Этот протокол исследует, улучшает ли хонокиол фотостарение, вызванное UVA, в фибробластах кожи человека и мышиной коже, активируя путь TGF-β1/Smad и снижая экспрессию MMP.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол исследует, улучшает ли хонокиол фотостарение, вызванное UVA, в фибробластах кожи человека и мышиной коже, активируя путь TGF-β1/Smad и снижая экспрессию MMP.
Honokiol (HNK), ключевой компонент, получаемый из Magnolia officinalis, обладает потенциалом для лечения кожных заболеваний. В настоящее время влияние и механизм действия HNK на фотоповреждение, вызванное ультрафиолетовым А (UVA), в коже остаются неясными. Модель фотовозрастного повреждения HDF-клеток и безшерстной кожи мышей была построена с помощью индукции UVA. Влияние HNK на жизнеспособность нормальных HDF-клеток и HDF-клеток, вызванных UVA, было изучено с помощью теста жизнеспособности клеток. Уровни SOD, GSH, CAT и MDA в клетках HDF измерялись с помощью различных наборов, а уровни ROS — с помощью DCFH-DA и дигидроэтидия. SA-β-галактозидаза и окрашивание TUNEL выявило старение и апоптоз в клетках HDF, а проточная цитометрия оценила прогрессирование клеточного цикла. Гистопатологические повреждения кожи оценивались с помощью патологического окрашивания. Кроме того, иммунофлуоресценция и вестерн блот использовались для оценки уровней белков, связанных с путями Ki67, коллагена, матриксной металлопротеиназы (MMP) и TGF-β1/Smad. Лечение HNK (2,5-10 мкм) не оказало негативного влияния на нормальную жизнеспособность клеток HDF, но ослабило повреждение клеток, вызванное UVA, снижая окислительный стресс и апоптоз. UVA вызвано старением клеток HDF, индуцированным остановкой S-фазы, снижением уровня Ki67, снижением содержания коллагена и увеличением экспрессии MMP, в то время как HNK эффективно ослаблял эти аномалии, вызванные UVA. Кроме того, UVA вызывала более глубокие морщинки, снижала содержание воды и коллагена, а также увеличивала толщину эпителия в коже мышей, тогда как подкожная инъекция HNK ослабляла патологические повреждения кожи и увеличивала содержание воды и коллагена. Кроме того, HNK активировал путь TGF-β1/Smad, а ингибитор TGF-β1 SB431542 нарушал защитное действие HNK от повреждения фотовозраста в клетках HDF. В заключение, HNK обладает потенциалом как препарат для смягчения повреждений от фотовозраста, снижая экспрессию MMP через активацию пути TGF-β1/SMAD, тем самым ингибируя фотостарение, вызванное UVA, в клетках HDF и коже мышей.
Процесс старения кожи сложный и делится на две основные формы: естественное старение ифотостарение 1. Исследования показывают, что от 80% до 90% старения кожи вызвано экзогенными факторами окружающей среды (например, ультрафиолетовыми лучами, загрязнением воздуха), из которых наиболее серьёзные последствия оказывают долгосрочное фотостарение, вызванное ультрафиолетовымизлучением 2,3. Ультрафиолетовое излучение делится на UVC, UVB и UVA. Поскольку UVC не может проникнуть в озоновый слой, текущие исследования фотостарения сосредоточены на UVA (320-400 нм) и UVB (280-320 нм)4,5,6. По сравнению с UVB, UVA обладает меньшей энергией, но более проникающей, проходя через эпидермис и проникая глубоко в дерму, что является важной причиной серьёзного старения кожи7. Предыдущие исследования показали, что повреждения, вызванные облучением HaCaT-клеток с концентрацией 57 мДж/см² UVB и 20 Дж/см² UVA,сопоставимы 8. Фотостарение кожи вызывает изменения в её функции и структуре, особенно проявляющиеся в провисшении поверхности кожи, углублении морщин, потере коллагена и появлении серого цвета кожи, видимого невооружённым глазом; В тяжёлых случаях могут возникать различные доброкачественные, предраковые пораженияи опухоли 9,10. Вместе с ростом исследований по старению и борьбе со старением, риски для здоровья, связанные с фотостарением, стали одной из самых важных проблем для здоровья во всём мире. Поэтому крайне важно изучать патофизиологические процессы, лежащие в основе фотовозраста, вызванного UVA, с целью разработки новых терапевтических методов его лечения.
Извлекаемый из магнолии официналис, традиционного китайского лечебного растения, Хонокиол (HNK) является значимым биоактивным соединением с химической формулой C18H 18O211. HNK проявляет различные фармакологические свойства, а его фенольная гидроксильная группа высокочувствительна к окислению и обладает сильным антиоксидантным и поглощающим свободными радикалами12. Кроме того, HNK обладает антибактериальным, противовоспалительным, противовирусным, противоопухолевым, антидепрессантным, нейропротективным и противовременным яичниковым фармакологическимэффектом 13,14,15,16. Пероральный HNK был признан практически безопасным в исследованиях на животных и клинических исследованиях, и значимых побочных эффектов выявленоне 17,18,19. Недавние исследования показали, что HNK предотвращает рак кожи, вызванный UVB, а также ингибирует воспалительный ответ кожи и гиперметилированиеДНК 21, что указывает на его потенциальное применение для лечения кожных заболеваний. По сравнению с широко используемыми антифотовозрастными препаратами, такими как витамин C и ресвератрол, HNK обладает отличительными и превосходными свойствами: его липофильная структура обеспечивает лучшую трансдермальную проницаемость, чем гидрофильный витаминC22; И демонстрирует более высокую фотостабильность и биодоступность in vivo, чем ресвератрол-23. Эти доклинические результаты подтверждают идею о том, что HNK обладает перспективным трансляционным потенциалом как безопасный и эффективный кандидат для средств по уходу за кожей и клинических вмешательств против фотоповреждений, вызванных ультрафиолетом. Однако влияние лечения HNK на фотовозрастные повреждения, вызванные UVA, пока не сообщалось.
Трансформирующий фактор роста-β1 (TGF-β1) — это многофункциональный цитокин, ключевой для роста и развития клеток, восстановления и регенерации тканей, а также роста и развития клеток, тканейи органов 24,25. Показано, что TGF-β1 сигнализирует клетке преимущественно через представителей семейства белков Smad, что приводит к специфической регуляции транскрипции генов-целей ниже по потоку. При активации сигнализации TGF-β1 происходит фосфорилирование Smad2 и Smad326,27. Недавние исследования показали тесную связь между путём TGF-β1/Smad и фиброзом кожи ифотостарением 28,29. Сообщалось, что млекопитающая мишень рапамицина активирует путь TGF-β1/Smad в тканях кожи крыс, что, в свою очередь, способствует синтезу церамидов, важных для удержания влаги кожи и поддержания кожногобарьера 30. Примечательно, что сообщается, что HNK модулирует путь TGF-β1/Smad в пепатовидных звёздчатых клетках, что, в свою очередь, способствовало улучшению фиброзапечени 31. Поэтому были установлены клеточные и мышиные модели фотостарения, вызванного UVA, с лечением HNK 2,5–10 мкм в клетках HDF и вмешательством 5 мг/кг или 10 мг/кг HNK у безшерстных мышей, чтобы изучить влияние HNK на повреждения от фотостарения и его потенциальную роль в модулировании пути TGF-β1/Smad. Целью данного исследования было разработка новых терапевтических стратегий для фотоповреждения кожи, вызванных UVA.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты по культуре клеток проводились в соответствии с институциональными рекомендациями по биобезопасности и в лабораторных условиях уровня биобезопасности 2 (BSL-2). Эксперименты на животных проводились после одобрения Комитета по этике животных 988-го госпиталя Объединённых сил материально-технической поддержки Народно-освободительной армии Китая (номер одобрения: 2023-089).
Все экспериментальные процедуры проводились в строгом соответствии с институциональными и национальными рекомендациями по уходу и использованию лабораторных животных. В конце эксперимента мышей эвтаназировали с помощью передозировки пентобарбитала натрия (100 мг/кг, внутрибрюшинная инъекция). Были предприняты все усилия для минимизации страданий животных во время содержания, обработки и отбора проб. Реагенты, химикаты, оборудование и программное обеспечение, используемые в протоколе, перечислены в Таблице материалов.
1. Культивирование и обработка клеток
2. Оценка жизнеспособности клеток
3. Определение уровней супероксиддисмутазы (SOD), малондальдегида (MDA), каталазы (CAT) и глутатиона (GSH)
4. Измерение уровней клеточного ROS
5. Окрашивание, ассоциированное со старением β-галактозидаза (SA-β-галактозидаза).
6. Анализ клеточного цикла
7. Окрашивание TUNEL
8. Иммунофлуоресцентное окрашивание
9. ЭЛИЗА
10. Конструкция модели мыши с повреждением фото
11. Измерение содержания коллагена кожи I
12. Окрашивание гематоксилином и эозином (HE)
13. Окрашивание Массона
14. Измерение уровня ROS в ткани кожи
15. Тестирование биохимических индикаторов
16. Вестерн блот
17. Статистический анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
HNK облегчает повреждение от окислительного стресса в HDF-клетках, вызванное UVA
Влияние различных концентраций лечения HNK в течение 24 или 48 часов на жизнеспособность клеток HDF было изучено с помощью теста жизнеспособности клеток для выявления соответствующей концентрации и длительности лечения. Результаты показали, что 2,5, 5 и 10 мкм HNK не влияют существенно на жизнеспособность нормальных HDF-клеток после 24 или 48 часов лечения, что демонстрирует нетоксичность...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Ультрафиолетовый свет — один из факторов окружающей среды, вредящий клеткам и организмам. Предыдущие исследования сообщали, что UVA, обладающая высокой проникающей силой, является основным типом ультрафиолетового света, достигающегоповерхности Земли 38. Фибробласты — важные функциональные клетки дермы, и их старение может прямо или косвенно вызывать возрасткожи до 39 лет. Фотовозраст, вызванный UVA, в модели HDF-клеток и модели безшерстной ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы утверждают, что у них нет финансовых конфликтов интересов.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Набор для анализа активности ALT | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P2711M | Набор для обнаружения активности аланиновых трансаминаз. |
| Набор для анализа CRE Amplex Red | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0291S | Набор для обнаружения креатинина |
| Монтажная среда AntiFade | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0126 | Монтажная среда для сохранения флуоресцентных сигналов |
| Набор для анализа активности AST | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P2715S | Набор для обнаружения активности аспартатной трансаминазы |
| Белковый тест BCA | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0012 | Набор для определения концентрации белков |
| BSA | Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США | V900933 | блокирующий реагент для неспецифического связывания |
| Набор BUN Assay | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0574S | Набор для обнаружения азота в крови мочевины |
| Набор для анализа CAT | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0051 | Набор для обнаружения активности каталазы |
| Реагент CCK-8 | Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США | 96992 | Раствор для анализа жизнеспособности клеток, который представляет собой водорастворимую соль тетразолия |
| Антитела к CDK2 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA5-79024 | первичные антитела для обнаружения CDK2 |
| Хемилюминесцентный агент ECL | MedChemExpress, Монмут Джанкшн, Нью-Джерси, США | HY-K1005 | Усовершенствованный реагент для обнаружения хемилюминесценции |
| Антитело к коллагену I | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA1-26204 | Первичные антитела для обнаружения коллагена I |
| Антитела к циклину A2 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA5-34682 | первичное антитело для обнаружения циклина A2 |
| Раствор для окрашивания DAPI | Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США | D9542 | Ядерный окрашивающий краситель |
| Флуоресцентный зонд DCFH-DA | MedChemExpress, Монмут Джанкшн, Нью-Джерси, США | HY-D0940 | Реактивный кислородный флуоресцентный зонд |
| Решение дифференцирования | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0161 | Реагент для этапа дифференцировки гематоксилина |
| Зонд дигидроэтидия | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0063 | Датчик реактивных видов кислорода |
| Среда культуры фибробластов | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Ухань, Хубэй, Китай | SNPM-H342 | Полная культурная среда для роста фибробластов |
| IgG с маркировкой FITC для коз против кроликов | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | F-2765 | Вторичные антитела, маркированные флуоресцеин изотиоцианатом (FITC) |
| Проточная цитометрия | BD biosciences, Сан-Хосе, Калифорния, США | BD FACSCaliburTM | Потоковый цитометр |
| Программное обеспечение FlowJo | BD biosciences, Сан-Хосе, Калифорния, США | v10.8 | Программное обеспечение для анализа потоковой цитометрии |
| Флуоресцентный микроскоп | Leica, Гейдельберг, Германия | ГЛАВНЫЙ МИНИСТР ИЛ | Микроскоп для флуоресцентной визуализации |
| Антитела к GAPDH | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA1-987 | Антитела внутреннего контроля для нормализации белка |
| Гелевая система визуализации | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | iBright CL1500 | Система визуализации для обнаружения белков |
| козёл против кроликов IgG | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 31460 | Вторичные антитела для иммуннодетектирования |
| Программное обеспечение Graphpad Prism 9.0 | GraphPad Software, Сан-Диего, Калифорния, США | Prism 9.0 | Программное обеспечение для графов |
| Набора GSH Assay | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0053 | Набор для определения содержания глутатиона |
| Набор для окрашивания HE | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0105S | Гистологический набор для анализа морфологии тканей |
| HNK | MedChemExpress, Монмут Джанкшн, Нью-Джерси, США | HY-N0003 | Хонокиол, биоактивное соединение |
| Человеческие дермальные фибробласты | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Ухань, Хубэй, Китай | SNP-H342 | Первичные клетки фибробластов кожи человека |
| Программное обеспечение IBM SPSS Statistics 26.0 | IBM Corporation, Армонк, Нью-Йорк, США | Статистика IBM SPSS 26.0 | Программное обеспечение для статистического анализа |
| Программное обеспечение ImageJ | Уэйн Расбанд, Национальный институт психического здоровья, США | Версия 1.54H | Программное обеспечение для анализа изображений |
| Антитела к Ki67 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | MA5-14520 | Первичные антитела для обнаружения маркеров клеточной пролиферации |
| Световой микроскоп | Leica, Гейдельберг, Германия | DM3000 | Оптический микроскоп для изображения яркого поля |
| Набор для окрашивания трихрома Masson | Соларбио, Пекин, Китай | G1340 | Набор для окрашивания коллагена и соединительной ткани |
| Набор для анализа MDA | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0131S | Набор для определения уровня малондиалдегида (маркер перекисления липид) |
| Считыватель микропластин | Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США | 1410101 | Инструмент измерения поглощения для клеточных анализов |
| Антитело к MMP-1 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA5-27210 | Первичные антитела для обнаружения матрикс-металлопротеиназы-1 |
| Комплект для ИФА MMP-1 | Биотехнология, связанная с ферментами, Шанхай, Китай | ml038199 | Количественное обнаружение MMP-1 в биологических образцах |
| Антитела к MMP-3 | Абкам, Кембридж, Массачусетс, США | ab52915 | Первичные антитела для обнаружения матрикс-металлопротеиназы-3 |
| Комплект для ИФА MMP-3 | Биотехнология, связанная с ферментами, Шанхай, Китай | ml105322 | количественное обнаружение MMP-3 в биологических образцах |
| Нейтральная резинка | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0173 | Монтажная среда |
| Антитела к P16 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | PA5-20379 | Первичные антитела для обнаружения белка p16 |
| Антитела к P21 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | MA5-14949 | Первичные антитела для обнаружения белка p21 |
| Антитела к P53 | Абкам, Кембридж, Массачусетс, США | AB131442 | Первичные антитела для обнаружения белка p53 |
| параформальдегид | Соларбио, Пекин, Китай | P1110 | Реагент фиксации клеток и тканей |
| PI | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | ST512 | Йодид пропидия для окрашивания ДНК в анализе клеточного цикла |
| Набор для про-коллагенового I-C пептида | ТАКАРА, Токио, Япония | MK101 | Набор для обнаружения синтеза коллагена |
| Антитела p-Smad2 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 44-244G | первичные антитела для фосфорилированного обнаружения Smad2 |
| Антитела p-Smad3 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 44-246G | первичные антитела для фосфорилированного обнаружения Smad3 |
| Мембраны PVDF | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 88520 | Мембрана переноса белков для западного блотинга |
| Буфер лизиса RIPA | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0013B | Буфер экстракции белков для лизатов клеток и тканей |
| RNaseA | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | ST579 | рибонуклеазу для удаления РНК во время окрашивания ДНК |
| Набор для окрашивания SA-β-галактозидазы | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0602 | Набор для обнаружения клеточного старения |
| SB431542 | MedChemExpress, Монмут Джанкшн, Нью-Джерси, США | HY-10431 | TGF-и бета; 1 Ингибитор сигнального пути |
| Гели SDS-PAGE | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | WG1403BX10 | Полиакриламидные гели для белкового электрофореза |
| Бесшерстные мыши SKH1 | Виталривер, Пекин, Китай | Животная модель для фотостарения кожи | |
| Антитела к Smad2 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 51-1300 | первичные антитела для обнаружения Smad2 |
| Антитела Smad3 | Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США | 51-1500 | первичные антитела для обнаружения Smad3 |
| Набор SOD Assay | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | S0101S | Набор для определения активности супероксиддисмутазы |
| TGF-и бета; 1 антитело | Абкам, Кембридж, Массачусетс, США | ab215715 | первичные антитела к TGF и бета; 1 обнаружение |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США | X-100 | Неионный детергент для проницаемости клеточной мембраны |
| Решение для анализа TUNEL | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C1086 | Реагент для обнаружения апоптоза для фрагментации ДНК |
| Ксилол | Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США | 247642 | Органический растворитель для депарафинизации тканей |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.