Bu çalışma, salidrositin hipoksik HT22 hücreleri üzerinde, kısmen AMPK / Sirt1 / HIF-1α yolu yoluyla mitokondriyal koruyucu etkiler uyguladığı benzersiz bir mekanizma tanımlamıştır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Araştırma makalesi
Bu çalışma, salidrositin hipoksik HT22 hücreleri üzerinde, kısmen AMPK / Sirt1 / HIF-1α yolu yoluyla mitokondriyal koruyucu etkiler uyguladığı benzersiz bir mekanizma tanımlamıştır.
Rhodiola crenulata'nın (Hook. f. et Thoms.) H. Ohba'nın aktif bir bileşeni olan Salidrosid (Sal), hipoksik koşullar altında metabolizmayı iyileştirerek ve beyin hücrelerinin enerji arzını artırarak mitokondriyal koruyucu etkiler gösterdiği bulunmuştur. Bununla birlikte, etki mekanizması tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır. Bu çalışmada, Sal'ın nükleotid (ATP, ADP ve AMP) seviyeleri üzerindeki etkilerini analiz etmek için ilk olarak yüksek performanslı sıvı kromatografisi kullanılmıştır. Farklı türlerdeki hücrelerde ve dokularda ilaç hedef katılımını doğrulamak ve ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir moleküler etkileşim yöntemi olan hücresel termal kayma testi (CETSA), daha sonra Sal'ın AMPK/Sirt1/HIF-1α yolu ile ilgili proteinler için afinitesini doğrulamak için seçildi. Sonuçlar, Sal'ın hipoksik HT22 hücrelerinde ATP ve ADP seviyelerini arttırdığını, AMP seviyelerini ise azalttığını ortaya koydu. Ayrıca Sal, AMPKα, p-AMPKα, Sirt1 ve HIF-1α proteinlerine stabil bağlanma sergiledi. Sonuç olarak, Sal, nükleotid içeriğini düzenlemek için AMPK/Sirt1/HIF-1α yolunu modüle ederek mitokondriyal koruyucu etkiler uygulayabilir. Bu çalışma, hücre örneklerinde nükleotid içerik analizi için metodolojik bir referans sağlar ve geleneksel Çin tıbbından türetilen bileşikler için hedeflerin belirlenmesine ve keşfedilmesine katkıda bulunur.
Beyin, yüksek metabolik talepleri, sınırlı glikolitik kapasitesi ve oksidatif fosforilasyona bağımlılığı nedeniyle oksijene karşı oldukça hassastır. Sonuç olarak, yüksek irtifalarda düşük oksijenli bir ortama maruz kalmak kolayca hipobarik hipoksik beyin hasarına (HHBI) yol açabilir1,2. Epidemiyolojik çalışmalar, yüksek irtifalara alışkın olmayan bireyler hızlı bir şekilde yüksek rakımlı bölgelere çıktıklarında, akut dağ hastalığı insidansının %75'e kadar çıkabileceğini ve ciddi vakalar için ölüm oranının yaklaşık %1 olduğunu göstermektedir. Ayrıca, tıbbi bakımın yokluğunda, yüksek irtifa serebral veya pulmoner ödem için ölüm oranları %40'a kadar çıkabilir3,4.
HHBI, geniş bir klinik semptom spektrumu ile kendini gösterir. Hafif ila orta dereceli vakalar baş ağrısı, baş dönmesi ve hafıza kaybınıiçerebilirken 5, ciddi vakalar bilişsel bozulmaya, bilinç değişikliğine ve potansiyel olarak ölümcül sonuçlara neden olabilir5. Yüksek rakımlı bölgelerde HHBI'nin önlenmesi ve tedavisi, tıbbi araştırmaların önemli bir odak noktası haline gelmiştir. Önleyici stratejiler öncelikle yeterli dinlenme, dengeli beslenme, doğru beslenme ve uygun fiziksel egzersiz dahil olmak üzere yüksek irtifa ortamlarında uyarlanabilir eğitimi içerir 6,7. Ek olarak, beyin hücrelerini korumayı ve serebral hipoksiyi hafifletmeyi amaçlayan farmakolojik müdahaleler, mevcut HHBI araştırmalarının merkezinde yer almaktadır.
Mitokondri, hücresel enerji taleplerini karşılamak için adenozin trifosfat (ATP) sentezleyerek hücreler içinde birincil enerji üretim merkezleri olarak hizmet eder. Hipoksik koşullar altında, mitokondriyal enerji üretimi azalır, bu da ATP seviyelerinin azalmasına ve hücre fonksiyonunun bozulmasına neden olur8. Hipoksik yaralanma ayrıcaCa2+ ve pH homeostazının mitokondriyal regülasyonunu bozarak apoptoz ve nekrozutetikler 9,10. Mitokondriyal disfonksiyon ile hipoksik beyin hasarı arasında karşılıklı olarak güçlendirici bir ilişki vardır. Bir yandan, hipoksinin neden olduğu mitokondriyal bozukluk, hücresel enerji metabolizmasını daha da azaltarak oksijen eksikliğini şiddetlendirir ve bir kısır döngü yaratır. Öte yandan, mitokondriyal disfonksiyon hücre içi Ca2+ seviyelerini yükseltir, apoptotik kaskadları aktive eder ve hücre ölümüneyol açar 11. Hipoksik beyin hasarının altında yatan mekanizmalar karmaşık kalmasına ve tam olarak anlaşılamamış olmasına rağmen, çok sayıda çalışma, bozulmuş nöronal mitokondriyal enerji metabolizmasını patogenezinde kritik bir faktör olarak tanımlamıştır12,13. Bu nedenle, mitokondriyal fonksiyonun daha fazla araştırılması, hipoksik beyin hasarı için potansiyel terapötik hedefler hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.
Salidroside (Sal), plato bitkisi Rhodiola crenulata (Hook. f. et Thoms.) H. Ohba'dan ekstrakte edilen aktif bir bileşendir ve gıda, sağlık ürünleri ve eczacılıkta yaygın olarak kullanılmaktadır14. Sal'ın moleküler formülü C14H20O7'dir ve aynı zamanda 2- (4-hidroksifenil) -etil β-D-glukopiranozit olarak da bilinir. Anti-hipoksi, antioksidan, anti-yorgunluk, anti-tümör, immünomodülatör, anti-inflamatuar ve kardiyovasküler ve serebrovasküler koruyucu etkiler dahil olmak üzere çeşitli farmakolojik özelliklere sahiptir 15,16,17. Bunlar arasında, anti-hipoksi etkisi en iyi belgelenenlerden biridir. Son çalışmalar, farelerde plato kaynaklı beyin hasarı üzerindeki önleyici ve terapötik etkileri için potansiyel bir mekanizma olarak Sal'ın önemli mitokondriyal koruyucu etkilerini giderek daha fazla vurgulamıştır14,18. Bununla birlikte, Sal'ın ATP, ADP ve AMP seviyelerini etkilediği kesin moleküler mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır.
AMP ile aktive olan protein kinaz (AMPK), hücresel enerji homeostazının korunmasına yardımcı olan önemli bir enerji sensörü görevi görür. AMPK'nın aktivasyonu Sirtuin 1'i (Sirt1) uyararak hücre içi NAD + seviyelerinde19 bir artışa yol açar. Çalışmalar, Sirt1'in hipoksi20'ye hücresel yanıtı koordine etmek için hipoksi ile indüklenebilir faktör 1-alfa'yı (HIF-1α) düzenleyebildiğini göstermiştir. Önceki araştırmalar, Sal'ın nöronal mitokondriyal geçirgenlik geçiş gözeneğinin açılmasını engellediğini, HIF-1α aracılı mitokondriyal enerji süreçlerini düzenlediğini, nöronal apoptozu zayıflattığını ve kan-beyin bariyeri bütünlüğünü koruduğunu, böylece sıçanları plato kaynaklı beyin hasarından koruduğunu göstermiştir14,21. Bununla birlikte, Sal'ın ATP ve metabolitleri, ADP ve AMP üzerindeki etkisi belirsizliğini korumaktadır.
Bunu araştırmak için, bu üç nükleotidin seviyelerini ölçmek için ilk olarak yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) kullanıldı. Ek olarak, sağlam hücrelerde22 ligand-protein etkileşimlerini incelemek için 2013 yılında tanıtılan yaygın olarak kullanılan bir biyofiziksel teknik olan hücresel termal kayma testi (CETSA) kullanılmıştır. Bu yöntem, farklı türlerdeki hücrelerde ve dokularda ilaç hedefi etkileşimini doğrulamak ve ölçmek için yaygın olarak uygulanır. Spesifik olarak, hedef hücre lizatlarının ilaçla belirli bir süre boyunca değişen sıcaklıklarda birlikte inkübe edilmesinden sonra, ilaca bağlı protein, artan termal stabilite sergiler, bu da onu denatürasyon ve çökelmeye daha az eğilimli hale getirir. Çökeltilmiş bağlanmamış proteinler daha sonra santrifüjleme yoluyla uzaklaştırılır ve ilaç-hedef etkileşimleri daha sonra süpernatant22'nin western blot analizi yoluyla tanımlanır. Sal'ın potansiyel moleküler hedeflerini belirlemek için, AMPK/Sirt1/HIF-1α yolu ile ilgili proteinlerle bağlanma afinitesini değerlendirmek için CETSA seçildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların ticari detayları Malzeme Tablosunda verilmiştir.
1. Çözelti hazırlama
2. Hücre kültürü
NOT: HT22 hücre kültürü ve CoCl2 ile uyarılan hipoksi modeli, önceki bir raporagöre kurulmuştur 21.
3. Nükleotid (ATP, ADP ve AMP) içerik analizi
4. Hücresel termal kayma deneyi (CETSA)
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
HPLC tarafından tespit edilen ATP, ADP ve AMP için standart eğriler sırasıyla Y = 7006.5X - 222.99, Y = 5217.3X - 17.796 ve Y = 9280.1X + 22.749 idi (Şekil 1A-C). Her grupta HPLC ile ölçülen nükleotid içerikleri standart eğriler kullanılarak hesaplandı (Şekil 1D-I). CoCl2'nin HT22 hücrelerinde ATP ve ADP düzeylerini kontrol grubuna göre anlamlı derecede azalttığı bulundu (P &...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Mitokondri, HHBI 23,24,25'in terapötik önlenmesinde rol oynayan anahtar organellerdir. Grup tarafından yapılan önceki çalışmalar, Sal'ın AMPK, Sirt1 ve HIF-1α protein ekspresyonunu düzenlediğini, nöronal mitokondriyal fonksiyonu geliştirdiğini ve HHBI21,24'e karşı koruma sağladığını doğrulamıştır. Bununla birlikte, Sal'ın hipoksik hücrel...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82274207 ve 82474185), Sichuan Eyaleti Bilim ve Teknoloji Departmanı (2024NSFSC1845), Sichuan Eyaleti Bilim ve Teknoloji Departmanı Gençleri için Bilim Vakfı (2023NSFSC1776), Ningxia Temel Araştırma ve Geliştirme Programı (2023BEG02012), Çin Çin Tıbbı Derneği'nin 2024-2026 (2024-QNRC2-B07) için Genç Yetenek Destek Projesi ve Xinglin Scholar Research tarafından desteklenmiştir TCM Chengdu Üniversitesi'nin (XKTD2022013 ve QJJJ2024027) Tanıtım Projesi.
YAZAR KATKISI:
Xiaobo Wang, Yating Zhang, Ya Hou, Rui Li ve Xianli Meng bu projeyi tasarladı. Yating Zhang, Ya Hou ve Tingting Kuang deneyleri gerçekleştirdi ve verileri analiz etti. Yating Zhang ve Hong Jiang el yazmasını yazdı. Xiaobo Wang ve Xianli Meng el yazmasını gözden geçirdi. Tüm yazarlar son makaleyi okumuş ve onaylamıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Asetonitril | Aladdin | A104440 | |
| 0.22 ve mikro; m sulu membran | Jinteng | JTMF0445 | |
| 0.22 &mikro; m iğne tipi mikro gözenekli filtre membranı | Jinteng | JTSFM013001 | |
| 0.45 &mikro; m organik membran | Jinteng | JTMF0448 | |
| Agilent OpenLab yazılımı | Agilent | Versiyon 2.X | |
| Antikoru-AMPK ve alfa; | Hücre Sinyal Teknolojisi | # 2532 | |
| Antikor-HIF-1 ve alfa; | Hücre Sinyal Teknolojisi | # 41560 | |
| Antikor-p-AMPK ve alfa; | Hücre Sinyal Teknolojisi | # 50081 | |
| Antikor-Sirt1 | Hücre Sinyal Teknolojisi | # 2028 | |
| Antikor-β -aktin | Hücre Sinyal Teknolojisi | # 4970 | |
| BCA protein konsantrasyonu test kiti | Boster Biyolojik Teknoloji | 17E17B46 | |
| Sığır serum albümini | Cywin Innovation (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. | SW127-02 | |
| Geniş spektrumlu fosfataz inhibitörü (100 kez;) | Boster Biyolojik Teknoloji | AR1183 | |
| Kromatografik kolon | Agilent | SB-C < sub>18 < / sub> | |
| CoCl2< / sub> | Sigma | 15862 | |
| Renk giderme çalkalayıcı | Kylin-Bell | TS-2 | |
| Dorsomorfin | MedChemExpress (MCE) | HY-13418A | |
| Dulbecco'nun modifiye kartalı orta | Gibco | 8121587 | |
| Elektroforez tamponu | NCM Biotech | 20230801 | |
| Fetal sığır serumu | Gibco | 2166090RP | |
| Keçi Anti-tavşan IgG H & L (TRITC) | ZenBioScience Co., Ltd. | ||
| GraphPad Prism yazılımı | GraphPad yazılımı, LLC | Sürüm 9.0.0 | |
| Yüksek performanslı sıvı kromatografisi | Agilent | 1260 Infinity II Prime | |
| Yüksek hızlı soğutmalı santrifüj | Thermo Fisher Scientific | Legend Micro 17R | |
| HRP konjuge affinipure keçi anti-tavşan IgG (H + L) | Boster Biological Technology Co., Ltd. | BA1054 | |
| HT22 hücreleri | Guangzhou Jennio Biotech Co., Ltd. | JNO-02001 | |
| Aşırı duyarlı ECL kemilüminesans kiti | NCM Biotech | P10300 | |
| Image J yazılımı | Ulusal Sağlık Enstitüleri | v1.8.0 | |
| Metal ısıtma sıcaklık kontrol cihazı | Baiwan Electronictechnology Co., Ltd. | HG221-X3 | |
| Metanol | Aladdin | M116118 | |
| Nükleotid (ATP, ADP ve AMP) içerik tahlil kiti | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | BC5114 | |
| PAGE jel hızlı hazırlama kiti | Biosharp | PL566B-5 | |
| Penisilin-streptomisin | NCM Biotech | C125C5 | |
| Fosfat tamponlu salin (1 kez;) | Gibco | 8120485 | |
| Önceden boyanmış renkli protein işaretleyici (10-180 kDa) | Cywin Innovation (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. | SW176-02 | |
| Protein yükleme tamponu (5x) | Boster Biyolojik Teknolojisi | AR1112 | |
| PVDF (0.45 μ m) | Cywin İnovasyon (Pekin) Biyoteknoloji Co., Ltd. | SW120-01 | |
| Hızlı membran transfer çözümü | Cywin Innovation (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. | SW171-02 | |
| RIPA lizat | Boster Biyolojik Technology Co., Ltd. | AR0105 | |
| Salidroside | Chengdu Herbpurify Co., Ltd. | RFS-H0400191102 | |
| TBS tamponu | NCM Biotech | 23HA0102 | |
| Transmembran tampon | NCM Biotech | 23CA2000 | |
| Tripsin (% 0.25, 1 kez;) | HyClone | J210045 | |
| Tween 20 | Şanghay Canspec Bilimsel Aletler Co., Ltd. | ||
| Ultrasonik hücre bozulma aparatı | Ningbo Xinyi ultrasonik ekipman Co., Ltd. | JY92-IIDN | |
| Visionworks görüntüleme sistemi | Analytik Jena | UVP ChemStudio | |
| Vorteks karıştırıcı | Kylin-Bell | XW-80A |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu makale yayımlandı
Video yakında