In den letzten Jahren wurde nachgewiesen, dass Ferroptose als nicht-apoptotischer Zelltodsmodus an den durch verschiedene Chemotherapeutika verursachten Gewebeschäden beteiligt ist. Der Kernmechanismus der Ferroptose ist die Ansammlung eisenabhängiger Lipidperoxidationsprodukte1. Forschungen zu den Mechanismen der Cisplatin-Neurotoxizität zeigen, dass dieses Medikament neuronale Ferroptose über mehrere Wege induziert, wobei dieser Prozess direkt mit der Entwicklung von Neurotoxizität verknüpft ist. Konkret hemmt Cisplatin die Aktivität der Glutathionperoxidase 4 (GPX4). Als kritisches "Bremsmolekül" bei der Ferroptose verhindert die Inaktivierung von GPX4 die Entfernung von Lipidhydroperoxiden (L-OOH) und verursacht dadurch oxidative Schäden an neuronalen Zellmembranen2. Gleichzeitig kann Oxaliplatin die Freisetzung von Ferroptose in Nervenzellen fördern und die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch die Fenton-Reaktion verstärken, wodurch die Ferroptosikaskade3 weiter verstärkt wird. Diese Belege deuten darauf hin, dass eine gezielte Regulation der Neurodegeneration eine mögliche Strategie sein könnte, um die Neurotoxizität von Oxaliplatin zu lindern.
Oxaliplatin (OXA), ein weit verbreitetes platinbasiertes Chemotherapeutium der dritten Generation bei Darmkrebs, bietet eine starke antitumorale Wirksamkeit, wird jedoch häufig mit erheblicher neurotoxischer Aktivität in Verbindung gebracht. Chronische Verabreichung führt häufig zu OXA-induzierten neuropathischen Schmerzen (OINP) mit einer Inzidenzrate von bis zu 60 %, gekennzeichnet durch mechanische Allodynie, thermische Hyperalgesie und Kälteüberempfindlichkeit5. Trotz seiner Verbreitung bleiben die aktuellen Behandlungsstrategien für OINP unzureichend, was die Lebensqualität der Patienten erheblich verringert. Daher bleiben die Aufklärung der molekularen Mechanismen hinter OINP und die Identifizierung neuartiger therapeutischer Ziele weiterhin zentrale Forschungsbereiche6.
Cinnamaldehyd (CA), der primäre Wirkstoff des ätherischen Zimtöls, ist eine gelbe, zähflüssigeFlüssigkeit 7,8 mit vielfältigen biologischen Aktivitäten, darunter insektizide 9, antimikrobielle10, antimykotische11, antioxidative12, antidiabetische13, krebshemmende14, entzündungshemmende und neurovaskuläre Schutzwirkungen15,16. Neue Hinweise deuten darauf hin, dass CA die Aktivierung des JAK/STAT-Signalwegs17 hemmen könnte. Die chemische Formel von CA ist C9H8O, und ihre chemische Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt. Als natürlicher Monomer der traditionellen chinesischen Medizin zeigt CA ein breites Spektrum pharmakologischer Aktivitäten. Im Hinblick auf die Neuroprotektion haben mehrere Studien bestätigt, dass CA über die Blut-Hirn-Schranke ins zentrale Nervensystem gelangen kann, die Expression von antioxidativen Enzymen (wie HO-1 und NQO1) fördern kann, indem es den Nrf2/ARE-Signalweg aktiviert, die Ansammlung von ROS in Nervenzellen reduzieren und somit die neurooxidativen Schäden beim ischämischen Schlaganfall lindern kann. Alzheimer und andere Krankheiten18,19. Gleichzeitig kann CA die Hyperaktivierung der Mikroglia hemmen, die Freisetzung von Entzündungsfaktoren (wie TNF-α, IL-1β) reduzieren und die neuroinflammatoriskeReaktion 20 reduzieren. Es wurde jedoch nicht berichtet, ob CA die durch Oxaliplatin induzierte Neurotoxizität durch die Regulation des Ferroptosiswegs lindern kann.
Der JAK2/STAT3-Signalweg ist ein wichtiger intrazellulärer Signaltransduktionsmechanismus, der Signale, die an der Zellmembran empfangen werden, an den Zellkern überträgt und eng mit wichtigen biologischen Prozessen wie Zellproliferation, Differenzierung, Apoptose, oxidativem Stress und entzündlichen Reaktionen verbunden ist21. Als ein eng mit entzündlicher Reaktionen verbundener Weg kann der JAK3/STAT3-Signalweg im aktivierten Zustand entzündliche Reaktionen auslösen, was zu entzündlichen Gewebeschäden führt. Studien zeigen, dass die Hemmung des JAK3/STAT3-Signalwegs die Entzündungsreaktion und oxidative Schäden bei Ratten mit vaskulärer Demenz reduzieren kann und so die kognitive Funktion der Ratten verbessert22. Darüber hinaus kann die Hemmung des JAK3/STAT3-Signalwegs auch die Entzündungsreaktion bei epileptischen Ratten lindern, die Rate neuronaler Apoptose verringern und Hirnschädenabmildern. Obwohl Koffeinsäure (CA) eine gewisse schützende Wirkung auf das Nervensystem hat, ist derzeit nicht eindeutig geklärt, ob ihr Verbesserungseffekt mit der Regulation des JAK3/STAT3-Signalwegs zusammenhängt.
Diese Studie zielt darauf ab, zu validieren, ob die in-vitro-Hemmung der JAK2/STAT3-Signalübertragung und die Aktivierung der LC7A11-GSH-GPX4-Achse OXA-induzierte Schäden in Ratten-DRG-Zellen mindern können. Darüber hinaus untersucht es die potenziellen antiferroptotischen Effekte von CA und untersucht die Rolle der durch Netzwerkpharmakologie identifizierten Schlüsselziele bei der Modulation von Entzündungen in DRG-Zellen.
Aktuelle therapeutische Ansätze für Oxaliplatin-induzierte Neurotoxizität konzentrieren sich hauptsächlich auf das Chelatieren freier Platinionen zur Minderung von Nervenschäden, wie zum Beispiel durch die Verwendung von Calcium-Magnesium-Komplexen, mit dem Hauptziel, akute periphere Neuropathien (z. B. Taubheit und Kribbeln in Händen und Füßen) zu lindern24. Die genauen Mechanismen bleiben jedoch unklar. Diese Behandlungen sind nicht in der Lage, chronische Erkrankungen wie axonale Degeneration und durch Oxaliplatin verursachte Nervenfaserverschlechterung rückgängig zu machen, und zeigen nur begrenzte Wirksamkeit bei der Verhinderung kumulativer Neurotoxizität. In diesem Experiment wurde die neuroprotektive Wirkung von 4 μM CA unter 5 μM OXA-Behandlung durch Kombination von entzündungshemmenden und antiferroptose-Mechanismen untersucht. Die Ergebnisse bestätigen, dass die Aktivierung dieses Mechanismus als entscheidender einleitender Schritt bei OINP dient. Die Entdeckung spezifischer Inhibitoren könnte die bestehenden unspezifischen Ansätze ersetzen und somit sowohl die Präzision als auch die Wirksamkeit therapeutischer Interventionen erhöhen.
Das in vitro verwendete Modell bezieht isolierte Ratten-Dorsalwurzelganglion-(DRG)-Neuronen zur Untersuchung von OINP. Dieses Modell unterscheidet sich jedoch erheblich von menschlichen Primärzellen in genetischem Hintergrund, metabolischen Eigenschaften und Toxizitätssensitivität, was es schwierig machen kann, Forschungsergebnisse klinisch direkt anzuwenden. Darüber hinaus beruht die funktionelle Erhaltung von in vivo neuronalen Geweben auf einer präzisen Regulation der mehrzelligen Koordination und dynamischer Mikroumgebungen – komplexen Faktoren, die in vitro Modellen nur schwer vollständig replizierbar sind.