$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الخصائص الكيميائية والأهداف الحية ل Sal مرتبطة بصحة الإنسان
الصيغة الكيميائية ل Sal هي C14H20O 7، والاسم الكيميائي 2-[4-هيدروكسي فينيل] إيثيل β-D-جلوكوبيرانوسيد. هو ذوبان عالي (≥ 100 ملغ/مل) في الماء أو الميثانول لكنه ضعيف الذوبان (≤ 0.1 ملغ/مل) في إيثر الديثيل، ويظهر كمسحوق بلوري أبيض إلى أصفر فاتح يتمتع بثبات حراري ممتاز (مع نقطة انصهار حوالي 160 درجة مئوية).
يحتوي سال على عدة مجموعات هيدروكسيل (كما هو موضح في الشكل 1)، مما يمكن هذا الفينيلبروبانويد من التفاعل مع الجذور الحرة وإزالتها. بالإضافة إلى ذلك، يمارس سال تأثيراته على إزالة الجذور الحرة من خلال تعديل مسارات الإشارات المرتبطة بتوليد أو القضاء على أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)9.
علاوة على ذلك، يسهل الهيكل الجزيئي لسال التفاعلات مع بروتينات خلايا مختلفة، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من الأنشطة الدوائية. تحديدا، يحتوي سال على عدة مواقع نشطة، مثل مجموعات الهيدروكسيل، والروابط الجليكوزيدية، وغيرها. يمكن لهذه المجموعات أن تشكل روابط هيدروجينية، أو تفاعلات كارهة للماء، أو تفاعلات كهروستاتيكية مع مجالات بنيوية محددة لبروتينات مختلفة (مثل مراكز نشطة الإنزيمات، مواقع ارتباط المستقبلات). على سبيل المثال، قد يرتبط جزء الجليكوزيد بسطح البروتين من خلال الروابط الهيدروجينية، بينما قد يكون بنية حلقة البنزين مدمجة في جيوب كارهة للماء. باستخدام تقنية رنين البلازمونات السطحية في الوقت الحقيقي (SPR)، أظهر ياو وآخرون أن سال يرتبط مباشرة ب Nrf2، مما يثبت عامل النسخ10. كشفت دراسة أجراها هونغ وآخرون أن سال يعزز نشاط ATPase ل HSC7011. مؤخرا، تم الإبلاغ عن أن سال يفعل PI3K وAKT، على الأرجح من خلال تفاعل جسدي مع كلا الكينازين12. وهذا يتوافق مع نتائج الالتحام الجزيئي من تشانغ وآخرين، الذين حددوا بروتينات إضافية محتملة مرتبطة ب Sal مثل الألبومين، IL6، MMP9، والكاسباز-3، رغم أن هذه التفاعلات تتطلب التحقق التجريبي13. بالإضافة إلى هذه البروتينات، تشمل الأهداف المباشرة الأخرى المبلغ عنها ل SAL العامل المحفز لنقص الأكسجين-1α (HIF-1α)، ومستقبل الهيدروكربون الأريلي (AhR)، ومستقبل عامل النمو الجلدي (EGFR)، كما هو موضح في الجدول 1. من خلال هذه الخصائص الكيميائية والأهداف الخلوية، يعدل سال مجموعة واسعة من مسارات الإشارة. تم سرد هذه المسارات في الجدول 2 وموصوفة في الأقسام التالية.
تنظيم مسارات الإشارات المتعلقة بصحة الإنسان بوساطة SAL
أظهر سال تأثيرات علاجية لاضطرابات متنوعة، بما في ذلك الأورام الخبيثة، وخاصة سرطان الغدة في قناة البنكرياس، المعروف بأنه ملك السرطانات، بالإضافة إلى الأمراض التنكسية العصبية مثل متلازمة الزهايمر. في تطور وتقدم هذه الأمراض، تشارك العديد من مسارات الإشارات الخلوية. تنسب علاجات سال إلى تنظيمها على هذه المسارات، إما من خلال التفاعل المباشر مع البروتينات أو من خلال جمع الجذور الحرة. ومن الجدير بالذكر أن هذه المسارات متشابكة وتشكل شبكة معقدة. يتم تلخيص مسارات الإشارة التي تنظمها SAL أدناه وموضحة في الشكل 1.
Sal يقلل من ROS مباشرة لتنظيم مساراته في الأسفل
كما هو موضح في الشكل 1، تحتوي عدة مجموعات هيدروكسيل في سال. يمكن لهذه المجموعات المختزلة أن تتفاعل مباشرة مع ROS، مما يعادل نشاطها ويمنع تفاعلات السلسلة التأكسدية14. عند المستويات المنخفضة، تعمل ROS كجزيئات إشارات أكسدة اختزال، وتلعب أدوارا حاسمة في الحفاظ على تكاثر الخلية وتمايزها وهجرتها. ومع ذلك، يؤدي الإنتاج المفرط لROS إلى تغييرات تأكسدية وتلف في الحمض النووي والبروتينات والدهون والعدادات السكرية، مما يضعف وظائفها ويعزز ظهور وتقدم الأمراض15. يتم توليد ROS بشكل رئيسي في الميتوكوندريا بسبب تسرب الإلكترونات وتفاعلها مع الأكسجين أثناء تخليق ATP. في الخلايا السرطانية، ترتفع مستويات ROS بشكل ملحوظ بسبب عدم اكتمال الأكسجين والجلوكوز، بالإضافة إلى تسريع التحلل السكري16.
يتم تنشيط عدة بروتينات، وخاصة الكينازات، بواسطة ROS. من خلال تقليل مستويات ROS، يحفز SAL تعطيل هذه الجزيئات الإشارية، مثل عامل نقص الأكسجين-1α (HIF-1α)17,18,19، وكيناز البروتين المنشط ب AMP (AMPK)20، ونظير الفوسفاتاز والتنسين (PTEN)21، وكيناز Src22، وفوسفينوسيتيد 3-كيناز (PI3K)23,24، وبروتين الصدمة الحرارية 70 (HSP70)22. تقوم هذه الجزيئات المعطلة بتنظيم المؤثرات اللاحقة، بما في ذلك VEGF وAKT وNOX2.
بالإضافة إلى تأثيراته المباشرة على تقليل ROS، يقلل سال أيضا بشكل غير مباشر من ROS عن طريق تعديل المحاور المستخدمة في إنتاج أو إزالة ROS. على سبيل المثال، ينظم المسارات SIRT1/PGC-1α، Nrf2/SIRT3، AhR/CYP1A1، وHSP90/SMYD325، 26، 27، والتي سيتم مناقشتها بمزيد من التفصيل أدناه.
ينظم سال Nrf2 وجيناته اللاحقة
عامل الفيروس النووي المرتبط بإريثرويد 2 (Nrf2) هو عامل نسخ حيوي يلعب دورا محوريا في الاستجابات الخلوية للإجهاد التأكسدي والدفاع ضد مضادات الأكسدة28. يساعد الخلايا على مواجهة الضرر التأكسدي الناتج عن الضغوط الداخلية والخارجية من خلال تنظيم تعبير سلسلة من الإنزيمات المضادة للأكسدة وإزالة السموم29.
تشير دراسة الالتحام الجزيئي إلى أن سال يظهر قدرة ارتباط عالية على Nrf230. تم تأكيد التفاعل الفيزيائي بين سال وNrf2 من خلال اختبارات رنين البلازمونات السطحية واختبارات الانزياح الحراري الخلوي10. من المرجح أن هذا التفاعل يستقر Nrf2 من خلال تقليل توبيعه وتحلله الذي يتوسط بواسطة Keap1، مما يزيد من مستويات بروتين Nrf2 ويعزز نقله إلى النواة31. بمجرد دخوله النواة، يرتبط Nrf2 ببروتينات مثل Maf وJun لتكوين غير متجانس، والتي تتفاعل مع عنصر الاستجابة المضادة للأكسدة28. يعزز هذا التفاعل تعبير الجينات المستهدفة في المراحل اللاحقة، بما في ذلك جلوتاثيون بيروكسيداز 4 (GPX4)، ناقل النظام X− (SLC7A11)30، إنزيم الهيم أوكسيجيناز 1 (HO1)، NAD(P)H: إنزيم كينون ريدوكتاز 1 (NQO1)28، وسيرتوين 3 (SIRT3)10. تحمي هذه الجينات مجتمعة الخلايا من الإجهاد التأكسدي، والفيروبتوسيس، والموت المبرمج، والشيخوخة الخلوية30,32.
يقوم سال بتفعيل SIRT1/3 وينظم مسارات التيار اللاحق
سيرتوين (SIRTs) هي عائلة من ديأسيتيازات الهيستون المعتمدة على NAD+ (SIRT1-7) التي تلعب أدوارا مهمة في الأيض، والالتهابات، والشيخوخة، واستجابات مضادات الأكسدة33.
تظهر عدة دراسات أن SAL يمكنه الارتباط المباشر ب SIRT1 8 وتفعيله، أو زيادة تعبيره عن طريق تثبيط miR-2234. يؤدي ذلك إلى إزالة الأسيتلة من عوامل النسخ الرئيسية مثل مستقبلات غاما المنشطة بفيروس بيروكسيسوم 1-ألفا (PGC-1α)، p53، والعامل النووي-κB (NF-κB)، مما ينظم تعبير الجينات المشاركة في وظيفة الميتوكوندريا والتوازن (مثل Nrf1/2، TFAM، Drp1). بالإضافة إلى ذلك، يقلل سال من مستويات السيتوكينات الالتهابية مثل TNF-α وIL-1β وIL-6 عبر محور SIRT1/NF-κB35. وجد عمل حديث أن سال يقلل من تنظيم NF-κB وجينها المستهدف من عائلة المستقبلات الشبيهة ب NOD في مجال البيرين الذي يحتوي على 3 (NLRP3)، مما يحفز تكوين التهاب NLRP3، وتنشيط الكاسباز-1، والنضج والإفراز اللاحق للسيتوكينات الالتهابية IL-1β وIL-1836,37.
عضو آخر من عائلة السيرتوين، SIRT3، ينظم بشكل إيجابي بواسطة عامل النسخ Nrf2، الذي يستهدف ويثبت مباشرة بواسطة SAL كما ذكرأعلاه 10. من ناحية أخرى، يمكن قمع NF-κB بواسطة SIRT338. تشير هذه النتائج إلى أن سال قد يحدد لاعبين متنوعين في المراحل النهائية ل Nrf2 وSIRT3 وNF-κB من خلال التداخل بين هذه المحاور10،39.
يقوم سال بكبح NF-κB ليس فقط من خلال SIRT1/3 بل أيضا من خلال مسارات أخرى. من خلال الارتباط ب AhR، يثبط SAL انتقاله النووي ويقلل من تنظيم النسخ المعتمد على AHR ل CYP1A1/1B1. تم الإبلاغ عن أن هذه الجينات اللاحقة تتوسط في توليد ROS 32,40,41. علاوة على ذلك، يمنع سال التفاعل بين AhR و NF-κB، مما يقلل من تنشيط NF-κB والتعبير اللاحق عن العوامل الالتهابية مثل CD68 وICAM132.
SAL يثبط أو ينشط PI3K/AKT والمسارات التالية
مسار PI3K/AKT هو سلسلة إشارات حاسمة تنظم نمو الخلايا، وتكاثرها، وبقاءها، وعملية الأيض، والهجرة42. يبدو أن SAL إما يثبط أو ينشط مسار PI3K/AKT، حسب السياق الخلوي.
تشير الدراسات إلى أن SAL يمكن أن يثبط مسار PI3K/AKT في خلايا السرطان من خلال آليات مختلفة. من جهة، يقوم سال بتقليل التنشيط الذي يتوسط ROS لجهاز Src وHSP70؛ وبعد ذلك، تم إيقاف PI3K وAKT22,43. بالإضافة إلى ذلك، ومن خلال آلية غير معروفة، يقوم سال بتنشيط PTEN، الذي يثبط الفسفرة وتنشيط AKT21. من ناحية أخرى، يثبط سال AKT عن طريق رفع تعبير miR-195، رغم أن الآلية الدقيقة لا تزال غير واضحة44. التأثيرات اللاحقة ل AKT، مثل الهدف الثديي للراباميسين (mTOR)، الكينازات المنظمة للإشارة خارج الخلية (ERK1/2)، وFOXO1، تنظمها SA، مما يؤثر على تنشيط أو تعبير البروتينات المرتبطة بالالتهام الذاتي والفيروبتوسيس، مثل LC3، p62، GPX4، SREBP1، وSCD121، 44، 45. يرتبط سال أيضا مباشرة ب mTOR لتثبيته؛ ومع ذلك، فإن فسفرة/تنشيط mTOR يتم تنظيمها بانخفاض بواسطة Sal21.
وعلى العكس، تشير بعض الأدلة إلى أن سال ينشط مسار PI3K/AKT في الخلايا غير السرطانية. من خلال الارتباط المباشر ببقايا الأحماض الأمينية الرئيسية ل PI3K وAKT، يعزز سال فسفرة كلا الكينازين، مما يعزز بقاء الخلايا ويعزز قدرة مضادات الأكسدة12. علاوة على ذلك، يقوم سال بتنشيط AMPK، الذي يفسفر مباشرة AKT46,47. ينتج عن ذلك نقل FOXO1 من النواة إلى السيتوبلازم48، مما يخفف من تثبيط PDX1 ويعيد تحديد موقع نواة PDX1 لتعزيز وظيفة β الخلية20. يتوقع الالتحام الافتراضي العكسي أن سال يرتبط بمجال ارتباط النيوكليوتيدات في HSC70، مما ينشطه لتنظيم تعبير العامل العصبي العصبي المشتق من الدماغ (BDNF). يعزز تنظيم BDNF فسفرة AKT ويعزز الجينات المرتبطة ببقاء الخلايا، مع تقليل تعبير جينات الجلود الاستقامةبنسبة 11,49,50.
يمكن عزو التفاوت في تأثيرات SAL على إشارات PI3K/AKT بين الخلايا السرطانية وغير السرطانية إلى مستويات ROS المختلفة وكذلك حالة mTOR في هذه الأنواع. عادة ما تكون لدى الخلايا السرطانية مستويات مرتفعة من ROS، والتي يمكن أن تفعل مسار PI3K/AKT عن طريق تحفيز عدة لاعبين، بما في ذلك PI3K وSrc وHSP70؛ من المرجح أن تؤدي الأنشطة المضادة للأكسدة القوية في سال إلى انخفاض تنظيم هذا المحور22,43. قد يساهم mTOR المنشط بشكل غير طبيعي، وهو هدف مباشر ل Sal، أيضا في التأثير التثبيطي لهذا الجزيء الصغير على مسار PI3K/AKT/mTOR في خلايا السرطان21. مع مستويات طبيعية من بروتين ROS وmTOR، يمكن ل SAL تنشيط هذا المسار عبر PI3K وAMPK وHSC70 في الخلايا غير السرطانية12، 46، 47.
سال يعيق مسار JAK2/STAT3
يلعب مسار JAK/STAT، وخاصة محور JAK2/STAT3، دورا حيويا في المناعة، وتداخل الدم، وبقاء الخلايا، وتقدم السرطان51.
تظهر الأدلة التجريبية أن سال يقلل من فسفرة JAK2 و STAT351. يشكل STAT3 المفسفر ديمرات وينتقل إلى النواة، حيث يرتبط بمناطق المحفزات ل MMP-2 وMMP-9، مما يعزز نسخهما52. لذلك، يقلل تثبيط STAT3 بواسطة Sal من تعبير هذه المصفوفات المعدنية البروتينية (MMPs). يؤدي انخفاض تنظيم هذه الأنماط الضخمة إلى كبح الغزو والانتشارات في خلايا سرطان القولون. بالإضافة إلى ذلك، يثبط SAL مسار JAK2/STAT3 في خلايا الساركوما العظمية، مما يقلل بشكل معجزي من تنظيم البروتين المضاد للاستماتة Bcl-2 بينما يرفع من بروتينات البروتين المؤيدة للاستماتة مثل باكس، الكاسباز-3/7/953.
أظهرت دراسات إضافية أن التثبيط الذي يعبر عنه سال لمسار JAK2/STAT3 يحدث من خلال تعطيل EGFR. EGFR هو بروتين مستقبلي عابر للغشاء، وعند الفسفرة، ينشط كيناز JAK254 في المراحل اللاحقة. في خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبية (TNBC)، يرتبط SAL بموقع ارتباط ATP ل EGFR، مما يقلل من فسفرته ويعطله. يؤدي ذلك إلى انخفاض فسفر JAK2، وانتقال نووي STAT3، ونشاط ارتباط الحمض النووي، مما يؤدي في النهاية إلى خفض تنظيم تعبير MMPs وغيرها من العوامل المؤيدة للغزو والداعي للأمراض الدموية55.
محاور أخرى
بالإضافة إلى المحاور المذكورة أعلاه، تم الإبلاغ أيضا عن وجود جزيئات خلوية أخرى تحت تأثير سال. على سبيل المثال، يتم تعطيل أوكسيداز NADPH 2 (NOX2) وكيناز الأسفل JNK نتيجة تحفيز AMPK الناتج عن مرض سال؛ بالإضافة إلى بروتينات الصدمة الحرارية HSP70 وHSC70، يقال إن HSP90 مرتبط مباشرة ب SA، مما يؤدي إلى تثبيط نشط ATPase بشكل واضح وانسداد تفاعله مع SMYD3، وهو ميثيليز هيستون وبروتين عميل ل HSP9056. من خلال الارتباط المباشر ب HIF-1α، يخفف سال من تدهور عامل النسخ هذا ويرفع من الجينات اللاحقة، مثل عامل النمو البطاني الوعائي (VEGF)57,58. مؤخرا، وجد أن سال ينشط مسار نوتش ويرفع من تعبير Notch1 وHes1/5 وITGB1 بآلية غير معروفة59.
من خلال تأثيره على هذه المسارات الإشارية، يظهر سال عدة أنشطة بيولوجية، بما في ذلك تأثيرات مضادة للالتهابات، ومضادة للأورام، ومضادة للإرهاق، مما يمنحها تطبيقات طبية واسعة محتملة، خاصة في علاجات مكافحة الشيخوخة والسرطان.
تأثيرات مكافحة الشيخوخة ل Sal والآليات المرتبطة بها
في العديد من النصوص الطبية الصينية القديمة، بما في ذلك كتاب شين نونغ العشبي الكلاسيكي وملخص المواد الطبية (Materia Medica)، تم توثيق نبتة روديولا لقدرتها على مقاومة التعب وإبطاء عملية الشيخوخة. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن المكون النشط الرئيسي لهذا العشبة، سال، يطيل العمر ويخفف من الأمراض المرتبطة بالشيخوخة من خلال آليات متعددة.
تخفيف الإجهاد التأكسدي
يحدث الإجهاد التأكسدي (OS) عندما يحدث اختلال في التوازن بين التراكم المفرط ل ROS الناتج عن العضيات الخلوية المختلفة ومستويات مضادات الأكسدة6، مما يؤدي إلى تلف تأكسدي للجزيئات الكبيرة الخلوية. يساهم هذا الضرر في تراجع وظيفة الخلايا وتطور سنالستين.
كما ذكر أعلاه، تتفاعل مجموعات الهيدروكسيل في سال مباشرة مع الجذور الحرة وتحيدها لإزالة ROS 9,28. في الوقت نفسه، قد يساهم تنظيم سال للمسارات اللاحقة أيضا في تأثيرات البحث عن ROS. على وجه التحديد، يقوم SAL بتنشيط محاور SIRT1/PGC-1α، AMPK/NOX2، وNrf2/SIRT3، ويساعد في تقليل توليد ROS عن طريق تعديل تكوين الميتوكوندريا/التوازن الداخلي أو تعزيز مستويات إنزيمات مضادات الأكسدة داخل الخلايا 61,62. تحمي هذه التأثيرات خلايا مختلفة (مثل الخلايا العصبية، خلايا عضلة القلب، والخلايا β) من الضرر الناتج عن ROS 10,13,20.
من ناحية أخرى، يقلل سال من الاستجابات الالتهابية الناتجة عن نظام الاستخدام. يمكن أن يزيد OSs من إفراز العوامل الالتهابية، مما يؤدي إلى استجابات التهابية تزيد من تفاقم OS. يلعب هذا التنظيم الإيجابي للتغذية الراجعة دورا رئيسيا في شيخوخة الخلايا والأمراض المرتبطة بالشيخوخة63. لقد ثبت أن SAL قادر على تعديل عدة سلاسل إشارية، خاصة مسار SIRT1/NF-κB، لتقليل تنظيم السيتوكينات الالتهابية مثل IL-1β/6/18، TNF-α، وغيرها35، 36، 37. قد يفسر هذا فعالية سال في تخفيف تليف عضلة القلب، بالإضافة إلى قدرته على تخفيف إصابات الدماغ وشيخوخة الخلايا البطانية13،35،36،37. كما تشارك مسارات إشارة أخرى، بما في ذلك KLF4/eNOS64 و NF-κB/NLRP336. علاوة على ذلك، يخفف من الضرر الخلوي الناتج عن نظام الأكسجين، ويعزز القدرة المضادة للأكسدة، ويحسن آليات الإصلاح من خلال تثبيت توازن الكالسيوم داخل الخلية65.
الإجهاد التأكسدي والالتهاب العصبي يزيدان من حدة الأمراض العصبية، خاصة في سياق مرض الزهايمر (AD)66,67. أظهرت العديد من الدراسات أن سال يقلل من النوم النشط والالتهاب العصبي في نماذج الزهايمر. تعتبر المعالجة غير الطبيعية للبروتين السلف الأميلويد (APP) إلى β الأميلويد (Aβ) الناتجة عن الالتهاب العصبي سببا رئيسيا في عام67,68 ميلادي. تشير الدراسة المخبرية مع خلايا الورم العصبي البشري SH-SY5Y إلى أن SAL يخفف من معالجة APP غير الطبيعية، مما يخفف من تقدم مرضAD 69. لا تقلل فقط من ذوبانية وترسيب Aβ غير القابل للذوبان، بل تزيد أيضا من تعبير البروتينات المرتبطة بالمشابك العصبية، وتنشط مسار إشارات PI3K/AKT/mTOR في الخلايا العصبية في الحصين، وتعزز بقاء وإصلاح الخلايا العصبية70. من ناحية أخرى، يخفف SAL من تجزئة الميتوكوندريا عبر مسار Nrf2/SIRT3: فهو يخفف من قصر العصب الناتج عن Aβ وتجزئة الميتوكوندريا، ويعزز الالتهام الذاتي للميتوكوندريا، وينشط تعبير SIRT3 من خلال تنشيط النسخ ل Nrf2 لممارسة تأثيرات واقية عصبية على خلايا SH-SY5Y المزروعة أو الخلايا العصبية الحصينية في الجسم الحي10. في نموذج فأر AD عوالج ب Sal، أظهرت النتائج انخفاضا في مستويات النترات، المالونديالديهايد، IL-6، وTNF-α، بالإضافة إلى انخفاض الاستماتة المبرمجة في منطقة CA1، إلى جانب زيادة مستويات GSH وSOD في أنسجة الحصين. قد تفسر هذه التغيرات التي يسببها سال تأثيراته الواقية العصبية على الخلايا العصبية في الحصين.71. علاوة على ذلك، يثبط SAL مسار NF-κB/NLRP3 لتقليل الالتهاب العصبي: فهو يقلل من التهاب التهاب NLRP3 الناتج عن التهاب البروج ويحسن مرض الزهايمر عن طريق تثبيط مسار إشارات NF-κB/NLRP3/Caspase-1في الخلايا العصبية في الحصين. في نماذج الفئران الناتجة عن مرض الزهايمر الناتجة عن D-galactose، ثبت أيضا أنه يخفف من الالتهاب العصبي من خلال تثبيط مسار NF-κBرقم 35. بالإضافة إلى ذلك، أفيد أن تعطيل HSP90 ATPase وبروتينه العميل SMYD356، بالإضافة إلى تحفيز الإنزيمات المضادة للأكسدة (مثل TRX، HO-1، وPRX1)، أدى إلى انخفاض إنتاج ROS، مما أدى في النهاية إلى تأخير عملية الشيخوخة.
باختصار، يقلل SAL من ROS أو يثبط استجابات الإجهاد التأكسدي لحماية الخلايا والأعضاء من التلف والشيخوخة.
منع شيخوخة الخلايا
الشيخوخة الخلوية هي علامة مميزة للشيخوخة، وتتميز بخروج مستقر من دورة الخلية74. كما أنه آلية مرضية رئيسية وراء الأمراض المرتبطة بالشيخوخة مثل أمراض القلب والأوعية الدموية، والسكري، والاضطرابات التنكسية العصبية75.
أظهرت دراسة على أنواع مختلفة من الخلايا أن سال يمكنه منع شيخوخة الخلايا، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أنشطته المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. في نموذج للأرومات الليفية البشرية المعالج بH2O2، وجد أن سال يحسن شكل الخلايا ويقلل من تصبغ SA-β-gal، وهو علامة مميزة لشيخوخة الخلية23. في نموذج آخر للأرومات الليفية البشرية، أظهر أن سال يعدل محور miR-22/SIRT1/PGC-1α، مما يؤدي إلى تحسين التعبير عن منظمات التكوين الميتوكوندري الرئيسية مثل Nrf1 وTFAM. هذا يعزز توليد الميتوكوندريا، والذي من المحتمل أن يفسر تأخر الشيخوخة الخلوية الناتج عن SAL34. باستخدام خلايا بطانة الأوردة السرة البشرية كنموذج تجريبي، وجد أن سال يقلل بشكل كبير من ترسيب الدهون الخلوية ونسبة الخلايا المتقدمة في السن، بينما يقلل من تعبير الجزيئات المرتبطة بالشيخوخة (مثل p63، p53، p21)75,76,77. وهذا يشير إلى أن سال يثبط شيخوخة الخلايا عبر مسار فسفرة Rb78. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ل SAL زيادة تعبير SIRT3 وقمع الاستجابات الالتهابية أثناء شيخوخة الخلايا البطانية39.
من خلال مواجهة شيخوخة هذه الخلايا، يساعد سال في تحسين الخلل التدريجي للأعضاء المقابلة ويبطئ شيخوخة الجسم.
تحسين وظائف القلب والأوعية الدموية
تمت دراسة سال على نطاق واسع لإمكاناته العلاجية في علاج أمراض القلب التاجية، والذبحة الصدرية، وتحسين وظيفة القلب79، وكذلك في علاج نقص التروية الدماغية80. كما يمكنه حماية الأوعية الدموية وتقليل درجة تصلب الشرايين78. من ناحية أخرى، أظهر روديولا روزيا تأثيرات علاجية محتملة في تخفيف الأمراض المرتبطة بالمرتفعات مثل مرض الجبال الحاد وذمة الرئة المرتفعة في البيئات المرتفعة57,81. إلى حد ما، تعزى هذه التطبيقات إلى دور سال في تحسين وظائف القلب والأوعية الدموية، مما يساهم في تأثيراته المضادة للشيخوخة.
أظهرت الأبحاث أن سال يسهل إعادة تشكيل الأوعية الدموية في الحالات الإقفالية، وهو أمر شائع في السكتة الدماغية واحتشاء عضلة القلب. في نموذج مرض الأوعية الدموية الصغيرة في المخ، يمكن ل إصلاح الحاجز الدموي-الدماغي (BBB) عبر مسار الإشارة Notch/ITGB1، مما يخفف من اضطراب BBB الناتج عن نقص التروية الدماغية. من خلال تنشيط مسار إشارة نوتش، يرفع سال من تعبير ITGB1، مما يعزز تكوين الأوعيةالدموية 59. في دراسة لأمراض الشرايين الطرفية، وجد أن سال يرفع من إفراز العوامل المسببة للأوعية الدموية في العضلات الهيكلية عن طريق تثبيط PHD3، مما يعزز تكوين الأوعية الدموية الجديدة82. أظهرت دراسة أخرى أن سال يمارس تأثيرات وقائية في إصابة نقص التروية/إعادة التروية في عضلة القلب من خلال آليات مختلفة، بما في ذلك تنظيم تعديل O-GlcNAc، وتعزيز امتصاص الجلوكوز، وتقليل تركيزات الكالسيوم السيتوسولي83. علاوة على ذلك، أظهر أن سال يحسن تكوين الأوعية الدموية وإعادة التشكيل من خلال تنظيم مسار الإشارة HIF-1α/VEGF58. توفر هذه النتائج أدلة قوية على إمكانيات سال في علاج أمراض القلب والأوعية الدموية الدماغية.
كشفت عدة دراسات عن آليات متعددة الأهداف لسال في تخفيف الأمراض المرتبطة بالمرتفعات لتحسين قدرة الجسم على التكيف مع حالات نقص الأكسجين على الارتفاعات العالية، وذلك بشكل أساسي من خلال تنظيم الإجهاد التأكسدي، والالتهابات، وإعادة برمجة الأيض، ومسارات أخرى. كما ذكر أعلاه، يتوسط سال تنظيم محور HIF-1α/VEGF، بالإضافة إلى تحسين الدورة الدموية الدقيقة لاحقا. يخفف هذا من التغيرات الديناميكية الدموية وارتفاع ضغط الدم الرئوي الناتج عن نقص الأكسجين، مما يقلل من حدوث وتطور مرض المرتفعات57. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تعزيز إفراز أكسيد النيتريك (NO) وتثبيط إفراز بطانة النيتريك 1 (ET-1)، يحسن سال بشكل كبير ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي الناتج عن نقص الأكسجين على الارتفاعات العالية، مما يقلل من انقباض الأوعية الدموية الرئوية ويعيد تشكيل84. مؤخرا، استخدمت مجموعة بين-فانغ كانغ نموذج فئران لارتفاع ضغط الدم الرئوي منخفض الأكسجين (HPH) ووجدوا أن سال يخفف من ارتفاع ضغط الدم الرئوي من خلال استعادة وظيفة قناة البوتاسيوم الحساسة للحمض المرتبطة ب TWIK185. من ناحية أخرى، فإن الإجهاد التأكسدي والاستجابات الالتهابية هما آليات مهمة وراء ردود الفعل على ارتفاعات عالية. سال، بفضل خصائصه القوية المضادة للأكسدة، يمكنه تقليل مستويات مؤشرات الإجهاد التأكسدي بشكل كبير مع زيادة مستويات GSH وSOD للتخلص من ROS. وبالمقابل، يمكنه تخفيف الالتهاب المرتبط بالتعب الناتج عن نقص الأكسجة في الارتفاعات العالية عن طريق تثبيط NF-κB عبر SIRT1 وتقليل إفراز العوامل الالتهابية مثل TNF-α وIL-1β32,36.
التأثيرات المضادة للسرطان ل SAL والآليات المرتبطة بها
الأورام الخبيثة، المعروفة عادة بالسرطان، تمثل مجموعة تضم أكثر من 100 مرض مرتبط ناجم عن عوامل وراثية أو بيئية. تتميز هذه الأمراض بتكاثر غير منضبط للخلايا غير الطبيعية التي تشكل في النهاية أوراما. يمكن لخلايا الورم الخبيثة أن تغزو وتدمر الأنسجة والأعضاء المجاورة86. علاوة على ذلك، يمكن لخلايا السرطان أن تنفصل عن الورم الأولي، وتدخل مجرى الدم أو الجهاز اللمفاوي، وتنتشر إلى أعضاء أخرى، مكونة أورام جديدة. تعرف هذه العملية باسم السرطانية87. في هذه الأنواع من السرطان، يشار إلى سرطان البنكرياس، الذي ينتمي 90٪ منه إلى سرطان الغدة القنوية في البنكرياس (PDAC)، غالبا ما يشار إليه بأنه ملك السرطانات بسبب إمكاناته النقلية العدوانية العالية وتوقعه الضعيفللغاية. تكشف الدراسات الحديثة أن المركبات الصغيرة يمكن أن تتدخل بكفاءة في تكون الأورام وتطور الأورامالخبيثة 89,90,91,92,93. تم التحقق من صحة التأثيرات المضادة للأورام ل SAL عبر عدة أنواع من السرطان94. مؤخرا، قامت مجموعتا جيبين سونغ ويو كاي بدمج سال بشكل مستقل مع مواد متخصصة للتسليم، مما أظهر فعالية علاجية قوية في الأورام الخبيثة في نماذج19,95. آليات نشاط سال المضاد للسرطان معقدة وتشمل تثبيط تكاثر خلايا الورم، وبقاء السرطان، وانتشارها، بالإضافة إلى تعديل الاستجابات المناعية94.
كبح تكاثر الخلايا
تم الإبلاغ عن أن سال يثبط تكاثر خلايا الورم المختلفة من خلال آليات متعددة.
يحفز سال توقف دورة الخلايا لمنع تكاثر خلايا السرطان. يرتبط هذا التأثير بتنظيم عدة مسارات. تم الإبلاغ أن سال يسبب توقف دورة الخلايا في خلايا سرطان الثدي(BRC) 96,97. يحدث هذا بسبب تثبيط تكوين ROS داخل الخلايا ومسار MAPK (مثل ERK1/2، JNK، وp38)، مما قد يساهم في تثبيط نمو الورم70. في سرطان الرئة (LUC)، يعيق سال تكاثر خلايا السرطان من خلال حماية الخلايا من تثبيط AMPK الناتج عن LPS، وإنتاج ROS، وتنشيط التهاب NLRP398. في دراسة من قبل Sun وآخرين، وجد أن Sal يقلل بشكل كبير من مستويات الفسفرة في JAK2 وSTAT3، ويثبط VEGF لتنظيم تكاثر خلايا سرطان القولون والمستقيم(CRC). كما يثبط SAL مسارات الإشارات المرتبطة ب Src المتعلق بالجين الأولي والأورام وتراكم العامل المرتبط بالورم HSP70، مما يثبط تكاثر الخلايا ونمو الأورام في سرطان المعدة (GC)22. علاوة على ذلك، اكتشف وانغ وآخرون أن SAL يرفع من الإشارات تعبير جين مثبط الأورام miR-1343-3p ويقلل من تنظيم جزيئات الإشارة مثل MAP3K6 وSTAT3 وMMP24، مما يثبط تكاثر وانتشار خلايا GC99. كشفت دراسات أخرى أن SAL يثبط تكاثر سرطان الغدة في قنوات البنكرياس (PDAC)88,100، وسرطان البلعوم الأنفي (NPC)101، وسرطان الرئة غير صغير الخلايا (NSCLC)102، وخلايا سرطان الدم النخاعي المزمن (CML)103.
تعزيز موت الخلايا المبرمج
يعزز SAL موت خلايا الورم من خلال آليات متعددة، بما في ذلك الاستماتة المبرمجة، والالتام الذاتي، والفيروس الداخلي.
الاستماتة المبرمجة هو آلية تقضي الخلايا على الخلايا غير الطبيعية أو التالفة من خلال الموت المبرمج، ويعد أحد المسارات الحيوية لتثبيط نمو الأورام. غالبا ما تتجنب الخلايا السرطانية الاستماتة المبرمجة للحفاظ على التكاثر غير المنضبط104. كما ذكر أعلاه، يحفز سال توقف دورة الخلايا، الذي لا يثبط فقط تكاثر الخلايا بل يعزز أيضا الاستماتة المبرمجة في خلايا السرطان المختلفة 53,96,97,100,103,105,106. من خلال القمع الذي يوساط سال للمسارات (مثل PI3K، ERK، JNK، وSTAT3)، يتم تنشيط مسارات الاستماتة الجوهرية في المراحل اللاحقة. تتضمن إحدى هذه الآليات تحفيز اختلال في نسبة Bax/Bcl-2البالغة 95، مما يعزز نفاذية غشاء الميتوكوندريا، ويعزز تنشيط الإنزيمات المرتبطة بالموت المبرمج مثل كاسباز-3 وكاسباز-9، التي تبدأ عملية الاستماتة53. بالإضافة إلى ذلك، يلعب سال دورا رئيسيا في استماتة الخلايا السرطانية من خلال زيادة تعبير بروتينات p53وp21 Cip1/Waf1 وp16INK4a، مع تقليل المثبط المرتبط X لبروتين الاستماتة المبرمجة (XIAP)106.
الفيروبتوزيس هو شكل من أشكال الموت الخلوي المبرمج الذي يسببه الإجهاد التأكسدي المعتمد على الحديد، ويتوسط بشكل أساسي من خلال أكسدة الدهون واختلال الأكسدة107. وفقا لبيانات مجموعة تيانهوا يان، يعزز سال الفيروبتوزيس عن طريق تثبيط تخليق الأحماض الدهنية أحادية غير المشبعة التي يساطرها ستيرويل-CoA ديساتوراز 1 (SCD1)، مما يعزز أكسدة الدهون. كما يرفع من تنظيم NCOA4، مما يسهل تحلل الفيريتين ويزيد من مستويات الحديد الحديدي داخل الخلية21. من خلال التثبيط التآزري لمسارات الإشارات، يعزز سال تأثيرات SCD1 وNCOA4، مما يزيد من حدة الفيروبتوزيس في خلايا TNBC21.
يشير التهام الذاتي إلى العملية التي يتم من خلالها نقل البروتينات أو العضيات التالفة أو المتدهورة أو المعتقة في الخلايا إلى الليسوسومات للهضم والتحلل. يلعب دورا حيويا في استجابات التوتر الخلوي، واستقلاب الطاقة، والنمو108. باعتباره منظما سلبيا للالتهام الذاتي، يستهدف MTOR من قبل SA، الذي يعزز بشكل أساسي الالتهام الذاتي من خلال مسار PI3K/Akt/mTOR109. LC3 وp62 هما علامات تشخيصية محددة للالفافيا الذاتية، ويتم تنظيمهما سلبا بواسطة mTOR، وهو بروتينات سيرين/ثريونين كيناز110. تكشف الدراسات عبر أنواع متعددة من السرطان أن سال يستهدف mTOR مباشرة ويحفز مساره العلوي PI3K/AKT. يؤدي تنشيط محور PI3K/Akt/mTOR لاحقا إلى انخفاض تنظيم LC3 وp62، مما يبطئ تقدم الورم 24,109,111,112.
تثبيط هجرة الخلايا وانتشارها
انتشار الخلايا الورمية هو خطوة حاسمة تؤدي إلى فشل علاج السرطان ووفيات المرضى، وهي سبب رئيسي لعودة الورم وسوء التوقعات87. خلال النقائل، تخضع الخلايا الورمية الأولية ذات الخصائص الظهارية عادة لانتقال ظهاري-ميزنشيمي (EMT)، مما يسمح لها بفقدان قدراتها على الالتصاق الظهاري واكتساب خصائص هجرة الميزنشيمية. وهذا يمكنهم من التسلل إلى الأنسجة المحيطة، واختراق الدم والأوعية اللمفاوية، وغزو الأعضاء البعيدة، مما يؤدي في النهاية إلى استعمار هذه الأنسجة والأعضاء113.
تم توثيق أن سال يثبط هجرة وانتشار الخلايا الخبيثة المتنوعة من خلال التأثير على محاور مختلفة. على سبيل المثال، في خلايا ساركوما الفيبية البشرية (FS)، يقلل SAL من فسفرة/تنشيط ERK1/2، مما يؤدي إلى تثبيط مصفوفة البروتينات المعدنية المرتبطة بEMT (MMPs)، بما في ذلك MMP2وMMP9 114؛ في خطوط خلايا سرطان الثدي، يثبط SAL الهجرة والغزو وتكوين الأوعية الدموية من خلال تثبيط مسار EGFP/JAK2/STAT355. في خلايا GC، يقلل SAL بشكل ملحوظ من تنشيط مسار إشارة Src، مما يثبط هجرة وغزو خلايا GC22. هناك أيضا تقارير عن تثبيط هجرة/نقائل خلايا سرطانية أخرى بواسطة سال، بما في ذلك PDAC100، LUC44،98، CRC51، وغيرها.
تعديل البيئة الدقيقة للورم والمناعة
تشير البيئة الدقيقة للورم (TME) إلى البيئة المعقدة ثلاثية الأبعاد التي تنمو خلايا الورم وتتطور وتنتقل. تعد خلايا المناعة المختلفة مكونات رئيسية في TME، تؤثر على بدء وتطور الأورام 87.
لقد ثبت أن سال يثبط تقدم السرطان من خلال تحسين TME من خلال معالجة نقص الأكسجين وتقليل الإجهاد التأكسدي. على الرغم من أن عدة دراسات تشير إلى أن HIF-1α ينشط بواسطة سال في الخلايا الطبيعية 115,116,117، أفادت مجموعات أخرى أن SAL يثبط EMT الناتج عن نقص الأكسجين ومقاومة الكيميائية في سرطان الخلايا الكبدية (HCC)، وكذلك في GC وTNBC، من خلال كبح مسار HIF-1α 17,18,19. قد يعزى ذلك إلى تقليل سال في ROS في TME، مما يحفز الاستقرار والتنشيط ل HIF-1α118,119. تحتوي الخلايا السرطانية عادة على مستويات مرتفعة من ROS، والتي تؤثر على التفاعل بين الخلايا السرطانية والخلايا المناعية في TME، مما يؤدي إلى الالتهاب والانقسام16. من المحتمل أن يكون ارتفاع ROS المفرط هو الفرق في تأثيرات سال على HIF-1α بين الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية. في الورم الدبقي (glioma)، يثبط سال تكوين ونمو الورم الدبقي في الجسم الحي والمختبري، مما يحسن TME من خلال تثبيط الإجهاد التأكسدي وعدد120 من الخلايا النجمية. ومن الجدير بالذكر، بناء على آليات نوع السرطان الخاصة، أن سال يحسن البيئة الدقيقة منخفضة الأكسجين ويعزز فعالية الأدوية الكيميائية أو المستهدفة. على سبيل المثال، زاد سال بشكل ملحوظ من الحساسية لأدوية البلاتين وكبح EMT الناتج عن نقص الأكسجين في HCC عن طريق تعطيل مسار إشارة HIF-1α17؛ عند تحميله بالأباتينيب باستخدام الجسيمات النانوية، حسن سال حساسية الخلايا الكيميائية للخلايا الوراثية من خلال إعادة برمجة بيئة نقص الأكسجين الورمية وتحفيز الاستماتة الخلوية18.
من ناحية أخرى، يمكن ل تعديل الاستجابات المناعية عن طريق استهداف الخلايا المناعية في ال TME. في نموذج سرطان الرئة غير صغير الخلايا في الفأر (NSCLC)، أظهر أن سال يعدل البيئة الدقيقة المناعية للورم من خلال تحفيز تعبير HSP70 و Stub1 في الخلايا التائية التنظيمية (Tregs)، مما يعزز تحلل FOXP3؛ وبالتالي يتم قمع التريغ، ويتم تنشيط خلايا CD8+ التائية، وكذلك خلايا CD4+ T المؤثرة، في النهاية121. أفاد تياغي وآخرون أن سال يثبط بشكل انتقائي استقطاب النيوتروفيلات N2 الناجم عن النيكوتين وانتشار العدلات الرئوية في BRC عن طريق تثبيط إطلاق الليبوكالين 2 (LCN2) المنشط بواسطة STAT3. هذا الجليكوبروتين الإفرازي الناتج عن العدلات N2 يحفز EMT لخلايا الورم، مما يسهل الاستعمار والنمو النقيلي122. يرفع سال النشاط المناعي لخلايا CD8+ التائية عن طريق كبح التعبير الوسيط circ_0009624 لPD-L1 في خلايا LUC، مما يؤدي إلى تثبيط هروب المناعة123. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ل كبح الالتهاب عن طريق تثبيط إنتاج أو تنشيط السيتوكينات والبلاعم الالتهابية 124,125,126,127. تساهم هذه الأدوار المضادة للالتهابات في سال إلى حد ما في نشاطاته المضادة للسرطان.