Η σπερμιδίνη ανακουφίζει από την ενδομήτρια υποξία των νεογέννητων μιτοχονδριακών βλαβών του μυοκαρδίου σε επίμυες αναστέλλοντας το οξειδωτικό στρες και ρυθμίζοντας τον ποιοτικό έλεγχο των μιτοχονδρίων Μέρος 2

4.4. Επιδράσεις της σπερμιδίνης στην αντιοξειδωτική δράση του μυοκαρδίου και την απόπτωση σε νεογέννητα που εκτίθενται σε ενδομήτρια υποξία

Το γλυκοσίδιο του cistanche μπορεί επίσης να αυξήσει τη δραστηριότητα του SOD στους ιστούς της καρδιάς και του ήπατος και να μειώσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε λιποφουσκίνη και MDA σε κάθε ιστό, καθαρίζοντας αποτελεσματικά διάφορες δραστικές ρίζες οξυγόνου (OH-, H2O2, κ.λπ.) και προστατεύοντας από βλάβη του DNA που προκαλείται από ρίζες ΟΗ. Οι φαινυλαιθανοειδείς γλυκοσίδες του Cistanche έχουν ισχυρή ικανότητα σάρωσης των ελεύθερων ριζών, υψηλότερη αναγωγική ικανότητα από τη βιταμίνη C, βελτιώνουν τη δραστηριότητα του SOD στο εναιώρημα σπέρματος, μειώνουν την περιεκτικότητα σε MDA και έχουν μια ορισμένη προστατευτική δράση στη λειτουργία της σπερματικής μεμβράνης. Οι πολυσακχαρίτες Cistanche μπορούν να ενισχύσουν τη δραστηριότητα των SOD και GSH-Px σε ερυθροκύτταρα και ιστούς πνευμόνων πειραματικά γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-γαλακτόζη, καθώς και να μειώσουν την περιεκτικότητα σε MDA και κολλαγόνο στους πνεύμονες και στο πλάσμα και να αυξήσουν την περιεκτικότητα σε ελαστίνη. ένα καλό αποτέλεσμα σάρωσης στο DPPH, παρατείνει το χρόνο της υποξίας σε γηρασμένα ποντίκια, βελτιώνει τη δραστηριότητα του SOD στον ορό και καθυστερεί τον φυσιολογικό εκφυλισμό του πνεύμονα σε πειραματικά γηρασμένα ποντίκια Με τον κυτταρικό μορφολογικό εκφυλισμό, τα πειράματα έχουν δείξει ότι το Cistanche έχει την καλή αντιοξειδωτική ικανότητα και έχει τη δυνατότητα να είναι φάρμακο για την πρόληψη και τη θεραπεία ασθενειών της γήρανσης του δέρματος. Ταυτόχρονα, η εχινακοσίδη στο Cistanche έχει σημαντική ικανότητα να καθαρίζει τις ελεύθερες ρίζες DPPH και μπορεί να καθαρίζει δραστικά είδη οξυγόνου, να αποτρέπει την αποικοδόμηση του κολλαγόνου που προκαλείται από ελεύθερες ρίζες και επίσης έχει μια καλή επίδραση επιδιόρθωσης στη βλάβη των ανιόντων από τις ελεύθερες ρίζες θυμίνης.

Κάντε κλικ στο Πώς να χρησιμοποιήσετε το Cistanche Tubulosa

【Για περισσότερες πληροφορίες:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Μετρήσαμε τις δραστηριότητες των αντιοξειδωτικών ενζύμων SOD και CAT στο μυοκάρδιο με χρωματομετρία (Εικόνες 4Α και Β). Διαπιστώθηκε ότι οι δραστηριότητες του SOD και του CAT στην ομάδα IUH ήταν σημαντικά χαμηλότερες από αυτές στην ομάδα ελέγχου (P < 0.05). Σε σύγκριση με την ομάδα IUH, οι δραστηριότητες του SOD και του CAT στην ομάδα SPD αυξήθηκαν σημαντικά (P < 0.05) και το DFMO κατάργησε την επίδραση του SPD (P < 0). 05). Στη συνέχεια, αξιολογήσαμε την κυτταρική απόπτωση ανιχνεύοντας πυρήνες θετικούς στο TUNEL (Εικόνα 4CandD) και την έκφραση της πρωτεΐνης προ-απόπτωσης BAX και αντι-απόπτωσης BCl-2 (Εικόνες 4Ε και ΣΤ). Παρατηρήσαμε ότι ο αριθμός των TUNELθετικών καρδιομυοκυττάρων και η αναλογία έκφρασης πρωτεΐνης BAX/BCL2 ήταν σημαντικά υψηλότεροι στην ομάδα IUH από ό,τι στην ομάδα ελέγχου (P <0,05). Αντίθετα, η αναλογία των θετικών σε TUNEL κυττάρων και η αναλογία έκφρασης πρωτεΐνης BAX/BCL2 ήταν χαμηλότερη στο μυοκάρδιο των αρουραίων που έλαβαν SPD από ό,τι στην ομάδα IUH (P < 0,05). Το DFMO εξάλειψε την επίδραση του SPD (P <0,05). Συνοψίζοντας, το SPD που χορηγείται in utero μπορεί να αναστρέψει τη μείωση των αντιοξειδωτικών ενζυμικών δραστηριοτήτων και την αύξηση της κυτταρικής απόπτωσης στις καρδιές των απογόνων που προκαλείται από την IUH.

4.5. Επιδράσεις της σπερμιδίνης στην παραγωγή αντιδρώντων ειδών οξυγόνου, στο δυναμικό μιτοχονδριακής μεμβράνης και στη μιτοφαγία σε καρδιομυοκύτταρα που εκτίθενται σε υποξία

Η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία εκδηλώνεται κυρίως ως αύξηση της παραγωγής ROS, μείωση της σύνθεσης ATP και συσσώρευση δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων. Το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης (ΔΨm) είναι η ηλεκτροχημική βαθμίδα πρωτονίων (Η συν βαθμίδα συγκέντρωσης και διαφορά δυναμικού διαμεμβράνης) κατά μήκος της μιτοχονδριακής εσωτερικής μεμβράνης, η οποία σχηματίζεται κατά τη μεταφορά ηλεκτρονίων της μιτοχονδριακής οξειδωτικής αναπνευστικής αλυσίδας, στην οποία βρίσκεται ένας μικρός αριθμός ROS. που παράγονται. Αντίστοιχα, το επίπεδο ROS και οι αλλαγές ΔΨm είναι οι κύριοι δείκτες της μιτοχονδριακής λειτουργίας. Η υπερβολική παραγωγή ROS έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων. τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια αφαιρούνται κυρίως με μιτοφαγία. Για να διερευνήσουμε εάν η εξωγενής SPD θα μπορούσε να επηρεάσει την ακεραιότητα της μιτοχονδριακής λειτουργίας στα καρδιομυοκύτταρα υπό συνθήκες υποξίας, εξετάσαμε πρώτα τα επίπεδα ROS χρησιμοποιώντας έναν ανιχνευτή φθορισμού DHE (Εικόνα 5Α). Παρατηρήσαμε ότι η παραγωγή ROS αυξήθηκε αφού τα καρδιομυοκύτταρα εκτέθηκαν σε υποξία για 24 ώρες (P < 0.05) και ότι η SPD ανέστειλε την προκαλούμενη από την υποξία παραγωγή ROS (P < 0 .05); Ωστόσο, το DFMO κατάργησε τη μείωση της παραγωγής ROS που προκαλείται από SPD όταν τα DFMO χορηγήθηκαν σε καρδιομυοκύτταρα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με SPD (P < 0.05) (Εικόνα 5C). Επιπλέον, το ΔΨm ανιχνεύθηκε με χρήση ανιχνευτή φθορισμού TMRE (Εικόνα 5Β). Όσο ισχυρότερη είναι η ένταση του κόκκινου φθορισμού, τόσο μεγαλύτερο είναι το μιτοχονδριακό δυναμικό (P < 0.05). Παρατηρήσαμε ότι η ένταση του κόκκινου φθορισμού ήταν σημαντικά χαμηλότερη στην ομάδα IUH από ότι στην ομάδα ελέγχου (P < 0.05). Σε σύγκριση με την ομάδα IUH, η ένταση του κόκκινου φθορισμού ήταν υψηλότερη στη θεραπεία SPD (P < 0,05) και το DFMO κατάργησε τις επιδράσεις του SPD για άλλη μια φορά (P < 0,05) (Εικόνα 5D). Στη συνέχεια υπολογίσαμε τον συνεντοπισμό των μιτοχονδρίων (σημασμένα με πράσινο MitoTracker) με τα λυσοσώματα (με την ετικέτα Lyso-Tracker κόκκινο), γεγονός που μας επέτρεψε να μετρήσουμε την αυτοφαγική αποικοδόμηση των μιτοχονδρίων (Εικόνα 5Ε). Όπως υποδεικνύεται στο Σχήμα 5ΣΤ, σε σύγκριση με τον έλεγχο, η υποξία μείωσε τον εντοπισμό των Mito-Tracker Green και Lyso-Tracker Red στα καρδιομυοκύτταρα (P <0,05). Ωστόσο, σε σύγκριση με την ομάδα της υποξίας, το ποσοστό των εντοπισμένων μιτοχονδρίων και λυσοσωμάτων ήταν υψηλότερο στην ομάδα θεραπείας με SPD (P <0,05) και το DFMO κατάργησε την επίδραση του SPD (P <0,05). Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η υποξία αυξάνει την παραγωγή ROS και μειώνει τη ΔΨm και τη μιτοφαγία. Το SPD μπορεί να ανακουφίσει τη μιτοχονδριακή βλάβη που προκαλείται από την υποξία διεγείροντας τη μιτοφαγία και αναστέλλοντας το οξειδωτικό στρες.

4.6. Επιδράσεις του SPD στο σύστημα MQC του μυοκαρδίου σε νεογέννητα που εκτίθενται σε IUH

Ο έλεγχος ποιότητας των μιτοχονδρίων (MQC), συμπεριλαμβανομένων των διεργασιών της μιτοχονδριακής αυτοφαγίας, της μιτοχονδριακής βιοσύνθεσης και της μιτοχονδριακής σύντηξης και σχάσης, είναι κρίσιμος για τη διατήρηση της φυσιολογικής μορφολογίας, ποσότητας και λειτουργίας των μιτοχονδρίων και για τη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας και μεταβολισμού των κυττάρων. Η μιτοφαγία ρυθμίζει το MQC και μεσολαβεί στην εκτεταμένη αυτοφαγική αποικοδόμηση των μιτοχονδρίων ως απόκριση σε μονοπάτι και φυσιολογική αλλοίωση. Αρχικά αξιολογήσαμε τη μιτοφαγία παρατηρώντας τον σχηματισμό μιτοφαγοσώματος με ΤΕΜ (Εικόνα 6Α - Γ). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, ορισμένες μη φυσιολογικές δομές ή μιτοχόνδρια κατακερματισμού περικλείονταν μέσα σε μια αυτοφαγική μεμβράνη διπλής μεμβράνης, τα οποία ήταν μιτοφαγοσώματα, και έδειξαν ότι η μιτοφαγία ήταν ενεργή στην ομάδα ελέγχου. Ωστόσο, ο αριθμός των μιτοφαγοσωμάτων μειώθηκε πολύ στο μυοκάρδιο της ομάδας IUH. Είναι ενδιαφέρον ότι το μυοκάρδιο της ομάδας SDP εμφάνισε σχεδόν πανομοιότυπους φαινότυπους μιτοφαγίας με εκείνον της ομάδας ελέγχου, ενώ το DFMO κατάργησε τις επιδράσεις που προκλήθηκαν από το SPD. Τα μιτοχόνδρια είναι εξαιρετικά δυναμικά οργανίδια, που υφίστανται συνεχή σχάση και σύντηξη που σχετίζονται με τη λειτουργία τους. Στη συνέχεια εξετάσαμε τον μιτοχονδριακό κατακερματισμό χρησιμοποιώντας TEM (Εικόνα 6Α). Βρήκαμε ότι ο αριθμός των μικρών και θραυσμάτων μιτοχονδρίων αυξήθηκε σημαντικά κατά IUH, σε σύγκριση με τον έλεγχο (P < 0.05), υποδεικνύοντας ότι η μιτοχονδριακή σχάση αυξήθηκε ευρέως. Αυτή η αλλαγή περιορίστηκε από τη θεραπεία SPD και το DFMO επίσης κατάργησε τον ρόλο του SPD για άλλη μια φορά (Εικόνα 6D). Επιπλέον, ανιχνεύθηκαν DRP1 και MFN2 (ρυθμιστικές πρωτεΐνες της μιτοχονδριακής δυναμικής) (Εικόνα 6Ε - Ζ). Ο MFN2 μειώθηκε σημαντικά, ενώ το DRP1 αυξήθηκε και παρατηρήθηκε στην ομάδα IUH σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου (P < 0.05). Ενώ το DRP1 ρυθμίστηκε προς τα κάτω και το MFN2 ρυθμίστηκε προς τα πάνω με τη θεραπεία του εξωγενούς SPD (P < 0.05), το DFMO κατάργησε τις επιδράσεις που προκλήθηκαν από SPD. Η μιτοχονδριακή βιοσύνθεση συντονίζεται με τη μιτοφαγία για την αφαίρεση κατεστραμμένων ή περίσσειας μιτοχονδρίων, τη δημιουργία νέων μιτοχονδρίων και τη διατήρηση της ομοιόστασης του MQC υπό συνθήκες στρες. Τέλος, αξιολογήσαμε την έκφραση των πρωτεϊνών που σχετίζονται με τη μιτοχονδριακή βιοσύνθεση, συμπεριλαμβανομένων των SIRT-1, PGC{-1, NRF-2 και TFAM, με την ανάλυση ανοσοστύπωσης (Εικόνα 6Η - L). Σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, η έκφραση των SIRT-1, PGC{-1, NRF{-2 και TFAM μειώθηκε σημαντικά στο μυοκάρδιο της ομάδας IHU (P <0,05). Σε σύγκριση με την ομάδα IUH, οι εκφράσεις πρωτεΐνης των SIRT-1, PGC-1, NRF-2 και TFAM στην ομάδα SPD αυξήθηκαν σημαντικά (P <0,05). Το DFMO κατάργησε την επίδραση του SPD (P <0,05). Συνοψίζοντας, αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η IUH οδηγεί σε δυσλειτουργία MQC στο μυοκάρδιο των απογόνων μιας ημέρας και ότι η θεραπεία SPD αναστέλλει σημαντικά την ανισορροπία του συστήματος MQC σε νεογνούς που εκτίθενται σε IUH.

5. Συζήτηση

Οι καρδιακές παθήσεις είναι μια σημαντική πρόκληση για την υγεία παγκοσμίως. Έχει αποδειχθεί ότι η χρόνια εμβρυϊκή υποξία μπορεί να προκαλέσει εμβρυϊκή προέλευση καρδιακής δυσλειτουργίας και να προγραμματίσει αυξημένο κίνδυνο καρδιακής νόσου στους ενήλικους απογόνους. Η καρδιά έχει υψηλό μεταβολικό ρυθμό και η εξάρτησή της από τη μιτοχονδριακή λειτουργία για την παραγωγή ενέργειας είναι κρίσιμη για τη φυσιολογική καρδιακή λειτουργία. Ωστόσο, η επίδραση της IUH στην καρδιακή μιτοχονδριακή λειτουργία και τον σχετικό μηχανισμό της και το επίκεντρο της προληπτικής στρατηγικής καρδιοπροστασίας στα μιτοχόνδρια στους νεογέννητους είναι ακόμα άγνωστα. Στην παρούσα μελέτη, διαπιστώσαμε ότι οι επίμυες μιας ημέρας εκτός άνοιξης που εκτέθηκαν σε IUH παρουσιάζουν σημαντικές ανωμαλίες στην ανάπτυξη και ανάπτυξη, την ωρίμανση των καρδιομυοκυττάρων, ειδικά στη δομή και τη λειτουργία του μυοκαρδίου μιτοχονδρίου, και η εξωγενής SPD συμπληρωματική in utero μπορεί να ανακουφίσει αυτή την επαγόμενη από IUH αλλάζουν αναστέλλοντας το οξειδωτικό στρες του μυοκαρδίου και μειώνοντας την απόπτωση. Είναι σημαντικό ότι παρατηρήσαμε ότι η προγεννητική θεραπεία με SPD μπορεί να αναστρέψει σημαντικά τις ανωμαλίες της μιτοφαγίας και της βιογένεσης και τον κατακερματισμό των μιτοχονδρίων στο μυοκάρδιο νεογέννητων αρουραίων που προκαλούνται από IUH. Από όσο γνωρίζουμε, αυτή η έρευνα ήταν η πρώτη αναφορά για την προστατευτική επίδραση του SPD στην καρδιακή βλάβη των νεογέννητων απογόνων που προκαλείται από IUH, ρυθμίζοντας τον μηχανισμό MQC και στη συνέχεια βελτιώνοντας τη μιτοχονδριακή λειτουργία.

Επαρκή στοιχεία υποδηλώνουν ότι ο περιορισμός της ενδομήτριας ανάπτυξης παρεμβαίνει στην αναπτυξιακή τροχιά των εμβρυϊκών συστημάτων, γεγονός που μπορεί να βλάψει τη λειτουργία της καρδιάς αργότερα στη ζωή (5, 7, 37). Στη μελέτη μας, η IUH προκάλεσε επιβράδυνση της ανάπτυξης και καρδιακή βλάβη σε νεογνικούς απογόνους αρουραίους, καθώς οι νεογέννητοι επίμυες μιας ημέρας που εκτέθηκαν σε IUH εμφάνισαν σημαντική μείωση στο BW και στο HW και μια αύξηση στην αναλογία HW/BW. Επιπλέον, η διάταξη των μυοκαρδιακών ινών ήταν διαταραγμένη, τα μυοϊνώματα έσπασαν, παρατηρήθηκε διήθηση φλεγμονωδών κυττάρων μεταξύ των μυοϊνωμάτων και η εναπόθεση κολλαγόνου του μυοκαρδίου αυξήθηκε. Αυτά τα ευρήματα συνάδουν με τα ευρήματα που αναφέρθηκαν από τους Ducsay et al. (2) και Thompson et al. (7). Σε πολλά ζωικά μοντέλα, οι εμβρυϊκές καρδιές που εκτίθενται σε χρόνια υποξία παρουσιάζουν μειωμένη ωρίμανση και πολλαπλασιασμό των καρδιομυοκυττάρων και μειωμένη κληρονομιά καρδιομυοκυττάρων (38, 39). Ομοίως, η έρευνά μας έδειξε επίσης ότι η αναλογία των διπύρηνων καρδιομυοκυττάρων αυξήθηκε και η έκφραση του Ki67 μειώθηκε στην ομάδα IUH. Ο χρόνος κατά τον οποίο τα καρδιομυοκύτταρα γίνονται δι/πολυπύρηνα συμπίπτει με τη στιγμή που τα θηλαστικά χάνουν το αναγεννητικό τους δυναμικό (40). Η ωρίμανση της εμβρυϊκής καρδιάς είναι σημαντική για την υγεία της καρδιάς των απογόνων. Συνεπώς, η IUH κάνει τα καρδιομυοκύτταρα να αποσύρονται από τον κυτταρικό κύκλο νωρίτερα και η διαταραχή της ωρίμανσης των καρδιομυοκυττάρων οδηγεί σε μειωμένη πλαστικότητα της μεταγεννητικής καρδιακής ανάπτυξης.

Περιττό να σημειωθεί ότι τα μιτοχόνδρια είναι τα κύρια κυτταρικά οργανίδια που εμπλέκονται στην παραγωγή ROS. Τα δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια δεν παράγονται μόνο ως απόκριση στη μειωμένη παραγωγή ATP αλλά και σε αυξημένο οξειδωτικό στρες και απόπτωση (41). Σε αυτή τη μελέτη, η IUH μείωσε σημαντικά τη δραστηριότητα των αντιοξειδωτικών ενζύμων SOD και CAT, μείωσε τη μιτοχονδριακή αναπνευστική λειτουργία και τα επίπεδα ATP, αύξησε την έκφραση του BAX/BCL2 και μείωσε τη μιτοχονδριακή δομή στο μυοκάρδιο νεογέννητων επίμυων μιας ημέρας. Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζονται από άλλους ερευνητές (11), οι οποίοι τεκμηρίωσαν ότι η έκθεση της μητέρας σε χρόνια υποξία κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης θα μπορούσε να μειώσει τη δραστηριότητα του μιτοχονδριακού συμπλέγματος IV και να προκαλέσει απόπτωση στις καρδιές των βραχυπρόθεσμων εμβρυϊκών αρουραίων. Υποστηρίξαμε ότι ο συμβιβασμός των μιτοχονδρίων μπορεί να υποστηρίξει το οξειδωτικό στρες και την ενεργειακή αποτυχία κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης με αποκορύφωμα τον περιγεννητικό καρδιακό τραυματισμό. Αυτός μπορεί να είναι ο κύριος λόγος για αυξημένο καρδιαγγειακό κίνδυνο σε απογόνους κυήσεων που επιπλέκονται από χρόνια εμβρυϊκή υποξία. Αντίστοιχα, είναι εφαρμόσιμο να ληφθούν τα μιτοχονδριακά ως στόχος θεραπευτικής παρέμβασης για την προστασία της καρδιακής λειτουργίας στους απογόνους. Οι Aljunaidy et al. ανέφερε ότι η μητρική θεραπεία με μιτοχονδριακό αντιοξειδωτικό MitoQ απέτρεψε το οξειδωτικό στρες του πλακούντα, διέσωσε την ανάπτυξη του εμβρύου και βελτίωσε την καρδιακή λειτουργία σε απογόνους που εκτέθηκαν σε IUH (42).

Η σπερμιδίνη είναι μια πολυαμίνη με ποικίλες βιολογικές λειτουργίες. Όπως αναφέραμε, η SPD μπορεί να αναστείλει την επαγόμενη από το H2O2- συσσώρευση ROS και να αποτρέψει τη μείωση του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης (MMP) και των επιπέδων ATP σε καλλιεργημένα καρδιομυοκύτταρα νεογνών αρουραίων και κύτταρα H9C2. Επιπλέον, η SPD μπορεί να προάγει τη μιτοχονδριακή βιογένεση και να βελτιώσει τη μιτοχονδριακή λειτουργία στη γερασμένη καρδιά (43). Οι πολυαμίνες σπερμίνη και σπερμιδίνη μπορούν να επηρεάσουν το δυναμικό μιτοχονδριακό πρωτεϊνό, αποτρέποντας έτσι αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία στις καρδιακές λειτουργίες και την καρδιακή γήρανση (36). Άλλες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι το συμπληρωματικό SPD καθυστερεί την καρδιακή γήρανση ενισχύοντας τη μιτοφαγία και προάγοντας τη μιτοχονδριακή αναπνοή σε ποντίκια (44). Το ODC είναι ένα βασικό ένζυμο της σύνθεσης πολυαμίνης και αναφέρεται ότι η in vivo καταστροφή του ODC ή η εφαρμογή του DFMO, ενός μη αναστρέψιμου αναστολέα του ODC, έχει ως αποτέλεσμα τη διαταραχή της ανάπτυξης της σύλληψης και την καθυστέρηση της ανάπτυξης του εμβρύου λόγω της ανεπαρκούς διαθεσιμότητας πολυαμινών (45, 46). Η παρούσα μελέτη μας δείχνει ότι η θεραπεία με 5 mg/kg/ημέρα SPD σε αρουραίους που εκτέθηκαν σε IUH αποτρέπει την επιβράδυνση της ανάπτυξης και την αλλαγή της καρδιακής μορφολογικής δομής και ωρίμανσης σε νεογέννητα απογόνους. Επιπλέον, η επαγόμενη από την IUH ενίσχυση του καρδιακού οξειδωτικού στρες, οι αυξήσεις της απόπτωσης και η μείωση της μιτοχονδριακής αναπνοής στους νεογνικούς απογόνους προλήφθηκαν επίσης από την SPD, ενώ το DFMO που δόθηκε στη μητέρα κατάργησε την προστασία της νεογνικής καρδιάς με τη μεσολάβηση SPD. Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι οι πολυαμίνες εμπλέκονται στην αγγειογένεση και την εμβρυογένεση του πλακούντα καθώς και στην εμβρυϊκή και εμβρυϊκή ανάπτυξη και ανάπτυξη (47). Οι Zhu et al. ανέφερε ότι τα επίπεδα πολυαμίνης ήταν χαμηλότερα στο πλάσμα της ομφαλικής φλέβας από έμβρυα χοίρου με περιορισμό ενδομήτριας ανάπτυξης (IUGR) και η συμπληρωματική SPD στη μητέρα μπορεί να αποτρέψει την IUGR (48). Η σπερμιδίνη είναι μια ένωση με λογική ασφάλεια και χαμηλότερη τοξικότητα (49). Ο αυξανόμενος αριθμός προκλινικών και κλινικών μελετών έχει δείξει ότι η διατροφική SPD έχει επιπτώσεις στην υγεία όπως αντιγήρανση, καρδιαγγειακή προστασία, νευροτροποποίηση και αντιφλεγμονώδεις λειτουργίες, όπως η ενδοπεριτοναϊκή ένεση SPD (50 mg/kg) σε ποντίκια προστατεύει από το κολλαγόνο. αρθρίτιδα με αναστολή της πόλωσης των μακροφάγων Μ1 στον αρθρικό ιστό (50). Η συμπλήρωση με 10 mg/kg/ημέρα SPD ανέστρεψε την καρδιακή επιδείνωση που σχετίζεται με την ηλικία σε αρουραίους (36). Το πιο σημαντικό, η μητέρα ήταν μια παρέμβαση με 5 mg/kg/ημέρα SPD κατά τη διάρκεια της όψιμης εγκυμοσύνης για τη βελτίωση της επαγόμενης από την IUH έκπτωση της γνωστικής και νευρικής λειτουργίας (51) και της βλάβης από το οξειδωτικό στρες της καρδιάς σε απογόνους αρουραίων (32). Αντίστοιχα, χρησιμοποιήσαμε την ίδια δόση SPD (5 mg/kg/ημέρα) για τον έγκυο αρουραίο που εκτέθηκε σε IUH όπως και στην προηγούμενη μελέτη μας. Υποψιαζόμασταν ότι η συμπλήρωση SPD της μητέρας κατά τη διάρκεια της υποξικής εγκυμοσύνης μπορεί να αυξήσει τα επίπεδα SPD στην εμβρυϊκή κυκλοφορία, κάτι που μπορεί να σχετίζεται με την προστασία από το οξειδωτικό στρες με αποτέλεσμα τον πλακούντα, ο οποίος θα προστατεύει τα μιτοχόνδρια στην αναπτυσσόμενη καρδιά από τον προγραμματισμό της IUH, τη δράση του Η SPD μπορεί να επιτευχθεί μέσω του ισχυρού αντιοξειδωτικού, αντι-απόπτωσης και προαγωγής του πολλαπλασιαστικού μηχανισμού της.

Οι μηχανισμοί ελέγχου ποιότητας των μιτοχονδρίων είναι απαραίτητοι για τη διατήρηση της φυσιολογικής μορφολογίας, του αριθμού και της λειτουργίας των μιτοχονδρίων και για τη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας και του μεταβολισμού των κυττάρων (16). Πρόσφατα στοιχεία αποκάλυψαν ότι οι μηχανισμοί MQC διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην περιγεννητική ωρίμανση του μυοκαρδίου και στην ανάπτυξη της καρδιάς (14). Gong et al. ανέφερε για πρώτη φορά ότι τα ανώριμα εμβρυϊκά μιτοχόνδρια αποικοδομούνται άμεσα από τη μιτοφαγία που προκαλείται από το Πάρκιν κατά την πρώιμη μεταγεννητική περίοδο (19). Εν τω μεταξύ, η μιτοχονδριακή βιογένεση αυξάνεται δραματικά (52) και οι παράγοντες σύντηξης και σχάσης των μιτοχονδρίων ρυθμίζονται μεταγραφικά προς τα πάνω στην καρδιά μετά τη γέννηση (20, 21). Ωστόσο, πολύ λιγότερα είναι γνωστά για την επίδραση της IUH στο MCQ στο μυοκάρδιο των νεογνών. Σε αυτή τη μελέτη, πρώτα παρατηρήσαμε ότι ο αριθμός των μιτοφαγοσωμάτων μειώθηκε σημαντικά στο μυοκάρδιο της ομάδας IUH, υποδεικνύοντας ότι η IUH εξασθενούσε τη μυοκαρδιακή μιτοφαγία νεογέννητων αρουραίων. Στη συνέχεια, παρατηρήσαμε μια σημαντικά μειωμένη έκφραση του PGC-1 (ένας βασικός ρυθμιστής της μιτοχονδριακής βιογένεσης) και η έκφραση των μορίων σηματοδοσίας του ανάντη και του κατάντη, συμπεριλαμβανομένων των SIRT-1, TFAM και NRF{{10} } στο μυοκάρδιο της ομάδας IUH. Επιπλέον, διαπιστώσαμε ότι η έκθεση σε IUH έκανε μικρότερα ή κατακερματισμένα μιτοχόνδρια και η έκφραση της DRP1 αυξήθηκε. Ωστόσο, η έκφραση του MFN2 μειώθηκε στο μυοκάρδιο του νεογέννητου επίμυος, υποδηλώνοντας ότι η μιτοχονδριακή σχάση ρυθμίστηκε προς τα πάνω και η σύντηξη ρυθμίστηκε προς τα κάτω. Αυτά τα ευρήματα αντανακλούσαν τη σχέση αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ της ανισορροπίας του μηχανισμού MQC και της βλάβης του μυοκαρδίου που προκαλείται από την IUH σε νεογέννητους απογόνους. Αυτές οι πολύπλοκες διεργασίες MQC λειτουργούν σε συνεννόηση μεταξύ τους για την εξάλειψη των δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων με συγκεκριμένο και στοχευμένο τρόπο και συντονίζουν τη βιογένεση νέων οργανιδίων, η οποία είναι απαραίτητη για την καρδιαγγειακή ομοιόσταση. Πολλά ενδοκυτταρικά και εξωκυτταρικά σήματα μπορούν να ρυθμίσουν τα συμβάντα MQC, συμπεριλαμβανομένου του οξειδωτικού στρες, της πιθανής κατάρρευσης της μεμβράνης, της απόπτωσης και άλλων. Εδώ, η ανισορροπία του μιτοχονδριακού MQC μπορεί να αποδοθεί σε ενισχυμένο οξειδωτικό στρες και αυξημένη απόπτωση στην καρδιά των απογόνων αρουραίων που εκτέθηκαν σε IUH. Συνεπώς, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί ένας κατάλληλος μηχανισμός MQC για να διασφαλιστεί ένα υγιές μιτοχονδριακό δίκτυο στην καρδιά των νεογέννητων απογόνων που εκτίθενται σε IUH.

Δεδομένου ότι τα επίπεδα SPD του πλακούντα συνδέονται στενά με τον περιορισμό της εμβρυϊκής ανάπτυξης (53), η SPD μπορεί να ρυθμίσει το MQC σε διαφορετικό ζωικό μοντέλο. Για παράδειγμα, η SPD είναι ένας ισχυρός και ειδικός επαγωγέας της αυτοφαγίας για την επέκταση της διάρκειας ζωής, η οποία μπορεί να προστατεύσει τη διαδικασία γήρανσης πολλών ιστών, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς, του εγκεφάλου και των σκελετικών μυών (44, 54, 55). Η σπερμιδίνη μπορεί να ανακουφίσει την καρδιακή γήρανση βελτιώνοντας τη μιτοχονδριακή βιογένεση (43). Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε SPD σε μητρικά ποντίκια και διαπιστώσαμε ότι το SPD θα μπορούσε να ομαλοποιήσει την ανισορροπία του MQC του μυοκαρδίου σε απογόνους που εκτέθηκαν σε IUH. Ωστόσο, η μητρική θεραπεία με αναστολέα ODC DFMO κατήργησε τις επιδράσεις του SPD, υποδεικνύοντας ότι η παρέμβαση SPD θα μπορούσε να αποτρέψει την ανώμαλη MQC στο μυοκάρδιο των απογόνων μιας ημέρας που εκτέθηκαν σε IUH. Συνοψίζοντας, η εξαιρετική λειτουργία του MQC στο μυοκάρδιο των νεογέννητων θα μπορούσε να κάνει καλά τη δομή, τη λειτουργία και την ωρίμανση των μιτοχονδρίων, πραγματοποιώντας έτσι τη μετατροπή από την ικανότητα ενδομήτριας γλυκόλυσης σε μεταγεννητική παροχή ενέργειας οξείδωσης λιπαρών οξέων και να καλύψει το αυξανόμενο καρδιακό φορτίο μετά τη γέννηση. . Επιπλέον, το πείραμά μας στα καρδιομυοκύτταρα υποδηλώνει ότι το SPD μπορεί να αναστείλει την αύξηση της προκαλούμενης από υποξία παραγωγής ROS, τη μείωση τουΔΨm και την εξασθενημένη αυτοφαγική αποικοδόμηση των μιτοχονδρίων. Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι τα ευεργετικά αποτελέσματα του SPD θα μπορούσαν να αποδοθούν στα αυξημένα επίπεδα SPD στον πλακούντα και στην κυκλοφορία με την εφαρμογή μητρικής SPD, προστατεύοντας έτσι τους απογόνους του μυοκαρδιακού μιτοχονδρίου από τον προγραμματισμό ανάπτυξης μέσω IUH.

5.1. συμπέρασμα

Η παρούσα μελέτη υπογραμμίζει ότι η θεραπεία με SPD in utero μπορεί να προστατεύσει το μυοκάρδιο μιας ημέρας - την καρδιά του απογόνου από τις δυσμενείς επιπτώσεις της προγεννητικής υποξίας. Αυτές οι μεταγεννητικές αλλαγές που προκαλούνται από SPD μπορούν να επιτευχθούν με αντιοξείδωση και αντι-απόπτωση και με ρύθμιση των οδών MQC, μειώνοντας έτσι την μιτοχονδριακή ανάπτυξη που προγραμματίζεται στην καρδιά που εκτίθεται στην IUH. Υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί σε αυτή τη μελέτη. Δεν πραγματοποιήσαμε φαρμακοκινητικά πειράματα σε SPD και επομένως, δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε τα ακριβή επίπεδα SPD στην εμβρυϊκή κυκλοφορία όταν η μητέρα χορηγήθηκε με SPD. Σε μελλοντικές μελέτες μας, θα διερευνήσουμε περαιτέρω την αποτελεσματική συγκέντρωση του SPD στο αίμα χρησιμοποιώντας τον πλακούντα του εμβρύου. Τα παρόντα ευρήματα παρέχουν ένα νέο πλαίσιο για μελλοντικές μελέτες για τον καθορισμό του ρόλου του SPD στην πρόληψη των μυοκαρδιακών μιτοχονδρίων των νεογνών IUH.

【Για περισσότερες πληροφορίες:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】