Undersøgelse af effekten og mekanismen af Gynostemma pentaphyllum-saponiner, der regulerer langt ikke-kodende RNA TUG1/miR-26a-interferens med mitokondriel apoptose på leverlipidaflejring i ApoE -/- AS-mus
Aterosklerose (AS) er det vigtigste patologiske grundlag i den tidlige fase af kardiovaskulære og cerebrovaskulære sygdomme. Leveren er et af de mest sårbare organer i forbindelse med påbegyndelse og udvikling af AS og relaterede sygdomme. Dens lipidaflejringsniveau afspejler direkte eller indirekte lipidaflejringen i arteriens intima og kan bruges som en indikator til at forudsige niveauet af AS. Størstedelen af det menneskelige genom består af ikke-kodende regioner, som transkriberes for at producere ikke-kodende RNA'er (ncRNA'er). MikroRNA'er (miRNA'er) og lange ikke-kodende RNA'er (LncRNA'er) er to vigtige klassifikationer af ncRNA'er. Blandt dem regulerer LncRNA genekspression på forskellige niveauer gennem forskellige mekanismer og udøver sine biologiske funktioner. I de senere år har den molekylære mekanisme i samspillet mellem miRNA og LncRNA i forekomsten og udviklingen af sygdomme tiltrukket sig folks opmærksomhed. Taurin opregulerer gen 1 (TUG1) er et evolutionært stærkt konserveret langt ikke-kodende RNA. Undersøgelser har vist, at TUG1 er relateret til forekomsten og udviklingen af spiserørskræft, mavekræft, leverkræft, lungekræft og andre kræftformer, men forholdet mellem TUG1 og lipidaflejring i leveren og åreforkalkning er stadig sjældent. Forskning har vist, at interferens med det lange ikke-kodende RNA TUG1 kan afhjælpe LPS-induceret mitokondriel skade, celleapoptose og inflammatorisk respons ved at opregulere miR-26a.

Gynostemma pentaphyllum (GP) er en flerårig urteagtig vinplante af slægten Gynostemma. Dens navn optrådte første gang i Ming-dynastiets "Saving the Wasteland Materia Medica". Den giver næring til qi og milt, løser op for slim og hoste, fjerner varme og afgifter. Den blev engang opført som en "værdifuld kinesisk urtemedicin", der skulle udvikles under "Spark-programmet" under ministeriet for videnskab og teknologi, og blev optaget på listen over sundhedsprodukter af sundhedsministeriet i 2002. Siden 1970'erne har man systematisk undersøgt den kemiske sammensætning og de farmakologiske virkninger af Gynostemma pentaphyllum. Forskning har vist, at den vigtigste medicinske ingrediens er gypenosider (GP'er). GP'er udøver anti-AS-effekter gennem lipidsænkende, trombocytaggregeringshæmmende og antitrombotiske effekter. I den tidlige fase inducerede forskergruppen mitokondriemembranpotentialeskade og nedsat enzymaktivitet i respiratoriske kædekomplekser I, II, III, IV og V i vaskulære endotelceller ved hjælp af ox LDL. Det blev også afklaret, at de aktive ingredienser i GP, såsom GP'er, gypenosid XILX og ginsenosid GRb3, kan øge mitokondrielt membranpotentiale; Påvirker mitokondrielle energimetabolisme-relaterede proteiner; Opregulering af ox LDL inducerer autofagi i endotelceller, reducerer endotelcelleskade og udøver en beskyttende virkning på ox LDL-inducerede endotelceller. Baseret på tidligere forskning fokuserer denne artikel på, om GP'er forbedrer leverens lipidaflejring i ApoE -/- AS-mus ved at forstyrre mitokondriel apoptose gennem det lange ikke-kodende RNA TUG1/miR-26a og derved forebygge og behandle AS.

Med den betydelige forbedring af folks levestandard har koststrukturen også ændret sig. På grund af faktorer som kolesterolrig kost og højt arbejdspres er forekomsten af hjerte-kar-sygdomme gradvist steget. AS er den vigtigste dødsfaktor for hjerte-kar-sygdomme, hvilket er af stor betydning for forebyggelse og behandling. GP er en række flerårige urteagtige vinstokke, der tilhører familien Cucurbitaceae og slægten Gynostemma. Hele planten af Gynostemma pentaphyllum bruges som medicin, med en kølig natur, bitter smag og let sødme. Den hører til lunge-, milt- og nyremeridianerne og har den virkning, at den fjerner varme og afgiftning, stopper hoste, renser lungerne, fjerner slim, giver næring til hjertet og beroliger sindet, genopfylder qi og genererer essens. GP'er er en gruppe aktive ingredienser, der er udvundet af GP, og som indeholder over 80 typer ginsenosider. Glykosidkomponenterne i alle GP'er er tetracykliske triterpenoider af dammarantypen, som har betydelige virkninger på behandling og forebyggelse af hjerte-kar-sygdomme som f.eks.

Lang ikke-kodende ribonukleinsyre (LncRNA) er en type funktionelt RNA-molekyle med en længde på over 200 nt, som ikke har en proteinkodende funktion og oprindeligt blev betragtet som "støj" i RNA-transkriptionsprocessen. Nyere undersøgelser har dog vist, at LncRNA'er er involveret i forekomsten og udviklingen af forskellige menneskelige sygdomme. Det er værd at bemærke, at LncRNA også har forskellig ekspression i hjerte-kar-sygdomme og spiller en rolle i det regulatoriske netværk af hjerte-kar-sygdomme gennem forskellige mekanismer, der deltager i forekomsten og udviklingen af hjerte-kar-sygdomme. Tidligere undersøgelser har vist, at miRNA hæmmer mRNA-translation eller fremmer mRNA-nedbrydning ved at binde sig til komplementære sekvenser på mål-mRNA, mens LncRNA kan fungere som en miRNA-svamp til at interagere med miRNA, påvirke mRNA og regulere genekspression. Forskning har vist, at LncRNA AK088388 under hypoxi/reoxygenering regulerer autofagi i kardiomyocytter ved at fungere som en endogen RNA-svamp for miR-30a. LncRNA Mexis er en forstærker af ATP-bindende kassettetransportør A1 (ABCA1)-genet, der er afhængig af LXR-transskription, og ABCA1-protein kan pumpe kolesterol ud af arterievægceller, hvilket er afgørende for dannelsen af lipoprotein med høj densitet (HDL) og regulering af kolesteroludstrømning. Man kan se, at LncRNA's involvering i lipidmetabolismen og mekanismen for forekomst og udvikling af AS ikke kan ignoreres. TUG1 er et meget bevaret langt ikke-kodende RNA i evolutionen. Nuværende forskning har vist, at TUG1 ikke kun er tæt forbundet med forekomsten og udviklingen af kræftformer som spiserørskræft, mavekræft, leverkræft og lungekræft, men også samspillet mellem LncRNA TUG1 og miR-138-5p kan være involveret i patogenesen og udviklingen af kronisk hjertesvigt. Desuden kan opregulering af miR-26a lindre LPS-induceret mitokondriel skade og celleapoptose. Forskning har vist, at miRNA-26 spiller en vigtig rolle i hjerte-kar-sygdomme, hvor dets udtryk nedreguleres ved hjertesygdomme. miRNA-26 spiller en nøglerolle i myokardiehypertrofi, hvor miRNA-26a/b-ekspressionen nedreguleres i både rottemodeller og myokardieceller. Forskergruppens foreløbige forskning viste, at den mitokondrielle apoptosevej spiller en vigtig rolle i forekomsten og udviklingen af AS, og at GP'er har en regulerende effekt i denne proces. Baseret på de typiske patologiske egenskaber ved aterosklerose hos ApoE -/- mus, der blev fodret med fedtfattig kost i 12 uger, valgte denne undersøgelse den klassiske model for aterosklerose (ApoE -/- C57BL/6J-mus) som det vigtigste forskningsobjekt og C57BL/6J-mus som den normale kontrol. Fokus var på, om GP'er forbedrer leverens lipidaflejring i ApoE -/- AS-mus ved at forstyrre mitokondriel apoptose gennem det lange ikke-kodende RNA TUG1/miR-26a og dermed forebygge og behandle aterosklerose.

Forskning har vist, at GP'er kan forbedre blodlipidniveauet og lipidaflejringen i leveren hos ApoE -/- AS-mus, hvilket stemmer overens med tidligere undersøgelser. På dette grundlag blev det først konstateret, at det lange ikke-kodende RNA TUG1 i ApoE -/- AS-muselever var signifikant opreguleret, mens miR-26a var signifikant nedreguleret. Efter intervention med GP'er viste ovenstående situation et omvendt resultat. I mellemtiden skete der også ændringer i indikatorer relateret til den mitokondrielle apoptosevej. Ekspressionstendenserne for Bcl-2, Bax, Cytc, cleaned, caspase-3, cleaned, caspase-9 og cleaned PARP mRNA og protein i leveren hos ApoE -/- AS-mus var stort set ensartede. I modelgruppen blev udtrykket af Bcl-2 mRNA og protein signifikant nedreguleret, mens udtrykket af Bax, Cytc, renset caspase-3, renset caspase-9 og renset PARP mRNA og protein blev opreguleret. Efter intervention med GP'er blev udtrykket af Bcl-2 mRNA og protein opreguleret, mens udtrykket af Bax, Cytc, renset caspase-3, renset caspase-9 og renset PARP mRNA og protein blev nedreguleret. Mitokondrier er den vigtigste base for aerob respiration i celler og et vigtigt sted for energiforsyning, og de spiller en afgørende rolle for forekomsten af celleapoptose. Mitokondrier er nøgleregulatorer for celleapoptose, idet de fungerer som cellernes energifabrik og deltager i oxidativ fosforylering og ATP-produktion. Samtidig kan mitokondrie-dysfunktion også føre til nedsat ATP-syntese. Den endogene mitokondrievej er en af de vigtigste veje til celleapoptose, og Cytc er et stof indeholdt i mitokondrier, der er tæt forbundet med celleapoptose. Under stimulering af apoptotiske signaler er mitokondriemembranens permeabilitet i en udviklingsmæssig tilstand, og frigivelse af Cytc og aktivering af caspase fører til mitokondriel apoptose. Det kan ses, at frigivelsen af Cytc fra mitokondrier til cytoplasma er et vigtigt trin i udløsningen af den mitokondrielle apoptosevej. Cytc-frigivelse er en vigtig begivenhed, der finder sted i de tidlige stadier af celleapoptose. Den specifikke proces involverer frigivelse af MOMP reguleret af mitokondriel MPTP eller Bcl-2-familiemedlemmer i cytoplasmaet, efterfulgt af yderligere udnyttelse af Cytc frigivet i cytoplasmaet. I nærvær af ATP/dATP kan det binde sig til caspase-9 og danne et apoptotisk kompleks, som igen aktiverer caspase-9. Aktiveret caspase-9 kan derefter aktivere caspase-3, hvilket yderligere sætter gang i caspase-kaskade-reaktionen og fører til celleapoptose. Caspase er en type zymogen, som normalt findes i en inaktiv struktur. I den caspaseafhængige mitokondrievej frigives Cytc fra mitokondrier og kombineres med ATP og Apaf-1 for at danne en multimer. Samtidig binder caspase-9 sig til den og danner et apoptotisk legeme, som kan hydrolysere caspase-9 zymogen og aktivere caspase-9. Aktiveret caspase-9 kan yderligere aktivere caspase-3, som kan spalte DNA-reparationsenzymet PARP, hvilket får PARP til at blive spaltet i små fragmenter og ude af stand til at fungere normalt, hvilket fører til DNA-fragmentering og i sidste ende forårsager celleapoptose. Ovenstående resultater tyder på, at GP'er kan forbedre leverens lipidaflejring i ApoE -/- AS-mus ved at gribe ind i mitokondriel apoptose gennem det lange ikke-kodende RNA TUG1/miR-26a og derved forebygge og behandle AS. Interferensmekanismen kan være relateret til ekspressionsniveauerne af Bcl2, Bax, Cytc, spaltet caspase-3, spaltet caspase-9 og spaltet PARP, der regulerer mitokondriel apoptose. Det specifikke målrettede reguleringsforhold skal dog valideres yderligere gennem efterfølgende celleeksperimenter. Denne undersøgelse forventes at lægge grundlaget for netværksmålanalyse af traditionel kinesisk medicin i sygdomsforebyggelse og -behandling samt analyse af komplekse mekanismer i traditionel kinesisk medicin med flere komponenter og flere mål. Det vil give stærkere eksperimentel evidens for kombinationen af traditionel kinesisk og vestlig medicin i forebyggelse og behandling af hjerte-kar-sygdomme og kliniske anvendelser.