Studie über die Wirkung und den Mechanismus von Gynostemma pentaphyllum Saponinen zur Regulierung der langen nicht kodierenden RNA TUG1/miR-26a Interferenz mit mitochondrialer Apoptose auf die Lipidablagerung in der Leber von ApoE -/- AS Mäusen
Atherosklerose (AS) ist die wichtigste pathologische Grundlage im Frühstadium von Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Erkrankungen. Die Leber ist eines der am meisten gefährdeten Organe bei der Entstehung und Entwicklung von Atherosklerose und den damit verbundenen Krankheiten. Der Grad der Lipidablagerung in der Leber spiegelt direkt oder indirekt die Lipidablagerung in der Arterienintima wider und kann als Indikator für die Vorhersage des Ausmaßes von AS verwendet werden. Der größte Teil des menschlichen Genoms besteht aus nicht kodierenden Regionen, die transkribiert werden, um nicht kodierende RNAs (ncRNAs) zu produzieren. Mikro-RNAs (miRNAs) und lange nicht kodierende RNAs (LncRNAs) sind zwei wichtige Klassifizierungen von ncRNAs. Unter ihnen regulieren LncRNAs die Genexpression auf verschiedenen Ebenen durch verschiedene Mechanismen und üben so ihre biologischen Funktionen aus. In den letzten Jahren hat der molekulare Mechanismus der Interaktion zwischen miRNA und LncRNA beim Auftreten und der Entwicklung von Krankheiten die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Das Taurin-aufregulierende Gen 1 (TUG1) ist eine evolutionär hoch konservierte lange nicht-kodierende RNA. Studien haben ergeben, dass TUG1 mit dem Auftreten und der Entwicklung von Speiseröhrenkrebs, Magenkrebs, Leberkrebs, Lungenkrebs und anderen Krebsarten zusammenhängt, aber der Zusammenhang zwischen TUG1 und Fettablagerungen in der Leber und Atherosklerose ist noch selten. Die Forschung hat herausgefunden, dass eine Beeinträchtigung der langen nicht kodierenden RNA TUG1 die durch LPS induzierten mitochondrialen Schäden, die Zellapoptose und die Entzündungsreaktion durch Hochregulierung von miR-26a lindern kann.

Gynostemma pentaphyllum (GP) ist eine mehrjährige krautige Rebe aus der Gattung Gynostemma. Ihr Name taucht erstmals in der "Saving the Wasteland Materia Medica" aus der Ming-Dynastie auf. Sie hat die Wirkung, Qi und Milz zu nähren, Schleim und Husten zu lösen, Hitze zu beseitigen und zu entgiften. Sie wurde einst als "wertvolle chinesische Kräutermedizin" aufgeführt, die im Rahmen des "Spark-Programms" des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie entwickelt werden sollte, und wurde 2002 vom Gesundheitsministerium in die Liste der Gesundheitsprodukte aufgenommen. Seit den 1970er Jahren hat man die chemische Zusammensetzung und die pharmakologischen Wirkungen von Gynostemma pentaphyllum systematisch untersucht. Die Forschung hat ergeben, dass der wichtigste medizinische Inhaltsstoff Gypenoside (GPs) sind. Die GPs wirken durch lipidsenkende, thrombozytenaggregationshemmende und thrombosehemmende Wirkungen gegen AS. In der Anfangsphase induzierte die Forschungsgruppe in vaskulären Endothelzellen unter Verwendung von ox LDL eine Schädigung des mitochondrialen Membranpotenzials und eine verringerte Enzymaktivität der Atmungskettenkomplexe I, II, III, IV und V. Es wurde auch geklärt, dass die Wirkstoffe von GP, wie GPs, Gypenosid XILX und Ginsenosid GRb3, das mitochondriale Membranpotenzial erhöhen können; Auswirkungen auf mitochondriale Energiestoffwechsel-verwandte Proteine; Hochregulierung von ox LDL induziert Autophagie in Endothelzellen, reduziert Endothelzellschäden und übt eine schützende Wirkung auf ox LDL induzierte Endothelzellen aus. Auf der Grundlage früherer Forschungsarbeiten konzentriert sich dieser Artikel auf die Frage, ob GPs die Lipidablagerung in der Leber von ApoE -/- AS-Mäusen verbessern, indem sie die mitochondriale Apoptose durch die lange nicht kodierende RNA TUG1/miR-26a beeinträchtigen und dadurch AS verhindern und behandeln.

Mit der deutlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen hat sich auch die Ernährungsstruktur verändert. Unter den Faktoren cholesterinreiche Ernährung und hohe Arbeitsbelastung hat die Häufigkeit von Herz-Kreislauf-Erkrankungen allmählich zugenommen. AS ist der wichtigste Todesfaktor bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, was für deren Prävention und Behandlung von großer Bedeutung ist. GP sind mehrjährige krautige Reben, die zur Familie der Kürbisgewächse (Cucurbitaceae) und zur Gattung Gynostemma gehören. Die ganze Pflanze Gynostemma pentaphyllum wird als Heilmittel verwendet und hat einen kühlen Charakter, einen bitteren Geschmack und eine leichte Süße. Sie gehört zu den Lungen-, Milz- und Nierenmeridianen und hat die Wirkung, Hitze zu beseitigen und zu entgiften, den Husten zu stoppen, die Lungen zu reinigen, den Schleim zu beseitigen, das Herz zu nähren und den Geist zu beruhigen, das Qi aufzufüllen und Essenz zu erzeugen. GPs sind eine Gruppe von Wirkstoffen, die aus GP extrahiert werden und über 80 Arten von Ginsenosiden enthalten. Die Glykosidkomponenten aller GPs sind tetracyclische Triterpenoide vom Typ Dammaran, die erhebliche Auswirkungen auf die Behandlung und Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie AS haben.

Lange nicht kodierende Ribonukleinsäuren (LncRNA) sind funktionelle RNA-Moleküle mit einer Länge von mehr als 200 nt, die keine proteinkodierende Funktion haben und ursprünglich als "Rauschen" im RNA-Transkriptionsprozess angesehen wurden. Jüngste Studien haben jedoch ergeben, dass LncRNAs an der Entstehung und Entwicklung verschiedener menschlicher Krankheiten beteiligt sind. Es ist erwähnenswert, dass LncRNA auch eine unterschiedliche Expression bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen aufweisen und durch verschiedene Mechanismen eine Rolle im regulatorischen Netzwerk von Herz-Kreislauf-Erkrankungen spielen, die an der Entstehung und Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt sind. Frühere Studien haben gezeigt, dass miRNA die mRNA-Translation hemmt oder den mRNA-Abbau fördert, indem sie an komplementäre Sequenzen auf der Ziel-mRNA bindet, während LncRNA als miRNA-Schwamm fungieren kann, um mit miRNA zu interagieren, mRNA zu beeinflussen und die Genexpression zu regulieren. Die Forschung hat herausgefunden, dass die LncRNA AK088388 unter Hypoxie-/Reoxygenierungsbedingungen die Autophagie in Kardiomyozyten reguliert, indem sie als endogener RNA-Schwamm für miR-30a fungiert. Die LncRNA Mexis ist ein Verstärker des Gens für den ATP-bindenden Kassettentransporter A1 (ABCA1), der auf die LXR-Transkription angewiesen ist, und das ABCA1-Protein kann Cholesterin aus den Zellen der Arterienwand pumpen, was für die Bildung von High-Density-Lipoprotein (HDL) und die Regulierung des Cholesterin-Effluxes entscheidend ist. Die Beteiligung von LncRNA am Fettstoffwechsel und am Mechanismus des Auftretens und der Entwicklung von AS ist also nicht zu übersehen. TUG1 ist eine in der Evolution hoch konservierte lange nicht kodierende RNA. Aktuelle Forschungen haben gezeigt, dass TUG1 nicht nur in engem Zusammenhang mit dem Auftreten und der Entwicklung von Krebsarten wie Speiseröhrenkrebs, Magenkrebs, Leberkrebs und Lungenkrebs steht, sondern dass auch die Interaktion zwischen der LncRNA TUG1 und miR-138-5p an der Pathogenese und Entwicklung von chronischer Herzinsuffizienz beteiligt sein kann. Darüber hinaus kann die Hochregulierung von miR-26a die durch LPS induzierte mitochondriale Schädigung und Zellapoptose abmildern. Die Forschung hat ergeben, dass miRNA-26 eine wichtige Rolle bei kardiovaskulären Erkrankungen spielt, wobei ihre Expression bei Herzerkrankungen herunterreguliert ist. miRNA-26 spielt eine Schlüsselrolle bei der Myokardhypertrophie, wobei die Expression von miRNA-26a/b sowohl in Rattenmodellen als auch in Herzmuskelzellen herunterreguliert ist. Die Voruntersuchungen der Forschungsgruppe ergaben, dass der mitochondriale Apoptoseweg eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von AS spielt und GPs in diesem Prozess eine regulierende Wirkung haben. Aufgrund der typischen pathologischen Merkmale der Atherosklerose bei ApoE -/- Mäusen, die 12 Wochen lang mit einer fettreichen Diät gefüttert wurden, wählte diese Studie das klassische Modell der Atherosklerose (ApoE -/- C57BL/6J-Mäuse) als Hauptforschungsobjekt und C57BL/6J-Mäuse als normale Kontrolle. Der Schwerpunkt lag auf der Frage, ob GPs die hepatische Lipidablagerung in ApoE -/- AS-Mäusen verbessern, indem sie die mitochondriale Apoptose durch die lange nicht kodierende RNA TUG1/miR-26a beeinträchtigen, und somit Atherosklerose verhindern und behandeln.

Die Forschung hat ergeben, dass GPs die Blutfettwerte und die Lipidablagerungen in der Leber von ApoE -/- AS-Mäusen verbessern können, was mit früheren Studien übereinstimmt. Auf dieser Grundlage wurde zunächst festgestellt, dass die lange nicht kodierende RNA TUG1 in der Leber von ApoE -/- AS-Mäusen signifikant hochreguliert war, während miR-26a signifikant herunterreguliert war. Nach der Intervention mit GPs kehrte sich die oben beschriebene Situation um. In der Zwischenzeit veränderten sich auch die Indikatoren, die mit dem mitochondrialen Apoptoseweg zusammenhängen. Die Expressionstrends von Bcl-2, Bax, Cytc, gereinigter, Caspase-3, gereinigter, Caspase-9 und gereinigtem PARP mRNA und Protein in der Leber von ApoE -/- AS-Mäusen waren im Wesentlichen konsistent. In der Modellgruppe war die Expression von Bcl-2 mRNA und Protein signifikant herunterreguliert, während die Expression von Bax, Cytc, gereinigter Caspase-3, gereinigter Caspase-9 und gereinigter PARP mRNA und Protein hochreguliert war. Nach Intervention mit GPs wurde die Expression von Bcl-2 mRNA und Protein hochreguliert, während die Expression von Bax, Cytc, gereinigter Caspase-3, gereinigter Caspase-9 und gereinigter PARP mRNA und Protein herunterreguliert wurde. Mitochondrien sind die Hauptbasis für die aerobe Atmung in Zellen und ein wichtiger Ort für die Energieversorgung, der eine entscheidende Rolle beim Auftreten der Zellapoptose spielt. Mitochondrien sind wichtige Regulatoren der Zellapoptose, da sie als Energiefabrik der Zellen dienen und an der oxidativen Phosphorylierung und ATP-Produktion beteiligt sind. Gleichzeitig kann eine mitochondriale Dysfunktion auch zu einer Beeinträchtigung der ATP-Synthese führen. Der endogene mitochondriale Weg ist einer der Hauptwege der Zellapoptose, und Cytc ist eine in den Mitochondrien enthaltene Substanz, die eng mit der Zellapoptose verbunden ist. Unter der Stimulation apoptotischer Signale befindet sich die Permeabilität der mitochondrialen Membran in einem Entwicklungszustand, und die Freisetzung von Cytc und die Aktivierung von Caspase führen zur mitochondrialen Apoptose. Es zeigt sich, dass die Freisetzung von Cytc aus den Mitochondrien in das Zytoplasma ein wichtiger Schritt bei der Auslösung des mitochondrialen Apoptosewegs ist. Die Freisetzung von Cytc ist ein wichtiges Ereignis, das in den frühen Phasen der Zellapoptose stattfindet. Der spezifische Prozess beinhaltet die Freisetzung von MOMP, das durch mitochondriales MPTP oder Mitglieder der Bcl-2-Familie reguliert wird, in das Zytoplasma, gefolgt von der weiteren Nutzung des in das Zytoplasma freigesetzten Cytc. In Anwesenheit von ATP/dATP kann es sich mit Caspase-9 verbinden und einen apoptotischen Komplex bilden, der wiederum Caspase-9 aktiviert. Die aktivierte Caspase-9 kann dann Caspase-3 aktivieren, was die Caspase-Kaskadenreaktion weiter in Gang setzt und zur Zellapoptose führt. Die Caspase ist eine Art Zymogen, das normalerweise in einer inaktiven Struktur vorliegt. Auf dem Caspase-abhängigen mitochondrialen Weg wird Cytc aus den Mitochondrien freigesetzt und verbindet sich mit ATP und Apaf-1 zu einem Multimer. Gleichzeitig bindet sich Caspase-9 daran und bildet einen apoptotischen Körper, der das Caspase-9-Zymogen hydrolysieren und Caspase-9 aktivieren kann. Aktivierte Caspase-9 kann außerdem Caspase-3 aktivieren, das das DNA-Reparaturenzym PARP spalten kann, wodurch PARP in kleine Fragmente gespalten wird und nicht mehr normal funktionieren kann, was zu einer DNA-Fragmentierung führt und schließlich die Apoptose der Zelle verursacht. Die obigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass GPs die Lipidablagerung in der Leber von ApoE -/- AS-Mäusen verbessern können, indem sie die mitochondriale Apoptose durch die lange, nicht kodierende RNA TUG1/miR-26a stören und dadurch AS verhindern und behandeln. Der Interferenzmechanismus könnte mit den Expressionswerten von Bcl2, Bax, Cytc, gespaltener Caspase-3, gespaltener Caspase-9 und gespaltenem PARP zusammenhängen, die die mitochondriale Apoptose regulieren. Die spezifische, zielgerichtete regulatorische Beziehung muss jedoch durch nachfolgende Zellexperimente weiter validiert werden. Es wird erwartet, dass diese Studie den Grundstein für die Netzwerk-Ziel-Analyse der traditionellen chinesischen Medizin in der Krankheitsvorbeugung und -behandlung sowie für die Analyse komplexer Mechanismen der traditionellen chinesischen Medizin mit mehreren Komponenten und mehreren Zielen legt. Sie wird stärkere experimentelle Beweise für die Kombination von traditioneller chinesischer und westlicher Medizin bei der Prävention und Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und klinischen Anwendungen liefern.