Mechanizmus vizsgálat a homoktövis flavonoidok kardioprotektív hatásáról a hosszú távú kimerültségi testmozgás patkányainál
A kutatások megerősítették, hogy a mérsékelt testmozgás jóindulatú változásokat idézhet elő a szív alakjában, szerkezetében és működésében, de a hosszú távú kimerítő testmozgás negatív hatással lehet a szív- és érrendszerre, és akár a szívizomzat edzés okozta károsodásához is vezethet. A folyamatos kimerítő edzés során megnő az endogén reaktív oxigénfajok (ROS) keletkezése, ami korlátozza a ROS kiürítésének képességét. A túlzott ROS a szívizomsejtek diszfunkcióját, fehérje- és lipidperoxidációt, valamint DNS-károsodást idéz elő. Ezenkívül a hosszú távú kimerítő testmozgás széles körű gyulladásos választ indukálhat a szervezetben, és a gyulladásos sejtek beszivárgása a szívizomsejtek strukturális és funkcionális károsodását okozhatja. A kimerítő testmozgás által kiváltott oxidatív stressz és gyulladásos válasz aktiválja a különböző szívizom hipertrófiát jelző kinázokat és transzkripciós faktorokat, és a DNS és a mitokondriumok károsodásán, valamint a proapoptotikus jelek aktiválásán keresztül sejt apoptózist indukál. Egy tanulmány megállapította, hogy a 6 hetes kimerítő edzés aktiválhatja a szívizomsejtek apoptózis programját és felgyorsíthatja a szívszerkezet funkcionális "remodelling" folyamatát azáltal, hogy felszabályozza a Bcl-2 asszociált X fehérje (Bax)/B sejt iymphoma-2 gén (Bcl-2) expressziós arányát patkány szívizomsejtekben. Emellett vizsgálatok megerősítették, hogy a hosszú távú kimerítő testmozgás által kiváltott extracelluláris mátrix komponensek lerakódása és fibrózisa szorosan összefügghet a sejtek apoptózisával.

A homoktövis az Elapidae családba tartozik, és Kínában hagyományos gyógy- és ehető növény. Antioxidáns, daganatellenes és apoptózisellenes hatását széles körben igazolták. A homoktövis legfontosabb aktív összetevői a homoktövis flavonoidjai (SF). 50-250 μ g/ml SF javíthatja az egérsejtek fagocitáló képességét, és hatékonyan gátolja az oxidatív stressz és a gyulladásos markerek keletkezését a Raw 264.7 sejtekben; 4 g/kg SF beadása aerob testmozgással kombinálva gátolja a patkány hippokampusz szövet apoptózis válaszát. Jelenleg azonban hiányoznak a kutatások az SF kardioprotektív hatásairól a hosszú távú kimerült testmozgást végző patkányok esetében. Ennek alapján e tanulmány célja, hogy létrehozza a terhelés által kiváltott szívizomkárosodás patkánymodelljét hosszú távú kimerítő testmozgás révén, és megvizsgálja az SF beavatkozó hatását a szívizomkárosodásra a hosszú távú kimerítő testmozgást végző patkányoknál, annak érdekében, hogy kísérleti bizonyítékot szolgáltasson a terhelés által kiváltott szívizomkárosodás megelőzésére és rehabilitációjára.

A szisztematikus és tudományos edzés jótékony adaptív változásokat idézhet elő a szívben, de a hosszú távú kimerítő edzés gyulladásos reakciók, oxidatív stresszreakciók, a sejtek apoptózisának aktiválása és fibrózis révén káros hatással lehet a szívizomszövetre. Vannak kutatások, amelyek megerősítik, hogy a hosszú távú kimerítő edzés aktiválhatja a szívizomsejtek oxidatív stresszválaszát és közvetítheti az apoptózisprogramot. A ROS és a kaszpáz-3 útvonalak aktiválódási folyamata szorosan összefügg, ami mitokondriális károsodást idézhet elő, és a szívizom mechanikai diszfunkciójához vezethet. Eközben a citokin felszabadulás és a neutrofil infiltráció által kiváltott gyulladásos válasz a sejtek apoptózisának indító tényezői lehetnek, és az apoptózis előfordulása a szöveti gyulladásos válasz súlyosbodásának feltételeit is biztosítja. A kutatások azt találták, hogy a szívizom apoptózis génjeinek expressziós profilja megváltozik kimerítő edzés után, a szívizom pro apoptotikus gének expressziójának és a Bax/Bcl-2 aránynak a jelentős felszabályozásával. Hasonló eredményeket figyeltünk meg ebben a kísérletben, ahol a hosszú távú kimerítő edzés az MDA, IL-1 β, IL-6, TNF - α szintek, a kaszpáz-3, a Bax fehérje expresszió és a Bcl-2/Bax arány jelentős növekedéséhez vezetett a patkányok szívizomzatában. A SOD, a GSH Px szintek és a Bcl-2 fehérje expressziója szignifikánsan csökkent, ami azt jelzi, hogy a hosszú távú kimerítő edzés fokozta az oxidatív stresszt és a gyulladásos válaszokat, és indukálta a patkány szívizom szöveti apoptózis programjának aktiválódását.

A kutatások azt találták, hogy a túlzott fizikai ingerlés különböző útvonalakon keresztül szívizom szöveti fibrózist indukálhat, és a szívizom szöveti apoptózisának aktiválása felgyorsíthatja a kollagénszintézist és a szívizom fibrózisának folyamatát. A hosszú távú kimerítő edzés elősegíti a szívizominfarktust és a fibrózist azáltal, hogy mikrokörnyezeti károsodást (gyulladás, sejt apoptózis stb.) indukál a szervezetben. A hosszú távú kimerítő testmozgás pro-inflammatorikus citokinek, mint például a TNF - α és az intercelluláris adhéziós molekula-1 expressziója révén szívizom szöveti gyulladást indukálhat patkányokban, ami a testmozgás által kiváltott szívizom szöveti szerkezeti mikrokárosodáshoz és pitvari fibrózishoz vezet. A kimerítő testmozgás által kiváltott myocardialis oxidatív stresszválasz tovább indukálhatja a myocardialis fibrózist, de közvetlen bizonyíték jelenleg hiányzik. Emellett vizsgálatok azt találták, hogy a 6 hetes kimerítő testmozgás szívizomfibrózist és fibroblaszt proliferációt indukálhat a Bax/Bcl-2 arány felszabályozásával a patkányok szívizomszövetében és a p38 MAPK/Smad2/3 jelátviteli útvonal aktiválásával. Ez a kísérlet összhangban van a korábbi vizsgálatokkal. Hosszú távú kimerítő futószalagos edzést használtunk a terhelés okozta szívizomkárosodás állatmodelljének létrehozására. Az eredmények azt mutatták, hogy a hosszú távú kimerítő futógépes edzésnek kitett patkányoknál a szívizomkárosodás szérum markereinek upregulációja, fokozott oxidatív stressz, gyulladásos válasz és sejt apoptózis a szívizomszövetben, valamint a szöveti morfológia és a fibrózis változásai mutatkoztak.

Jelenleg hiányoznak a kutatások az SF beavatkozási hatásáról a terhelés okozta szívizomkárosodásra. Azonban a növényi eredetű flavonoid kivonatok néhány mellékes beavatkozási bizonyítéka azt mutatja, hogy a különböző növényi eredetű flavonoid kivonatoknak megelőző és terápiás hatásuk van a terhelés okozta szívizomsérülésre. Ebben a kísérletben a modellcsoporttal összehasonlítva az SF közepes és magas dózisai (200, 400 mg/kg) hatékonyan csökkentették a szérum szívizomkárosodási markereket patkányoknál. Ugyanakkor a szívizom HE-festése azt mutatta, hogy a közepes és nagy dózisú SF (200, 400 mg/kg) hatékonyan enyhítette a szívizomszövet morfológiai károsodását, amelyet a hosszú távú kimerítő edzés okozott. Jelenleg az SF antioxidáns és gyulladáscsökkentő hatása széles körben elismert, és ez a tanulmány is alátámasztja a korábbi kutatási következtetéseket. Ebben a vizsgálatban is megerősítést nyert, hogy a 200 és 400 mg/(kg - d) SF kiegészítés hatékonyan gátolja az oxidatív stresszt, a gyulladásos választ és a szérum szívizomkárosodás marker kifejeződését a szívizomszövetben. A modellcsoporttal összehasonlítva, 100 mg/kg SF beadása szintén csökkentheti a gyulladásos faktorok és az oxidatív stressz szintjét a hosszú távú kimerült edzésben lévő patkányok szívizomszövetében, de hatása nem szignifikáns. A kutatások kimutatták, hogy a homoktövis vizes kivonat gátolja az apoptózist és elősegíti a humán immortalizált keratinociták proliferációját, miközben részt vesz a többcélú downstream apoptózis jelátviteli útvonal szabályozásában is. Ezenkívül a homoktövis poliszacharidok orális beadása (200mg/kg) gátolja a májsejtek apoptózisát szeptikus indukált májkárosodásban szenvedő egerekben, felszabályozza a peroxiszóma proliferátor aktivált receptor gamma és a Bcl-2 expresszióját szeptikus egér májában, és szabályozza az NF - κ B, Bax és Caspase-3 expresszióját.
Ez a vizsgálat megállapította, hogy az SF beavatkozás után a kimerült edzésen átesett patkányok szívizomzatában a Caspase-3 és Bax fehérjék expressziója és a Bcl-2/Bax arány jelentősen megnőtt, míg a Bcl-2 fehérje expressziója jelentősen csökkent. Ez azt bizonyítja, hogy az SF (100, 200, 400 mg/(kg - d)) képes gátolni a hosszú távú kimerült testmozgás által kiváltott kardiomiocita apoptózis választ. A kutatások kimutatták, hogy a homoktövisből származó összes flavonoidok csökkenthetik a fibrózissal kapcsolatos fehérjék kifejeződését azáltal, hogy gátolják a gyulladásos és oxidatív stresszválaszokat a nyúl fül hipertrófiás hegszövetében, ezáltal csökkentik a fibroblasztok átalakulásának hatékonyságát a fibrotikus szövetben és gátolják a hipertrófiás hegek progresszióját. A flavonoid hatóanyagok felszabályozzák a fibroblaszt növekedési faktor 21 fehérje expresszióját, gátolják a transzformációs növekedési faktor - β 1 jelátviteli útvonalat, a szívizomfibrózis markerek CTGF, kollagén-I és kollagén-III expressziójának downregulációját indukálják, ezáltal csökkentik a szívizomfibrózist, az oxidatív stresszt és a sejt apoptózist, és végül javítják a szívműködést szívizomfibrózisban szenvedő egerekben. Hasonló eredményeket kaptunk ebben a kísérletben, ahol a hosszú távú kimerítő testmozgás jelentősen felszabályozta a CTGF és a Kollagén-I fehérjék expresszióját a patkányok szívizomszövetében, valamint a szívizom szöveti CVF-jét. Az SF (100, 200, 400 mg/(kg - d)) hatékonyan tudta gátolni a szívizom szöveti fibrózist.
Összefoglalva, ez a tanulmány azt jelzi, hogy a 6 hetes folyamatos kimerítő edzés oxidatív stresszt és fokozott gyulladásos választ vált ki a patkányok szívizomszövetében, ami szívizomsejt apoptózishoz és fibrózishoz vezet, ami szívizomszöveti károsodást eredményez. Az SF hatékonyan enyhítheti az oxidatív stresszt és a gyulladásos választ a hosszú távú kimerítő testmozgást végző patkányok szívizomszövetében, gátolhatja a szívizomsejt apoptózist és a fibrózist, és így szívizomvédő hatást fejt ki.