Исследование защитного эффекта щавелевой кислоты из хвоста крысы на MPTP-индуцированное повреждение дофаминовых нейронов
С ускорением процесса старения в стране и за рубежом растет уровень заболеваемости болезнью Паркинсона (БП), которая становится вторым по величине нейродегенеративным заболеванием после болезни Альцгеймера (БА). Экономическое бремя пациентов с болезнью Паркинсона на душу населения составляет 57,0% от годового дохода на душу населения и 24,2% от годового дохода домохозяйства, что ложится тяжелым бременем на семьи и общество. В июне 2018 года болезнь Паркинсона была включена в "Первую партию каталога редких заболеваний", выпущенную совместно Национальной комиссией по здравоохранению, Министерством науки и технологий, Министерством промышленности и информационных технологий, Государственным управлением по регулированию рынка и Государственным управлением традиционной китайской медицины. Этиология и патологический механизм болезни Паркинсона сложны. Современные исследования показывают, что патогенез болезни Паркинсона может быть связан с множеством факторов, таких как генетика, окружающая среда и иммунитет, но до конца он еще не изучен. Окислительный стресс вызывает перекисное окисление липидов, разрушает нуклеиновые кислоты и белки, повреждает рибонуклеиновую кислоту (РНК) и ядерную дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), особенно вызывая повреждение митохондриальной ДНК. Митохондриальная дисфункция и аномальный энергетический метаболизм считаются основными движущими факторами повреждения нейронов. Хотя молекулярный механизм БП до конца не выяснен, многочисленные факты свидетельствуют о том, что окислительный стресс, приводящий к гибели и дисфункции нейронов, является одним из важных патологических механизмов БП. Защита нейронов от окислительного повреждения имеет решающее значение для профилактики и лечения БП, а высококачественные антиоксиданты являются потенциальными терапевтическими препаратами для лечения БП.

Щавелевая кислота - основной компонент растения Rosmarinus officinalis L. (английское название: Rosemary) из семейства Lamiaceae. Это высокоэффективный природный антиоксидант, обладающий антиоксидантным и антивозрастным действием, способный подавлять агрегацию A β и защищать нейроны гиппокампа от A β - индуцированного повреждения. Однако до сих пор нет глубоких исследований того, может ли щавелевая кислота из крысиного хвоста защищать от MPTP-индуцированного повреждения нейронов и разрабатывать препараты-кандидаты для профилактики и лечения БП. Поэтому в данном исследовании дофаминовые нейроны культивировали in vitro и вызывали повреждение нейронов с помощью MPTP, чтобы изучить защитный эффект щавелевой кислоты на MPTP-индуцированное повреждение дофаминовых нейронов и его возможный механизм.

К клиническим препаратам для лечения болезни Паркинсона относятся агонисты дофаминовых рецепторов, ингибиторы моноаминоксидазы В (МАО-В), антихолинергические препараты, комбинированные препараты леводопы, амантадин и нейропротекторные средства. Хотя для лечения болезни Паркинсона используется множество препаратов, до сих пор не существует лекарства, способного полностью излечить болезнь Паркинсона. Избыток реактивных форм кислорода в мозге может вызывать такие реакции, как распад нуклеиновых кислот и перекисное окисление липидов, что приводит к дисфункции митохондрий и гибели нейронов. Митохондриальная дисфункция способствует развитию реакции окислительного стресса, старению и нейродегенеративным изменениям, непосредственно участвуя в патологических процессах различных нейродегенеративных заболеваний, таких как БП. Высококачественные антиоксиданты могут быть потенциальными терапевтическими препаратами.

Щавелевая кислота - один из основных полифенольных компонентов розмарина, который обладает хорошим антиоксидантным действием и давно используется в качестве антиоксиданта в продуктах питания и повседневной химической продукции. Предыдущие исследования показали, что щавелевая кислота и экстракты розмарина, состоящие в основном из щавелевой кислоты, обладают хорошим защитным действием на центральную нервную систему. Однако могут ли они защитить дофаминергические нейроны от окислительного повреждения и стать препаратами для профилактики и лечения БП, пока не подтверждено исследованиями. 1-Метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (MPTP) - это нейротоксин, который в организме метаболизируется с ионом 1-метил-4-фенилпиридина (MPP+). MPP+ проникает в митохондрии и подавляет активность комплекса I окислительной дыхательной цепи, вызывая повреждение дофаминергических нейронов окислительным стрессом и приводя к симптомам, сходным с болезнью Паркинсона у млекопитающих. Он широко признан в качестве золотого стандарта для создания моделей БП. В этом исследовании мы обработали дофаминовые нейроны, культивируемые in vitro, MPTP (10 мк моль/л) и обнаружили, что обработка MPTP привела к атрофии нейронов, разрыву аксонов, уменьшению дендритов, снижению активности нейронов, значительному увеличению экспрессии мРНК и белка каспазы-3, значительному увеличению содержания МДА и утечки LDH из культуральной среды, а также значительному снижению активности СОД нейронов. После предварительной обработки щавелевой кислотой можно обратить вспять вызванную MPTP морфологическую атрофию нейронов и снижение жизнеспособности; одновременно можно обратить вспять аномальное повышение мРНК и белка каспазы-3, вызванное MPTP в нейронах; снизить содержание MDA и утечку LDH; повысить активность SOD в нейронах. Это свидетельствует о том, что щавелевая кислота оказывает защитное действие на дофаминергические нейроны, индуцированные MPTP. Поскольку щавелевая кислота может снижать содержание МДА и утечку ЛДГ в дофаминергических нейронах, индуцированных MPTP, и повышать активность СОД в нейронах, мы предполагаем, что защитный эффект щавелевой кислоты при болезни Паркинсона может быть связан с антиоксидантным повреждением. Лютеолин - это природное вещество, содержащееся в различных растениях и обладающее различными фармакологическими свойствами, такими как противоопухолевое, антибактериальное, противовирусное, противовоспалительное, отхаркивающее, снижающее уровень мочевой кислоты, противоаллергическое и иммуноукрепляющее действие. По данным исследований, комбинация лютеолина и рутина может облегчить повреждение клеток, вызванное 6-OHDA, подавить тремор у крыс с моделью БП, уменьшить повреждение нейронов DA, а также выработку и высвобождение воспалительных факторов; она может улучшить способность к двигательной координации у мышей с MPTP-индуцированной болезнью Паркинсона, регулировать уровень нейротрансмиттеров в мозге, подавить воспалительные реакции и уменьшить повреждение нейронов. Поэтому в данном эксперименте лютеолин был выбран в качестве препарата положительного контроля.

Результаты этого исследования показали, что щавелевая кислота оказывает защитное действие на MPTP-индуцированное повреждение дофаминовых нейронов, и механизм ее действия может быть связан с антиоксидантным действием, окислительным повреждением нейронов и отменой аномальной активации каспазы-3. Однако для подтверждения этого необходимы более тщательные эксперименты (например, определение различных доз CA для улучшения MPTP-индуцированного повреждения нейронов после MPTP-травмы, добавление антагонистов и выявление других связанных с митохондриальными белками). Данное исследование может помочь в углубленном изучении и использовании розмарина, а также послужить основой для исследований и разработки препаратов для профилактики и лечения БП.