Den beskyttende virkning af anthocyaniner fra den sorte frugtkirtel fra det kinesiske parasoltræ på oxidativ stress og apoptose induceret af A β 1-42 i SH-SY5Y-celler gennem Nrf2-mekanismen
Alzheimers sygdom (AD), også kendt som senil demens, er en progressiv neurodegenerativ sygdom, der kan føre til hukommelsestab, kognitiv svækkelse, adfærdsforstyrrelser, sociale forstyrrelser og er den mest almindelige årsag til demens. Det anslås, at 24 millioner mennesker på verdensplan lider af demens, hvoraf størstedelen lider af Alzheimers sygdom. Derudover er Alzheimers sygdom en almindelig aldersrelateret sygdom, som oftest findes hos mennesker på 65 år eller derover. Derfor er Alzheimers sygdom fortsat et af de største sundhedsproblemer i en aldrende befolkning, og antallet af tilfælde af Alzheimers sygdom vil stige markant i de kommende årtier. På nuværende tidspunkt er der flere hypoteser, der kan forklare patogenesen af Alzheimers sygdom, herunder beta-amyloid (A β)-peptid og hyperfosforylering af tau-protein, som spiller en vigtig rolle i patogenesen af Alzheimers sygdom. Desuden tyder flere og flere beviser på, at oxidativ stress og celleapoptose spiller en afgørende rolle i Alzheimers sygdom. Relaterede undersøgelser har vist, at oxidativ stress hos AD-patienter kan føre til celleapoptose. I mellemtiden kan oxidativ stress aktivere cellulære beskyttelsesmekanismer, herunder endogene antioxidanter og antioxidante enzymsystemer. De vigtigste antioxidantenzymer, der er involveret i denne beskyttende effekt, er hemeoxygenase-1 (HO-1), superoxiddismutase (SOD), katalase (CAT) og glutathionperoxidase (CSH Px). Den transkriptionelle aktivering af antioxidante enzymgener reguleres hovedsageligt af nukleare transkriptionsrelaterede faktorer (Nrf2). Nogle fytokemikalier kan aktivere Nrf2/antioxidant responselement (ARE)-signalering og derved opregulere udtrykket af antioxidantenzymer og forbedre neuronal modstandsdygtighed over for oxidativ stress. I hviletilstand findes Nrf2 i form af et kompleks. Når komplekset forstyrres, translokeres Nrf2 til kernen og binder sig til ARE-sekvensen for at fremme ekspressionen af antioxidantenzymer. Det er kendt, at ekstracellulær aflejring af A β kan forårsage oxidativ skade og apoptose af neuroner, og A β har også vist sig at fremkalde overdreven produktion af ROS og hydrogenperoxid (H202) samt reducere SOD- og GSH Px-niveauer, hvilket fører til oxidativ stress.

På nuværende tidspunkt er der gjort fremskridt inden for forskning i anthocyaniners forebyggende og beskyttende virkning på Alzheimers sygdom. Heo et al. undersøgte den neurobeskyttende aktivitet af jordbærantocyaniner på cellemodeller for Alzheimers sygdom. Forskning har vist, at jordbærantocyaniner kan reducere forekomsten af oxidativ stress og oxidativ stressinduceret celleapoptose og derved give en beskyttende effekt på nerveceller. Badshah et al. undersøgte de neurobeskyttende virkninger af anthocyaniner i sorte sojabønner på A β 1-24-inducerede neurodegenerative celler og dyremodeller. Forskning har vist, at anthocyaniner effektivt reducerer neuronal apoptose ved at opretholde Ca2+-homøostase og har en beskyttende effekt på neuronale celler. Meng et al. undersøgte den beskyttende effekt af cyanidin-3-O-glucosid på cellemodeller for Alzheimers sygdom. Resultaterne tyder på, at cyanidin-3-O-glucosid kan beskytte Alzheimers sygdom-celler mod A β 1-40-induceret oxidativ stress og apoptose ved at regulere cellulære antioxidant- og apoptoserelaterede gener. Ovenstående forskning tyder på, at anthocyaniner kan blive potentielle lægemiddelkandidater til neurodegenerative sygdomme som Alzheimers. Desuden viste nyere forskning af Isaak et al., at tranebærantocyaniner bestående af cyanidin-3-O-galactosid, cyanidin-3-O-glucosid og cyanidin-3-O-arabinosid kan beskytte kardiomyocytter mod oxidativ stress og skader forårsaget af celleapoptose. Tidligere undersøgelser har vist, at indholdet af anthocyaniner i den sorte frugtkirtel på elmetræet er meget højt med en enkel struktur, der hovedsageligt består af cyanidin-3-O-galactosid, cyanidin-3-O-glucosid, cyanidin-3-O-arabinosid og cyanidin-3-O-xylosid. Anthocyaniner med høj renhed er relativt lettere at isolere. Derfor valgte vi anthocyaniner med høj renhed fra den sorte frugtkirtel af Eucommia ulmoides for at undersøge deres forebyggende og beskyttende virkninger på oxidativ stress-relateret Alzheimers sygdom.

ROS genereret af oxidativ stress skader direkte eller indirekte de fysiologiske funktioner af intracellulære og makromolekylære stoffer som proteiner, lipider og nukleinsyrer og er det patologiske og fysiologiske grundlag for forekomsten af mange sygdomme. Kroppen danner et komplekst oxidativt stressresponssystem for at klare de skader, der forårsages af frie radikaler og giftige stoffer. Når kroppen udsættes for elektrofile stoffer eller reaktive iltarter, kan den fremkalde en række beskyttende proteiner for at afhjælpe skaderne på cellerne. Denne koordinerede reaktion reguleres af det antioxidantresponsive element (ARE) i den opstrøms regulerende region af det beskyttende proteins DNA. Forskning har vist, at nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) regulerer kodningen af antioxidantproteiner gennem sin interaktion med ARE, hvilket gør det til den vigtigste endogene antioxidantstressvej, der er opdaget til dato. Tidligere undersøgelser har vist, at anthocyaniner på grund af deres stærke antioxidantkapacitet kan fjerne frie radikaler i kroppen, reducere niveauet af oxidativ stress og beskytte kroppen mod skader forårsaget af oxidativ stress. Yderligere forskning har vist, at anthocyaniner kan opregulere udtrykket af relaterede antioxidantenzymer gennem Nrf2-signalvejen, reducere niveauet af oxidativt stress og beskytte celler med Alzheimers sygdom eller dyremodeller mod skader forårsaget af oxidativt stress.

Desuden opstår apoptose ofte i forbindelse med oxidativ stress, og apoptose i pattedyrsceller sker gennem både eksterne og interne veje. Den eksterne vej involverer binding af ekstracellulære signalfaktorer til dødsreceptorer i plasmamembranen. Den indre vej aktiveres af intracellulær stress og udføres gennem mitokondrier. Den mitokondrielle apoptosevej reguleres af Bcl-2-familien, som omfatter antiapoptotiske proteiner som Bcl-2 og Bcl xL samt proapoptotiske proteiner som Bax og Bak. I de senere år har undersøgelser vist, at oxidativ stress og celleapoptose fremmer udviklingen af Alzheimers sygdom. Derfor er udforskning af bioaktive stoffer, der kan forhindre neuronal oxidativ skade og apoptose, af stor forskningsmæssig betydning for forebyggelse og kontrol af Alzheimers sygdom.

Som nævnt i forordet har nogle undersøgelser rapporteret, at anthocyaniner kan forebygge og beskytte Alzheimers sygdom ved at reducere forekomsten af oxidativ stress og celleapoptose forårsaget af oxidativ stress. Derfor brugte denne undersøgelse A β 1-42-inducerede SH-SY5Y-celler til at konstruere et cellemodelsystem for Alzheimers sygdom. ROS, SOD og H2O2 blev valgt som indikatorer for oxidativ stress, og anthocyaninernes beskyttende virkning på oxidativ stress og celleapoptose blev undersøgt gennem Nrf2-signalvejen for at evaluere anthocyaninernes cellebeskyttende virkning. Resultaterne viste, at anthocyaniner fra den sorte frugtkirtel i det kinesiske parasoltræ kan aktivere Nrf2-metabolismen, opregulere mRNA- og proteinudtrykket af HO-1- og NQO1-gener og derved opregulere udtrykket af relaterede antioxidantenzymer som HO-1, NQO1, SOD og reducere det intracellulære oxidative stressniveau. Samtidig kan anthocyaniner fra den sorte frugtkirtel fra det kinesiske parasoltræ opregulere udtrykket af Bcl-2-genet og -proteinet, nedregulere udtrykket af Bax-genet og -proteinet og derved reducere celleapoptose. Derfor kan anthocyaniner fra Scutellaria lobata effektivt beskytte Alzheimers sygdom mod oxidativ stress og apoptose fremkaldt af A β 1-42 i SH-SY5Y-celler. Tidligere undersøgelser af anthocyaniners virkning på Alzheimers sygdom har for det meste brugt råekstrakter eller blandinger af anthocyaniner. Men den anthocyaninblanding, der blev brugt i denne undersøgelse, har en enkel og klar struktur med en renhed på over 93%, hvilket yderligere viser anthocyaninernes rolle i Alzheimers sygdom. Det er af stor betydning for den videre udvikling af anthocyaniner og relaterede produkter.