Защитный эффект и механизм действия этанольного экстракта пчелиной пыльцы рапса на гипертрофию клеток миокарда, вызванную изопротеренолом
Сердечная недостаточность (СН) - распространенный сердечно-сосудистый синдром и конечная стадия различных заболеваний сердца, сопровождающаяся высокой инвалидизацией и смертностью. Гипертрофия сердца (ГС) является ранней адаптивной реакцией в процессе развития сердечной недостаточности, но длительная ГС может ускорить развитие фиброза миокарда и систолической дисфункции, тем самым ускоряя прогрессирование ГФ. СН не только вызывает застойную сердечную недостаточность, но и является независимым фактором риска развития гипертонии, заболеваний клапанов сердца, дилатационной кардиомиопатии, ишемии миокарда, инфаркта миокарда, аритмии и внезапной смерти. Контроль СН может значительно замедлить прогрессирование кардиомиопатии. Отсрочка или предотвращение возникновения СН является основной терапевтической целью.
Изопротеренол (ISO) относится к агонистам адренергических рецепторов. Повторное или непрерывное введение ИСО для возбуждения β 1-адренергических рецепторов может вызвать токсическое повреждение миокарда, увеличить его сократимость и потребление кислорода, привести к аритмии, увеличению постнагрузки и ишемическому некрозу миокарда, что приводит к ремоделированию миокарда и индуцированию компенсаторной СН. Поэтому ISO часто используется для создания моделей СН. Исследования показали, что СН, вызванная ISO, сопровождается увеличением площади клеток миокарда, избыточным синтезом белка и реактивацией маркерных генов СН, таких как предсердный натрийуретический пептид (ANP), мозговой натрийуретический пептид (BNP) и β - тяжелая цепь миозина (β - MHC).
Пчелиная пыльца - один из типичных представителей среди многих продуктов пчеловодства, который содержит большое количество ингредиентов. Согласно статистике Thakur et al., основными компонентами пчелиной пыльцы являются углеводы (54,22%), белки (21,30%), липиды (5,31%), клетчатка (8,75%), зольность (2,91%) и др. Она также содержит фенольные соединения, флавоноиды, полиамины, нуклеозиды, аминокислоты, жирные кислоты, витамины и т.д. Пчелиная пыльца обладает различными фармакологическими свойствами, такими как антиоксидантное, противоинфарктное, защищающее печень и почки, и имеет потенциальное прикладное значение. Исследовательская группа провела предварительные исследования защитных эффектов и механизмов действия этанольного экстракта и его основных компонентов из пчелиной пыльцы Schisandra chinensis на клетки миокарда H9c2, поврежденные H2O2, подтвердив, что антиоксидантная способность пчелиной пыльцы оказывает защитное действие на повреждение клеток миокарда. Пчелиная пыльца рапса является одним из самых популярных продуктов на рынке пчелопродуктов. Чжан и др. сравнили различия в общем содержании фенолов и флавоноидов и антиоксидантной способности различных видов пчелиной пыльцы и обнаружили, что общее содержание фенолов и флавоноидов в рапсовой пыльце выше, а ее антиоксидантная способность также сильнее. В данной статье в качестве объекта исследования взята обычная пчелиная пыльца - этанольный экстракт пыльцы рапса (RBPEE), определены ее основные химические компоненты, изучен эффект вмешательства и возможный молекулярный механизм воздействия на гипертрофию клеток миокарда, вызванную ISO, что закладывает основу для глубокого развития и использования ресурсов пчелиной пыльцы.

Характерными признаками СН являются увеличение объема клеток миокарда, повышение синтеза белка, увеличение массы и утолщение стенки желудочка. ANP, BNP и β - MHC, как молекулярные маркеры СН, повторно экспрессируются в процессе СН, автономно вырабатываются и высвобождаются клетками миокарда, активно участвуя в механизмах компенсации и регулируя сердечную функцию. В данном исследовании площадь поверхности кардиомиоцитов значительно увеличилась, содержание общего белка значительно возросло, а уровни экспрессии мРНК трех маркеров гипертрофии сердца значительно увеличились, что свидетельствует об успешности модели гипертрофии сердца, индуцированной ISO. После лечения RBPEE площадь поверхности клеток и общее содержание белка значительно уменьшились по сравнению с модельной группой, а уровни экспрессии мРНК трех маркеров гипертрофии сердца также значительно снизились, что указывает на то, что RBPEE оказывает хорошее профилактическое действие на ISO-индуцированную гипертрофию сердца.
В нормальных условиях организм может своевременно устранять избыток свободных радикалов, образующихся в результате окислительного метаболизма тканей, с помощью антиоксидантных ферментов, таких как СОД, а также неферментативных антиоксидантов, таких как GSH, каротиноиды и витамин С, обеспечивая тем самым динамический баланс свободных радикалов в организме и поддерживая его нормальное функционирование. Основной путь повреждения при окислительном стрессе лежит через реакцию перекисного окисления между реактивными видами кислорода (ROS) и биомолекулами, такими как липиды, белки и нуклеиновые кислоты в клетках, что вызывает структурные повреждения и метаболические нарушения, и в конечном итоге приводит к различным заболеваниям. Когда клеточная мембрана подвергается атаке ROS, ненасыщенные жирные кислоты в молекулах фосфолипидов на мембране окисляются, образуя перекиси липидов, такие как МДА. Поэтому степень окислительного повреждения клеток организма отражается изменениями внутриклеточной активности СОД, содержания GSH и МДА. Путь NF kB считается провоспалительным сигнальным путем, и NF kB, активированный окислительным стрессом, может переноситься из цитоплазмы в ядро, тем самым способствуя транскрипции провоспалительных медиаторов, таких как IL-6 и TNF - α в клетках. Поэтому определение уровня экспрессии провоспалительных цитокинов позволяет определить степень влияния воспалительного ответа на клетки миокарда. Использование ISO-индуцированной гипертрофии кардиомиоцитов привело к значительному снижению активности СОД и содержания GSH, значительному увеличению содержания МДА и значительному увеличению уровня экспрессии мР-НК IL-6, TNF-a и IL-2 в кардиомиоцитах, что указывает на то, что гипертрофия кардиомиоцитов сопровождается окислительным стрессом и воспалительной реакцией. После лечения RBPEE активность СОД и содержание GSH значительно увеличились, содержание МДА значительно уменьшилось, а уровни экспрессии генов трех факторов воспалительного ответа значительно снизились, что указывает на то, что RBPEE может предотвратить повреждение клеток миокарда при ISO путем ингибирования окислительного стресса и воспалительного ответа.
Основные пути апоптоза клеток включают экзогенный путь (путь рецепторов смерти), эндогенный митохондриальный путь и путь стресса эндоплазматического ретикулума. На пути рецептора смерти каспаза-8 запускает сигнальный каскад после активации сигнальным комплексом, индуцирующим смерть (DISC), что приводит к автоматической активации конечных эффекторов, таких как каспаза-3 или каспаза-7, и в конечном итоге вызывает сигналы апоптоза клеток. При митохондриальном пути, когда митохондрии стимулируются внешними факторами, фактор, способствующий апоптозу, Bax из семейства Bcl2 регулирует проницаемость внешней мембраны митохондрий, способствуя проницаемости внешней мембраны и заставляя цитохром С в полости митохондриальной мембраны образовывать апоптотический полимерный комплекс с дезоксиаденозинтрифосфатом (ДАТФ) и фактором активации протеазы апоптоза (APAF1), который высвобождается в цитоплазму и рекрутирует предшественника цистеиновой протеазы 9 (pro-Caspase-9), активируя каспазу-9 и запуская сигнальную каскадную реакцию для активации нижележащей каспазы-3, индуцируя апоптоз клеток. Bcl-2 является антиапоптотическим членом семейства Bcl-2, а соотношение Bcl-2 и Bax является эффективным показателем для оценки апоптоза клеток миокарда. В этом эксперименте уровни экспрессии генов Bcl-2, Bax, каспазы-8, каспазы-9 и каспазы-3 были измерены в каждой группе лечения для определения степени апоптоза клеток миокарда. Результаты эксперимента показали, что вызванная ISO гипертрофия клеток миокарда сопровождалась процессом апоптоза клеток. Предварительная обработка RBPEE оказывает значительное ингибирующее действие на уровни экспрессии генов каспазы-8, каспазы-9, каспазы-3 и Bax. Уровень экспрессии гена Bcl-2 и соотношение Bcl-2/Bax значительно увеличились по сравнению с модельной группой, что указывает на профилактический эффект RBPEE в отношении ISO-индуцированного апоптоза кардиомиоцитов.
В данном эксперименте использовали UOLC-QTFF MS для качественного анализа химического состава RBPEE и предварительно идентифицировали семь основных компонентов в RBPEE, включая один углевод (глюконовая кислота), два нуклеозида (уридин и гуанозин), один полиамин (N′, N′-бис (п-кумароил) спермидин), и три флавоноидных дисахаридных соединения (кверцетин-3-O - (2′- O-глюкопиранозил) - глюкопиранозид, Кверцетин-3-О - (2′ - О-глюкопиранозил) - рамнозид, и каэмпферол-3-О - (2′ - О-глюкопиранозил) - рамнозид. - O - (2 ′ - O-глюкопиранозил) - глюкопиранозид. Исследования показали, что уридин и гуанозин обладают антиоксидантным, противовоспалительным и антиапоптотическим действием; N1 и N5 бис (п-кумароил) спермидин обладают хорошими антиоксидантными свойствами, которые могут повышать общую антиоксидантную емкость клеток, усиливать ферментативную активность антиоксидантных ферментов SOD, CAT и GPx, а также снижать уровень окисления липидов; Флавоноидные гликозиды, такие как кверцетин и каэмпферол, обладают фармакологическими эффектами, такими как антиоксидантное, противовоспалительное и антиапоптотическое действие. Таким образом, нуклеозиды, полиамины и флавоноиды могут быть эффективными компонентами RBPEE, оказывающими антиоксидантное, противовоспалительное и антиапоптотическое действие.
Таким образом, RBPEE оказывает определенное профилактическое действие на гипертрофию клеток миокарда, вызванную ISO, и механизм его действия может быть тесно связан со снижением уровня окислительного стресса, подавлением воспалительных реакций и антиапоптотическим действием.