Экстракт тианмы в сочетании с изоринхофиллином ингибирует MPP+- индуцированный апоптоз в клетках PC12 через митохондриальный путь
Болезнь Паркинсона (БП) - это дегенеративное заболевание центральной нервной системы, сопровождающееся симптомами двигательного дефицита. Более 90% случаев БП - спорадические, и около 10% случаев БП - наследственные. Основные патологические и биохимические особенности болезни Паркинсона заключаются в прогрессирующей потере дофаминергических нейронов в substantia nigra, что приводит к снижению уровня дофамина в стриатуме. 1-Метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (MPTP) оказывает ингибирующее действие на митохондриальный комплекс I, а при попадании в организм образует активные ионы 1-метил-4-фенилпиридина (MPP+). Свободные радикалы, образующиеся под действием MPP+ в митохондриях, вызывают повреждение митохондрий. Опосредованный митохондриями апоптоз дофаминергических нейронов является важным патологическим механизмом болезни Паркинсона. В мозговой ткани пациентов с БП после смерти некоторые умирающие нейроны демонстрируют морфологические признаки апоптоза. Исследования в области терапии БП, направленной на повреждение митохондрий, привлекли широкое внимание как фундаментальных, так и клинических медицинских исследователей. С тех пор как в 1967 году Котзиас и др. впервые успешно применили леводопу в клиническом лечении БП, заместительная терапия дофамином стала основным средством лечения БП. Однако эта терапия может лишь в определенной степени облегчить клинические симптомы и не может кардинально задержать прогрессирование заболевания. Преимущества традиционной китайской медицины в лечении БП заключаются в стабильном и длительном терапевтическом эффекте и минимальных побочных токсических эффектах. С углублением исследований механизма апоптоза в возникновении и развитии БП комбинация эффективных ингредиентов традиционной китайской медицины показала значительные преимущества в нейропротекторном лечении БП. Наши предыдущие исследования показали, что гастродин и изокроцетин оказывают нейропротекторное действие в моделях болезни Паркинсона in vitro и in vivo. БП - сложное заболевание, обусловленное генетическими и экологическими факторами, и многоцелевая комбинированная терапия БП привлекает все большее внимание. Цель данного исследования - изучить защитный эффект и механизм действия комбинации гастродина и изокроцетина на MPP+- индуцированный апоптоз в клетках PC12.

Заместительная терапия дофамином, направленная на улучшение двигательных симптомов, по-прежнему является краеугольным камнем лечения БП, но ее эффективность ограничена долгосрочной перспективой и осложнениями. Нейропротекция стала важной стратегией лечения, направленной на замедление прогрессирования болезни Паркинсона. БП - сложное заболевание, вызванное множеством факторов, и синергетический эффект между биологическими целями, вызванный комбинированной терапией, может стать эффективным средством для улучшения сложной патологии БП. Препарат традиционной китайской медицины Tianma Gouteng Yin может значительно улучшить симптомы у пациентов с БП. В наших предыдущих исследованиях мы обнаружили, что гастродин и изокроцетин являются основными действующими веществами Тяньма и Гоутенг против БП.

В мозге пациентов с БП обнаружено множество апоптотических нейронов и окислительный стресс, а окислительный стресс является важным фактором, инициирующим апоптотический сигнальный путь. Чрезмерный апоптоз дофаминергических нейронов играет ключевую роль в прогрессировании БП, а различные причины БП могут в конечном итоге привести к развитию БП через общий путь клеточного апоптоза. MPTP поглощается и окисляется глиальными клетками через гематоэнцефалический барьер, в результате чего образуется MPP+. Дофаминергические нейроны в среднем мозге поглощают MPP+ через дофаминовые транспортеры и подавляют активность митохондриального комплекса I в митохондриях, что приводит к апоптозу дофаминергических нейронов в substantia nigra. MPTP/MPP+ является эффективным препаратом для индуцирования моделей БП. Данное исследование показало, что MPP+ усиливает апоптоз и активность каспазы-3/7 в клетках PC12, в то время как гастродин или изоринхофиллин в одиночку могут значительно подавить апоптоз и активность каспазы-3/7 в клетках PC12. Ингибирующий эффект комбинации гастродина и изоринхофиллина был значительно сильнее, чем у обоих препаратов по отдельности.

В последние годы, благодаря углубленному изучению структуры и функции митохондрий, было установлено, что прогрессирующее развитие БП тесно связано с митохондриями. Дисфункция митохондрий приводит к повышению проницаемости внешней мембраны митохондрий, высвобождению Cyt-c в цитоплазму, связыванию с активатором апоптотической протеазы 1 с образованием мультимера, активации каспазы-9 и каспазы-3, что приводит к активации покоящихся эндонуклеаз, в конечном итоге вызывая разрыв ДНК и апоптоз клеток. Апоптоз дофаминергических нейронов может привести к возникновению болезни Паркинсона. Это исследование показало, что MPP+ снижает соотношение красного и зеленого цветов JC-1 в клетках PC12 и увеличивает содержание cyct-C в супернатанте клеточной культуры. Комбинированное применение гастродина и изоринхофиллина оказывало значительно более сильное влияние на увеличение соотношения красного и зеленого JC-1 и снижение содержания cyct-C в супернатанте клеточной культуры, чем их индивидуальное применение, что позволяет предположить, что нейропротекторный эффект комбинированного применения гастродина и изоринхофиллина связан с улучшением митохондриальной дисфункции. Сигнальные пути ERK1/2, Akt и GSK-3 β играют важную роль в нейропротекторном эффекте комбинации гастродина и изоринхофиллина.

Попадая в организм, ниацин под действием ферментов превращается в NAD+ и NADP+. NAD+ - один из важных компонентов дыхательной цепи, участвующий в окислительно-восстановительных реакциях в организме. Повышение содержания NAD+/NADH в клетках может облегчить течение нейродегенеративных заболеваний. Сигнальный путь Akt является важным внутриклеточным сигнальным путем, способствующим выживанию, и повышение уровня фосфорилирования Akt может противодействовать апоптозу нейронов и способствовать их выживанию. Было показано, что Akt участвует в патогенезе болезни Паркинсона. Исследования показали, что уровень Akt в substantia nigra pars compacta снижен у пациентов с БП. Данное исследование показало, что MPP+ снижает содержание NAD+ и соотношение NAD+/NADH в клетках PC12, в то время как комбинация гастродина и изоринхофиллина повышает содержание NAD+ и соотношение NAD+/NADH в клетках PC12. Изокроцетин отдельно или в комбинации с гастродином повышал уровень фосфорилирования Akt в клетках PC12. Akt играет важную роль в совместном применении гастродина и изоринхофиллина для увеличения содержания NAD+ в клетках и соотношения NAD+/NADH.

Таким образом, данное исследование подтвердило, что комбинация гастродина и изоринхофиллина обладает синергетическим эффектом, который может лучше подавлять апоптоз нейронов, связанный с БП. Механизм может быть связан с улучшением функции митохондрий, но синергический нейропротекторный эффект комбинации in vitro должен быть подтвержден в экспериментах in vivo, а молекулярный механизм синергической нейропротекции нуждается в дальнейшем исследовании.