Dreihundert Stäbchen, die auf dem PI3K/AKT/mTOR-Signalweg basieren, fördern die Lipopolysaccharid-induzierte Autophagie und hemmen die Entzündung in RAW264.7-Zellen
Lipopolysaccharid (LPS) ist ein von gramnegativen Bakterien freigesetztes Endotoxin, das bei bakterieller Toxizität, die durch gramnegative bakterielle Infektionen im menschlichen Körper verursacht wird, entzündliche Immunreaktionen auslösen kann. Makrophagen sind häufig an Entzündungsreaktionen und Phagozytose beteiligt, und die mit LPS behandelte Makrophagenlinie RAW 264.7 ist ein häufig verwendetes Zellmodell für Entzündungsreaktionen von Immunzellen. Die Autophagie ist ein kataboler Prozess, bei dem zytoplasmatische Inhalte von Autophagosomen zu Lysosomen transportiert werden, wo sie umfassend abgebaut werden, um die zelluläre Homöostase zu erhalten. Als wichtiger zellulärer Mechanismus ist die Autophagie an der Entstehung und Entwicklung verschiedener Krankheiten wie Autoimmunerkrankungen, entzündlichen Erkrankungen und Tumoren beteiligt. Die Entzündungsreaktion ist eine Art Immunabwehrfunktion des Körpergewebes. Eine mäßige Entzündungsreaktion hilft, Schäden im Körper zu reparieren, aber eine übermäßige Entzündungsreaktion kann zu nachteiligen Reaktionen im Körper führen, die Degeneration und Nekrose von Organen, Geweben und Zellen verursachen und sogar das Leben gefährden. Viele Studien haben eine bidirektionale Kommunikation zwischen Autophagie und Entzündung festgestellt. Eine mäßige Autophagie kann die Entzündungsreaktion abschwächen, aber eine übermäßige Autophagie kann die Entzündungsreaktion verschlimmern. Mehrere Immunmediatoren können die Autophagie anregen oder hemmen, aber die Wiederherstellung ihrer Homöostase hängt stark von der Autophagie ab. Daher kann ein umfassendes Verständnis des Regulationsmechanismus der Autophagie bei Entzündungen eine wirksame Behandlung von Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen ermöglichen.
Dreihundert Stöcke werden aus der Wurzel von Toddalia asiatica (L.) Lam, einer Pflanze aus der Familie der Rutaceae, gewonnen. In den "Tujia-Medizinischen Aufzeichnungen" ist eindeutig festgehalten, dass die Wirkung "Wind und Feuchtigkeit vertreibt, die Blutzirkulation fördert und die Sehnen entspannt, Schwellungen reduziert und Schmerzen lindert". Untersuchungen der chemischen Zusammensetzung haben gezeigt, dass die wichtigsten chemischen Bestandteile des Sanbai-Stocks Alkaloide und Cumarine sind. Die moderne pharmakologische Forschung hat bestätigt, dass der Extrakt des Sanbai-Stocks rheumatische, entzündungshemmende, tumorhemmende und andere Wirkungen hat. Unsere vorläufigen experimentellen Untersuchungen haben gezeigt, dass der Sanbai-Stock den Autophagiefluss durch den Phosphatidylinositol-3-Kinase/Proteinkinase B/Mammalian Rapamycin Target Protein (PI3K/AKT/mTOR) Signalweg blockieren kann, wodurch die Proliferation gehemmt und die Apoptose der Fibroblasten-Zelllinie MH7A induziert wird. Die Rolle von Toddalia asiatica-Alkohol-Extrakt (TAAE) bei der Autophagie ist jedoch noch unausgereift. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass TAAE die Autophagie in einer konzentrationsabhängigen Weise auslöst. Um weiter zu überprüfen, ob TAAE eine wichtige Rolle bei der Autophagie von RAW 264.7-Makrophagen über den PI3K/AKT/mTOR-Weg spielt, wurden in diesem Experiment LPS-stimulierte RAW 264.7-Zellen als Modell verwendet, um die Auswirkungen von TAAE auf die Autophagie und die Immunfunktion von RAW 264.7-Zellen zu untersuchen und den molekularen Mechanismus der TAAE-Regulierung der angeborenen Immunantwort zu erforschen.

Makrophagen sind eine der wichtigsten Immunzellen im menschlichen Körper. Sie können schnell Stresszustände gegen Krankheitserreger aktivieren, die in menschliches Gewebe und Blut eindringen, was zu einer Reihe von Entzündungsreaktionen führt. Sie sind wichtige angeborene Immunzellen, die eng mit dem Auftreten und der Entwicklung von Entzündungen verbunden sind. Eine Entzündung ist eine komplexe pathologische Reaktion, die durch eine Vielzahl von physikalischen Reaktionen des Immunsystems auf eine äußere Verletzung oder Infektion hervorgerufen wird. Sie ist ein wichtiger Bestandteil der Pathophysiologie vieler chronischer Krankheiten wie neurodegenerativer Erkrankungen, rheumatischer Arthritis, Arteriosklerose usw. Eine Studie hat ergeben, dass TAAE den Toll like receptor 4/nuclear factor - κ B (TLR4/NF - κ B) Signalweg hemmen kann, wodurch die Expression der kollageninduzierten entzündlichen Zytokine Interleukin-1 β (IL-1 β) und Tumor-Nekrose-Faktor - α (TNF - α) in der Synovialis von Ratten (CIA) reduziert, die Synovitis der rheumatoiden Arthritis gehemmt und das Fortschreiten der rheumatoiden Arthritis unterdrückt wird. TAAE kann auch den Eintritt von NF-κ B in den Zellkern hemmen, wodurch die Freisetzung von Entzündungsfaktoren unterdrückt und die synoviale Proliferation gehemmt wird. Yang et al. fanden heraus, dass der Ethanolextrakt und der Ethylacetatextrakt von 300 Stöcken Gelenkschwellungen in CIA-Rattenmodellen hemmen, pro-inflammatorische Faktoren wie TNF-α, IL-1 β und Interleukin-6 (IL-6) reduzieren und die Expression des immunsuppressiven Faktors Interleukin-10 (IL-10) im Serum erhöhen können. All dies zeigt die hervorragende entzündungshemmende und antirheumatische Wirkung der drei Hunderterstäbchen.

Autophagie ist der Prozess, bei dem eukaryontische Zellen Lysosomen nutzen, um ihre eigenen zytoplasmatischen Proteine und beschädigten Organellen unter der Kontrolle von Autophagie-bezogenen Genen abzubauen. Dieser Prozess kann eingedrungene pathogene Mikroorganismen, beschädigte Organellen und abnormal angesammelte Proteine abbauen und spielt eine wichtige Rolle bei biologischen Prozessen wie der Qualitätskontrolle von Zellen, dem Stoffwechsel sowie der angeborenen und adaptiven Immunität. Viele Studien haben bestätigt, dass die Autophagie eine bidirektionale Wirkung auf Entzündungen hat: Einerseits kann die Autophagie Entzündungsreaktionen entgegenwirken, indem sie entzündliche Proteinaggregate entfernt und entzündungsfördernde Zytokine, die Gewebeschäden verursachen, herunterreguliert; andererseits aktiviert die Autophagie Inflammasomen, die eine große Menge an Entzündungsfaktoren produzieren und dadurch den Entzündungsprozess beschleunigen. Wenn man die positiven und negativen Aspekte von Immunität und Entzündung gegeneinander abwägt, kann man die Autophagie als Schutz vor Infektionen, Autoimmunität und Entzündungen betrachten. Das Mikrotubuli-assoziierte Protein Light Chain 3-II (LC3-II) ist ein charakteristisches Protein der Autophagie. Während der Autophagie verbindet sich LC3-I mit Hilfe des Atg5-Atg12-Atg16-Komplexes mit einem Phosphatidylethanol-Molekül, um LC3-II zu bilden. P62 ist ein Substrat für den autophagischen Abbau und spielt eine entscheidende Rolle bei der Erkennung und Einkapselung der abgebauten Substrate. Wenn Beclin1 in Säugetierzellen überexprimiert wird, fördert es die zelluläre Autophagie. Daher können LC3, Beclin1, P62 und Atg5 als Markerproteine für die Autophagie dienen. Um zu untersuchen, ob die entzündungshemmende Wirkung von TAAE mit der Autophagie zusammenhängt, wurde in dieser Studie mittels Western Blot die Proteinexpression der mit der Autophagie zusammenhängenden Proteine P62, Beclin1, Atg5 und LC3 sowie die Proteinexpression der mit der Entzündung zusammenhängenden Proteine TNF-α, IL-6 und Cyclooxygenase-2 (COX-2) nachgewiesen. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass nach der TAAE-Intervention die Proteinexpression von Beclin1, Atg5 und LC3-II/LC3- allmählich anstieg, während die Proteinexpression des Substrats P62 allmählich abnahm und die Expression entzündungsrelevanter Proteine ebenfalls zurückging. Die experimentellen Ergebnisse unter Verwendung der MDC-Methode zur Markierung von Autophagosomen und der Transmissionselektronenmikroskopie zur Beobachtung von Autophagosomen zeigten ebenfalls, dass TAAE die Autophagie in RAW 264.7-Zellen fördert. Um die Wirkung der Autophagie auf die Entzündung weiter zu demonstrieren, wurde der Autophagie-Inhibitor 3-MA, der auch ein spezifischer Inhibitor des PI3K-Signalwegs ist, zur Kontrolle der Makrophagen-Autophagie, zur Blockierung der autophagischen Chelatbildung und des Proteinabbaus eingesetzt. Die Ergebnisse zeigten, dass der Autophagie-Inhibitor 3-MA die hemmende Wirkung von TAAE auf entzündliche Zytokine abschwächte, während die TAAE-Intervention die Sekretion der Zytokine TNF-α und IL-6 im Entzündungsmodell wirksam reduzieren konnte, was einmal mehr zeigt, dass TAAE entzündungshemmende Wirkungen durch Förderung der Autophagie in RAW 264.7-Zellen ausübt.

Der PI3K/AKT/mTOR-Signalweg spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Autophagie, und das Autophagie-Niveau wird erhöht, wenn der PI3K/AKT/mTOR-Signalweg gehemmt ist. MTOR ist ein Säugetier-Target of Rapamycin und spielt eine wichtige regulatorische Rolle bei der Autophagie-Reaktion und dient als eine wichtige negative regulatorische Achse der Autophagie. Es hat sich gezeigt, dass viele natürliche Produkte Entzündungen und Autoimmunerkrankungen hemmen, indem sie auf die PI3K/AKT/mTOR-vermittelte Autophagie abzielen. Frühere Experimente haben bestätigt, dass TAAE den Autophagiefluss blockieren und die Apoptose von MH7A-Zellen über den PI3K/AKT/mTOR-Signalweg fördern kann. Der PI3K/AKT/mTOR-Signalweg wurde durch Western Blotting validiert, und experimentelle Daten zeigten, dass TAAE die Expressionsniveaus von phosphoryliertem PI3K, AKT und mTOR signifikant reduzierte, was darauf hindeutet, dass TAAE die Autophagie durch Hemmung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs auslöst. Die gleichzeitige Verwendung des PI3K-Agonisten (740Y-P) zeigte weiter, dass TAAE die Autophagie durch Hemmung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs auslöst. Darüber hinaus steht der PI3K/AKT/mTOR-Signalweg in direktem Zusammenhang mit Entzündungen und Immunität. In dieser Studie wurde festgestellt, dass die Behandlung mit TAAE den Gehalt an pro-inflammatorischen Zytokinen in LPS-induzierten RAW 264.7-Zellen reduziert. Diese Studie zeigt, dass TAAE in der LPS-induzierten entzündlichen Umgebung von RAW 264.7-Zellen den mit der Autophagie zusammenhängenden Signalweg PI3K/AKT/mTOR hemmt, mit der Autophagie zusammenhängende Proteine und Entzündungsfaktoren reguliert, die Autophagosom-Lysosom-Fusion und den Abbau fördert, die Homöostase von Entzündungszellen beeinflusst, Entzündungsreaktionen hemmt und somit entzündungshemmende Wirkungen ausübt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass PI3K/AKT/mTOR ein wirksamer Weg für TAAE ist, um entzündungshemmende Wirkungen auszuüben und die Autophagie-Aktivität zu erhöhen, was neue Ideen für die klinische Behandlung von Autoimmun- und Stoffwechselkrankheiten im Zusammenhang mit Entzündungen liefern kann und weitere eingehende Forschung verdient.