκε με στύπωμα western χρησιμοποιώντας VDAC και α-τουμπουλίνη και αντισώματα, αντίστοιχα. Τα επίπεδα πρωτεΐνης όλων των κυτταρικών κλασμάτων μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας κιτ προσδιορισμού πρωτεϊνών με βάση το Bradford (Κατ. Αρ. 23200, Thermo-Fisher Sci., Waltham, ΜΑ, ΗΠΑ). σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Βιοχημική μέτρηση στον ορό Τα επίπεδα γλυκόζης νηστείας στον ορό μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας κιτ δοκιμασίας (Cat Νο. 10009582 Cayman Chemicals Co., Ann Arbor, ΜΙ, ΗΠΑ). Τα επίπεδα ινσουλίνης νηστείας στον ορό μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας κιτ ELISA (Κατ. Αρ. ELR-Insulin-1, RayBiotech Inc., Peachtree Corners, GA, USA). Η λειτουργία των ενδοκρινικών β-κυττάρων του παγκρέατος μετρήθηκε με τον δείκτη HOMA-b όπως υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο: [ινσουλίνη νηστείας (ng/mL) × 20]/[γλυκόζη νηστείας (mg/dL) – 3,5] (46) . Τα επίπεδα ορού κινάσης κρεατινίνης-MB (CKMB) μετρήθηκαν με κιτ ELISA (Κατ. Αρ. MBS2515061 και Αρ. Κατ., MyBioSource, San Diego, CA, ΗΠΑ, αντίστοιχα). Τα επίπεδα της τροπονίνης-Ι στον ορό μετρήθηκαν με ELISA (Ab246529, Abcam, Cambridge UK). Βιοχημική μέτρηση σε ομογενοποιήματα αριστερών κοιλιών Τα συνολικά επίπεδα ανηγμένης γλουταθειόνης (GSH) και δισμουτάσης υπεροξειδίου του μαγγανίου (MnSOD) στα ομογενοποιήματα LVs μετρήθηκαν με κιτ ELISA (Cat No. MBS046356 και Cat No.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Τα επίπεδα γλυκόζης στον ορό νηστείας αυξήθηκαν σημαντικά, ενώ τα επίπεδα ινσουλίνης νηστείας στον ορό, τα επίπεδα του δείκτη HOMA-b και το τελικό σωματικό βάρος του αρουραίου μειώθηκαν σημαντικά στους διαβητικούς αρουραίους που προκλήθηκαν από STZ σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 1Α{{3} }ΡΕ). Από την άλλη πλευρά, τα επίπεδα γλυκόζης νηστείας στον ορό μειώθηκαν σημαντικά, αλλά τα τελικά σωματικά βάρη των αρουραίων και τα επίπεδα ινσουλίνης νηστείας και HOMA-b έχουν αυξηθεί σημαντικά τόσο στους αρουραίους ελέγχου συν καμπφερόλη όσο και στους επίμυες που έλαβαν θεραπεία με STZ συν καμπφερόλη σε σύγκριση στους αρουραίους ελέγχου ή στους αρουραίους που έλαβαν θεραπεία με STZ αντίστοιχα (Εικ. 1Α-1D). Αντίθετα, τα επίπεδα γλυκόζης νηστείας παρέμειναν σημαντικά υψηλότερα και τα επίπεδα ινσουλίνης και HOMA-b, καθώς και το τελικό σωματικό βάρος του αρουραίου παρέμειναν σημαντικά χαμηλότερα στο STZ συν καμπφερόλη σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 1Α-1 ΡΕ). Επιπλέον, δεν υπήρχε σημαντική διακύμανση στα επίπεδα γλυκόζης και ινσουλίνης στον ορό νηστείας, καθώς και στα επίπεδα του HOMA-b και του τελικού σωματικού βάρους του αρουραίου όταν έγινε σύγκριση μεταξύ του STZ συν καμπφερόλη έναντι του STZ συν καμπφερόλη συν EX{{{ 13}} (ένας αναστολέας SIRT1) (Εικ. 1A-1D). Η καεμπφερόλη διατηρεί τη δομή των αριστερών κοιλιών και την αιμοδυναμική λειτουργία στις καρδιές αρουραίων με στρεπτοζοτοκίνη με διαβήτη με τρόπο SIRT{18}εξαρτώμενο. που παρατηρήθηκε στους αρουραίους ελέγχου συν αγωγή με καμπφερόλη σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 2Α και 2Β). Εκτός αυτού, οι αρουραίοι ελέγχου συν καμπφερόλη έδειξαν σημαντική αύξηση στο LVSP αλλά καμία αλλαγή στα επίπεδα LVEDP και ορού της CK-MB και της τροπονίνης-Ι σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 3A-3D). Ωστόσο, μη φυσιολογικά προσανατολισμένα μυοϊνίδια με αυξημένη βλάβη στα μυοϊνίδια, υπερτροφικά καρδιομυοκύτταρα, καρυολυτικοί πυρήνες και διήθηση μακροφάγων παρατηρήθηκαν στο LV διαβητικών αρουραίων που επάγονται από STZ σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 2C και 2D). Επιπλέον, οι διαβητικοί αρουραίοι STZ είχαν επίσης σημαντικά υψηλότερες τιμές LVSP και επίπεδα ορού CK-MB και τροπονίνης-Ι με παράλληλη σημαντική μείωση στις τιμές της LVSP (Εικ. 3A-3D). Μια σχεδόν φυσιολογική δομή καρδιομυοκυττάρων με σημαντική μείωση στις τιμές της LVEDP και των επιπέδων ορού CM-MB και τροπονίνης-Ι και σημαντική αύξηση στις τιμές της LVSP παρατηρήθηκε στους επίμυες που έλαβαν STZ συν καμπφερόλη σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου ( Εικ. 2Ε και 3Α-2Δ). Ωστόσο, η βελτίωση σε όλους αυτούς τους δείκτες στους επίμυες που έλαβαν STZ συν καμπφερόλη παρέμεινε σημαντικά ποικίλλει μεταξύ του ελέγχου και των αρουραίων που έλαβαν STZ συν καμπφερόλη. Ωστόσο, δομικές αλλοιώσεις κατοπτρικής εικόνας όπως αυτές που βρέθηκαν στο LV των STZ-διαβητικών αρουραίων παρατηρήθηκαν επίσης στη ζωή των αρουραίων που έλαβαν STZ συν καμπφερόλη συν EX-527- (Εικ. 2F). Επιπλέον, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διακυμάνσεις στα επίπεδα των LVSP και LVEDP, καθώς και των επιπέδων CK-MB και τροπονίνης-Ι στον ορό όταν οι διαβητικοί αρουραίοι STZ συγκρίθηκαν με αρουραίους που έλαβαν STZ συν καμπφερόλη συν EX-527- (Εικ. . 3Α-3Δ). Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η βελτίωση της καρδιακής δομής και λειτουργίας μετά την καμπφερόλη εξαρτάται από το SIRT1-. Η καεμπφερόλη επάγει την εξαρτώμενη από το SIRT1-καταστολή της ίνωσης των αριστερών κοιλιών ρυθμίζοντας προς τα κάτω τον αυξητικό παράγοντα μετασχηματισμού-b1 Φυσιολογικά λίγα επίπεδα ινών κολλαγόνου παρατηρήθηκαν στα LVs του ελέγχου και του μάρτυρα και των αρουραίων που έλαβαν καμπφερόλη (Εικ. 4Α, 4Β και 4G ). Αυξημένη εναπόθεση κολλαγόνου παρατηρήθηκε στα LV των διαβητικών αρουραίων που προκλήθηκαν από STZ σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου ή ελέγχου συν τους αρουραίους που έλαβαν καμπφερόλη (Εικ. 3C και 3G). Ωστόσο, μια προφανής μείωση στην εναπόθεση κολλαγόνου παρατηρήθηκε στα LVs STZ συν καμπφερόλη και σε σύγκριση με επίμυες που έλαβαν STZ (Εικ. 4D και 4E). Από την άλλη πλευρά, αυξημένη εναπόθεση κολλαγόνου παρατηρήθηκε επίσης στα LVs του STZ συν καεμφερόλη συν ΕΧ-527 σε σύγκριση με το STZ συν καμπφερόλη (Εικ. 4F και 4G). Ταυτόχρονα, αυξημένα επίπεδα πρωτεΐνης του TGF-b1 παρατηρήθηκαν στα LV των STZ-διαβητικών αρουραίων σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 4Η). Παρ' όλα αυτά, τα επίπεδα πρωτεΐνης του TGF-b1 μειώθηκαν σημαντικά στα LV τόσο του μάρτυρα συν καμπφερόλη όσο και του STZ συν καμπφερόλη σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου ή τους STZ-διαβητικούς αρουραίους, αντίστοιχα (Εικ. 4Η). Αξίζει να σημειωθεί, ότι δεν παρατηρήθηκε σημαντική διακύμανση στα επίπεδα πρωτεΐνης του TGF-b1 όταν οι διαβητικοί αρουραίοι STZ συγκρίθηκαν με STZ συν καμπφερόλη συν ΕΧ-527 (Εικ. 4Η). Η καεμπφερόλη αναστέλλει το οξειδωτικό στρες και τη φλεγμονή των αριστερών κοιλιών με SIRT1-εξαρτώμενη ανοδική ρύθμιση του Nrf2 και καταστολή του NF-kB p65 Συνολικά επίπεδα ROS, MDA, IL-6 και TNF-a, καθώς και του πυρηνικού τα επίπεδα του NF-kB p65, ήταν σημαντικά αυξημένα, αλλά τα συνολικά επίπεδα GSH και SOD, καθώς και τα πυρηνικά επίπεδα Nrf2, καταπιέστηκαν σημαντικά στα LV των αρουραίων που προκλήθηκαν από STZ σε σύγκριση με τους αρουραίους ελέγχου (Εικ. 5Α{ {94}}D και 6A-6D). Ωστόσο, σημαντική μείωση στα συνολικά επίπεδα ROS, MDA, IL-6 και TNF-a και στα πυρηνικά επίπεδα του NF-kB p65 με ταυτόχρονη αύξηση των επιπέδων SOD, GSH και πυρηνικών επίπεδα Nrf2 παρατηρήθηκαν στα LV τόσο του μάρτυρα συν καμπφερόλη όσο και του STZ συν καμπφερόλη σε σύγκριση με αρουραίους ελέγχου ή STZ-διαβητικούς, αντίστοιχα (Εικ. 5Α-5D και 6Α- 6Δ). Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκε σημαντική διακύμανση στα επίπεδα όλων αυτών των παραμέτρων μεταξύ των αρουραίων που έλαβαν θεραπεία με STZ συν καμπφερόλη και STZ συν καεμπφερόλη συν EX }εξαρτώμενο (Εικ. 5A-5D και 6A-6D). Η καεμπφερόλη αναστέλλει τον εγγενή κυτταρικό θάνατο των καρδιομυοκυττάρων σε έναν SIRT{114}}εξαρτώμενο μηχανισμό Χωρίς μεταβολές στα επίπεδα κυτταροπλασματικής πρωτεΐνης του κυτοχρώματος-C ούτε στα ολικά επίπεδα πρωτεΐνης του Bax και της διασπασμένης κασπάσης-3, τα συνολικά επίπεδα πρωτεΐνης του Bcl2 έχουν σημαντικά .
STZ συν καεμπφερόλη σε σύγκριση με διαβητικούς αρουραίους ελέγχου ή επαγόμενους από STZ, αντίστοιχα (Εικ. 8Α, 8Β και 9Α-9C). Η χορήγηση του EX-527, ενός εκλεκτικού αναστολέα SIRT1 μείωσε σημαντικά την πυρηνική δραστηριότητα και τον εντοπισμό του SIRT1 σε σύγκριση με όλες τις άλλες ομάδες (Εικ. 8Α, 8Β και 9Α- 9Δ). Επιπλέον, τα επίπεδα ακετυλίου του NF-kB p65 παρέμειναν σημαντικά υψηλότερα, αλλά τα επίπεδα πρωτεΐνης του ακετυλίου Nrf2 και του FOXO1 δεν ήταν σημαντικά διαφορετικά μεταξύ διαβητικών αρουραίων STZ και STZ συν καεμπφερόλη συν EX-527 (Εικ. 9A-9C ).
ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Τα δεδομένα αυτής της μελέτης επιβεβαίωσαν την προηγούμενη δημοσιευμένη μελέτη των Chen et al. (29) και υποστηρίζουν τα ευρήματα, τα οποία υποδηλώνουν ότι η καρδιοπροστατευτική δράση της καμπφερόλης έναντι της επαγόμενης από STZ DC σε αρουραίους προκαλείται από υπογλυκαιμικά, αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη, αντι-ινωτικά και αντι-αποπτωτικά αποτελέσματα. Ωστόσο, το νέο εύρημα αυτής της μελέτης είναι ότι δείχνουμε, για πρώτη φορά, ότι όλοι αυτοί οι καρδιακοί προστατευτικοί μηχανισμοί που παρέχονται από την καμπφερόλη εξαρτώνται από το SIRT1-από όπου ο αποκλεισμός του SIRT1 από τον εκλεκτικό αναστολέα, EX-527 κατάργησε όλες τις ωφέλιμες καρδιακές επιδράσεις της καμπφερόλης. Μια περίληψη των μηχανισμών προστασίας που παρέχει η καμπφερόλη έναντι της επαγόμενης από STZ DC παρουσιάζεται στο Σχήμα 10. Η υπεργλυκαιμία λόγω αυξημένης καταστροφής των β-κυττάρων είναι η κύρια αιτία για την ανάπτυξη και την εξέλιξη της DC σε ανθρώπους και πειραματόζωα (2, 4, 47). Το STZ, ένα κυτταροτοξικό ανάλογο γλυκόζης, είναι το πιο κοινό φάρμακο που οδηγεί σε οξειδωτική καταστροφή των β-κυττάρων και χρησιμοποιείται ευρέως για την εγκαθίδρυση ΣΔ σε τρωκτικά και όπως φαίνεται σε αυτή τη μελέτη (48). Ωστόσο, η χορήγηση καμπφερόλης τόσο στον έλεγχο όσο και στους διαβητικούς αρουραίους μείωσε σημαντικά τα επίπεδα γλυκόζης και ινσουλίνης σε νηστεία και αύξησε σημαντικά τις τιμές του HOMA-b, ενός κύριου δείκτη για τη λειτουργία των β-κυττάρων του παγκρέατος, συμμορφώνοντας έτσι με το ισχυρό υπογλυκαιμικό και την ινσουλίνη του -απελευθερωτικά εφέ. Επιπλέον, αύξησε το τελικό σωματικό βάρος των αρουραίων, γεγονός που υποδηλώνει βελτιωμένη περιφερική δράση ινσουλίνης και εξασθένιση των μυών που προκαλούνται από έλλειψη ινσουλίνης και της απώλειας λιπώδους ιστού. Ωστόσο, ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο η καμπφερόλη μειώνει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και διεγείρει τα επίπεδα ινσουλίνης στο κυκλοφορικό δεν διερευνήθηκε σε αυτή τη μελέτη και μπορεί να παρέμβει από παρόμοιες προηγούμενες μελέτες. Από αυτή την άποψη, η καμπφερόλη προστάτευσε την επαγόμενη από STZ οξειδωτική βλάβη των παγκρεατικών κυττάρων λόγω
τις αντιοξειδωτικές του ιδιότητες (32, 33). Ωστόσο, εάν αυτό είναι σωστό, τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι αυτός ο αντιοξειδωτικός προστατευτικός μηχανισμός των β-κυττάρων του παγκρέατος δεν εξαρτάται από τη ρύθμιση των επιπέδων και της δραστηριότητας του παγκρεατικού SIRT1 καθώς παρατηρήθηκαν φυσιολογικές μεταβολικές παράμετροι σε διαβητικούς αρουραίους που έλαβαν θεραπεία με καμπφερόλη και αναστολέα SIRT1 (EX {5}}). Από την άλλη πλευρά, άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι η υπογλυκαιμική δράση της καμπφερόλης προκαλείται από τη βελτίωση της περιφερικής ευαισθησίας στην ινσουλίνη, τη διέγερση της έκφρασης GLUT-4, την αύξηση της περιφερικής πρόσληψης γλυκόζης και την καταστολή της ηπατικής γλυκονεογένεσης (31, 33). Επιπλέον, θα μπορούσε να είναι πιθανό ότι οι υπογλυκαιμικές επιδράσεις και η απελευθέρωση ινσουλίνης της καμπφερόλης προκαλούνται από τη διέγερση της απελευθέρωσης ινσουλίνης από τα επιζώντα β-κύτταρα μέσω της ρύθμισης της εκπόλωσης της κυτταρικής μεμβράνης (δηλ. διέγερση των ευαίσθητων στο ATP καναλιών K plus), μια επίδραση που είναι παρόμοια σε φάρμακα σουλφονυλουρίας (49, 50). Από την άλλη πλευρά, η υπερπαραγωγή ROS είναι ένα κύριο χαρακτηριστικό κατά την ανάπτυξη του DC και άλλων επιπλοκών που προκαλούνται από ΣΔ και είναι ο κύριος παθοφυσιολογικός μηχανισμός που βρίσκεται κάτω από όλες τις άλλες ανεπιθύμητες ενέργειες, συμπεριλαμβανομένης της φλεγμονής, της ίνωσης και της απόπτωσης (10, 51). Πράγματι, μπλοκάροντας την παραγωγή,
του ROS με την υπερέκφραση ή τη φαρμακολογική ενεργοποίηση του Nrf2 και άλλων αντιοξειδωτικών (π.χ. Ν-ακετυλοκυστεΐνη (NAC), καταλάση και SOD) εξασθένησε τις περισσότερες διαβητικές επιπλοκές και ανέστειλε τις φλεγμονώδεις και αποπτωτικές οδούς σε ιστούς των μερών, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς (10, {{3} }). Γενικά, η υπεργλυκαιμία προκαλεί καρδιακό ROS αυξάνοντας την αυτοοξείδωση, την υπεροξείδωση των λιπιδίων και άλλες οδούς που δημιουργούν ROS, όπως η οξειδάση της αγγειοτενσίνης II/NDAPH, η συνθάση του μονοξειδίου του αζώτου (NOS), η λιποξυγενάση (LOX), τα ελεύθερα λιπαρά οξέα/μιτοχονδριακή βλάβη και οι πρωτεΐνες. κινάση C (PKC), οδούς προηγμένης γλυκοζυλίωσης (AGEs), εξαμίνης και πολυόλης (4, 5, 11, 51, 55, 56). Ανεπιθύμητα, τα ROS που προκαλούνται από υπεργλυκαιμία μπορεί να διεγείρουν την καρδιακή φλεγμονή αυξάνοντας την έκφραση αρκετών φλεγμονωδών κυτοκινών και μορίων προσκόλλησης, διήθησης μονοκυττάρων/ουδετερόφιλων και ενεργοποιώντας το φλεγμονώδες NF-kB/NRLP3 (2, 7, 8, 56-58). Επιπλέον, οι ROS και οι φλεγμονώδεις κυτοκίνες μπορούν να διεγείρουν τον καρδιακό ενδογενή και εξωγενή κυτταρικό θάνατο και ίνωση διεγείροντας την έκφραση Bax, ρυθμίζοντας προς τα κάτω το Bcl2 και ενεργοποιώντας το μονοπάτι σηματοδότησης TGF-b/Samd2/3 (2, 9, 59, 60). Επιπλέον, η υπεργλυκαιμία αναστέλλει την αποικοδόμηση του κολλαγόνου αυξάνοντας τη γλυκοζυλίωση του αλληλεπιδρώντας με τα AGEs, τα οποία ενισχύουν περαιτέρω την καρδιακή ακαμψία
(61). Ωστόσο, ενώ η πρώιμη υπεργλυκαιμία διεγείρει τη μετενεργοποίηση του Nrf2, η παρατεταμένη υπεργλυκαιμία κατακλύζει τα αντιοξειδωτικά και καταστέλλει την ενεργοποίηση αυτών των παραγόντων μεταγραφής (39, 62). Μετά από αυτές τις μελέτες, ο ρόλος του ROS, του οξειδωτικού στρες, της φλεγμονής, της ίνωσης και της απόπτωσης στην ανάπτυξη και την εξέλιξη του DC στο ζωικό μας μοντέλο επιβεβαιώθηκε επίσης από την προφανή βλάβη στα LVs των αρουραίων, την εναπόθεση κολλαγόνου, τους αυξημένους δείκτες εγγενών κυττάρων θάνατο (δηλαδή υψηλότερο Bax, σχισμένη κασπάση-3 και κυτόχρωμα-C και μειωμένο Bcl2) και τη μείωση της λειτουργίας LV. Αυτά τα ευρήματα συνόδευαν επίσης μια σημαντική αύξηση στα καρδιακά επίπεδα του ROS, των υπεροξειδίων των λιπιδίων και των φλεγμονωδών κυτοκινών και την ενεργοποίηση των NF-kB p65 και TGF-b1. Επιπλέον, η θεραπεία με STZ μείωσε τα πυρηνικά επίπεδα Nrf2, καθώς και τα συνολικά επίπεδα GSH και SOD. Αντίθετα, η καμπφερόλη μπόρεσε να διατηρήσει τη λειτουργία του LV, να μειώσει την εναπόθεση κολλαγόνου, να καταστείλει την καρδιακή ίνωση και να αντιστρέψει τις αλλαγές σε όλα αυτά τα βιοχημικά συμβάντα, υποδηλώνοντας έτσι ισχυρά αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη, αντι-ινωτικά και αντι-αποπτωτικά αποτελέσματα. Μια σημαντική παρατήρηση σε αυτή τη μελέτη είναι ότι η καμπφερόλη μπόρεσε επίσης να μειώσει τα επίπεδα MDA και ROS, να καταστέλλει τον πυρηνικό εντοπισμό του NF-kB p65 και να διεγείρει τα πυρηνικά επίπεδα του Nrf2 και τα συνολικά επίπεδα GSH και SOD, χωρίς καμία αλλαγή στο έκφραση αποπτωτικών/αντι-αποπτωτικών δεικτών ούτε TGF-b1 στις καρδιές των αρουραίων ελέγχου. Με βάση αυτά τα δεδομένα, μπορούμε να υποστηρίξουμε σθεναρά ότι η καρδιοπροστατευτική δράση της καμπφερόλης έναντι του DC σε αυτό το ζωικό μοντέλο προκαλείται από αντιοξειδωτικά και αντιφλεγμονώδη δυναμικά που προκαλούνται, κυρίως, από την ενεργοποίηση/ανοδική ρύθμιση του Nrf2 και την καταστολή του NF-kB p65. Επίσης, αυτά τα δεδομένα μπορεί να υποδηλώνουν ότι το παρατηρούμενο αντι-ινωτικό και αντι-αποπτωτικό δυναμικό της καμπφερόλης σε διαβητικές καρδιές θα μπορούσε να είναι δευτερεύον ως προς τις αντιοξειδωτικές και αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις της. Αυτά τα δεδομένα υποστηρίζονται από την πρόσφατη μελέτη των Chen et al. (31) οι οποίοι έχουν επίσης δείξει ότι η καμπφερόλη αναστέλλει το οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή, την ίνωση και την εγγενή κυτταρική απόπτωση σε κύτταρα H9c2 που εκτίθενται σε υψηλή γλυκόζη, καθώς και στην καρδιά διαβητικών αρουραίων που προκαλούνται από STZ κυρίως με ανοδική ρύθμιση του Nrf2 και αναστολή του NF- kB. Με τον ίδιο τρόπο, η προστατευτική δράση της καμπφερόλης έναντι της καρδιακής, νεφρικής και νευρικής βλάβης σε άλλα ζωικά μοντέλα αποδόθηκε κυρίως στην ικανότητά της να καθαρίζει το ROS και να καταστέλλει τη φλεγμονή που προκαλείται από την ενεργοποίηση του Nrf2 και την καταστολή του NF-kB (29, { {38}}, 40).
Οι δυνατότητες της καμπφερόλης και της καρδιοπροστασίας της σε διαβητικές καρδιές δεν είχαν δοκιμαστεί ποτέ στο παρελθόν. Για το λόγο αυτό, ήταν προς το ενδιαφέρον μας να διερευνήσουμε την επίδραση της καμπφερόλης στην έκφραση της SIRT1, μιας κύριας πρωτεΐνης που παίζει σημαντικό ρόλο κατά τη διάρκεια μιας κυτταρικής απόκρισης στρες. Αυτή η υπόθεση βασίστηκε σε ευρείες επιδράσεις, αντιοξειδωτικές, αντιφλεγμονώδεις, αντι-ινωτικές και αντι-αποπτωτικές επιδράσεις του SIRT1 (12). Επιπλέον, τα επίπεδα και η δραστηριότητα του SIRT1 μειώνονται σημαντικά στην καρδιά κατά τη διάρκεια του όψιμου ΣΔ και στις ανεπάρκειες καρδιές, ενώ η ενεργοποίηση του SIRT1 διατήρησε την καρδιακή λειτουργία και κατάργησε πλήρως το σχετικό καρδιακό οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή και την απόπτωση (20, 21, 26). Επίσης, η απενεργοποίηση του SIRT1 στα καρδιομυοκύτταρα οδήγησε σε κλινικά συμπτώματα που μοιάζουν πολύ με το DC, ενώ η ρεσβερατρόλη, ένας ενεργοποιητής SIRT1 το ανέτρεψε. Επίσης, η καμπφερόλη μπορεί να ενεργοποιήσει το SIRT1 στον εγκέφαλο, τον πνεύμονα, τον αμφιβληστροειδή και τα καρδιομυοκύτταρα, in vitro ή in vivo σε άλλα ζωικά μοντέλα (36, 40-42). Ωστόσο, η τρέχουσα κατανόησή μας για τον συστημικό προστατευτικό ρόλο του SIRT1 είναι επί του παρόντος καλά εδραιωμένη και αποδίδεται στη δράση της αποακετυλάσης (12). Αντίστοιχα, το SIRT1 μπορεί να αποακετυλοποιήσει την p53 στο Lys373/Lys382 και να ανταγωνιστεί την επαγόμενη από ρ{23}}προκαλούμενη από ρ{23}ρύθμιση Bax προς τα πάνω και την επακόλουθη ενεργοποίηση της ενδογενούς κυτταρικής απόπτωσης και της πρόωρης γήρανσης (12, 69). Επίσης, το SIRT1 αναστέλλει τον παράγοντα που σχετίζεται με το p300/CBP (PCAF) ο οποίος σταθεροποιεί το p53 (70). Επιπλέον, η αντιφλεγμονώδης δράση του SIRT1 προκαλείται από την αποακετυλίωση της υπομονάδας RelA/p65 στο Lys310 στο NF-kB και την επακόλουθη απώλεια της μεταγραφικής δραστηριότητας NF-kB (71-73). Ωστόσο, η ρύθμιση της οξειδοαναγωγικής κατάστασης και το αντιοξειδωτικό δυναμικό του SIRT1 διαμεσολαβούνται από την αποακετυλίωση των σειριακών μεταγραφικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των FOXO-3a και Nrf2, οι οποίοι διεγείρουν τη σύνθεση αρκετών αντιοξειδωτικών, όπως αντιοξειδωτικών ενζύμων (π.χ. καταλάση, υπεροξειδάση γλουταθειόνης SOD) και GSH (20, 21, 25, 74). Πράγματι, αν και ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι απαιτείται ακετυλίωση του Nrf2 για την ενεργοποίησή του (75). Τα άλλα διαθέσιμα στοιχεία έχουν δείξει ότι η αποακετυλίωση του Nrf2 που προκαλείται από το SIRT{47}} αυξάνει τη μεταγραφή του Nrf2 και τον πυρηνικό εντοπισμό και τη σταθερότητά του (76). Επιπλέον, το SIRT1 μπορεί επίσης να ρυθμίσει την καρδιακή δομή και τη συσταλτικότητα διατηρώντας την έκφραση SERCA2 και αναστέλλει τη δημιουργία ROS ρυθμίζοντας και αναστέλλοντας τη μιτοχονδριακή βιογένεση που προκαλείται από psch66 και FOXO3/PGC-a (17, 77). Επίσης, το SIRT1 μπορεί να εμποδίσει άμεσα την ίνωση των ιστών με αποακετυλίωση του Smad2/3 (44, 78). Παρόμοια με τα προαναφερθέντα στοιχεία, η σημαντική μείωση της δραστηριότητας της πυρηνικής αποακετυλάσης και της έκφρασης του SIRT1 στις διαβητικές καρδιές φαίνεται να συμμετέχει σημαντικά στις παρατηρούμενες καρδιακές βλαβερές επιδράσεις 90 ημέρες μετά την επαγωγή ΣΔ. Αυτή η μείωση στο επίπεδο/δραστηριότητα του SIRT1 οδήγησε στη σημαντική προφανή αύξηση στα ακετυλιωμένα επίπεδα των smad2, NF-kB, FOXO3 και Nrf2, ενισχύοντας έτσι την παραγωγή ROS, τη μείωση των επιπέδων αντιοξειδωτικών, τη φλεγμονή και τον ενδογενή κυτταρικό θάνατο. Ωστόσο, ένα νέο εύρημα σε αυτή τη μελέτη είναι ότι η καμπφερόλη μπόρεσε να ρυθμίσει και να ενεργοποιήσει το SIRT1 και το αποακετυλικό, όλους αυτούς τους μεταγραφικούς παράγοντες στις καρδιές τόσο των αρουραίων ελέγχου όσο και των αρουραίων STZ-DM, επιβεβαιώνοντας έτσι τα προαναφερθέντα στοιχεία ότι η καμπφερόλη είναι ένας ισχυρός ενεργοποιητής του SIRT1. Για να ελέγξουμε εάν οι μηχανισμοί προστασίας επάγονται αρκετά από το SIRT1, έχουμε συγχορηγήσει το EX-527, έναν εκλεκτικό αναστολέα SIRT1 μαζί με την καμπφερόλη σε διαβητικούς αρουραίους. Όπως ήταν αναμενόμενο, η χορήγηση του EX-527 κατάργησε πλήρως όλα τα καρδιολογικά και βιοχημικά οφέλη που παρέχει η καμπφερόλη. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι τα παρατηρούμενα αποτελεσματικά αντιοξειδωτικά και αντιφλεγμονώδη και αντι-ινωτικά αποτελέσματα και οι επακόλουθες αντι-αποπτωτικές τους επιδράσεις της καμπφερόλης εξαρτώνται από το SIRT1-.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ
1. Gilbert RE, Krum H. Καρδιακή ανεπάρκεια στον διαβήτη: επιδράσεις της αντι-υπεργλυκαιμικής φαρμακευτικής θεραπείας. Lancet 2015; 385: 2107- 2017.
2. Jia G, Hill MA, Sowers JR. Διαβητική μυοκαρδιοπάθεια: μια ενημέρωση των μηχανισμών που συμβάλλουν σε αυτήν την κλινική οντότητα. Circ Res 2018; 122: 624-638.
3. Jia G, DeMarco VG, Sowers JR. Αντίσταση στην ινσουλίνη και υπερινσουλιναιμία στη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια. Nat Rev Endocrinol 2016; 12: 144-153.
4. Nunes S, Rolo AP, Palmeira CM, et al. Διαβητική μυοκαρδιοπάθεια: εστίαση στο οξειδωτικό στρες, τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και τη φλεγμονή. Στο: Cardiomyopathies-Types and Treatments, K. Kiraly (επιμ.) Intech 2017: 235-257.
5. Wilson AJ, Gill EK, Abudalo RA, Edgar KS, Watson CJ, Grieve DJ. Αντιδραστικά είδη οξυγόνου που σηματοδοτούν στη διαβητική καρδιά: αναδυόμενη προοπτική για θεραπευτική στόχευση. Καρδιά 2018; 104: 293-299.
6. Ritchie RH, Abel ED. Βασικοί μηχανισμοί διαβητικής καρδιοπάθειας. Circ Res 2020; 126: 1501-1525.
7. Lorenzo O, Picatoste B, Ares-Carrasco S, Ramirez E, Egido J, Tunon J. Πιθανός ρόλος του πυρηνικού παράγοντα kB στη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια. Mediators Inflamm 2011; 2011: 652097. DOI: 10.1155/2011/652097.
8. Fuentes-Antras J, Ioan AM, Tunon J, Egido J, Lorenzo O. Ενεργοποίηση υποδοχέων τύπου toll και φλεγμονωδών συμπλεγμάτων στη φλεγμονή που σχετίζεται με τη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια. Int J Endocrinol 2014; 2014: 847827. DOI: 10.1155/2014/847827
9. Russo I, Φραγκογιάννης Ν.Γ. Καρδιακή ίνωση που σχετίζεται με τον διαβήτη: κυτταρικοί τελεστές, μοριακοί μηχανισμοί και θεραπευτικές ευκαιρίες. J Mol Cell Cardiol 2016; 90: 84-93.
10. Ge ZD, Lian Q, Mao X, Xia Z. Τρέχουσα κατάσταση και προκλήσεις του Nrf2 ως δυνητικός θεραπευτικός στόχος για τη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια. Int Heart J 2019; 60: 512-520.
11. Jubaidi FF, Zainalabidin S, Mariappan V, Budin SB. Μιτοχονδριακή δυσλειτουργία στη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια: οι πιθανοί θεραπευτικοί ρόλοι των φαινολικών οξέων. Int J Mol Sci 2020; 21: 6043. DOI: 10,3390/ijms21176043 12. D'Onofrio N, Servillo L, Balestrieri ML. Μονοπάτια σηματοδότησης SIRT1 και SIRT6 στην προστασία των καρδιαγγειακών παθήσεων. Antioxid Redox Signal 2018; 28: 711-732.
