A kínai parazita fa fekete terméséből származó antociánok védő hatása az oxidatív stresszre és az A β 1-42 által kiváltott apoptózisra az SH-SY5Y sejtekben az Nrf2 mechanizmuson keresztül.
Az Alzheimer-kór (Alzheimer-kór), más néven szenilis demencia, egy progresszív neurodegeneratív betegség, amely memóriavesztéshez, kognitív zavarokhoz, viselkedési zavarokhoz, szociális zavarokhoz vezethet, és a demencia leggyakoribb oka. Becslések szerint világszerte 24 millió ember szenved demenciában, többségük Alzheimer-kórban. Az Alzheimer-kór ráadásul gyakori, korral összefüggő betegség, leggyakrabban a 65 éves vagy annál idősebb embereknél fordul elő. Ezért az Alzheimer-kór továbbra is az öregedő népesség egyik fő egészségügyi problémája marad, és az Alzheimer-kóros esetek száma az elkövetkező évtizedekben jelentősen növekedni fog. Jelenleg számos hipotézis létezik, amelyek magyarázatot adhatnak az Alzheimer-kór patogenezisére, többek között a béta-amiloid (A β) peptid és a tau fehérje hiperfoszforilációjára, amelyek jelentős szerepet játszanak az Alzheimer-kór patogenezisében. Emellett egyre több bizonyíték utal arra, hogy az oxidatív stressz és a sejtek apoptózisa kritikus szerepet játszik az Alzheimer-kórban. Kapcsolódó tanulmányok kimutatták, hogy az oxidatív stressz Alzheimer-kórban szenvedő betegeknél sejtapoptózishoz vezethet. Eközben az oxidatív stressz aktiválhatja a sejtek védőmechanizmusait, beleértve az endogén antioxidánsokat és az antioxidáns enzimrendszereket. A fő antioxidáns enzimek, amelyek részt vesznek ebben a védőhatásban, a heme-oxigenáz-1 (HO-1), a szuperoxid-dizmutáz (SOD), a kataláz (CAT) és a glutation-peroxidáz (CSH Px). Az antioxidáns enzimek génjeinek transzkripciós aktiválását elsősorban a nukleáris transzkripcióval kapcsolatos faktorok (Nrf2) szabályozzák. Egyes fitokémiai anyagok aktiválhatják az Nrf2/antioxidáns válaszelem (ARE) jelátvitelt, ezáltal felszabályozzák az antioxidáns enzimek expresszióját és fokozzák a neuronok oxidatív stresszel szembeni ellenállását. Nyugalmi állapotban az Nrf2 komplex formájában létezik. Ha a komplex megszakad, az Nrf2 transzlokálódik a sejtmagba, és az ARE szekvenciához kötődve elősegíti az antioxidáns enzimek expresszióját. Ismert, hogy az A β extracelluláris lerakódása oxidatív károsodást és a neuronok apoptózisát okozhatja, és azt is kimutatták, hogy az A β túlzott ROS és hidrogén-peroxid (H202) termelést indukál, valamint csökkenti a SOD és GSH Px szintjét, ami oxidatív stresszhez vezet.

Jelenleg a kutatások az antociánok Alzheimer-kórra gyakorolt megelőző és védő hatásával kapcsolatban haladást értek el. Heo és munkatársai az eper antociánok neuroprotektív hatását vizsgálták Alzheimer-kór sejtmodelleken. A kutatások kimutatták, hogy az eperantociánok csökkenthetik az oxidatív stressz és az oxidatív stressz által kiváltott sejt apoptózis előfordulását, ezáltal védő hatást gyakorolnak az idegsejtekre. Badshah és munkatársai a fekete szójababban található antociánok neuroprotektív hatását vizsgálták az A β 1-24 által kiváltott neurodegeneratív sejtekre és állatmodellekre. A kutatások kimutatták, hogy az antociánok a Ca2+homeosztázis fenntartásával hatékonyan csökkentik az idegsejtek apoptózisát, és védő hatást fejtenek ki az idegsejtekre. Meng és munkatársai a cianidin-3-O-glükozid védő hatását vizsgálták Alzheimer-kór sejtmodellekre. Az eredmények azt mutatják, hogy a cianidin-3-O-glükozid képes megvédeni az Alzheimer-kóros sejteket az A β 1-40 által kiváltott oxidatív stressztől és apoptózistól a sejtek antioxidáns és apoptózissal kapcsolatos génjeinek szabályozásán keresztül. A fenti kutatások azt jelzik, hogy az antociánok potenciális gyógyszerjelöltekké válhatnak a neurodegeneratív betegségek, például az Alzheimer-kór esetében. Isaak és munkatársai nemrégiben végzett kutatásai szerint a cianidin-3-O-galaktozidból, cianidin-3-O-glükozidból és cianidin-3-O-arabinozidból álló tőzegáfonya antocianinok képesek megvédeni a szívizomsejteket az oxidatív stressztől és a sejt apoptózis okozta károsodástól. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a fekete termés mirigy bordás szilfa antocianin tartalma nagyon magas, egyszerű szerkezetű, főként cianidin-3-O-galaktozidból, cianidin-3-O-glükozidból, cianidin-3-O-arabinozidból és cianidin-3-O-xilozidból álló. A nagy tisztaságú antociánokat viszonylag könnyebb izolálni. Ezért az Eucommia ulmoides fekete termésmirigyéből származó nagy tisztaságú antociánokat választottuk, hogy megvizsgáljuk az oxidatív stresszel összefüggő Alzheimer-kórra gyakorolt megelőző és védő hatásukat.

Az oxidatív stressz által generált ROS közvetlenül vagy közvetve károsítja az intracelluláris és makromolekuláris anyagok, például a fehérjék, lipidek és nukleinsavak élettani funkcióit, és számos betegség kialakulásának patológiai és fiziológiai alapja. A szervezet komplex oxidatív stresszválaszrendszert alakít ki, hogy megbirkózzon a szabad gyökök és toxikus anyagok által okozott károkkal. Amikor a szervezet elektrofil ágenseknek vagy reaktív oxigénfajoknak van kitéve, a sejtek károsodásának enyhítése érdekében a szervezet egy sor védőfehérjét indukálhat. Ezt az összehangolt választ a védőfehérje DNS-ének upstream szabályozó régiójában található antioxidáns reagáló elem (ARE) szabályozza. A kutatások kimutatták, hogy a nukleáris faktor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) az ARE-vel való kölcsönhatásán keresztül szabályozza az antioxidáns fehérjék kódolását, így ez az eddig felfedezett legfontosabb endogén antioxidáns stressz-útvonal. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az antociánok erős antioxidáns kapacitásuknak köszönhetően képesek a szervezetben lévő szabad gyököket kiüríteni, csökkentik az oxidatív stressz szintjét, és megvédik a szervezetet az oxidatív stressz okozta károsodástól. További kutatásokkal kimutatták, hogy az antociánok az Nrf2 jelátviteli útvonalon keresztül képesek felszabályozni a kapcsolódó antioxidáns enzimek expresszióját, csökkenteni az oxidatív stressz szintjét, és megvédik az Alzheimer-kór sejtjeit vagy állatmodelleket az oxidatív stressz okozta károsodástól.

Ezenkívül az apoptózis gyakran oxidatív stresszel együtt jelentkezik, és az apoptózis az emlőssejtekben külső és belső útvonalakon keresztül egyaránt bekövetkezik. A külső útvonal magában foglalja az extracelluláris jelzőfaktorok kötődését a plazmamembránban lévő halálreceptorokhoz. Az intrinzikus útvonalat az intracelluláris stressz aktiválja, és a mitokondriumokon keresztül zajlik. A mitokondriális apoptózis útját a Bcl-2 család szabályozza, amely olyan antiapoptotikus fehérjéket tartalmaz, mint a Bcl-2 és a Bcl xL, valamint olyan proapoptotikus fehérjéket, mint a Bax és a Bak. Az utóbbi években a vizsgálatok kimutatták, hogy az oxidatív stressz és a sejtek apoptózisa elősegíti az Alzheimer-kór kialakulását. Ezért az Alzheimer-kór megelőzése és ellenőrzése szempontjából nagy kutatási jelentőséggel bír az olyan bioaktív anyagok feltárása, amelyek képesek megakadályozni az idegsejtek oxidatív károsodását és apoptózisát.

Amint azt az előszóban bemutattuk, egyes tanulmányok arról számoltak be, hogy az antociánok az oxidatív stressz és az oxidatív stressz által kiváltott sejt apoptózis csökkentésével megelőzhetik és megvédhetik az Alzheimer-kórt. Ezért ebben a tanulmányban az A β 1-42 által indukált SH-SY5Y sejteket használtuk az Alzheimer-kór sejtmodellrendszerének létrehozására. A ROS, SOD és H2O2 oxidatív stresszel kapcsolatos indikátoroknak választottuk, és az antociánok oxidatív stresszre és sejt apoptózisra gyakorolt védő hatását az Nrf2 jelátviteli útvonalon keresztül vizsgáltuk az antociánok sejtvédő hatásának értékeléséhez. Az eredmények azt mutatták, hogy a kínai parazita fa fekete gyümölcsmirigyéből származó antociánok képesek aktiválni az Nrf2 anyagcsere-utat, felszabályozni a HO-1 és NQO1 gének mRNS- és fehérjeexpresszióját, ezáltal felszabályozni a kapcsolódó antioxidáns enzimek, mint a HO-1, NQO1, SOD expresszióját, és csökkenteni az intracelluláris oxidatív stressz szintjét. Ugyanakkor a kínai napernyőfa fekete termésmirigyéből származó antociánok képesek felszabályozni a Bcl-2 gén és fehérje expresszióját, leszabályozni a Bax gén és fehérje expresszióját, ezáltal csökkentve a sejtek apoptózisát. Ezért a Scutellaria lobata antocianinjai hatékonyan védhetik az Alzheimer-kórt az A β 1-42 által kiváltott oxidatív stresszel és apoptózissal szemben az SH-SY5Y sejtekben. Az antociánok Alzheimer-kórra gyakorolt hatásáról szóló korábbi tanulmányok többnyire nyers kivonatokat vagy antociánok keverékeit használták. Az ebben a tanulmányban használt antocián-keverék azonban egyszerű és világos szerkezetű, több mint 93% tisztaságú, ami tovább bizonyítja az antociánok szerepét az Alzheimer-kórban. Ez nagy jelentőséggel bír az antociánok és a kapcsolódó termékek további fejlesztése szempontjából.