Curcumins beskyttende effekt på træningsinduceret myokardiefibrose hos rotter
Myokardiefibrose (MF) er en patologisk proces, der er karakteriseret ved overdreven aflejring af ekstracellulær matrix (ECM) og ubalanceret kollagensammensætning efter myokardieskade. Den er tæt forbundet med forskellige hjertesygdomme som myokardieinfarkt, kronisk hjertesvigt og atrieflimren. Forskning har vist, at overdreven fysiologisk stress kan udløse inflammatoriske reaktioner i myokardievæv, hvilket fører til myokardiefibrose og myokardieskade. P38 MAPK, et medlem af familien af mitogenaktiverede proteinkinaser (MAPK'er), kan aktiveres under patologisk eller fysiologisk stress ved at fosforylere mitogen- og stressaktiveret proteinkinase 1 (MSK1) for at aktivere nuklear faktor kappa-B (NF - κ B). NF - κ B er den vigtigste regulerende faktor for inflammatorisk respons og består af homologe og heterologe NF - κ B/Rel-proteindimerer. Efter aktivering går det ind i kernen og inducerer transformerende vækstfaktor - β 1 (TGF - β 1) og tumornekrosefaktor - β 1 (TNF - β 1). Udtrykket af proinflammatoriske faktorer som tumornekrosefaktor - α (TNF - α) og interleukin-1 β (IL-1 β), blandt andet TGF - β 1, er den vigtigste årsag til muskelvævsfibrose i kroppen. Curcumin er en bioaktiv komponent udvundet af den flerårige plante gurkemeje, som har forskellige fysiologiske og farmakologiske aktiviteter såsom antioxidant, antiinflammatorisk, anticancer og neurobeskyttende effekter. Tidligere forskning fra forskerholdet har bekræftet, at curcuminintervention under træning kan forsinke og hæmme oxidativ stress og træningsinduceret myokardieskade fremkaldt af overdreven træningsstress. Samtidig kan det effektivt undertrykke det inflammatoriske respons induceret af overdreven træningsstress, nedregulere indholdet af pro-inflammatoriske faktorer som TGF - β 1, forbedre træningsinduceret nyrefibrose og beskytte nyrefunktion/struktur. Denne undersøgelse etablerede en dyremodel for langvarig, højintensiv træningsinduceret organskade ved hjælp af 6-ugers inkrementel belastningstræning på løbebånd. Formålet var at undersøge den mekanisme, hvormed curcumin regulerer aktiveringen og udtrykket af p38 MAPK/NF - κ B-signalvejs-relaterede proteiner, hæmmer syntesen af inflammatoriske faktorer i myokardievæv, lindrer overdreven aflejring af myokardie-ECM forårsaget af langvarig, højintensiv træning og forbedrer myokardiefibrose.

 

Langvarig og overdreven træningsstress får hjertet til at opretholde et højt minutvolumen i lang tid. Langvarig overdreven ventrikeldilatation fører til myokardiefibrose og udvikler sig gradvist til kronisk myokardieskade, hvilket øger risikoen for arytmi betydeligt. Breuckmann et al. fandt, at maratonsportselskere har en høj forekomst af myokardiefibrose ved at bruge den forsinkede gadoliniumforbedringsteknologi til magnetisk resonans, som er tilbøjelig til myokardieskade hos almindelige mennesker. Rao fandt, at langvarig og højintensiv træning inducerede myokardieskade hos rotter, og overdreven træningsstress forstyrrede den dynamiske balance mellem syntese og nedbrydning af ECM i myokardievæv. ECM-aflejringen blev intensiveret og fremkaldte myokardiefibrose. Samtidig steg koncentrationen af cTnI, en markør for myokardieskade i blodcentret, hvilket førte til abnormiteter i hjertefunktion/ vævsmorfologi/ultrastruktur. Vægtændringer kan afspejle træningsintensitetens indvirkning på kroppen. Resultaterne af denne undersøgelse viste, at rotterne i modelgruppen indtog en stor mængde energi og stoffer på grund af træningsintensiteten, der oversteg kroppens evne til at modstå træningsbelastningen, hvilket resulterede i et betydeligt fald i kropsvægten sammenlignet med kontrolgruppen. Samtidig steg volumenfraktionen af myokardieglykogen, og indholdet af cTNI i serum steg markant. Der skete også patologiske ændringer i myokardievævets morfologi og ultrastruktur. Det 6-ugers træningsprogram med inkrementel belastning på løbebånd, der blev anvendt i denne undersøgelse, resulterede i overdreven ECM-aflejring og reaktiv myokardiefibrose i myokardievæv hos rotter på grund af overdreven træningsstress, hvilket førte til myokardiefunktion/strukturel skade. Ovenstående resultater er i overensstemmelse med tidligere forskningsresultater.
Den kumulative effekt af kronisk inflammatorisk respons kan udløse myokardiefibrose. Det vigtigste medlem af MAPK-familien, p38 MAPK, kan regulere udtrykket af relaterede gener eller proteinsyntese på transkriptions- eller translationsniveau og spille en vigtig rolle i stressresponser som inflammation og celleapoptose. Aschar Sobi et al. fandt, at efter 6 ugers højintensiv træning hos mus steg udtrykket af p38 MAPK, makrofaginfiltration dukkede op i musens atrier, udtrykket af inflammatoriske faktorer TNF - α og IL-1 β steg, og der opstod myokardiefibrose. Samtidig blev træningsinduceret atrieflimren og fibrose hæmmet efter intervention med p38 MAPK-hæmmere. NF - κ B, som en hurtigt inducerbar transkriptionsfaktor, spiller en vigtig rolle i kroppens inflammatoriske respons og regulerer udtrykket af inflammatoriske faktorer som TGF - β 1 og TNF - α. Stambe et al. fandt, at blokering af p38 MAPK-aktivering effektivt kan hæmme inflammatoriske skader i nyrevæv. TGF - β 1 er den vigtigste inducer af myokardiefibrose, og overekspression kan forstyrre balancen mellem ECM-syntese og nedbrydning i myokardievæv. For det første inducerer det dannelsen af smad-komplekser i den menneskelige kerne, regulerer aktiveringen af målgener i fibroblaster, syntetiserer en stor mængde ECM-komponenter som kollagen og fører til overdreven ECM-aflejring Ved at øge udtrykket af TIMP-1 og hæmme aktiviteten af MMP reduceres ECM-nedbrydningen. Gurkemeje har en bred vifte af effekter og bruges ofte som krydderi, fødevaretilsætningsstof og urt. Curcumin, som er et bioaktivt polyfenolekstrakt fra gurkemeje, har sundhedsmæssige fordele, primært ved at hæmme inflammation og antioxidation. Resultaterne af denne undersøgelse viste, at sammenlignet med kontrolgruppen viste p38 MAPK og p-p38 MAPK/p38 MAPK i myokardievævet hos rotterne i modelgruppen ikke signifikante ændringer, men viste en opadgående tendens. Imidlertid steg proteinudtrykket af p-p38 MAPK og NF - κ B p65 signifikant, og indholdet af myokardiefibrosefaktor TGF - β 1 og relaterede inflammatoriske faktorer steg, hvilket førte til overdreven aflejring af myokardie ECM; Efter intervention med curcumin under træningsprocessen sammenlignet med modelgruppen var der ingen signifikant ændring i p38 MAPK og p-p38 MAPK / p38 MAPK i rotte myokardium, men de viste en nedadgående tendens. Proteinudtrykket af p-p38 MAPK og NF-κ B p65 blev signifikant nedreguleret, og indholdet af TGF-β1 og relaterede inflammatoriske faktorer faldt tilsvarende. Aflejringen af myocardial ECM blev lindret; samtidig blev hjertefunktion, vævsmorfologi og ultrastruktur alle effektivt forbedret. Topcu Tarladacalisir et al. fandt, at efter intervention med curcumin i ulcerøs colitis modelrotter faldt fosforyleringsniveauet for p38 MAPK, immunresponsegenskaberne for MAPK'er blev genoprettet, og inflammation og lipidperoxidation blev lindret. Vores tidligere forskning har bekræftet, at curcumin effektivt kan hæmme nyrernes inflammatoriske respons forårsaget af overdreven træningsstress hos rotter, nedregulere niveauerne af pro-inflammatoriske faktorer som TGF - β 1 og genoprette balancen mellem ECM-syntese og -nedbrydning. Sammenfattende kan tilskud af curcumin under langvarig højintensiv træning effektivt blokere forekomsten og udviklingen af træningsinduceret myokardiefibrose. Den mulige mekanisme er, at curcumin hæmmer den overdrevne aktivering af p38 MAPK i myokardievæv, nedregulerer proteinudtrykket af NF - κ B p65, reducerer syntesen og udskillelsen af inflammatoriske faktorer, især TGF - β 1, som inducerer myokardiefibrose, forbedrer balancen mellem ECM-syntese og -nedbrydning og lindrer myokardiefibrose.
Ud fra dette kan man se, at curcumin effektivt kan hæmme den inflammatoriske reaktion af myokarditis hos rotter, der træner på lang sigt og med høj intensitet, ved at regulere p38 MAPK/NF - κ B-signalvejen, lindre myokardiefibrose og beskytte hjertets struktur/funktion.