Uzun Kodlamayan RNA TUG1/miR-26a'yı Düzenleyen Gynostemma pentaphyllum Saponinlerinin ApoE -/- AS Farelerinde Mitokondriyal Apoptoz ile Etkileşiminin Karaciğer Lipid Birikimi Üzerindeki Etkisi ve Mekanizması Üzerine Çalışma
Ateroskleroz (AS), kardiyovasküler ve serebrovasküler hastalıkların erken evresindeki ana patolojik temeldir. Karaciğer, AS ve ilişkili hastalıkların başlaması ve gelişmesinde en hassas organlardan biridir. Lipid birikim seviyesi doğrudan veya dolaylı olarak arter intimasındaki lipid birikimini yansıtır ve AS seviyesini tahmin etmek için bir gösterge olarak kullanılabilir. İnsan genomunun çoğunluğu, kodlamayan RNA'lar (ncRNA'lar) üretmek için transkribe edilen kodlamayan bölgelerden oluşur. MikroRNA'lar (miRNA'lar) ve uzun kodlamayan RNA'lar (LncRNA'lar) ncRNA'ların iki önemli sınıflandırmasıdır. Bunlar arasında LncRNA, çeşitli mekanizmalar aracılığıyla farklı seviyelerde gen ifadesini düzenleyerek biyolojik işlevlerini yerine getirir. Son yıllarda, miRNA ve LncRNA arasındaki etkileşimin hastalıkların oluşumu ve gelişimindeki moleküler mekanizması insanların dikkatini çekmiştir. Taurin upregulates gene 1 (TUG1) evrimsel olarak yüksek oranda korunmuş uzun kodlamayan bir RNA'dır. Çalışmalar, TUG1'in özofagus kanseri, mide kanseri, karaciğer kanseri, akciğer kanseri ve diğer kanserlerin oluşumu ve gelişimi ile ilişkili olduğunu, ancak TUG1 ile karaciğer lipid birikimi ve ateroskleroz arasındaki ilişkinin hala nadir olduğunu bulmuştur. Araştırmalar, uzun kodlamayan RNA TUG1'e müdahale etmenin, miR-26a'yı yukarı doğru düzenleyerek LPS kaynaklı mitokondriyal hasarı, hücre apoptozunu ve enflamatuar yanıtı hafifletebileceğini bulmuştur.

Gynostemma pentaphyllum (GP), Gynostemma cinsinden çok yıllık otsu bir asmadır. Adı ilk olarak Ming Hanedanlığı'nın "Saving the Wasteland Materia Medica" adlı eserinde geçmektedir. Qi ve dalağı besleyici, balgam ve öksürüğü giderici, ısıyı temizleyici ve detoksifiye edici etkilere sahiptir. Bir zamanlar Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın "Kıvılcım Programı" kapsamında geliştirilecek "değerli Çin bitkisel ilacı" olarak listelenmiş ve 2002 yılında Sağlık Bakanlığı tarafından sağlık ürünleri listesine dahil edilmiştir. 1970'lerden beri insanlar Gynostemma pentaphyllum'un kimyasal bileşimini ve farmakolojik etkilerini sistematik olarak incelemişlerdir. Araştırmalar, ana tıbbi içeriğinin gypenosides (GPs) olduğunu bulmuştur. GP'ler lipid düşürücü, antiplatelet agregasyon ve anti trombotik etkiler yoluyla anti AS etkiler gösterir. Erken aşamada, araştırma grubu oksidatif LDL kullanarak vasküler endotel hücrelerinde mitokondriyal membran potansiyeli hasarı ve solunum zinciri kompleksleri I, II, III, IV ve V'in enzim aktivitesinde azalma meydana getirmiştir. GP'lerin, gypenoside XILX ve ginsenoside GRb3 gibi aktif bileşenlerinin mitokondriyal membran potansiyelini artırabildiği; mitokondriyal enerji metabolizmasıyla ilgili proteinleri etkilediği; ox LDL'nin yukarı regülasyonunun endotel hücrelerinde otofajiyi indüklediği, endotel hücre hasarını azalttığı ve ox LDL ile indüklenen endotel hücreleri üzerinde koruyucu bir etki gösterdiği de açıklığa kavuşturulmuştur. Önceki araştırmalara dayanarak, bu makale GP'lerin uzun kodlamayan RNA TUG1/miR-26a aracılığıyla mitokondriyal apoptoza müdahale ederek ApoE -/- AS farelerinde karaciğer lipid birikimini iyileştirip iyileştirmediğine ve böylece AS'yi önleyip tedavi edip etmediğine odaklanmaktadır.

İnsanların yaşam standartlarının önemli ölçüde iyileşmesiyle birlikte beslenme yapısı da değişmiştir. Yüksek kolesterol diyeti ve yüksek yoğunluklu iş baskısı faktörleri altında, kardiyovasküler hastalıkların görülme oranı giderek artmıştır. AS, kardiyovasküler hastalıkların en önemli ölüm faktörüdür ve bu hastalıkların önlenmesi ve tedavisi için büyük önem taşımaktadır. GP, Cucurbitaceae familyasına ve Gynostemma cinsine ait çok yıllık otsu sarmaşıklar serisidir. Gynostemma pentaphyllum'un tüm bitkisi, serin bir yapıya, acı bir tada ve hafif bir tatlılığa sahip ilaç olarak kullanılır. Akciğer, dalak ve böbrek meridyenlerine aittir ve ısıyı temizleme ve detoksifiye etme, öksürüğü durdurma, akciğerleri temizleme, balgamı ortadan kaldırma, kalbi besleme ve zihni sakinleştirme, qi'yi yenileme ve öz üretme etkilerine sahiptir. GP'ler, GP'den elde edilen ve 80'den fazla ginsenosid türü içeren bir grup aktif bileşendir. Tüm GP'lerin glikozit bileşenleri, AS gibi kardiyovasküler hastalıkların tedavisi ve önlenmesi üzerinde önemli etkileri olan dammaran tipi tetrasiklik triterpenoidlerdir.

Uzun kodlamayan ribonükleik asit (LncRNA), uzunluğu 200 nt'yi aşan, protein kodlama işlevi olmayan ve başlangıçta RNA transkripsiyon sürecinde "gürültü" olarak kabul edilen bir tür işlevsel RNA molekülüdür. Bununla birlikte, son çalışmalar LncRNA'ların çeşitli insan hastalıklarının oluşumunda ve gelişiminde rol oynadığını bulmuştur. LncRNA'nın kardiyovasküler hastalıklarda da farklı ekspresyona sahip olduğunu ve kardiyovasküler hastalıkların düzenleyici ağında farklı mekanizmalar yoluyla rol oynadığını, kardiyovasküler hastalıkların oluşumuna ve gelişimine katıldığını belirtmek gerekir. Önceki çalışmalar, miRNA'nın hedef mRNA üzerindeki tamamlayıcı dizilere bağlanarak mRNA translasyonunu engellediğini veya mRNA degradasyonunu teşvik ettiğini, LncRNA'nın ise miRNA ile etkileşime girerek mRNA'yı etkileyen ve gen ekspresyonunu düzenleyen bir miRNA süngeri olarak hareket edebildiğini göstermiştir. Araştırmalar, hipoksi / reoksijenasyon koşulları altında, LncRNA AK088388'in miR-30a için endojen bir RNA süngeri olarak hareket ederek kardiyomiyositlerde otofajiyi düzenlediğini bulmuştur. LncRNA Mexis, LXR transkripsiyonuna dayanan ATP bağlayıcı kaset taşıyıcı A1 (ABCA1) geninin bir amplifikatörüdür ve ABCA1 proteini, yüksek yoğunluklu lipoprotein (HDL) oluşumu ve kolesterol akışının düzenlenmesi için çok önemli olan kolesterolü arteriyel duvar hücrelerinden dışarı pompalayabilir. LncRNA'nın lipid metabolizmasına ve AS oluşum ve gelişim mekanizmasına katılımının göz ardı edilemeyeceği görülebilir. TUG1, evrimde yüksek oranda korunmuş uzun kodlamayan bir RNA'dır. Mevcut araştırmalar, TUG1'in yalnızca özofagus kanseri, mide kanseri, karaciğer kanseri ve akciğer kanseri gibi kanserlerin oluşumu ve gelişimi ile yakından ilişkili olmadığını, aynı zamanda LncRNA TUG1 ve miR-138-5p arasındaki etkileşimin kronik kalp yetmezliğinin patogenezinde ve gelişiminde rol oynayabileceğini göstermiştir. Ayrıca, miR-26a'nın yukarı regülasyonu, LPS kaynaklı mitokondriyal hasarı ve hücre apoptozunu hafifletebilir. Araştırmalar, miRNA-26'nın kardiyovasküler hastalıklarda önemli bir rol oynadığını ve kalp hastalıklarında ekspresyonunun aşağı regüle edildiğini ortaya koymuştur. miRNA-26, hem sıçan modellerinde hem de miyokardiyal hücrelerde miRNA-26a/b ekspresyonunun aşağı regülasyonu ile miyokardiyal hipertrofide kilit bir rol oynamaktadır. Araştırma grubunun ön araştırması, mitokondriyal apoptoz yolunun AS'nin oluşumunda ve gelişiminde önemli bir rol oynadığını ve GP'lerin bu süreçte düzenleyici bir etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu çalışma, 12 hafta boyunca yüksek yağlı diyetle beslenen ApoE -/- farelerdeki aterosklerozun tipik patolojik özelliklerine dayanarak, ana araştırma nesnesi olarak klasik ateroskleroz modelini (ApoE -/- C57BL/6J fareler) ve normal kontrol olarak C57BL/6J fareleri seçmiştir. GP'lerin uzun kodlamayan RNA TUG1/miR-26a aracılığıyla mitokondriyal apoptoza müdahale ederek ApoE -/- AS farelerinde hepatik lipid birikimini iyileştirip iyileştirmediği ve böylece aterosklerozu önleyip tedavi edip etmediği üzerine odaklanılmıştır.

Araştırmalar, GP'lerin ApoE -/- AS farelerinde kan lipit seviyelerini ve karaciğer lipit birikimini önceki çalışmalarla tutarlı olarak iyileştirebileceğini bulmuştur. Bu temelde, ilk olarak ApoE -/- AS fare karaciğerinde uzun kodlamayan RNA TUG1'in önemli ölçüde yukarı regüle olduğu, miR-26a'nın ise önemli ölçüde aşağı regüle olduğu bulunmuştur. GP'lerle müdahaleden sonra, yukarıdaki durum tersine bir sonuç göstermiştir. Bu arada, mitokondriyal apoptoz yolağı ile ilgili göstergeler de değişikliğe uğramıştır. ApoE -/- AS farelerinin karaciğerinde Bcl-2, Bax, Cytc, temizlenmiş, kaspaz-3, temizlenmiş, kaspaz-9 ve temizlenmiş PARP mRNA ve proteininin ifade eğilimleri temelde tutarlıydı. Model grupta, Bcl-2 mRNA ve protein ekspresyonu önemli ölçüde azalırken, Bax, Cytc, temizlenmiş kaspaz-3, temizlenmiş kaspaz-9 ve temizlenmiş PARP mRNA ve protein ekspresyonu artmıştır. GP'lerle müdahaleden sonra, Bcl-2 mRNA ve proteininin ekspresyonu artarken, Bax, Cytc, temizlenmiş kaspaz-3, temizlenmiş kaspaz-9 ve temizlenmiş PARP mRNA ve proteininin ekspresyonu azalmıştır. Mitokondri, hücrelerde aerobik solunumun ana üssü ve enerji temini için önemli bir bölgedir ve hücre apoptozunun oluşumunda önemli bir rol oynar. Mitokondri, hücrelerin enerji fabrikası olarak hizmet veren ve oksidatif fosforilasyon ve ATP üretimine katılan hücre apoptozunun kilit düzenleyicileridir. Aynı zamanda, mitokondriyal işlev bozukluğu da ATP sentezinin bozulmasına yol açabilir. Endojen mitokondriyal yol, hücre apoptozunun ana yollarından biridir ve Cytc, hücre apoptozu ile yakından ilişkili olan mitokondride bulunan bir maddedir. Apoptotik sinyallerin uyarılması altında, mitokondriyal membranın geçirgenliği gelişimsel bir durumdadır ve Cytc'nin salınması ve kaspaz aktivasyonu mitokondriyal apoptoza yol açar. Cytc'nin mitokondriden sitoplazmaya salınmasının mitokondriyal apoptoz yolunun tetiklenmesinde kilit bir adım olduğu görülebilir. Cytc salınımı, hücre apoptozunun erken aşamalarında meydana gelen önemli bir olaydır. Spesifik süreç, mitokondriyal MPTP veya Bcl-2 ailesi üyeleri tarafından düzenlenen MOMP'nin sitoplazmaya salınmasını ve ardından sitoplazmaya salınan Cytc'nin daha fazla kullanılmasını içerir. ATP/dATP varlığında, apoptotik bir kompleks oluşturmak için kaspaz-9 ile bağlanabilir ve bu da kaspaz-9'u aktive eder. Aktive kaspaz-9 daha sonra kaspaz-3'ü aktive ederek kaspaz kaskad reaksiyonunu başlatır ve hücre apoptozuna yol açar. Kaspaz, normalde inaktif bir yapıda bulunan bir tür zimojendir. Kaspaz bağımlı mitokondriyal yolda, Cytc mitokondriden salınır ve bir multimer oluşturmak için ATP ve Apaf-1 ile birleşir. Aynı zamanda, kaspaz-9 zimojeni hidrolize edebilen ve kaspaz-9'u aktive edebilen apoptotik bir cisim oluşturmak için kaspaz-9 ona bağlanır. Aktive kaspaz-9, DNA onarım enzimi PARP'ı parçalayarak PARP'ın küçük parçalara ayrılmasına ve normal şekilde işlev görememesine neden olan, DNA parçalanmasına yol açan ve sonuçta hücre apoptozuna neden olan kaspaz-3'ü daha da aktive edebilir. Yukarıdaki sonuçlar, GP'lerin uzun kodlamayan RNA TUG1/miR-26a aracılığıyla mitokondriyal apoptoza müdahale ederek ApoE -/- AS farelerinde karaciğer lipid birikimini iyileştirebileceğini ve böylece AS'yi önleyip tedavi edebileceğini göstermektedir. Girişim mekanizması, mitokondriyal apoptozu düzenleyen Bcl2, Bax, Cytc, bölünmüş kaspaz-3, bölünmüş kaspaz-9 ve bölünmüş PARP ekspresyon seviyeleri ile ilişkili olabilir. Bununla birlikte, spesifik hedefli düzenleyici ilişkisinin sonraki hücre deneyleri yoluyla daha fazla doğrulanması gerekmektedir. Bu çalışmanın, hastalıkların önlenmesi ve tedavisinde geleneksel Çin tıbbının ağ hedef analizinin yanı sıra çok bileşenli ve çok hedefli geleneksel Çin tıbbının karmaşık mekanizmalarının analizi için temel oluşturması beklenmektedir. Kardiyovasküler hastalıkların önlenmesi ve tedavisinde geleneksel Çin ve Batı tıbbının kombinasyonu ve klinik uygulamalar için daha güçlü deneysel kanıtlar sağlayacaktır.