Schützende Wirkung von Curcumin auf belastungsinduzierte Myokardfibrose bei Ratten
Myokardfibrose (MF) ist ein pathologischer Prozess, der durch eine übermäßige Ablagerung von extrazellulärer Matrix (ECM) und eine unausgewogene Kollagenzusammensetzung nach einer Herzmuskelverletzung gekennzeichnet ist. Sie steht in engem Zusammenhang mit verschiedenen Herzerkrankungen wie Myokardinfarkt, chronischer Herzinsuffizienz und Vorhofflimmern. Die Forschung hat gezeigt, dass übermäßiger physiologischer Stress Entzündungsreaktionen im Herzmuskelgewebe auslösen kann, die zu Herzmuskelfibrose und Herzmuskelverletzungen führen. P38 MAPK, ein Mitglied der Familie der mitogenaktivierten Proteinkinasen (MAPKs), kann unter pathologischem oder physiologischem Stress durch Phosphorylierung der mitogen- und stressaktivierten Proteinkinase 1 (MSK1) aktiviert werden, um den Nuklearfaktor kappa-B (NF-κ B) zu aktivieren. NF-κ B ist der wichtigste regulatorische Faktor der Entzündungsreaktion und besteht aus homologen und heterologen NF-κ B/Rel-Protein-Dimeren. Nach seiner Aktivierung dringt es in den Zellkern ein und induziert den transformierenden Wachstumsfaktor - β 1 (TGF - β 1) und den Tumornekrosefaktor - β 1 (TNF - β 1). Die Expression von pro-inflammatorischen Faktoren wie Tumornekrosefaktor - α (TNF - α) und Interleukin-1 β (IL-1 β), von denen TGF - β 1 der Hauptauslöser für die Fibrose des Muskelgewebes im Körper ist. Curcumin ist ein bioaktiver Bestandteil, der aus der mehrjährigen Pflanze Kurkuma extrahiert wird und verschiedene physiologische und pharmakologische Aktivitäten wie antioxidative, entzündungshemmende, krebshemmende und neuroprotektive Wirkungen hat. Frühere Untersuchungen des Forschungsteams haben bestätigt, dass Curcumin während des Trainings oxidativen Stress und trainingsinduzierte Herzmuskelschäden, die durch übermäßige Belastung entstehen, verzögern und hemmen kann. Gleichzeitig kann es die durch exzessiven Trainingsstress induzierte Entzündungsreaktion wirksam unterdrücken, den Gehalt an pro-inflammatorischen Faktoren wie TGF-β 1 herunterregulieren, die trainingsinduzierte Nierenfibrose verbessern und die Nierenfunktion/-struktur schützen. In dieser Studie wurde ein Tiermodell für eine langfristige, hochintensive körperliche Betätigung etabliert, die durch ein 6-wöchiges inkrementelles Laufbandtraining zu einer belastungsinduzierten Organschädigung führt. Ziel war es, den Mechanismus zu untersuchen, durch den Curcumin die Aktivierung und Expression von Proteinen reguliert, die mit dem p38 MAPK/NF-κ B-Signalweg in Verbindung stehen, die Synthese von Entzündungsfaktoren im Herzmuskelgewebe hemmt, die übermäßige Ablagerung von myokardialer ECM, die durch langfristige, hochintensive Belastung verursacht wird, mindert und die myokardiale Fibrose verbessert.

 

Langfristige und übermäßige körperliche Belastung führt dazu, dass das Herz über einen langen Zeitraum ein hohes Herzzeitvolumen aufrechterhalten muss. Eine anhaltende exzessive ventrikuläre Dilatation führt zu einer Myokardfibrose und entwickelt sich allmählich zu einer chronischen Myokardschädigung, die das Risiko von Herzrhythmusstörungen erheblich erhöht. Breuckmann et al. fanden heraus, dass Marathonsportler eine hohe Inzidenzrate von Myokardfibrose aufweisen, indem sie die verzögerte Gadolinium-Anreicherungstechnologie der Magnetresonanz verwendeten, die bei normalen Menschen zu Myokardschäden führen kann. Rao fand heraus, dass eine langfristige und hochintensive körperliche Betätigung bei Ratten eine Herzmuskelschädigung auslöste und dass eine übermäßige körperliche Belastung das dynamische Gleichgewicht zwischen der Synthese und dem Abbau von ECM im Herzmuskelgewebe störte. Die ECM-Ablagerung verstärkte sich, was zu einer Myokardfibrose führte. Gleichzeitig stieg die Konzentration von cTnI, einem Marker für Herzmuskelverletzungen im Blutzentrum, an, was zu Anomalien der Herzfunktion/Gewebsmorphologie/Ultrastruktur führte. Gewichtsveränderungen können die Auswirkungen der Trainingsintensität auf den Körper widerspiegeln. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die Ratten der Modellgruppe eine große Menge an Energie und Substanz verbrauchten, da die Trainingsintensität die Fähigkeit des Körpers, der Belastung standzuhalten, überstieg, was zu einer deutlichen Abnahme des Körpergewichts im Vergleich zur Kontrollgruppe führte. Gleichzeitig nahm der Anteil des Glykogenvolumens im Myokard zu, und der cTNI-Gehalt im Serum stieg deutlich an. Pathologische Veränderungen traten auch in der Morphologie und Ultrastruktur des Herzmuskelgewebes auf. Das in dieser Studie angewandte 6-wöchige Trainingsprogramm mit inkrementeller Belastung auf dem Laufband führte zu übermäßiger ECM-Ablagerung und reaktiver myokardialer Fibrose im Myokardgewebe der Ratte aufgrund übermäßiger Belastung, was zu einer Schädigung der Myokardfunktion/-struktur führte. Die obigen Ergebnisse stimmen mit früheren Forschungsergebnissen überein.
Die kumulative Wirkung einer chronischen Entzündungsreaktion kann eine Myokardfibrose auslösen. Das wichtigste Mitglied der MAPK-Familie, p38 MAPK, kann die Expression verwandter Gene oder die Proteinsynthese auf Transkriptions- oder Translationsebene regulieren und spielt eine wichtige Rolle bei Stressreaktionen wie Entzündungen und Zellapoptose. Aschar Sobi et al. fanden heraus, dass nach einem sechswöchigen hochintensiven Training bei Mäusen die Expression von p38 MAPK anstieg, eine Makrophageninfiltration in den Mäusevorhöfen auftrat, die Expression der Entzündungsfaktoren TNF-α und IL-1-β anstieg und eine Myokardfibrose auftrat. Gleichzeitig wurden nach einer Intervention mit p38 MAPK-Inhibitoren das belastungsinduzierte Vorhofflimmern und die Fibrose gehemmt. NF-κ B spielt als schnell induzierbarer Transkriptionsfaktor eine wichtige Rolle bei der Entzündungsreaktion des Körpers und reguliert die Expression von Entzündungsfaktoren wie TGF-β 1 und TNF-α. Stambe et al. fanden heraus, dass die Blockierung der p38 MAPK-Aktivierung entzündliche Schäden im Nierengewebe wirksam hemmen kann. TGF-β 1 ist der Hauptauslöser der Herzmuskelfibrose, und eine Überexpression kann das Gleichgewicht zwischen ECM-Synthese und -Abbau im Herzmuskelgewebe stören. Erstens induziert es die Bildung von Smad-Komplexen im menschlichen Zellkern, reguliert die Aktivierung von Zielgenen in Fibroblasten, synthetisiert eine große Menge an ECM-Komponenten wie Kollagen und führt zu einer übermäßigen ECM-Ablagerung. Durch die Steigerung der Expression von TIMP-1 und die Hemmung der Aktivität von MMP wird der ECM-Abbau reduziert. Kurkuma hat ein breites Spektrum an Wirkungen und wird häufig als Gewürz, Lebensmittelzusatzstoff und Heilpflanze verwendet. Curcumin, ein bioaktiver Polyphenol-Extrakt aus Kurkuma, hat vor allem entzündungshemmende und antioxidative Wirkungen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die p38 MAPK und p-p38 MAPK/p38 MAPK im Herzmuskelgewebe der Ratten der Modellgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe keine signifikanten Veränderungen aufwiesen, aber einen Aufwärtstrend zeigten. Allerdings stieg die Proteinexpression von p-p38 MAPK und NF - κ B p65 signifikant an, und der Gehalt an myokardialem Fibrosefaktor TGF - β 1 und verwandten Entzündungsfaktoren nahm zu, was zu einer übermäßigen Ablagerung von myokardialer ECM führte; Nach der Intervention mit Curcumin während des Trainingsprozesses gab es im Vergleich zur Modellgruppe keine signifikante Veränderung von p38 MAPK und p-p38 MAPK/p38 MAPK im Rattenmyokard, aber sie zeigten einen Abwärtstrend. Die Proteinexpression von p-p38 MAPK und NF - κ B p65 wurde signifikant herunterreguliert, und der Gehalt an TGF - β 1 und verwandten Entzündungsfaktoren nahm entsprechend ab. Die Ablagerung der myokardialen ECM wurde vermindert; gleichzeitig wurden die Herzfunktion, die Gewebemorphologie und die Ultrastruktur effektiv verbessert. Topcu Tarladacalisir et al. fanden heraus, dass nach der Behandlung von Ratten mit Colitis ulcerosa mit Curcumin das Phosphorylierungsniveau von p38 MAPK sank, die Immunreaktionscharakteristika von MAPKs wiederhergestellt wurden und Entzündung und Lipidperoxidation gelindert wurden. Unsere frühere Forschung hat bestätigt, dass Curcumin die Entzündungsreaktion der Nieren, die durch übermäßigen Trainingsstress bei Ratten verursacht wird, wirksam hemmen kann, die Spiegel von pro-inflammatorischen Faktoren wie TGF-β 1 herunterreguliert und das Gleichgewicht zwischen ECM-Synthese und -Abbau wiederherstellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Einnahme von Curcumin während eines langfristigen, hochintensiven Trainings das Auftreten und die Entwicklung einer trainingsinduzierten Myokardfibrose wirksam verhindern kann. Der mögliche Mechanismus besteht darin, dass Curcumin die übermäßige Aktivierung von p38 MAPK im Herzmuskelgewebe hemmt, die Proteinexpression von NF-κ B p65 herunterreguliert, die Synthese und Sekretion von Entzündungsfaktoren, insbesondere TGF-β 1, die die Herzmuskelfibrose induzieren, reduziert, das Gleichgewicht zwischen ECM-Synthese und -Abbau verbessert und die Herzmuskelfibrose lindert.
Daraus geht hervor, dass Curcumin die Entzündungsreaktion der Myokarditis bei Ratten, die langfristig und mit hoher Intensität trainieren, wirksam hemmen kann, indem es den p38 MAPK/NF-κ B-Signalweg reguliert, die Myokardfibrose lindert und die Struktur/Funktion des Herzens schützt.