Undersøgelse af den terapeutiske effekt af hydroxybenzaldehyd på TNBS-induceret Crohns sygdom hos mus baseret på PPAR γ/AMPK/NF - κ B-signalvejen
Crohns sygdom (CD) er en kronisk tilbagevendende gastrointestinal sygdom og en af de vigtigste sygdomme i inflammatorisk tarmsygdom (IBD). Den begynder normalt med almindelige symptomer som diarré, mavesmerter, rektal blødning, feber, vægttab og træthed. Ved CD strækker betændelsen sig fra slimhinden til serosa gennem tarmvæggen, og denne sygdom fortsætter med at komme tilbage og aftage. Med flere tilbagefald kan CD udvikle sig fra mild til moderat inflammation til alvorlige penetrerende (fisteldannelse) eller stenotiske sygdomme, og mere alvorlige tilfælde kan føre til kræft, hvilket påvirker patientens livskvalitet alvorligt. Derudover udviser CD-patienter også mange ekstraintestinale inflammationer, såsom inflammatoriske reaktioner i øjne, lever, hud og led, hvilket afspejler denne sygdoms systemiske karakter. Behandlingen af CD omfatter førstelinjebehandling og andre behandlinger, hvoraf førstelinjebehandlingen omfatter steroider og anti-tumornekrosefaktor alfa (TNF - α), som hurtigt kan lindre symptomerne. Andre behandlinger kan omfatte monoklonale antistoffer rettet mod IL-12/23 eller integrin α 4 β 7, immunmodulatorer, kombinationsbehandlinger eller kirurgi. Den fælles mekanisme for disse lægemidler er imidlertid immunosuppression, og langvarig brug kan øge risikoen for infektion hos patienterne. Derudover ledsages det af andre alvorlige bivirkninger, herunder knoglemarvsundertrykkelse, osteoporose og leverskade. Derfor er der et presserende behov for at udvikle alternative lægemidler fra naturlige ressourcer og funktionelle fødevarer til behandling af CD.

Nostoc commune er en blågrøn algeorganisme, der ofte bruges til forebyggelse og behandling af sygdomme på grund af sin omfattende og rige ernæring. I de senere år har ekstraktet vist sig at være effektivt til behandling af tarmsygdomme. I vores indledende forskning fandt vi ud af, at den vigtigste aktive ingrediens i tøndersvamp, p-hydroxybenzaldehyd (HD), kan forbedre symptomerne på colitis ulcerosa (UC) ved at hæmme tarmens inflammatoriske respons. Baseret på de mange ligheder mellem UC og CD spekulerer vi i, at HD kan have anti-CD-effekter. For at verificere denne hypotese inducerede vi en CD-model med mus og en TNF-α-induceret Caco-2-celleinflammationsmodel ved hjælp af 2,4,6-trinitrobenzensulfonsyre (TNBS) for at undersøge den beskyttende effekt og mekanisme af HD på CD, hvilket giver videnskabeligt bevis for HD-rige fødevarer som en supplerende alternativ terapi til forebyggelse og behandling af IBD.

 

CD er en idiopatisk kronisk inflammatorisk sygdom med ukendt ætiologi, som er tilbøjelig til at komme igen og påvirker hele fordøjelseskanalen fra munden til anus. Forekomsten er højest i Europa og Nordamerika, men forekomsten i den asiatiske befolkning er steget kraftigt i de senere år. Forskning har vist, at patogenesen af CD er tæt forbundet med tarmbetændelse forårsaget af dysregulering af tarmslimhindens immunrespons. Flere undersøgelser har vist, at forbedring af tarmens inflammatoriske respons kan lindre CD betydeligt. For eksempel forbedrer thalidomid CD hos mus ved at genoprette ubalancen mellem TH17/Treg-celler og ændre balancen mellem pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske cytokiner for at lindre inflammation. Maki-polyphenolekstrakt hæmmer tarmbetændelse og forbedrer CD hos mus ved at nedregulere udtrykket af COX-2 og iNOS. Ovenstående indikerer, at hæmning af tarmens inflammatoriske respons er et vigtigt middel til behandling af CD. I overensstemmelse hermed fandt vi, at HD kan forbedre TNBS-induceret CD ved at hæmme den inflammatoriske respons.

Inflammation er hovedårsagen til IBD og fører til skader på tarmvævet. Som vigtige inflammatoriske biomarkører omfatter relaterede cytokiner TNF - α, IL-1 β, IL-6 og IL-17, som spiller vigtige roller i det inflammatoriske respons. Hæmning af deres overekspression kan forbedre den inflammatoriske reaktion i tarmen ved CD. For eksempel kan LB hæmme overekspressionen af IL-6, IL-1 β og TNF-α i tarmen hos mus, der er induceret af TNBS, og forbedre Crohns sygdom. Natriumbutyrat hæmmer inflammation og opretholder epitelbarrierens integritet i en musemodel med inflammatorisk tarmsygdom fremkaldt af TNBS. Ovenstående undersøgelser tyder alle på, at hæmning af produktionen af proinflammatoriske cytokiner har en terapeutisk effekt på CD. I denne undersøgelse fremkaldte TNBS alvorlig tarmbetændelse hos mus. HD-behandling reducerede imidlertid infiltrationen af colitisceller og nedregulerede signifikant niveauerne af inflammatoriske cytokiner på både dyre- og celleniveau, hvilket indikerer, at HD kan hæmme det inflammatoriske respons og forbedre CD hos mus.

NF - κ B er en vigtig signalvej for transkriptionen af inflammatoriske cytokiner i IBD, der er ansvarlig for at regulere transkriptionen af proinflammatoriske cytokiner (TNF - α og IL-6). Som medlem af NF-κ B-familien kan p65, når den er aktiveret, translokeres til kernen for at opregulere det transkriptionelle udtryk af proinflammatoriske cytokiner. Forskning har vist, at hæmning af NF- κ B-signalvejen kan lindre inflammation i TNBS-modellen. I denne undersøgelse øgede induktion af TNBS udtrykket af fosforyleret protein NF- κ B p65 i tyktarmen hos CD-mus, mens intervention med HD førte til et fald i udtrykket af fosforyleret protein NF- κ B p65. Derudover kan HD også hæmme opreguleringen af NF - κ B p65-phosphoryleringsproteinekspression induceret af TNF - α i Caco-2-celler. HD forbedrer tyktarmens inflammatoriske respons ved at hæmme NF-κ B-signalvejen.

AMPK er en serin/threoninkinase, der spiller en vigtig rolle i glukose- og lipidmetabolismen, cellevækst og apoptose, autofagi og inflammation. Forskning har vist, at AMPK opnår antiinflammatoriske virkninger ved at hæmme aktiveringen af NF- κ B. Xu et al. fandt, at aktivering af AMPK kan hæmme NF- κ B-vejen og derved undertrykke inflammatoriske reaktioner under hypoxi og reoxygeneringsprocesser. Hu et al. fandt, at brugen af forbindelse C (AMPK-hæmmer) kan forhindre salidrosid i at hæmme NF - κ B-signalvejen og forbedre AGE'er induceret endotelbetændelse og oxidativ stress. På samme måde viste denne undersøgelse, at HD har en dosisafhængig effekt på fremme af AMPK-fosforylering. Ovenstående indikerer, at HD forbedrer TNBS-induceret inflammatorisk respons ved at aktivere AMPK for at hæmme NF-κ B-signalvejen.

PPAR γ er en transkriptionsfaktor, der spiller en vigtig rolle i antiinflammatoriske, antioxidante og fagocytiske cellemedierede clearanceprocesser og er stærkt udtrykt i colonepitelet. Mange undersøgelser har vist, at PPAR γ er en aktivator af AMPK, og at den antiinflammatoriske effekt af PPAR γ opnås ved at aktivere AMPK. For eksempel kan PPAR γ-agonister (thiazolidinedion-lægemidler) aktivere AMPK gennem fosforylering af AMPK α for at hæmme tarmpatologisk inflammation. GW9662, T0070907 og PPAR γ siRNA kan forhindre aktivering af AMPK med hydroxyasiatisk syre for at genoprette Th17/Treg-balancen og forbedre colitis. Denne undersøgelse viste, at HD har en PPAR γ-agonistisk effekt, hvilket indikerer, at HD hæmmer den inflammatoriske respons af CD ved at aktivere PPAR γ.

Sammenfattende kan HD effektivt bremse den TNBS-inducerede CD-inflammatoriske respons hos mus, og dens mekanisme kan være relateret til den inflammatoriske respons, der formidles af PPAR γ/AMPK/NF - κ B-signalvejen. Vores forskning viser, at tilskud af T. gondii i dagligdagen ikke kun kan forebygge og helbrede UC, men også have en vis forebyggende og terapeutisk effekt på CD. I lyset af den stigende forekomst af IBD år for år og begrænsningerne ved de nuværende terapeutiske lægemidler giver vores forskning et videnskabeligt grundlag for fødevarer, der er rige på HD, som en supplerende alternativ behandling til forebyggelse og behandling af IBD.