A bambusz és a fűzfa poliszacharidok védőhatásának vizsgálata az érzékszervi szőrsejteken zebrahal modellen keresztül
Az aminoglikozid gyógyszerek olyan antibiotikumok, amelyek kémiai szerkezetükben aminocukormolekulákat tartalmaznak, és amelyeket általában Gram-negatív baktériumok által okozott fertőzések kezelésére használnak, és széles körben alkalmazhatók. Ezek a gyógyszerek azonban erős ototoxicitással és nefrotoxicitással rendelkeznek. A kutatások szerint a nefrotoxicitás hidratációs terápiával enyhíthető. Az ototoxicitásra azonban jelenleg nincs hatékony kezelés, ezért kulcsfontosságú a megfelelő megelőző és terápiás gyógyszerek kifejlesztése. Az aminoglikozidok által kiváltott halláskárosodás patogenezise jelenleg nem teljesen tisztázott, de a kutatások szerint a belső fülben lévő érzékszervi szőrsejtek kulcsszerepet játszanak benne. Ez a sejt az emlősök belső fülében található, terminálisan differenciált sejtek egy típusa, és ha egyszer elveszett, nem regenerálható. A szőrsejtekbe való bejutás után az aminoglikozid gyógyszerek nagymértékű reaktív oxigénfajok (ROS) termelődését indukálhatják. Ezek az aminoglikozid gyógyszerek hatására keletkező ROS-ok elősegíthetik a szőrsejtek oxidatív károsodását és apoptózist indukálhatnak. Ezért az érzékszervi szőrsejtek ROS-termelésének csökkentése az aminoglikozidok által kiváltott halláskárosodás megelőzésére és kezelésére szolgáló gyógyszerek fejlesztésének egyik iránya lett. A zebrahal egy nemzetközileg elismert új gerinces modellorganizmus, amely kis méretű, gyors növekedéssel, erős szaporodási képességgel, in vitro megtermékenyítéssel és fejlődéssel, valamint átlátszó embriókkal rendelkezik. Az emberekkel összehasonlítva a zebrahalak rendkívül nagy konzerváltságot mutatnak az élettani szerkezet, a jelátviteli útvonalak, a fehérjefunkció és más szempontok tekintetében. A zebrahalaknak az emberrel nagymértékben homológ belső fül érzékelő szőrsejtjei és oldalsó szőrsejtjei vannak. Amikor eléri a fejlődés 5. napját (dpf), az említett szőrsejtek már teljesen kifejlődtek. Mivel a zebrahalak a korai fejlődés során átláthatóak, az in vivo képalkotó technológia lehetővé teszi a vizsgálati minta szőrsejtekre gyakorolt toxikus hatásainak közvetlen, valós idejű megfigyelését. Ezért a zebrahal fontos modellorganizmussá vált a gyógyszer okozta halláskárosodás megelőzésére és kezelésére szolgáló gyógyszerek tanulmányozásához. Korábbi tanulmányokban megállapították, hogy a bambusz és a fűz antioxidáns tulajdonságokkal rendelkező poliszacharidot tartalmaz, amely 8,72% xilózból, 14,87% L (+) - ramnózból, 3,22% D (-) - glükuronsavból, 5,45% D-galakturonsavból, 54,86% D-arabinózból és 13,05% mannózból áll. Az antioxidáns és az érzékszőrsejtek károsodásának védelme közötti szoros kapcsolat alapján ebben a kísérletben a zebrahalat választották kísérleti állatnak, és a kanamicint, egy reprezentatív aminoglikozid antibiotikumot használták károsító hatóanyagként. Előzetesen megvizsgáltuk a bambusz és a fűzfa poliszacharidok egymástól függetlenül felfedezett szenzoros szőrsejtek védőhatását és mechanizmusát, azzal a céllal, hogy elméleti alapot és kísérleti adatokat szolgáltassunk a gyógyszer okozta halláskárosodás megelőzésének és kezelésének további megértéséhez.

A kanamicin, mint az aminoglikozid antibiotikumok egyik reprezentatív gyógyszere, alacsony árú, széles antibakteriális spektrummal, stabil tulajdonságokkal és széles körű alkalmazással rendelkezik. De erős ototoxicitással rendelkezik. A kanamicin által kiváltott süketség hatásmechanizmusa viszonylag összetett, és a ROS túlzott felhalmozódása a belső fül érzékszervi szőrsejtjeiben fontos szerepet játszik. Az antioxidánsok bizonyos mértékig megelőzhetik és kezelhetik a kanamicin által kiváltott szenzoros szőrsejtkárosodást. Ennek alapján ez a projekt az egymástól függetlenül felfedezett, antioxidáns hatású bambusz- és fűzfa poliszacharidokat veszi kutatási tárgynak, és a zebrahal modellt alkalmazza az érzékszervi szőrsejteket védő hatásuk előzetes kutatására.
A kutatás megállapította, hogy amikor a bambusz és fűzfa poliszacharidokat 30, 40 vagy 50 μ g/ml koncentrációban önmagukban alkalmazzák a zebrahalakra, a zebrahalak kumulatív kelési aránya magasabb, mint 98%, a kumulatív mortalitás alacsonyabb, mint 15%, és a szívfrekvencia 198-200 ütés/perc között van. Bár a zebrahalak kumulatív mortalitási aránya kissé magasabb volt a 40 μ g/ml-es kezelési csoportban, a statisztikai vizsgálat azt mutatta, hogy a zebrahalak három csoportjának (30, 40 és 50 μ g/ml) kumulatív kelési aránya, mortalitási aránya és pulzusszáma nem különbözött statisztikailag szignifikánsan a vak kontrollcsoporthoz képest. Ez az eredmény arra utal, hogy a bambusz és a fűzfa poliszacharidok nem rendelkeznek jelentős toxicitással vagy teratogén hatással a zebrahalakra. További kutatások megállapították, hogy amikor a bambuszból és fűzből származó poliszacharidokat kanamicinnel kombinálják, nincs jelentős toxicitás vagy teratogén hatás a zebrahalakra. Ebben a koncentrációban azonban a poliszacharid jelentős védőhatással rendelkezik a kanamicin által kiváltott szenzoros szőrsejtkárosodással szemben, és hatékonyan csökkenti a kanamicin által kiváltott ROS felhalmozódását a szőrsejtekben, és gátolja a szőrsejt apoptózis kialakulását. A ROS, mint az oxigén egyelektronos redukciós terméke a szervezetben a légzési láncból kiszivárgó elektronok után keletkezik, és körülbelül 2% oxigént fogyaszt el. A ROS a szervezetben nem mindig káros. A mérsékelt ROS elősegítheti a javítást, az immunitást, a növekedést és a túlélést. Kóros körülmények között azonban a ROS-termelés és -ürítés közötti dinamikus egyensúly felborulhat. A ROS hosszan tartó túlzott felhalmozódása gyakran károsítja a biomolekulákat, például a fehérjéket, nukleinsavakat, poliszacharidokat és lipideket, a sejteket oxidatív stressz állapotba hozza és apoptózist indukál. Ez a tanulmány megállapította, hogy az in vitro antioxidáns hatású bambusz- és fűzfa poliszacharidok antioxidáns hatásukat az érzékszőrsejtekben is kifejthetik. Ez a poliszacharid enyhítheti az érzékszőrsejtek oxidatív károsodását a ROS szintjének csökkentésével, és végül gátolhatja a kanamicin által indukált apoptózist, védő hatást biztosítva a szőrsejtekre. Továbbá, mivel a poliszacharid nem rendelkezik jelentős toxicitással vagy teratogén hatással, a fenti eredmények arra utalnak, hogy a bambusz és a fűz poliszacharidok bizonyos potenciális alkalmazásokkal rendelkeznek a hallásvédelem területén.
A természetes termékekből származó poliszacharidok a szerkezetileg összetett polimer vegyületek egy osztályát alkotják. Számos tanulmány megerősítette, hogy a poliszacharidok jellemzően antioxidáns aktivitással rendelkeznek, amely szorosan összefügg a poliszacharidok mannóz-, galaktóz- és uronsavtartalmával. Például a mannóz, a galaktóz és a glükuronsav mind hajlamosak kölcsönhatásba lépni a ROS-szal, ami a glikozidos kötés felhasadásához vagy a glükuronsav oxidációjához vezet. Az ebben a tanulmányban használt bambusz és fűzfa poliszacharidok körülbelül 130,5% mannózt, 3,22% glükuronsavat és 5,45% D-galakturonsavat tartalmaznak. Feltételezhető, hogy a bambusz- és fűzfa poliszacharidok érzékszőrsejtvédő aktivitását monoszacharid-összetételük határozhatja meg. A bambusz- és fűzfa poliszacharidokban lévő mannóz és uronsav egyaránt hozzájárul az érzékszőrsejtek ROS-tartalmának gyors csökkentéséhez, ezáltal az érzékszőrsejtek védőhatását mutatva.
A bambusz és a fűz gyorsan nő, erős stressztűrő képességgel, nagy gazdasági haszonnal és erős alkalmazkodóképességgel rendelkezik. Az elmúlt években Kínában gyorsan bővült a telepítési területük. Jelenleg a bambusz és a fűz kutatásai főként a szárazságtűrésre, a sós lúggal szembeni ellenállásra, a betegségek és kártevők elleni védekezésre összpontosítanak, és kevés jelentés szól a kivonataik hatékonyságáról. Ez a tanulmány in vivo kísérletekkel megerősítette, hogy a bambusz és fűz poliszacharidok bizonyos védőhatással rendelkeznek az aminoglikozid antibiotikumok által kiváltott érzékszőrsejt-károsodással szemben, és megállapította, hogy ez a védőhatás szorosan összefügg a bambusz és fűz poliszacharidok antioxidáns aktivitásával. A tanulmányból nyert adatok új kísérleti adatokat szolgáltathatnak a gyógyszer okozta halláskárosodás megelőzéséhez és kezeléséhez, és segíthetnek a bambusz és a fűz alkalmazási területeinek kiszélesítésében, elősegítve azok nagy értékű alkalmazását.