Влияние полисахарида спирулины на показатели сыворотки крови и экспрессию генов сигнального пути PI3K/Akt/mTOR у крыс с эндометриозом
В последние годы частота заболеваемости эндометриозом (ЭМ) значительно возросла. Под ЭМ понимается активная ткань эндометрия, которая появляется за пределами слизистой оболочки, покрывающей полость матки. ЭМ чаще встречаются у женщин детородного возраста и могут быть связаны с избыточной секрецией эстрогенов. Несмотря на то что ЭМ являются доброкачественными образованиями, они характеризуются локальной инфильтрацией и ростом, легко инвазируются и имеют очевидные гинекологические симптомы. После лечения они склонны к многократным рецидивам, что наносит большой вред физическому и психическому здоровью женщины. Однако методы лечения ЭМ весьма ограничены. Помимо хирургического вмешательства, широко распространенным методом лечения внутренних болезней является длительный прием прогестероновых препаратов. По мере удлинения срока лечения пациентки могут столкнуться с различными побочными эффектами, такими как потеря костной массы, дисфункция иммунной системы и эндокринные нарушения. Поэтому необходимо найти новый препарат для лечения ЭМП, не вызывающий побочных эффектов.

Натуральные продукты обладают богатой биологической активностью и способностью воздействовать на различные биологические мишени, благодаря чему достигается большой прогресс в их разработке и использовании. Артемизинин, получаемый из Artemisia annua, в настоящее время является эффективным средством для лечения малярии во всем мире и используется в качестве основного химического вещества для регулирования иммунитета, противовоспалительных и некоторых противораковых препаратов. Экстракт Taxus также использовался для лечения рака груди и рака яичников и стал объектом исследований в области химических противоопухолевых препаратов. В ходе многочисленных исследований, посвященных лечению заболеваний с помощью натуральных продуктов, мы обнаружили, что другие экстракты наземных и водных растений, такие как катехины, ресвератрол, астаксантин и другие экстракты морских водорослей, проявляют различные терапевтические эффекты, например, противовоспалительный, антибактериальный и противоопухолевый. Поэтому идея поиска природных макромолекулярных соединений, полезных для лечения эндометриоза и обеспечивающих новую теоретическую базу и лекарственные ресурсы для фармацевтических библиотек, стала вполне осуществимой. Танг и др. обнаружили, что экстракт фиолетовой травы может эффективно лечить ЭМ и значительно влиять на активность воспалительных факторов и апоптотических генов в эктопической эндометриальной ткани; Чжан и др. обнаружили, что Хуантунъин может эффективно облегчить симптомы ЭМ у крыс; Лю и др. обнаружили, что шафран может улучшить ЭМ путем ингибирования пролиферации клеток и воспалительных факторов.

Спирулина - ранний продукт из микроводорослей, получивший широкое признание на рынке. Полисахарид из спирулины (ПСП) - это природная биомакромолекула, полученная из прокариотического организма спирулины, которая обладает множеством эффектов, таких как антиоксидантный, противовоспалительный, антибактериальный, противоопухолевый и противовирусный. В последние годы PSP широко изучается благодаря своим уникальным свойствам, которые отличаются от обычно используемых противоопухолевых препаратов. В настоящее время многие исследования показали, что PSP может регулировать экспрессию нижележащих генов, воздействуя на молекулы в некоторых сигнальных путях опухоли. Сюй и др. обнаружили, что PSP может ингибировать пролиферацию клеток рака молочной железы человека. Ю и др. изучали влияние PSP на клетки рака шейки матки и обнаружили, что PSP может ингибировать пролиферацию клеток Hela путем периодической блокады. Sheng et al. продемонстрировали в экспериментах in vitro и in vivo, что сульфатированный PSP оказывает значительное ингибирующее действие на саркому мыши S180. Чен и др. обнаружили, что PSP повышает способность организма противостоять клеткам H22 за счет увеличения активности иммунных клеток. Кроме того, большое количество исследований in vitro показало, что PSP может не только непосредственно воздействовать на определенные опухолевые клетки, но и предотвращать повреждение клеток у онкологических больных во время химио- и радиотерапии. Таким образом, мы предполагаем, что PSP может опосредовать некоторые пути для облегчения производства и пролиферации ЭМ, но нет никаких исследовательских отчетов о лечении ЭМ с помощью природных полисахаридов. Поэтому целью данного исследования является изучение терапевтического эффекта PSP на эндометриоз у крыс на основе сигнального пути PI3K/Akt/mTOR, что позволит разработать новые планы лечения ЭМ и последующие терапевтические препараты.

В этом эксперименте ПСП впервые был выделен методом водной экстракции, а чистота была измерена как 89% с помощью колоночной хроматографии; Используя крыс SD в качестве модельных животных, была успешно создана крысиная модель ЭМ путем аутологичной трансплантации. Терапевтический эффект на ЭМ наблюдался при скармливании различных доз PSP; Вестерн-блот и RT-PCR использовались для определения содержания белка и мРНК пути PI3K/Akt/mTOR.

Заболеваемость растет с каждым годом, но методы ее лечения весьма ограничены, часто требуют длительного медикаментозного вмешательства со стороны внутренних органов, что не только снижает доверие пациентов к лечению, но и приводит к значительным побочным эффектам. Кроме того, назрела необходимость разработки новых эффективных препаратов для лечения ЭМП. С развитием индустрии функциональных продуктов питания широкое внимание привлекли новые натуральные продукты с фармакологическими функциями. PSP - это природная биомакромолекула с множеством функций. Многие исследования показали, что PSP может регулировать экспрессию нижележащих генов, воздействуя на молекулы в определенных сигнальных путях опухоли. Формирование и развитие ЭМ схожи с сигнальными путями большинства опухолевых клеток. Поэтому мы предполагаем, что PSP может опосредовать некоторые пути для уменьшения производства и пролиферации ЭМ.

В данном исследовании впервые была проведена экстракция и очистка PSP, при этом степень извлечения полисахаридов достигла 1,95%. После анализа методом колоночной хроматографии была получена высокая степень чистоты (89%), которая может быть использована для экспериментов по определению активности; Для моделирования ЭМ мы использовали крыс SD, так как органы и ткани крыс относительно велики, что облегчает проведение таких процедур, как вскрытие и имплантация. Моделирование ЭМ можно разделить на аутологичную трансплантацию и аллогенную трансплантацию. Для того чтобы избежать иммунного отторжения, мы выбираем аутологичную трансплантацию для моделирования, и процент успешного моделирования может достигать более 80%. После вмешательства PSP были проведены долгосрочные динамические наблюдения за крысами, и было обнаружено, что значительного изменения массы тела не произошло, что свидетельствует о том, что PSP не оказывает негативного влияния на рост нормальных крыс и крыс с ЭМ. Измеряя высоту и площадь брюшной пересадки, было обнаружено, что вмешательство PSP значительно замедлило развитие ЭМ, что говорит о том, что PSP может быть полезен для лечения ЭМ.

Мы предполагаем, что PSP может оказывать терапевтический эффект, регулируя цитокины, связанные с формированием и развитием ЭМ. Регуляция клеточной адгезии и ангиогенеза цитокинами является важным звеном в развитии ЭМ. Например, ММП-2 может регулировать обмен информацией между клетками и между клетками и матриксом. Исследования также показали, что ММП-2 может усиливать клеточную адгезию, делая клетки эндометрия более склонными к эктопической имплантации. В данном исследовании уровень ММП2 в ЭМ крыс был выше, что согласуется с результатами Yuan et al.; ПСП может снижать активность ММП2, что указывает на то, что ММП2 может быть мишенью ПСП. TNF - α играет важную роль в процессе клеточной пролиферации и инвазии, обладая многими свойствами, такими как стимулирование клеточной пролиферации и дифференцировки, а также влияние на сосудистую функцию. В данном исследовании ПСП значительно снизил уровень TNF - α в сыворотке крови крыс с ЭМП, а также уменьшил последующую регуляцию синтеза VEGF под действием TNF - α, тем самым подавляя пролиферацию клеток ЭМП и образование кровеносных сосудов в пораженных тканях. Образование кровеносных сосудов является важной причиной легкого метастазирования и иммунного бегства локальных поражений ЭМП. Уровень VEGF также регулируется PI3K/Akt-путем. Путь PI3K/Akt/mTOR объединяет ряд внеклеточных сигналов и регулирует различные клеточные функции. Этот путь опосредует адгезию эндометриальных клеток путем интеграции адгезинов/фактора межклеточной адгезии-1, что является необходимым патофизиологическим условием для развития эндометриоза; косвенно регулирует металлопротеиназы (MMP) и тканевые ингибиторы металлопротеиназ (TIMP) для опосредования инвазии и метастазирования эндометриальных клеток; Регулирование VEGF для формирования неоваскуляризации является важным шагом в формировании ЭМ; Кроме того, сигнальный путь PI3K/Akt/mTOR может также регулировать клеточный апоптоз и секрецию эстрогена, которые являются существенными факторами в формировании и развитии ЭМ. Мы обнаружили, что PI3K/Akt/mTOR был значительно повышен у мышей модельной группы, а активация этого пути подразумевает рост клеток, пролиферацию и ангиогенез, что, несомненно, усугубляет развитие ЭМ. В данном исследовании мы обнаружили, что PSP может ингибировать активацию сигнального пути PI3K/Akt/mTOR, что может быть важной причиной снижения синтеза таких цитокинов, как TNF - α и VEGF. Однако до сих пор было мало работ, сообщающих о регулирующем влиянии PSP на этот путь. Какой путь использует PSP для регуляции PI3K/Akt? Это будет нашим следующим объектом исследования.

На основе получения и очистки ПСП в данной работе был определен состав ПСП и подготовлена соответствующая требованиям крысиная модель эндометриоза на основе аутологичной эктопической имплантации. На основе модели было изучено улучшающее действие ПСП на эндометриоз крыс, которое проявляется в эффективном снижении уровня таких цитокинов, как TNF - α, VEGF, MMP-2 в сыворотке крови, и достижении эффекта ингибирования развития ЭМ; Дальнейшее изучение механизма терапии эндометриоза крыс с помощью PSP на основе сигнального пути PI3K/Akt/mTOR показало, что по сравнению с модельной группой уровни экспрессии генов PI3K, AKT и mTOR в эктопической эндометриальной ткани крыс группы лечения значительно снизились. Определение экспрессии белка подтвердило, что PSP может ингибировать фосфорилирование AKT, тем самым подавляя экспрессию белков PI3K и mTOR. Это указывает на то, что PSP может улучшить симптомы ЭМ у крыс путем ингибирования сигнального пути PI3K/Akt/mTOR. Данная статья служит основой для открытия новых фармакологических функций PSP и выяснения связанных с ними механизмов, закладывая научную основу для дальнейших исследований и разработок.