Foreløbig undersøgelse af den beskyttende mekanisme i neutrale polysaccharider fra majroe mod oxidativ skade i PC12-celler
Majroe (Brassica rapa L.), også kendt som Chagu eller Manjing, hører til Brassicaceae-familien og Brassica-slægten. Den bruges som lægeurt med sine rødder og er rig på næringsstoffer. Den kan spises i lang tid og er kendt som "levetidsfrugten". Den virker appetitvækkende og fordøjelsesfremmende, fremmer qi-cirkulationen, lindrer hoste og astma, fremmer diurese og afgiftning. Moderne farmakologisk forskning har vist, at majroer har farmakologiske aktiviteter som f.eks. sænkning af blodsukkeret, antioxidation, anti-aging, anti-tumor, regulering af immuniteten og anti-inflammatorisk. I den indledende forskning målte forskerholdet, at indholdet af majroe-polysaccharider var ca. 11,53%. Efter affedtning og affarvning blev det vandopløselige majroe-polysakkarid BRP opnået. Det blev yderligere isoleret og oprenset for at opnå neutrale polysaccharider fra Brassica rapa L. (BRNP) og sure polysaccharider fra Brassica rapa L. (BRAP), og deres strukturer er blevet identificeret. Foreløbige eksperimenter har vist, at majroe-polysaccharider har god antioxidantaktivitet, hvilket lægger det eksperimentelle fundament for anvendelsen af majroe-polysaccharider i antioxidant- og anti-aging-forskning. Derfor etablerede denne undersøgelse en for tidlig aldringsmodel af PC12-celler induceret af H2O2 for at undersøge ekspressionsniveauerne af Bax-, Bcl-2- og Caspase-3-proteiner i PC12-celler efter H2O2-induceret skade af BRNP og yderligere belyse BRNP's anti-aldringsmekanisme.

H2O2 er et reaktivt iltmolekyle, der kan øge det intracellulære indhold af reaktive iltarter og forårsage skade på cellerne. Det bruges i vid udstrækning til at opnå modeller for cellealdring på kort tid. Celleproliferationsaktivitet er en vigtig indikator for at bestemme, om dyrkede celler kan proliferere normalt under specifikke forhold. Resultaterne af CCK-8-eksperimentet viste, at PC12-cellernes overlevelsesrate faldt markant med stigningen i H2O2-koncentrationen og udviste en dosisafhængig effekt. Når de blev behandlet med 300 μ mol/L H2O2 i 4 timer, var celleoverlevelsesraten 60,64%. På dette tidspunkt var PC12-cellerne beskadiget til en vis grad, men havde endnu ikke nået en irreversibel tilstand. Derfor blev 300 μ mol/L valgt som den optimale koncentration og tid for oxidativ skade i PC12-celler i 4 timer i efterfølgende eksperimenter.

For at verificere, om BRNP har cytotoksiske virkninger på PC12-celler, blev BRNP brugt alene til at behandle PC12-celler uden H2O2-skade. Forsøgsresultaterne viste, at der ikke var nogen signifikant ændring i PC12-cellernes overlevelsesrate efter behandling med forskellige koncentrationer (7,8-2000 μ g/mL) af BRNP (P>0,05), hvilket indikerer, at BRNP ikke havde nogen signifikant cytotoksicitet på PC12-cellernes levedygtighed. Ved undersøgelse af BRNP's virkning på H2O2-induceret skade i PC12-celler viste resultaterne, at sammenlignet med modelgruppen steg celleoverlevelsesraten gradvist med stigningen i BRNP-koncentrationen (P<0,05), og celleoverlevelsesraten steg markant, da BRNP-koncentrationen nåede 250 μ g/mL. Baseret på eksperimentelle resultater har BRNP en vis beskyttende effekt på H2O2-induceret skade i PC12-celler.
Laktatdehydrogenase (LDH) findes inde i cellerne og kan katalysere produktionen af laktat fra pyruvat. Når celler beskadiges, frigives LDH i store mængder, hvilket fører til en betydelig stigning i det ekstracellulære LDH-niveau. Mængden af frigivet LDH er proportional med graden af skade, så LDH-lækagehastigheden kan afspejle graden af celleskade. Resultaterne af dette eksperiment tyder på, at BRNP kan forhindre eller bremse graden af cellemembranskade og forhindre lækage af intracellulær LDH.
Protonfordelingen på begge sider af mitokondriernes indre membran i cellen er ikke ensartet og danner en elektrokemisk gradient, der kaldes mitokondriemembranpotentialet. Talrige undersøgelser har vist, at når en apoptosefremkaldende faktor stimulerer celleapoptose, sker der et fald i mitokondriemembranpotentialet, og dette fald i membranpotentialet sker tidligere end ændringer i cellens morfologi. Det betydelige fald i mitokondriemembranpotentialet vil føre til irreversibel apoptose af celler, og derfor kan faldet i mitokondriemembranpotentialet betragtes som et klassisk fænomen i den tidlige fase af celleapoptose. På nuværende tidspunkt har forskning bekræftet et tæt forhold mellem mitokondriel dysfunktion og aldringsprocessen. For eksempel kan utilstrækkelig tilførsel af mitokondrieenergi (MMP og ATP) reducere kroppens metaboliske kapacitet, hvilket fører til en række aldringsændringer. Blandt dem er faldet i mitokondriernes membranpotentiale en af de specifikke markører for celleapoptose. Forskningsresultaterne viste, at mitokondriemembranpotentialet i PC12-celler blev reduceret betydeligt efter H2O2 behandling, og BRNP forbehandling kunne forhindre reduktionen af membranpotentialet forårsaget af H2O2.
Apoptose er en programmeret celledødsproces, der omfatter eksogene Fas/FasL-medierede dødsreceptorveje samt endogene mitokondrie- og endoplasmatiske retikulumveje. Blandt dem er den mitokondriemedierede endogene apoptosevej den vigtigste vej til programmeret celledød i pattedyrceller. Bax, repræsenteret ved pro-apoptotiske proteiner, og Bcl-2, repræsenteret ved anti-apoptotiske proteiner, er de vigtigste proteiner, der regulerer frigivelsen af mitokondrielle apoptosefaktorer. Caspase-protease er en vigtig apoptoseeffektor hos pattedyr, og Caspase-3 er en vigtig protease i Caspase-familien, der aktiverer forskellige apoptosestimulerende faktorer og er kendt som en vigtig eksekutor af celleapoptose. BRNP reducerer udtrykket af Caspase-3 til en vis grad i PC12-celler, der er beskadiget af H2O2-oxidation. Man kan spekulere i, at BRNP kan mindske udtrykket af Caspase-3, reducere celleapoptose og dermed forsinke kroppens aldring. Efter intervention med BRNP steg ekspressionsniveauet af Bcl-2 i PC12-celler med oxidativ skade, mens ekspressionsniveauerne af Bax og BRNP faldt i varierende grad. Disse forskningsresultater kan tyde på, at BRNP hjælper celler med at modstå oxidativ stressskade på mitokondrier og DNA, reducerer cellulær oxidativ skade og forbedrer kroppens evne til at regulere antioxidantstress.