Protokół ten bada, czy honokiol łagodzi fotostarzenie wywołane UVA w ludzkich fibroblastach dermalnych i skórze myszy poprzez aktywację szlaku TGF-β1/Smad oraz redukcję ekspresji MMP.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół ten bada, czy honokiol łagodzi fotostarzenie wywołane UVA w ludzkich fibroblastach dermalnych i skórze myszy poprzez aktywację szlaku TGF-β1/Smad oraz redukcję ekspresji MMP.
Honokiol (HNK), kluczowy składnik pochodzący z Magnolia officinalis, ma potencjał leczenia chorób skóry. Obecnie wpływ i mechanizm działania HNK na fotouszkodzenia skóry wywołane przez ultrafiolet A (UVA) są niejasne. Model uszkodzeń fotostarzenia komórek HDF i bezwłosej skóry myszy został skonstruowany przez indukcję UVA. Wpływ HNK na żywotność normalnych komórek HDF oraz komórek HDF indukowanych przez UVA został zbadany za pomocą testu żywotności komórek. Poziomy SOD, GSH, CAT i MDA w komórkach HDF mierzono różnymi zestawami, a poziomy ROS za pomocą DCFH-DA i dihydroetydu. Barwienie SA-β-galaktozydazy i TUNEL wykazało starzenie i apoptozę w komórkach HDF, a cytometria przepływowa oceniała postęp cyklu komórkowego. Histopatologiczne uszkodzenia skóry oceniono za pomocą patologicznego barwienia. Ponadto do oceny poziomu białek związanych z szlakiem matrycowego (MMP) oraz szlaku TGF-β1/Smad wykorzystano immunofluorescencję i Western blot. Leczenie HNK (2,5-10 μM) nie miało negatywnego wpływu na prawidłową żywotność komórek HDF, ale osłabiło uszkodzenia komórek HDF wywołane przez UVA, zmniejszając stres oksydacyjny i apoptozę. UVA indukowało starzenie komórek HDF, indukowało zatrzymanie fazy S, obniżenie poziomu Ki67, obniżenie zawartości kolagenu oraz zwiększenie ekspresji MMP, podczas gdy HNK skutecznie tłumiło te nieprawidłowości wywołane przez UVA. Ponadto UVA powodowała głębsze zmarszczki, obniżała zawartość wody i kolagenu oraz zwiększała grubość nabłonka u skóry myszy, podczas gdy podskórne wstrzykiwanie HNK zmniejszało patologiczne uszkodzenia tkanki skóry oraz zwiększało zawartość wody i kolagenu. Ponadto HNK aktywował szlak TGF-β1/Smad, a inhibitor TGF-β1 SB431542 osłabił ochronny efekt HNK przed uszkodzeniami fotostarzeniami w komórkach HDF. Podsumowując, HNK ma potencjał, by być lekiem łagodzącym uszkodzenia związane ze starzeniem się w świetle poprzez zmniejszenie ekspresji MMP poprzez aktywację szlaku TGF-β1/Smad, hamując tym samym fotostarzenie wywołane przez UVA w komórkach HDF i skórze myszy.
Proces starzenia się skóry jest złożony i dzieli się na dwie główne formy: naturalne starzenie się oraz foto-starzeniesię 1. Badania wskazują, że nawet 80% do 90% starzenia się skóry jest spowodowane czynnikami obcymi środowiska (np. promieniowaniem ultrafioletowym, zanieczyszczeniem powietrza), z czego najpoważniejsze skutki ma długotrwałe fotostarzenie wywołane promieniowaniem ultrafioletowym 2,3. Promieniowanie ultrafioletowe dzieli się na UVC, UVB i UVA. Ponieważ UVC nie przenika warstwy ozonowej, obecne badania nad foto-starzeniem koncentrują się na UVA (320-400 nm) oraz UVB (280-320 nm)4,5,6. W porównaniu z UVB, UVA ma mniej energii, ale jest bardziej przenikliwa, przechodzi przez naskórek i sięga głęboko w skórę, co jest ważną przyczynąpoważnego starzenia się skóry. Poprzednie badania wykazały, że uszkodzenia spowodowane napromieniowaniem UVB o promieniowaniu UVA o stężeniu 57 mJ/cm2 na komórkach HaCaT są porównywalne8. Foto-starzenie się skóry powoduje zmiany w funkcji i strukturze skóry, które objawiają się wiskiem tkanek powierzchniowych, pogłębianiem zmarszczek, utratą kolagenu oraz widocznym gołym okiem szarym kolorem skóry; W ciężkich przypadkach mogą wystąpić różne łagodne, przednowotworowe zmiany i guzy 9,10. Wraz ze wzrostem badań nad starzeniem się i przeciwstarzeniem, ryzyko zdrowotne związane z fotografowaniem stało się jednym z najważniejszych problemów zdrowotnych na świecie. Dlatego kluczowe jest badanie procesów patofizjologicznych leżących u podstaw uszkodzeń wywołanych przez UVA w wyniku fotostarzenia, z myślą o opracowaniu nowych opcji terapeutycznych w leczeniu.
Pozyskiwany z magnolii officinalis, tradycyjnego chińskiego zioła leczniczego, Honokiol (HNK) jest istotnym związkiem bioaktywnym o wzorze chemicznym C18H18O211. HNK wykazuje różne właściwości farmakologiczne, a jego grupa fenolowa hydroksylowa jest bardzo podatna na utlenianie i ma silne działanie antyoksydacyjne oraz wolne rodniki12. Ponadto HNK ma działanie farmakologiczne antybakteryjne, przeciwzapalne, przeciwwirusowe, przeciwnowotworowe, przeciwdepresyjne, neuroochronne oraz przeciwwczesne niewydolność jajników(13,14,15,16. Doustny HNK został uznany za zasadniczo bezpieczny w badaniach na zwierzętach i badaniach klinicznych, a nie stwierdzono istotnych skutków niepożądanych 17,18,19. Najnowsze badania wykazały, że HNK zapobiega rakowi skóry wywołanemu UVB20 oraz hamuje reakcję zapalną skóry wywołaną UVB i hipermetylację DNA, co sugeruje jego potencjalne zastosowanie w leczeniu schorzeń skóry. W porównaniu z szeroko stosowanymi środkami przeciwstarzeniowymi, w tym witaminą C i resweratrolem, HNK ma charakterystyczne i lepsze właściwości: jego lipofilowa struktura zapewnia lepszą przepuszczalność przezskórną niż hydrofilowa witaminaC22; a także wykazuje wyższą fotostabilność i biodostępność in vivo niż resweratrol23. Te przedkliniczne odkrycia potwierdzają tezę, że HNK ma obiecujący potencjał translacyjny jako bezpieczny i skuteczny kandydat do produktów do pielęgnacji skóry oraz interwencji klinicznych przeciwko fotouszkodzeniom skóry wywołanemu promieniowaniem ultrafioletem. Jednak wpływ leczenia HNK na uszkodzenia spowodowane fotostarzeniem skóry spowodowane przez UVA nie został jeszcze zgłoszony.
Transformujący czynnik wzrostu-β1 (TGF-β1) to wielofunkcyjna cytokina kluczowa dla wzrostu i rozwoju komórek, naprawy i regeneracji tkanek oraz wzrostu i rozwoju komórek, tkanek i narządów24,25. Wykazano, że TGF-β1 wysyła sygnały do komórki głównie za pośrednictwem członków rodziny białek Smad, co prowadzi do specyficznej regulacji transkrypcji genów docelowych w dalszej fazie. Gdy sygnalizacja TGF-β1 zostaje aktywowana, powoduje fosforylację Smad2 i Smad326,27. Najnowsze badania wykazały silny związek między szlakiem TGF-β1/Smad a włóknieniem skóry a foto-starzeniemsię 28,29. Zgłoszono, że ssakowy cel rapamycyny aktywuje szlak TGF-β1/Smad w tkankach skóry szczurów, co z kolei sprzyja syntezie ceramidów, które są ważne dla utrzymania wilgoci skóry i utrzymania barieryskórnej 30. Warto zauważyć, że HNK modulował szlak TGF-β1/Smad w komórkach wątrobowych gwiaździstych, co z kolei złagodziło włóknienie wątroby31. W związku z tym opracowano modele komórkowe i mysie urazów fotostarzeniowych wywołanych UVA, z leczeniem 2,5–10 μM HNK w komórkach HDF oraz interwencją 5 mg/kg lub 10 mg/kg HNK u bezwłosych myszy, aby zbadać wpływ HNK na uszkodzenia związane z fotostarzeniem się i jego potencjalną rolę w modulacji szlaku TGF-β1/Smad. Celem tego badania było opracowanie nowych strategii terapeutycznych w zakresie fotouszkodzeń skóry wywołanych przez UVA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty z hodowlą komórek przeprowadzano zgodnie z wytycznymi instytucjonalnego biobezpieczeństwa i w warunkach laboratoryjnych poziomu 2 (BSL-2). Eksperymenty na zwierzętach przeprowadzono po uzyskaniu zgody Komitetu Etyki Zwierząt 988. Szpitala Połączonych Sił Wsparcia Logistycznego Chińskiej Armii Ludowo-Wyzwoleńczej (numer zatwierdzenia: 2023-089).
Wszystkie procedury eksperymentalne przeprowadzano w ścisłej zgodności z instytucjonalnymi i krajowymi wytycznymi dotyczącymi opieki i wykorzystania zwierząt laboratoryjnych. Na koniec eksperymentu myszy zostały uśpione przez przedawkowanie pentobarbitalu sodu (100 mg/kg, iniekcja dootrzewnowna). Podjęto wszelkie wysiłki, aby zminimalizować cierpienie zwierząt podczas zakwaterowania, leczenia i pobierania próbek. Odczynniki, chemikalia, sprzęt i oprogramowanie używane w protokole są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Hodowla i przetwarzanie komórek
2. Ocena żywotności komórek
3. Określenie poziomów dysmutazy nadtlenkowej (SOD), malondialdehydu (MDA), katalazy (CAT) i glutationu (GSH)
4. Pomiar poziomów ROS komórkowych
5. Barwienie β-galaktozydazy (SA-β-galaktozydaza) związane ze starzeniem
6. Test cyklu komórkowego
7. Barcowanie TUNELU
8. Barwienie immunofluorescencyjne
9. ELISA
10. Konstrukcja modelu myszy z uszkodzeniami fotostarzenia
11. Pomiar zawartości kolagenu I w skórze
12. Barwienie hematoksylyną i eozyną (HE)
13. Barwienie Massona
14. Pomiar poziomów ROS tkanki skóry
15. Testowanie wskaźników biochemicznych
16. Western blot
17. Analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
HNK łagodzi uszkodzenia wywołane stresem oksydacyjnym w komórkach HDF spowodowane przez UVA
Wpływ różnych stężeń HNK podczas traktowania przez 24 h lub 48 h na żywotność komórek HDF zbadano za pomocą testu żywotności komórek w celu wyłonienia odpowiedniego stężenia i czasu ekspozycji. Wyniki wykazały, że stężenia 2,5, 5 i 10 µM HNK nie wpłynęły znacząco na żywotność prawidłowych komórek HDF po 24 h lub 48 h traktowania, co dowodzi, że HNK jest nietoksyczny dla prawidłowych komórek w tych dawkach. Co ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Światło ultrafioletowe jest jednym z czynników środowiskowych, które szkodzą komórkom i organizmom. Wcześniejsze badania wykazały, że promieniowanie UVA, ze względu na swoją wysoką zdolność przenikania, jest głównym rodzajem światła ultrafioletowego docierającym do powierzchni Ziemi38. Fibroblasty są istotnymi komórkami funkcjonalnymi skóry właściwej, a ich starzenie się może bezpośrednio lub pośrednio prowadzić do starzenia się skóry39. Model uszkodzeń fotostarzeniowych in...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy potwierdzają, że nie mają żadnych finansowych konfliktów interesów.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw do analizy aktywności ALT | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | P2711M | Zestaw do wykrywania aktywności transaminazy alaninowej |
| Zestaw do testowania Amplex Red CRE | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0291S | Zestaw do wykrywania kreatyniny |
| Medium montażowe AntiFade | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | P0126 | Medium montażowe do zachowania sygnału fluorescencyjnego |
| Zestaw do analizy aktywności AST | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | P2715S | Zestaw do wykrywania aktywności transaminazy asparagianowej |
| Zestaw do testowania białka BCA | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | P0012 | Zestaw do określania stężenia białka |
| BSA | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | V900933 | Czynnik blokujący wiązanie niespecyficzne |
| Zestaw do testowania BUN | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0574S | Zestaw do wykrywania azotu z mocznika we krwi |
| Zestaw do testowania CAT | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0051 | Zestaw do wykrywania aktywności katalazy |
| Odczynnik CCK-8 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 96992 | Roztwór do testu żywotności komórek, który jest rozpuszczalną w wodzie solą tetrazolową |
| Przeciwciało CDK2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA5-79024 | Przeciwciało główne do wykrywania CDK2 |
| Chemiluminescencyjny środek ECL | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, USA | HY-K1005 | Ulepszony odczynnik wykrywający chemiluminescencję |
| Przeciwciało I | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA1-26204 | Główne przeciwciało do wykrywania kolagenu I |
| Przeciwciało cykliny A2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA5-34682 | Główne przeciwciało do wykrywania cykliny A2 |
| Roztwór barwienia DAPI | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | D9542 | Barwnik do barwienia jądrowego |
| Fluorescencyjna sonda DCFH-DA | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, USA | HY-D0940 | Reaktywna sonda fluorescencyjna z gatunkami tlenu |
| Rozwiązanie różniczkowania | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | C0161 | Odczynnik do etapu różnicowania hematoksyliny |
| Sonda dihydroetydowa | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0063 | Sonda reaktywnych składników tlenu |
| Medium hodowlane fibroblastów | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, Chiny | SNPM-H342 | Kompletne podłoże hodowlane do wzrostu fibroblastów |
| IgG antykrólikowy z oznaczeniem FITC | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | F-2765 | Przeciwciało wtórne znakowane izotiocyanianem fluoresceiny (FITC) |
| Cytometria przepływowa | BD nauki biologiczne, San Jose, CA, USA | BD FACSCaliburTM | Cytometr przepływowy |
| Oprogramowanie FlowJo | BD nauki biologiczne, San Jose, CA, USA | v10.8 | Oprogramowanie do analizy cytometrii przepływowej |
| Mikroskop fluorescencyjny | Leica, Heidelberg, Niemcy | DM IL PROWADZIŁ | Mikroskop do obrazowania fluorescencyjnego |
| Przeciwciało GAPDH | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA1-987 | Przeciwciało kontroli wewnętrznej do normalizacji białek |
| System obrazowania żelowego | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | iBright CL1500 | System obrazowania do wykrywania białek |
| kozy antykrólikowe IgG | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 31460 | Przeciwciało wtórne do immunodetekcji |
| Oprogramowanie Graphpad Prism 9.0 | Oprogramowanie GraphPad, San Diego, CA, USA | Prism 9.0 | Oprogramowanie do grafowania |
| Zestaw do testowania GSH | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0053 | Zestaw do wykrywania zawartości glutationu |
| Zestaw do bejcowania HE | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | C0105S | Zestaw do barwienia histologicznego do analizy morfologii tkanek |
| HNK | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, USA | HY-N0003 | Honokiol, związek bioaktywny |
| Ludzkie fibroblasty skórne | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, Chiny | SNP-H342 | Pierwotne komórki fibroblastu skóry u człowieka |
| Oprogramowanie IBM SPSS Statistics 26.0 | IBM Corporation, Armonk, NY, USA | IBM SPSS Statystyki 26.0 | Oprogramowanie do analizy statystycznej |
| Oprogramowanie ImageJ | Wayne Rasband, Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego, USA | Wersja 1.54h | Oprogramowanie do analizy obrazów |
| Przeciwciało Ki67 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | MA5-14520 | Główne przeciwciało do wykrywania markerów proliferacji komórek |
| Mikroskop świetlny | Leica, Heidelberg, Niemcy | DM3000 | Mikroskop optyczny do obrazowania w jasnym polu |
| Zestaw do barwienia trichrom Masson | Solarbio, Pekin, Chiny | G1340 | Zestaw do barwienia kolagenu i tkanki łącznej |
| Zestaw do testowania MDA | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0131S | Zestaw do wykrywania poziomu malondialdehydu (marker peroksydacji lipidów) |
| Czytnik mikropłyt | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | 1410101 | Urządzenie do pomiaru absorpcji do testów komórkowych |
| Przeciwciało MMP-1 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA5-27210 | Główne przeciwciało do wykrywania metaloproteinazy-1 w macierzu |
| Zestaw MMP-1 ELISA | Biotechnologia powiązana z enzymami, Szanghaj, Chiny | ml038199 | ilościowe wykrywanie MMP-1 w próbkach biologicznych |
| Przeciwciało MMP-3 | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab52915 | Główne przeciwciało do wykrywania metaloproteinazy-3 w macierzu |
| Zestaw MMP-3 ELISA | Biotechnologia powiązana z enzymami, Szanghaj, Chiny | ml105322 | ilościowe wykrywanie MMP-3 w próbkach biologicznych |
| Guma neutralna | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | C0173 | Medium montażowe |
| Przeciwciało P16 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | PA5-20379 | Główne przeciwciało do wykrywania białka p16 |
| Przeciwciało P21 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | MA5-14949 | Główne przeciwciało do wykrywania białka p21 |
| Przeciwciało P53 | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab131442 | Główne przeciwciało do wykrywania białka p53 |
| Paraformaldehyd | Solarbio, Pekin, Chiny | P1110 | Odczynnik do utrwalania komórek i tkanek |
| PI | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | ST512 | jodek propidiu do barwienia DNA w analizie cyklu komórkowego |
| Zestaw do testowania peptydów prokolagenu I C | TAKARA, Tokio, Japonia | MK101 | Zestaw do wykrywania syntezy kolagenu |
| Przeciwciało p-Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 44-244G | Główne przeciwciało do wykrywania fosforylowanego Smad2 |
| Przeciwciało p-Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 44-246G | Główne przeciwciało do wykrywania fosforylowanego Smad3 |
| Membrany PVDF | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 88520 | Błona transferowa białek do western blottingu |
| Bufor lizy RIPA | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | P0013B | Bufor do ekstrakcji białek dla lizatów komórkowych i tkankowych |
| RNaseA | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | ST579 | rybonukleaza do usuwania RNA podczas barwienia DNA |
| Zestaw do barwienia SA-β-galaktozydazy | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | C0602 | Zestaw do wykrywania starzenia komórkowego |
| SB431542 | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, USA | HY-10431 | TGF i beta; 1 Inhibitor szlaku sygnalizacyjnego |
| Żele SDS-PAGE | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | WG1403BX10 | Żele poliakrylamidowe do elektroforezy białek |
| Bezwłose myszy SKH1 | Vitalriver, Pekin, Chiny | Model zwierzęcy do badań foto-starzenia skóry | |
| Przeciwciało Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 51-1300 | Główne przeciwciało do wykrywania Smad2 |
| Przeciwciało Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, USA | 51-1500 | główne przeciwciało do wykrywania Smad3 |
| Zestaw do testowania SOD | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | S0101S | Zestaw do wykrywania aktywności dysmutazy nadtlenkowej |
| TGF i beta; 1 przeciwciało | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab215715 | pierwotne przeciwciało dla TGF i beta; 1 Wykrywanie |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | X-100 | Niejonowy detergent do przepuszczania błon komórkowych |
| Rozwiązanie testu TUNEL | Beyotime Biotechnology, Szanghaj, Chiny | C1086 | Odczynnik wykrywający apoptozę w przypadku fragmentacji DNA |
| Ksylen | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 247642 | Rozpuszczalnik organiczny do deparafinizacji tkanek |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.