Tianma-ekstrakt kombineret med isorhynchophyllin hæmmer MPP+-induceret apoptose i PC12-celler gennem mitokondriel vej
Parkinsons sygdom (PD) er en degenerativ sygdom i centralnervesystemet, der ledsages af symptomer på motoriske forstyrrelser. Mere end 90% af PD er sporadisk, og ca. 10% af PD er arvelig. De vigtigste patologiske og biokemiske træk ved Parkinsons sygdom er et progressivt tab af dopaminerge neuroner i substantia nigra, hvilket fører til et fald i det striatale dopaminniveau. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) har en hæmmende effekt på mitokondriekompleks I, og når det kommer ind i kroppen, genererer det aktive 1-methyl-4-phenylpyridin-ioner (MPP+). De frie radikaler, der produceres af MPP+ i mitokondrierne, forårsager mitokondriel skade. Mitokondriemedieret apoptose af dopaminerge neuroner er en vigtig patologisk mekanisme ved Parkinsons sygdom. I hjernevævet hos PD-patienter efter døden udviser nogle døende neuroner morfologiske træk ved apoptose. Forskningen i PD-behandling rettet mod mitokondrielle skader har fået stor opmærksomhed fra både grundforskere og kliniske læger. Siden Cotzias et al. første gang med succes anvendte levodopa i den kliniske behandling af PD i 1967, har erstatningsterapi med dopamin været det vigtigste middel til behandling af PD. Denne behandling kan dog kun lindre de kliniske symptomer til en vis grad og kan ikke forsinke sygdomsudviklingen fundamentalt. Traditionel kinesisk medicin har fordelene ved stabile og langvarige terapeutiske virkninger og minimale toksiske bivirkninger i behandlingen af PD. Med uddybningen af forskningen i apoptosemekanismen i forekomsten og udviklingen af PD har kombinationen af effektive ingredienser i traditionel kinesisk medicin vist betydelige fordele i den neurobeskyttende behandling af PD. Vores tidligere forskning viste, at gastrodin og isocrocetin begge udøver neurobeskyttende effekter i modeller for Parkinsons sygdom in vitro og in vivo. Parkinsons sygdom er en kompleks sygdom forårsaget af genetiske og miljømæssige faktorer, og kombinationsbehandling med flere mål for Parkinsons sygdom får stadig større opmærksomhed. Formålet med dette studie er at undersøge den beskyttende effekt og mekanisme af kombinationen af gastrodin og isocrocetin på MPP+-induceret apoptose i PC12-celler.

Dopamin-erstatningsterapi, som fokuserer på at forbedre de motoriske symptomer, er stadig hjørnestenen i behandlingen af Parkinsons sygdom, men er begrænset af langtidseffekt og komplikationer. Neuroprotektion er blevet en vigtig behandlingsstrategi for at forsinke udviklingen af Parkinsons sygdom. Parkinsons sygdom er en kompleks sygdom, der skyldes flere faktorer, og den synergistiske effekt mellem biologiske mål, der fremkaldes af kombinationsbehandling, kan være et effektivt middel til at forbedre den komplekse patologi ved Parkinsons sygdom. Den traditionelle kinesiske medicinforbindelse Tianma Gouteng Yin kan forbedre symptomerne hos PD-patienter betydeligt. I vores tidligere forskning fandt vi ud af, at gastrodin og isocrocetin er de vigtigste aktive ingredienser i Tianma og Gouteng i anti-PD.

Der er fundet mange apoptotiske neuroner og oxidativ stress i hjernen hos PD-patienter, og oxidativ stress er en vigtig faktor i igangsættelsen af den apoptotiske signalvej. Overdreven apoptose af dopaminerge neuroner spiller en nøglerolle i udviklingen af PD, og forskellige årsager til PD kan i sidste ende føre til udbrud af PD gennem den fælles vej til celleapoptose. MPTP optages og oxideres af gliaceller gennem blod-hjerne-barrieren for at generere MPP+. Dopaminerge neuroner i mellemhjernen optager MPP+ gennem dopamintransportører og hæmmer mitokondriekompleks I-aktiviteten i mitokondrierne, hvilket fører til apoptose af dopaminerge neuroner i substantia nigra. MPTP/MPP+ er et effektivt lægemiddel til at fremkalde PD-modeller. Denne undersøgelse viste, at MPP+ øgede apoptose og caspase-3/7-aktivitet i PC12-celler, mens gastrodin eller isorhynchophyllin alene kunne hæmme apoptose og caspase-3/7-aktivitet i PC12-celler betydeligt. Den hæmmende virkning af gastrodin og isorhynchophyllin kombineret var betydeligt stærkere end for begge alene.

I de senere år har det med den dybdegående undersøgelse af mitokondriestruktur og -funktion vist sig, at den progressive udvikling af PD er tæt forbundet med mitokondrier. Mitokondriel dysfunktion fører til øget permeabilitet af den mitokondrielle ydre membran, frigivelse af Cyt-c i cytoplasmaet og binding med apoptotisk proteaseaktivator 1 til dannelse af en multimer, aktivering af caspase-9 og caspase-3, hvilket resulterer i aktivering af hvilende endonukleaser, hvilket i sidste ende forårsager DNA-brud og celleapoptose. Dopaminerg neuronapoptose kan føre til forekomsten af Parkinsons sygdom. Denne undersøgelse viste, at MPP+ reducerede rød/grøn-forholdet i JC-1 i PC12-celler og øgede indholdet af cyct-C i cellekulturens supernatant. Den kombinerede anvendelse af gastrodin og isorhynchophyllin havde en signifikant stærkere effekt på stigningen i JC-1 rød/grøn-forholdet og faldet i cyct-C i cellekulturens supernatant end deres individuelle anvendelse, hvilket tyder på, at den neurobeskyttende effekt af gastrodin og isorhynchophyllin kombineret anvendelse er relateret til forbedring af mitokondriel dysfunktion. Signalvejene ERK1/2, Akt og GSK-3 β spiller en vigtig rolle i de neurobeskyttende virkninger af kombinationen af gastrodin og isorhynchophyllin.

Niacin kan omdannes til NAD+ og NADP+ under påvirkning af enzymer, når det er kommet ind i kroppen. NAD+ er en af de vigtige komponenter i respirationskæden og deltager i redoxreaktioner i organismer. Ved at øge indholdet af NAD+/NADH i cellerne kan man lindre neurodegenerative sygdomme. Akt-signalvejen er en vigtig intracellulær overlevelsesfremmende signalvej, og en stigning i Akt-fosforyleringsniveauer kan modvirke neuronal apoptose og fremme neuronal overlevelse. Akt har vist sig at være involveret i patogenesen af Parkinsons sygdom. Undersøgelser har vist, at Akt-niveauerne i substantia nigra pars compacta er reduceret hos PD-patienter. Denne undersøgelse viste, at MPP+ reducerede NAD+-indholdet og NAD+/NADH-forholdet i PC12-celler, mens kombinationen af gastrodin og isorhynchophyllin øgede NAD+-indholdet og NAD+/NADH-forholdet i PC12-celler. Isocrocetin alene eller i kombination med gastrodin øgede Akt-phosphoryleringsniveauerne i PC12-celler. Akt spiller en vigtig rolle i den kombinerede anvendelse af gastrodin og isorhynchophyllin for at øge det cellulære NAD+-indhold og NAD+/NADH-forholdet.

Sammenfattende har denne undersøgelse bekræftet, at kombinationen af gastrodin og isorhynchophyllin har en synergistisk effekt, som bedre kan hæmme PD-relateret neuronal apoptose. Mekanismen kan være relateret til forbedring af mitokondriefunktionen, men den synergistiske neurobeskyttende virkning af kombinationen in vitro skal verificeres i vivo-eksperimenter, og den molekylære mekanisme for dens synergistiske neurobeskyttelse har brug for yderligere forskning.