Atractylodes macrocephala'dan elde edilen polisakkaritlerin ve n-butanolün dalak eksikliği olan sıçanlarda mitokondriyal otofaji üzerine etkileri
Dalak eksikliği, organların ve iç organların farklılaşmasında yaygın bir sendrom türüdür ve genellikle zayıflama, iştahsızlık, epigastrik ağrı, şişkinlik, yorgunluk, soluk ten rengi, gevşek dışkı vb. şeklinde kendini gösterir. Dalak eksikliği, vücudun özellikle gastrointestinal disfonksiyonla ilişkili olarak düşük enerjili bir metabolik durumda olduğunu gösterir. Mitokondrinin vücutta gastrointestinal peristaltizm için önemli bir enerji kaynağı olduğunu, oksidatif fosforilasyon yoluyla ATP formunda enerji ürettiğini ve "dalak aracılı taşıma "nın önemli bir halkası olduğunu belirtmek gerekir. Oksidatif hasar, besin eksikliği ve diğer dış uyaranlar kolayca mitokondriyal hasara yol açabilir. Buna yanıt olarak, konak hücreler hasarlı mitokondrileri temizlemek ve hücresel homeostazı korumak için otofaji mekanizmalarını aktive edebilir. Otofaji işlevi bozulursa ve hasarlı mitokondriler zamanında temizlenemezse, hücre ölümüne neden olabilir. Araştırmalar, dalak eksikliği olan hayvanlarda iskelet kası, sinirler, karaciğer ve miyokard gibi hücrelerde mitokondriyal otofaji anormalliklerinin gözlendiğini ortaya koymuştur.
Atractylodes lancea (Thunb.) DC, Asteraceae familyasında yer alan, nemi kurutma ve dalağı güçlendirme etkisine sahip çok yıllık otsu bir bitkidir. Çin Farmakopesi, kaynağının Asteraceae bitkisi Atractylodes macrocephala veya Atractylodes macrocephala'nın rizomu olduğunu belirtmektedir. Atractylodes macrocephala'nın yabani kaynakları çoğunlukla Hubei, Xuancheng, Anhui, Wuning, Jiangxi ve Hanzhong, Shaanxi'de dağıtılırken, Atractylodes macrocephala'nın yabani kaynakları çoğunlukla Kuzeydoğu Çin, İç Moğolistan, Hebei ve diğer bölgelerde dağıtılmaktadır. Geleneksel olarak, Jiangsu Eyaleti'nin Maoshan bölgesindeki Atractylodes macrocephala'nın en iyi kaliteye sahip olduğuna ve gerçek bir şifalı bitki olduğuna inanılmaktadır. Tayland ve Japonya gibi birçok ülkede Atractylodes macrocephala sindirim sistemi hastalıklarının tedavisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern farmakolojik çalışmalar, Atractylodes macrocephala'nın sıçan serumundaki gastrointestinal hormon seviyelerini düzenleyebileceğini göstermiştir; Atractylodes macrocephala özütünün mide kanseri hücrelerinin (BGC-823 ve SGC-7901) ve Helicobacter pylori'nin büyümesi üzerinde inhibitör etkileri vardır. Atractylodes macrocephala, uçucu yağlar, polisakkaritler, glikozitler ve düşük polariteli uçucu olmayan maddeler dahil olmak üzere çeşitli kimyasal bileşenler içerir. Araştırma ekibi daha önce Atractylodes macrocephala'dan elde edilen polisakkaritlerin ve n-butanol bileşenlerinin (glikozitler) dalak eksikliği üzerinde terapötik etkileri olduğunu bulmuştur. Buna dayanarak, bu deney, Atractylodes macrocephala'nın rasyonel uygulaması için temel oluşturmayı amaçlayan mitokondriyal otofaji perspektifinden dalak eksikliğini düzenleyen Atractylodes macrocephala etkili bileşenlerinin mekanizmasını araştıran ilk çalışmadır.

 

Dalak eksikliğinin klinik teşhisi genellikle semptomlara dayanır. Dalak yetersizliği olan hastalar genellikle iştah azalması, donuk karın ağrısı, yorgunluk ve soğuk uzuvlar gibi semptomlar gösterir. Dalak eksikliği olan hayvanlarda iştah kaybı kilo kaybı, karın ağrısı kamburluk, yorgunluk ve halsizlik halsizlik ve kolay yorulma, soğuk korkusu ise kümeleşme ve kıvrılma şeklinde kendini gösterir. Bu deneyde, sıçanlar modellemeden sonra zayıflama, kamburlaşma, halsizlik ve kıvrılma belirtileri göstermiş, bu da kurulan dalak eksikliği sıçan modelinin başarısını doğrulamıştır.

Mitokondriyal otofajinin düzenleyici mekanizması karmaşıktır ve çoklu sinyal yolları farklı otofaji süreçlerine aracılık edebilir. PINK1/Parkin yolu, mitokondride en yaygın ve en iyi çalışılmış otofaji sinyal yoludur. PINK1 genellikle sağlıklı mitokondrilerde tespit edilemez çünkü mitokondriye girdikten sonra intramembran hidrolazlar (Parl) tarafından parçalanır ve daha sonra temizlenir. Şekil 5'te gösterildiği gibi, mitokondri hasar gördüğünde, PINK1'in mitokondriyal yola girişi, iç membran potansiyelindeki azalma nedeniyle engellenir, mitokondrinin dış membranında sürekli olarak birikir ve parkini hasarlı mitokondriye toplar. Parkin, PINK1 tarafından aktive edildiğinde hasarlı mitokondriyal membran proteinlerini ubikitine edebilen bir E3 ubikitin protein ligazdır. Seçici otofaji adaptör proteini p62 tarafından tanınır ve daha sonra otofaji ile ilişkili protein mikrotübül ilişkili protein 1 hafif zincir 3'e (LC3) otofagozom membranı üzerinde bağlanarak otofajiyi başlatır ve nihayetinde hasarlı mitokondriyi bozar. Bu çalışma, PINK1 ve Parkin'in mRNA ve protein seviyelerinin model grubunda önemli ölçüde arttığını ve bunun da hasarlı mitokondrilerin varlığını gösterdiğini ortaya koymuştur. PINK1/Parkin yolu aktive olmuştur, ancak hasarlı mitokondriler işlev bozukluğu nedeniyle otofaji tarafından parçalanmamış olabilir. Atractylodes macrocephala'dan elde edilen polisakkaritler ve n-butanol ile tedaviden sonra, her bir sıçan grubunda PINK1 ve Parkin'in mRNA ve protein seviyeleri azalmıştır, bu da bazı hasarlı mitokondrilerin otofaji ile parçalandığını ve temizlendiğini göstermektedir.

Mitokondriyal otofaji, otofaji ile ilgili birçok protein tarafından yakından düzenlenir, bu nedenle LC3 ve p62'nin daha kritik olduğu otofajinin gücünü belirlemek için genellikle belirli anahtar proteinlerin ifadesi kullanılır. Otofaji oluşmadığında, LC3'ün çoğu sitoplazmada LC3I şeklinde bulunur. Otofaji gerçekleştiğinde, LC3 ubikitinasyon modifikasyonuna uğrar ve otofagozomların membran yüzeyinde bulunan LC3II'yi oluşturmak için otofagozomların yüzeyindeki fosfatidiletanolamine bağlanır. Bu nedenle, LC3II'nin görünümü genellikle otofajinin önemli bir belirtecidir. Önemli bir seçici otofaji adaptör proteini olan p62, LC3II'ye bağlanabilir ve seçici otofaji için bir substrat görevi görebilir. Lizozomlar ve otofagozomlar bağlanma aşamasındayken, p62 lizozomlar için bir donör olarak hareket edebilir, otofagozomları onlarla bağlanmaya ve otolizozomlar oluşturmaya yönlendirebilir. Son olarak, substratlar lizozomlardaki proteolitik enzimler tarafından parçalanır ve p62 daha sonra birlikte parçalanır. Otofaji genellikle p62'de bir azalma ile gerçekleşir. Bu çalışmada, model gruptaki LC3II proteini ekspresyonunun ve LC3II/I oranının boş gruptakilere kıyasla önemli ölçüde düşük olduğu gözlemlenmiştir; bu da dalak eksikliği sırasında gastrik antral doku hücrelerinde otofagozom oluşumunun kısıtlandığını göstermektedir. p62 mRNA ve protein seviyelerindeki artış otofaji aktivitesinin inhibisyonuna işaret etmektedir. Atractylodes macrocephala, Atractylodes macrocephala ve n-butanolden elde edilen polisakkaritlerin uygulanmasından sonra, her sıçan grubunda LC3 Ⅰ'nin LC3II'ye dönüşümü artmış ve p62 mRNA ve protein seviyeleri düşerek otofaji seviyelerinde bir artış olduğunu göstermiştir. Transmisyon elektron mikroskobu sonuçlarına paralel olarak, model grup sıçanların mitokondriyal yapısı ciddi şekilde hasar görmüş ve otofajik yapı gözlenmemiştir, bu da bozulmuş otofaji fonksiyonunun hasarlı mitokondri birikimine yol açmış olabileceğini göstermektedir. Uygulamadan sonra, her bir sıçan grubundaki mitokondriyal yapısal hasar azalmış ve otofajik lizozomların sayısı artmıştır. Bu nedenle, dalak eksikliğinin sıçan mide antral dokusunda mitokondriyal otofaji fonksiyonunun bozulmasına yol açtığına, Atractylodes macrocephala ve Atractylodes macrocephala'dan elde edilen polisakkaritlerin n-butanol ile uygulanmasının ise otofajiyi desteklediğine inanıyoruz.

Mitokondriyal otofaji tıkanıklığına genellikle reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretimi eşlik eder ve hücre içi ROS seviyelerindeki artış oksidatif stresi indükler. Oksidatif stres mitokondriyal membrana saldırarak membran potansiyelinde azalmaya, mitokondriyal hasara ve fonksiyonel bozukluğa yol açar, bu da enerji üretim kusurlarını ve ROS artışını tetikleyerek bir kısır döngü yaratır. Hasarlı ve işlevsiz mitokondriler, ROS üretimini azaltmaya ve normal hücrelerde oksidatif hasarı önlemeye yardımcı olan mitokondriyal otofaji ile seçici olarak temizlenir. H2O2, hücrelerdeki ana endojen ROS olup, neredeyse tüm oksidatif stres faktörleri tarafından üretilebilir ve hücrelerin içine ve dışına serbestçe yayılabilir, bu da oksidatif antioksidan sistemde bir dengesizliğe neden olur. Bu nedenle, bu deney H2O2 içeriğini tespit ederek ROS seviyelerini dolaylı olarak değerlendirmektedir. Araştırma sonuçları, dalak eksikliği olan sıçanlarda H2O2, membran potansiyeli ve ATP seviyelerinin azaldığını ve mitokondriyal fonksiyonun bozulduğunu göstermiştir. Atractylodes macrocephala'dan elde edilen polisakkaritler ve n-butanol ile tedavi, mitokondriyal otofajiyi teşvik ederek ve hasarlı mitokondrilerin temizlenmesini artırarak elde edilebilecek mitokondriyal fonksiyonu önemli ölçüde iyileştirmiştir.

Özet olarak, Atractylodes macrocephala'nın polisakkaritlerinin ve n-butanol bileşenlerinin mide antrum dokusundaki otofaji bozukluklarını iyileştirerek ve mitokondriyal fonksiyonu geri kazandırarak dalak eksikliğini düzenleyebileceğini düşünüyoruz. Dahası, kepek ile karıştırılarak kızartıldıktan sonra polisakkaritler ve n-butanol bileşenleri ham üründen önemli ölçüde daha etkilidir.