Bölüm 3: Isorhamnetin'in Diyabet ve İlişkili Komplikasyonları Üzerindeki Etkileri: In Vitro ve In Vivo Çalışmaların Gözden Geçirilmesi ve İlgili Moleküler Yolun Post Hoc Transkriptom Analizi
Mar 29, 2022
Daha fazla bilgi için. temastina.xiang@wecistanche.com
5. Post Hoc Transkriptom Analizi, Kök Hücre Tabanlı Bir Araçta Isorhamnetin'in Diyabet Üzerindeki Potansiyel Etkisini Tahmin Eder
Perinatal kullanarak kök hücre tabanlı bir araç kurduk.kök hücre, insan amniyotik epitel hücreleri (hAEC'ler), tüm genom mikroarray analizini kullanarak doğal bileşiklerin biyoaktivitelerini değerlendirmek için [71,140-144]. Son yıllarda, şifalı bitkilerde giderek daha fazla sayıda biyoaktif bileşik, potansiyel terapötik ve önleyici etkileri açısından taranmıştır. Bu bağlamda, insan pluripotent kök hücrelerini (hPSC'ler) kullanan kök hücre temelli yaklaşımlar, hem akademik araştırmalarda hem de ilaç endüstrisinde binlerce bileşiğin ilaç taraması ve doğrulanması için fizyolojik olarak in vitro insan modelleriyle daha alakalı olduğu için büyük ilgi görmektedir[145-147]. Bununla birlikte, embriyonik kök hücreler (hESC'ler) ve indüklenmiş pluripotent kök hücreler (hiPSC'ler) dahil olmak üzere hPSC'ler sınırlı hücre kaynaklarına sahiptir, invaziv ekstraksiyon prosedürleri, pahalı hücre yeniden programlama ve kritik bakım prosedürleri gerektirir, ayrıca etik kısıtlamalar oluşturur ve bu nedenle ilaç taraması için pratik bir kaynak olarak daha az elverişlidir. Öte yandan, hAEC'ler, tıbbi bir atık ürünü olan atılan plasenta teriminden türetilir. İstilacı hasat prosedürleri gerektirmezler ve minimum etik kaygıları vardır. Ayrıca, hAEC'ler pluripotent epiblastlardan türetilir ve böylece ESC benzeri çok soylu farklılaşma potansiyelini korur ve üç germ katmanının hepsinden hücrelere farklılaştırılabilir [148-151].
Uygun farklılaşma protokolü üzerine, hAEC'lerin hepatosit benzeri hücrelere [152-155], kolanjiyositlere [156] ve en önemlisi pankreas β benzeri insülin üreten hücrelere [157-160] ayırt edilebileceğini belirtmek gerekir. hAEC ile indüklenen pan-kreatik hücrelerin streptozotosin ile indüklenen diyabetik farelere transplantasyonu, kan şekeri seviyesini normalleştirebilir [161]. hAEC'ler [162] ve hAEC'lerden [163] türetilen eksozomlar, anjiyogenez ve fibroblast fonksiyonunu teşvik ederek ve iltihabı azaltarak diyabetik yara iyileşmesini hızlandırabilir. hAEC'leri adacık organoidlerine [164] dahil etmek ve yerli adacıkları bir hAEC tabakası [165] ile korumak, diyabetik fare modellerinde adacık engraftmanını ve revaskülarizasyonu artırabilir. Ek olarak, hAEC kaynaklı hepatosit benzeri hücrelerin yanı sıra hAEC'nin kendisinin, hepatik fibroz [166,167], siroz [168] ve karaciğer yetmezliği [169] dahil olmak üzere karaciğer hastalıklarında terapötik etkinliğe sahip olduğu bildirilmiştir.
DM'nin karmaşık patofizyolojisi göz önüne alındığında, hAEC, bileşiklerin karınca-diyabetik etkilerini incelemek için ideal bir in vitro model olmayabilir. Bununla birlikte, kök hücre benzeri özellikleri nedeniyle, hedef bileşiklerin ilk taraması için kullanılabilir. Daha önce hAEC'lerde isorhamnetinin antifibrotik [71] ve hepatik farklılaşmaya neden olan [170] potansiyelini araştırmıştık. Bu çalışmada, isorhamnetinin potansiyel işlevlerini keşfetmek için daha önce yayınlanmış verilerimizin [71] hedefli bir ikincil analizini gerçekleştirdik.diyabet(Şekil 4). 10. gün kontrolünün (n = 3) ve isorhamnetin ile muamele edilmiş (n = 3) hAEC'lerin üç biyolojik replikası için veri analizi yapıldı. Hücreler 3D hücre kültüründe yetiştirildi. Kontrol hücreleri plasental bazal epitel hücre ortamında (Promo Cell, Cat.#C-26140) herhangi bir farklılaşma ortamı veya büyüme faktörü olmaksızın tutulurken, tedavi hücrelerine 10 gün boyunca 20 mM isorhamnetin (Sigma-Aldrich, Japonya) takviyesi yapıldı. Diferansiyel olarak eksprese edilen genler (DEG'ler), doğrusal bir kıvrım değişimine sahip genler olarak adlandırılır>2 ve p-değeri<0.05(one-way between-subjects="" anova).="" a="" total="" of="" 303="" degs="" were="" identified;="" among="" them,="" 60="" were="" upregulated="" and="" 243="" were="" downregulated.="" details="" of="" methodology="" have="" been="" explained="" elsewhere="" [71,170].="" all="" microarray="" data="" are="" available="" at="" gene="" expression="" omnibus(geo)="" under="" accession="" number:="" gse153149="" (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc="GSE153149,accessed" on="" 24="" november="">
Daha fazla ürün öğrenmek için buraya tıklayın
5.1. Hücre Tipi İmza Gen Setleri
hAEC'ler üzerine yaptığımız önceki çalışmalarda, farklı bileşik tiplerinin, hAEC'lerin farklılaşmasını, bir kafeik asit esteri, rosmarinik asit [142] ve bir kafeoilkinik asit türevi3,4,5-Tri-O-Caffeoylquinic Acid (TCQA) [140] gibi farklı hücre soylarına yönlendirebileceğini, oysa bir antosiyanin, siyanidin-3-O-glukozit (Cy3G), hAEC'lerde adiposit farklılaşmasına [143] neden olduğunu bulduk. Doğal bileşiklerin biyoaktivitelerinin veya işlevlerinin genellikle DEG'ler tarafından zenginleştirilmiş hücre tiplerinden tahmin edilebileceğini gözlemledik.
Önemli ölçüde zenginleştirilmiş hücre tipi imza veri setlerini, GSEA çevrimiçi yazılımının Moleküler İmzalar Veritabanı (MSigDB) sürüm 7.4'ünü kullanarak inceledik (https://software. broadinstitute.org/gsea/index.jsp; 26 Kasım 2021'de erişildi)[171]. Bu gen setleri, insan dokusu tek hücreli dizileme çalışmalarında tanımlanan hücre tipleri için küme belirteci imza genleri içerir ve organoid modellerin geliştirilmesi deneyleri gibi veri kümelerinde hücre tipi atamalarını kolaylaştırır.
En önemli derecede zenginleştirilmiş hücre tipi gen setinin pankreas mezenkimal stromal hücreleri olduğunu [172] bulduk(Şekil 4A). Ek olarak, pankreas duktal ve endotel hücre tipleri anlamlı derecede zenginleştirilmiştir [172]. İsorhamnetin ile tedavi edilen hAEC'lerdeki pankreas imza genleri, epitelyal-mezenkimal geçiş, TGF-β sinyalleme, NF-kB yoluyla TNF-α sinyalizasyonu, KRAS sinyalizasyonu ve yağ asidi metabolizmasında rol oynar. HSC'ler, kupffer hücreleri, safra kanalı hücreleri [173] ve fetal karaciğer mezotelyal hücreleri [174] gibi çeşitli hepatik imza gen setleri de önemli ölçüde zenginleştirilmiştir. Ayrıca fibrilin1 + fibro-adipojenik progenitör (FBN1 + FAP) hücreleri, fibro-adipojenik progenitör (FAP) hücreleri ve iskelet kası perisitleri [175] dahil olmak üzere önemli ölçüde zenginleştirilmiş birkaç iskelet kası imza gen seti vardı. İsorhamnetin ile tedavi edilen hAEC'lerde hepatik imza genlerinin biyolojik fonksiyonları çeşitli inflamatuar yanıt yollarını içerirken, iskelet kası imza genleri yara iyileşmesini, kollajen fibril organizasyonunu ve MAPK kaskadını düzenler. Anlamlılık, çoklu hipotez testi için Benjamini ve Hochberg düzeltmesinden sonra hipergeometrik p-değerinin bir analoğu olan yanlış keşif oranı olarak ölçüldü (FDR q-değeri)<>
5.2.Önemli Ölçüde Zenginleştirilmiş Hallmark Gen Setleri
Daha sonra, MSigDB'deki önemli ölçüde zenginleştirilmiş ayırt edici gen kümelerini inceledik (26 Kasım 2021'de alındı). Hallmark gen kümeleri, gen kümesi örtüşmelerini tanımlamaya ve tutarlı ekspresyon gösteren genleri tutmaya dayalı olarak üretilen spesifik, iyi tanımlanmış biyolojik durumları veya süreçleri temsil eder. Ayırt edici özellikler, 4000'den fazla örtüşen gen kümesinden yoğunlaştırılmış 50 gen setinden oluşan bir koleksiyona sahiptir ve böylece gürültü ve fazlalığı azaltmıştır [176].
Önemli ölçüde zenginleştirilmiş ayırt edici gen setleri arasında epitel-mezenkimal geçişi tanımlayan genler, hipoksiye yanıt olarak yukarı regüle edilmiş genler, TNF'ye yanıt olarak NF-kB tarafından düzenlenen genler, KRAS aktivasyonu ile yukarı ve aşağı regüle edilen genler, kaspazların aktivasyonu ile apoptoza aracılık eden genler, miyogenezde rol oynayan genler, TGF-β1'e yanıt olarak yukarı regüle edilmiş genler, IL-2 stimülasyonuna yanıt olarak STAT5 tarafından yukarı regüle edilen genler, inflamatuar yanıtı tanımlayan genler, p53 yolaklarında ve ağlarında rol oynayan genler ve glikoliz ve glukoneogenezde rol oynayan proteinleri kodlayan genler (Şekil 4B). Önemi FDR q-değerinde dikkate alındı<>
İlginç bir bulgu, KRAS aktivasyonunun isorhamnetin ile muamele edilmiş hAEC'lerin DEG'leri tarafından zenginleştirilmesidir. KRAS'ın neden olduğu birkaç gen ekspresyonunun, MMP9, TSPAN1 ve ITGBL1 gibi isorhamnetin tarafından önemli ölçüde aşağı regüle edildiği bulunmuştur. Hiperglisemi, pankreas hücrelerinde [177] KRAS mutasyonlarına yol açan genomik instabiliteyi tetikler ve ayrıca pankreas [178] ve kolon kanserlerinin [179] artmış riski ve invazivliği ile ilişkilendirilmiştir. Wang ve ark., isorhamnetinin, Ras / MAPK sinyal yolu aktivitesini [134] aşağı regüle ederek pankreas adenokarsinom hücre hattı PANC-1'in proliferasyonunu baskıladığını bildirmiştir. Bu nedenle, Bölüm 4.2.4'te belirtildiği gibi, isorhamnetin'in diyabette, özellikle pankreas kanserlerinde KRAS'a bağlı kanser riski üzerindeki etkisi daha fazla araştırmaya değer.
5.3. Önemli Ölçüde Zenginleştirilmiş Yollar
DEG'lerin daha ileri yol analizi, Comparative Toxicogenomics Database(CTD)(http://ctdbase.org/; erişim tarihi: 29 Kasım 2021)[180] kullanılarak gerçekleştirilmiştir. CTD, Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi'ni (KEGG) ve REAKTOME yollarını temsil eder. Birkaç tane buldukInflamatuardiyabetik komplikasyonlarda yolaklar, kollajen oluşumu ve montajı, PI3K-Akt sinyal yolu ve AGE-RAGE sinyal yolu anlamlı derecede zenginleştirildi (Şekil 4C).
Gelişmiş glikasyon son ürünleri (AGE'ler), enzimatik olmayan glikasyon ve proteinlerin, lipitlerin ve nükleik asitlerin oksidasyonu yoluyla üretilir. İleri glikasyon son ürünleri (RAGE) için reseptörler immünoglobulin süper ailesine aittir. AGE / RAGE sinyalizasyonu, protein kinaz C, NADPH oksidaz ve MAPK'ları içeren çoklu hücre içi sinyal yollarını aktive eden ve IL-1, IL-6, TNF-α, VCAM-1 ve VEGF'nin NF-kB kaynaklı ekspresyonuna neden olan karmaşık ve karmaşık bir kaskaddır. Özellikle, AGE / RAGE sinyalizasyonu, TGF aracılı fibroz, NFkB ve ERK1/2 yolaklarının aktivasyonu yoluyla diyabet aracılı vasküler kalsifikasyonda rol β [181-184]. İsorhamnetinin, COL1A1, COL1A2, COL4A6, FN1, MMP2 ve SERPINE1 gibi AGE / RAGE sinyalizasyonu ile ilişkili gen ekspresyonunu önemli ölçüde azalttığını bulduk. Önceki bölümde tartışıldığı gibi, isorhamnetinin antifibrotik etkileri iyi belgelenmiştir [71,74,99,119] ve bu nedenle, isorhamnetinin diyabete bağlı vasküler patolojide de yararlı etkileri olabileceği iddia edilebilir.
5.4.Önemli Olarak Zenginleştirilmiş Metabolik Hastalıklar ve İlgili Gen Ekspresyonları
Küratörlü gen-hastalık ilişkilendirme verileri CTD'den alınmıştır (29 Kasım 2021'de alınmıştır). Sadece önemli ölçüde zenginleştirilmiş metabolik hastalıkların küratörlüğünü yaptık. Zenginleştirmenin önemi, Bonferroni yöntemiyle ayarlanan hipergeometrik dağılım ile hesaplanmıştır. Önemli ölçüde zenginleştirilmiş metabolik hastalıklar DM, glukoz ve lipid metabolizması bozuklukları, hiperglisemi ve obeziteyi içeriyordu (Şekil 4D). Isı haritası, PPAR'ların, TGF'lerin, TNF'lerin, IL'lerin, kollajenin ve apoptozu indükleyen gen ekspresyonlarının, isorhamnetin ile tedavi edilen hAEC'lerde anlamlı derecede aşağı regüle edildiğini göstermektedir (Şekil 4E). Öte yandan, insülin reseptörleri, lipoprotein lipazları ve apoptoz inhibitörleri, isorhamnetin ile tedavi edilen hAEC'lerde anlamlı derecede yukarı regüle edilmiştir.
İsorhamnetin ile tedavi edilen hAEC'lerin hedeflenen mikroarray veri analizimiz, isorhamnetinin DM ve ilişkili komplikasyonları ile ilgili biyolojik fonksiyonların düzenlenmesindeki potansiyelini de doğruladı.
6. İsorhamnetin Aglison ve Glikozile Türevlerinin Biyoyararlanımı ve Bağırsak Emilimi
Çeşitli kategorilerin varlığı ileflavonoidlerDoğada, bu bileşiklerin vücuttaki varlığını analiz etmek ilginçtir. İsorhamnetinin metabolizması ve tüketimden sonra insan vücudundaki mevcudiyeti hakkında konuştuğumuzda, kökeni, metabolizması ve taşınması hakkında konuşuyoruz. Bu, insan serumundaki flavonoller gibi bazı flavonoidlerin kromatografisi ile yapılan bir gözleme dayanmaktadır. Sıvı kromatografi-kütle spektrometresi, vücuttaki aglison ve glikozit formlarındaki bazı flavonoidlerin biyoyararlanımı hakkında fikir verir [49]. Kütle spektrometresi, biyolojik örneklerdeki flavonoidleri belirlemek için kullanılabilir [185]. Bir çalışmada 23 karışık sülfat, metil, glukuronid ve glikoz türevleri bildirilmiştir.Quercetininsan gönüllülerin hem idrarında hem de plazmasında, hafifçe kızartılmış kırmızı soğanların yutulmasından 1 saat sonra. Bu çalışmada plazmada hem quercetin hem de isorhamnetin'in glikozitleri tespit edildi [186].
Besinlerin sindirim sisteminden girişinde çeşitli faktörler rol oynar. Örneğin, bağırsak mikrobiyotasından gelen enzimler fenolik bileşiklerin girişini etkiler.
Bir fare modelinde ginkgo yaprağı ekstraktları üzerinde yapılan bir çalışma, bağırsak mikrobiyotasının bazı biyoaktif moleküllerin, özellikle de isorhamnetinin [187] gastrointestinal sistemden biyoyararlanımı ve emilimi üzerindeki önemini göstermiştir. Bu adımda, bağırsak mikrobiyotasının enzimleri üretirflavonoidaglikonlar ve çeşitli halka fisyon ürünleri. Tam kan örneklerinin analizleri, isorhamnetin alımının antibakteriyel tedavi ile arttığını ve bağırsak mikrobiyota enzimlerinin isorhamnetin gibi doğal moleküllerin farmakokinetiği üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu düşündürmektedir.Antibakteriyelveya probiyotik tüketimi, isorhamnetinin glikozit formunun biyoyararlanımını artırabilir. Ek olarak, in vitro biyotransformasyon oranları ve biyoaktif moleküllerin ikamet süreleri normal, diyabetik ve diyabetik nefropati sıçanları arasında farklılık göstermiştir [188].
Öte yandan, farklı membran taşıyıcıları, sodyuma bağımlı glikoz taşıyıcı 1 (SGLT1) ve çoklu ilaç direnci ile ilişkili proteinler 2 ve 3 (MRP2 ve MRP3) [189] gibi flavonoidlerin taşınmasını kontrol eder. Bu bağlamda, MRP taşıyıcıları isorhamnetinin transsellüler ve parasellüler transport yollarını düzenler [190]. Hücrelerin içinde, isorhamnetinin apikalden bazal tarafa taşınması 6.8-9.3 kat daha yüksekti. Şekil 5'te isorhamnetinin anti-diyabetik etkileri özetlenmiştir.
7. Sonuçlar
İsorhamnetin, flavonoid ailesinin, daha kesin olarak flavonollerin fenolik bir bileşiğidir. Başlangıçta bir quercetin molekülüdür, ancak metilasyona uğramıştır. Isorham-netin, bitki krallığında birçok vahşi ve kozmetik bitkide dağıtılır. Ek olarak, birkaç şifalı bitki bu molekülü üretir ve birkaç çalışma, diğer biyolojik faaliyetler arasında anti-diyabetik etkisini doğrulamıştır. Tüm bu veriler bu nedenle isorhamnetin'in terapötik endüstriye olan ilgisini göstermektedir. Bu açıdan bakıldığında, özellikle doğal kaynaklardan izole edilen isorhamnetin ve türevlerinin metabolik bozukluklar üzerindeki etkisini araştırmak çok ilginç olacaktır. Sentetik ve kimyasal ilaçların neden olduğu yan etkilerin etkisinden kaçınmak için flavonoid bakımından zengin fraksiyonlar ve doğal ürünler kullanılarak bu bağlamda yapılan klinik çalışmaların vurgulanması ve gözden geçirilmesi de gerekmektedir.
Başvuru
1. Solungaç, S.S.; Tuteja, N. Mahsul bitkilerinde abiyotik stres toleransında reaktif oksijen türleri ve antioksidan makineleri. Bitki Fizyol. Biochem. 2010, 48, 909–930. [CrossRef] [PubMed]
2. Corpas, F.J.; Gupta, D.K.; Palma, J.M. Bitki hücrelerinden organellerde reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretim alanları. Reaktif Oksijen Türlerinde ve Stres Altındaki Bitkilerde Oksidatif Hasarda; Springer: Berlin/Heidelberg, Almanya, 2015; sayfa 1–22.
3. Falleh, H.; Oueslati, S.; Guyot, S.; Dali, A.B.; Magné, C.; Abdelly, C.; Kouri, yenilebilir halofit Mesembryanthemum edule L. Food Chem. 2011, 127, 1732–1738'in güçlü antioksidan aktivitesinden sorumlu prosiyanidinlerin ve propelargonidinlerin R. LC / ESI-MS / MS karakterizasyonu. [CrossRef]
4. Trabelsi, N.; Oueslati, S.; Falleh, H.; Waffo-Téguo, P.; Papastamoulis, Y.; Mérillon, J.-M.; Abdelly, C.; Ksouri, R. Tıbbi halofit Limoniastrum guyonianum'dan güçlü antioksidanların izolasyonu. Gıda Kimyası 2012, 135, 1419–1424. [CrossRef] [PubMed]
5. Boulaaba, M.; Mkadmini, K.; Tsolmon, S.; Han, J.; Smaoui, A.; Kawada, K.; Ksouri, R.; Isoda, H.; Abdelly, C. Arthrocnemum Indicum ekstraktlarının hücre döngüsü kontrolü ve ilgili fenol LC-TOF-MS tanımlaması yoluyla Caco-2 kanser hücreleri üzerindeki in vitro antiproliferatif etkisi. Evid. Tabanlı Tamamlayıcı. Altın. Eylül 2013, 2013, 529375. [CrossRef]
6. Karker, M.; De Tommasi, N.; Smaoui, A.; Abdelly, C.; Ksouri, R.; Braca, A. Tamarix Africana'dan yeni sülfatlanmış flavonoidler ve kutup ekstraktının biyolojik aktiviteleri. Planta Med. 2016, 82, 1374–1380. [CrossRef]
7. Bourgou, S.; Rebey, I.B.; Mkadmini, K.; Isoda, H.; Kouri, R.; Kouri, W.M. LC-ESI-TOF-MS ve GC-MS Artemisia bitkisinin profillenmesi ve biyoaktif özelliklerinin değerlendirilmesi. Gıda Arş. Int. 2017, 99, 702–712. [CrossRef]
8. Boulaaba, M.; Medini, F.; Hajlaoui, H.; Mkadmini, K.; Falleh, H.; Kouri, R.; Isoda, H.; Smaoui, A.; Abdelly, C. Salsola kali L'den fenolik ekstraktların biyolojik aktiviteleri ve fitokimyasal analizi En iyi bitki ekstraktlarının seçiminde endojen faktörlerin rolü. S. Afr. J. Bot. 2019, 123, 193–199. [CrossRef]
9. Neccar, H.; Abdelkarim, B.A.; Doria, E.; Boubakri, A.; Trabelsi, N.; Falleh, H.; Tlili, H.; Neffati, M. İnsan meme kanseri MCF-7 hücreleri üzerinde anti-proliferatif bir etki ile ilişkili bazı Tunus şifalı bitkilerin fenolik bileşimi. EuroBiotechnol. J. 2020, 4, 104–112. [CrossRef]
10. Bourgou, S.; Bettaieb Rebey, I.; Ben Kaab, S.; Hammami, M.; Dakhlaoui, S.; Sawsen, S.; Msaada, K.; Isoda, H.; Ksouri, R.; Fauconnier, M.-L. Kara kimyon ve fesleğen tohumlarından biyoaktif lipitlerin ekstraksiyonu için hekzan yerine yeşil çözücü. Gıdalar 2021, 10, 1493. [CrossRef]
