A vegyület illóolaj hatása a PM2.5 által indukált endotél-mesenchymális átmenetre az egér pulmonális mikrovaszkuláris endotélsejtekben
A PM2,5 (≤ 2,5 μ m aerodinamikai átmérőjű finom részecskék) az egyik fő légszennyező szennyezőanyag. A PM2.5 nagy fajlagos felülettel rendelkezik, így könnyen szállíthat toxikus és káros anyagokat, amelyek a légzőrendszeren keresztül a mély alveolusokba jutnak, tüdőgyulladást és -károsodást okozva, és potenciálisan tüdőfibrózissá fejlődve. A fibroblasztok jelentős növekedése a tüdőfibrózis fő jellemzője. A kollagén felhalmozódik a tüdőerek és az alveoláris septák perifériáján, és a rostos kötőszövet is ennek megfelelően növekszik, ami végül a mátrix keménységének növekedéséhez és a gázcsere megnehezüléséhez vezet. Az endoendothelialis mesenchymális átmenet (EndMT) a fibroblasztok egyik forrása, amelyet az endothelsejtekben az olyan fenotípusjelzők, mint a vaszkuláris endothelsejt-kadherin (VE-kadherin/CDH5) és a vérlemezke-endothelsejt-adhéziós molekula-1 (CD31/PECAM-1) fokozatos elvesztése jellemez, és a fenotípus-markerek, mint az I. típusú kollagén (Col1), vimentin, alfa simaizomaktin (cta2/alfa SMA) fokozott expressziója a mesenchymasejtekben. A fibroblaszt specifikus fehérje 1 (Fsp1/S100A4) és más fehérjék. E folyamat során a sejtek proliferációs és migrációs képessége fokozatosan megnő, ami végül a sejtmorfológia megváltozásához vezet. Az elmúlt években sikerült megérteni a gyulladás indukálta EndMT molekuláris mechanizmusát. A TGF - β útvonal a gyulladás indukálta EndMT klasszikus útvonala, és a TGF - β mindhárom izoformája közvetítheti az EndMT kialakulását különböző sejtvonalakban, a TGF - β 1 játssza a legjelentősebb szerepet. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a PM2.5 a TGF - β jelátviteli útvonal aktiválásával fokozhatja a tüdőgyulladást, de a specifikus hatásmechanizmus és a tüdőfibrózisra gyakorolt hatása még mindig nem tisztázott.

Az illóolajok (EO-k) kivonhatók aromás növények virágaiból, terméseiből, magvaiból, leveleiből, szárából vagy gyökereiből desztillációval, extrudálással vagy oldószeres extrakcióval. Különböző hatásúak, például antibakteriális, gyulladáscsökkentő, antioxidáns, öregedésgátló hatásúak, és széles körben használják őket a klinikai, gyógyszerészeti, egészségügyi és wellness területeken. Az aromás növényekből kivont illóolajokat terápiás gyógyászati célokra felhasználó "természetes terápiát" aromaterápiának nevezzük, amelyet külső módszerekkel, például aromaterápiával, inhalálással, helyi alkalmazással vagy hidroterápiával lehet alkalmazni. Az eukaliptusz, a borsmenta, a tömjén és a lucfenyő illóolajok a légúti betegségek kezelésére gyakran használt illóolajok. Feloldják a nyálkát, eltávolítják a váladékot, elpusztítják a baktériumokat, enyhítik a köhögést és a görcsöket, ezáltal védik a tüdőt a gyulladástól és enyhítik a tüdőgyulladást. A fent említett négyféle illóolajat aromaterápiával egy összetett illóolajjá kevertük a kísérlethez, és vizsgáltuk az összetett illóolaj beavatkozó hatását a PM2.5 által indukált EndMT-re a TGF - β 1/SMAD3/p-SMAD3 jelátviteli útvonalon keresztül.

A PM2,5 az egyik legaggasztóbb légszennyező anyag. Apró részecskéi miatt könnyebben eljut az emberi szervezet alveolusaiba és a vérbe, ezáltal felgyorsítja a betegség előrehaladását azoknál, akik már tüdőbetegségben szenvednek. Az erek belső falán lévő endotélsejtek közvetlenül érintkeznek a vérrel, és jelentős heterogenitást mutatnak a vérben lévő idegen testek ingerlésére adott válaszként. Az endotélsejtek az EndMT folyamatában a fibroblasztok egyik forrása, ami nemcsak a fibroblasztok jelentős növekedéséhez vezet, hanem csökkenti a kapilláris ágy sűrűségét, súlyosbítja a szöveti hipoxiát és iszkémiát, és felgyorsítja a tüdőfibrózis folyamatát. Előzetes laboratóriumi kísérletek kimutatták, hogy a PM2.5 képes EndMT-t indukálni az MHC sejtekben. Az Acta2, a Col1 és az S100A4 fehérjeexpressziós szintje nő, míg a CD31 és a CDH5 expressziós szintje csökken, ami azt jelzi, hogy a PM2.5 képes EndMT-t indukálni egér pulmonális mikrovaszkuláris endotélsejtekben. Az S100A4 megnövekedett fehérjeexpressziós szintje szintén megerősíti az End MT fontos szerepét a tüdőfibrózisban.

A kísérletben használt összetett illóolaj fő összetevői az alfa-pinen (16,54%), az eukaliptol (16,7%) és a mentol (12,86%). Az eukaliptol egy tumor nekrózis faktor alfa represszor, amely hatékonyan gátolja az asztma és a krónikus tüdő obstruktív betegségek progresszióját, és potenciális szteroid gyulladáscsökkentő gyógyszer. Az alfa-pinen antioxidáns és antibakteriális hatással rendelkezik, és bizonyos gátló hatást mutat az A549 tumorsejtvonallal szemben. A mentol képes blokkolni az L-típusú kalciumcsatornákat az érrendszeri simaizomban, ami bizonyos terápiás hatással bír a szív- és érrendszeri betegségekre. Ez a kísérlet megállapította, hogy a PM2.5 képes az MHC sejtek proliferációját és migrációját indukálni, amely 48 órás kezelés után éri el a csúcspontját. Az összetett illóolaj csoportban azonban az MHC sejtek általános funkciója nem ment át jelentős változásokon a PM2.5 indukció miatt. A vegyület illóolajjal történő 36 órás beavatkozás után az Acta2 és a Col1 fehérje expressziós szintje jelentősen csökkent, ami azt jelzi, hogy a vegyület illóolaj jó enyhítő hatással van az EndMT előfordulására.

A kutatások szerint a TGF- β fontos szerepet játszik a tüdő fejlődésében, sérülésében és helyreállításában. A TGF - β 1 receptorok aktiválásával elősegítheti az extracelluláris mátrix szintézisét, és szabályozhatja a tüdőfibrózis patogenezisét. Korábbi kísérletek azt találták, hogy miután az MHC sejteket 48 órán keresztül PM2.5-tel kezelték, a TGF - β 1, TGF - β R1 és p-SMAD3 fehérje expressziós szintje megemelkedik. Az SB431542 48 órán át történő hozzáadása után azonban a PM2,5 csoporthoz a TGF - β R1 és a p-SMAD3 expressziója csökken. Mivel a SMAD fehérje foszforilációja a TGF - β 1 jelátviteli útvonal tipikus indikátora, látható, hogy a PM2.5 a TGF - β jelátviteli útvonal szabályozásával és a TGF - β 1 aktív formává történő átalakulásának serkentésével aktiválhatja a TGF - β R1-et. A TGF - β R1 aktiválódik és kötődik a SMAD3-hoz. A p-SMAD3 overexpressziója elősegítheti a mesenchymális sejtmarkerek kifejeződését és a kollagén felhalmozódását. Az összetett illóolaj csoportban a TGF - β R1 és a p-SMAD3 fehérje expressziós szintje jelentősen csökkent. A vegyület illóolaj gátolta a TGF - β R1 aktiválódását, hogy csökkentse a p-SMAD3 expresszióját, ezáltal elnyomva a PM2.5 által indukált EndMT-t.

Ebből arra lehet következtetni, hogy az illóolajok a TGF - β 1/SMAD3/p-SMAD3 jelátviteli útvonal expressziójának gátlásával lassíthatják a PM2.5 által indukált EndMT kialakulását a tüdő endotélsejtekben. Ezek az eredmények elméleti alapot nyújtanak a PM2.5 expozíciót követő endMT-károsodás helyreállításához a tüdőben és a vegyület illóolajok beavatkozási tervéhez.