Сочинение на тему Предварительно обработанная EGCG стволовая клетка, полученная из жировой ткани, обеспечивает усиленную нейропротекцию у старых крыс линии Вистар

Болезнь старения – одна из самых агрессивных битв человечества. До современных времен люди должны были сосредоточиться на разработке лекарств и вакцин для всегда существующих непосредственных опасностей. Такие опасности и болезни, как правило, имеют экологическое происхождение, и многие из них имеют серьезные шансы нанести смертельный вред людям в молодом и среднем возрасте. По мере того как медицинские технологии и санитарно-гигиенические условия были внедрены и разработаны, у нас появилась возможность глубже понимать человеческое тело и жить дольше и полнее.

Жить дольше всегда было целью, и поскольку человечеству постепенно удавалось справляться с болезнями с внешним происхождением, поэтому мы сосредоточили свое внимание на внутренних проблемах, которые обычно затрагивают пожилых людей. Старение было формально классифицировано как победная болезнь только в 1983 году, когда Klass et al. выделены первые долгоживущие штаммы Caenorhabditis elegans, главным образом, из-за ограничений в питании, что с тех пор показало увеличение продолжительности жизни, по-видимому, у всех протестированных видов эукариот, а также приматов, не являющихся человеком (Colman et al., 2009; Fontana et al., 2010; Mattison et al. al., 2012). Это послужило подтверждением концепции о том, что жизнь может быть продлена, и с этого момента медицинская наука стала более пылко определять характеристики старения и выяснять пути для каждого компонента. Даже сегодня многие детали процесса старения остаются загадкой, но поразительные успехи достигаются с помощью все более сложных методов анализа.

Лопес-Отин и соавт. в обзоре 2013 года были проведены параллели с раком и старением, и пришел к выводу, что, хотя, казалось бы, разные, каждое из них «можно рассматривать как два разных проявления одного и того же основного процесса, а именно накопление клеточного повреждения». Совокупное клеточное и молекулярное повреждение, приводящее к потере функции, по сути, является определением старения. По мере накопления повреждений ДНК и резервов стволовых клеток становится неспособным поддерживать надлежащий гомеостаз и функцию тканей, организм постепенно теряет способность к самовосстановлению и пытается компенсировать это путем активации определенных путей, которые первоначально служили полезной цели, но теперь в чрезмерных условиях. начинают усугублять проблему и наносить необратимый ущерб, как в случае стресса с использованием реактивных видов кислорода (ROS) (Rossi et al., 2007, Hekimi et al., 2011). Hekimi et al. в 2011 году была проведена переоценка роли АФК, поскольку мы стареем, заявляя, что она обычно действует как сигнал клетки для размножения, даже показывая некоторые примеры, когда нокаутированные организмы с более высокой продукцией АФК, как правило, живут дольше (Lapointe et al. 2008). Предостережение заключалось в том, что во второй половине нашей жизни перепроизводство АФК подавляет защитные меры клетки и начинает вызывать все большее повреждение клеток и ДНК.

Старение влияет на весь организм и все клетки. Тело не обладает пластичностью молодости, а признаки старения могут проявляться в узнаваемых видимых симптомах. Однако, особенно у более социальных животных, таких как млекопитающие, эти симптомы иногда наиболее заметны в изменениях во взаимодействии и поведении животного и его окружения. Кора головного мозга является наиболее развитой структурой в мозге млекопитающих, которая играет важную роль в управлении познанием, поведением, эмоциями и принятием решений (Bechara et al. 2000). Тем не менее, этот регион сильно подвержен старению, поскольку он начинает атрофироваться и истончаться до такой степени, что магнитно-резонансная томография демонстрирует заметную разницу в среднем возрасте (Salat et al. 2004). Поскольку кора продолжает стареть, необычное поведение и принятие решений могут развиваться и с готовностью переноситься среди пожилых людей в нашем собственном обществе из-за семейных и социальных буферов, помогающих предотвратить серьезные ошибки в суждениях, но среди пожилых животных в дикой природе ненужные риски в сочетании с нарушение двигательной функции может быть легко смертельным. Поэтому мозг и, в частности, кору головного мозга можно считать одной из наиболее важных областей, подверженных старению.

ADSC

Мы решили экспериментировать с стволовыми клетками, полученными из жировой ткани (ADSC), потому что предыдущие эксперименты показали, что они обеспечивают нейропротекцию при внутривенном введении моделям крыс с ишемическим инсультом вскоре после индукции инсульта, а также нейрогенез и восстановление при введении через несколько недель или более после инсульта. (Гутьеррес-Фернандес и др. 2015). Все это указывает на способность ADSC адекватно проникать через гематоэнцефалический барьер и обеспечивать облегчение в поврежденной области при введении внутривенным методом с низким риском. ADSC являются плюрипотентными и поэтому способны дифференцироваться в зависимости от окружающей их ткани. Это было бы полезно для пациентов, перенесших инсульт, так как они, как правило, находятся в пожилом возрасте в начале инсульта и выиграли бы от целостного подхода к терапии в их ослабленном состоянии. Кроме того, имеются доказательства того, что поврежденные нервные ткани положительно реагируют только на экстракт ADSC, даже в тканях, где донорские клетки не обнаружены, подтверждая, что секретируемые факторы, вероятно, также оказывают терапевтическое воздействие и что эти эффекты могут помочь интегрировать как клетки-хозяева, так и донорские клетки для восстановления. повреждение головного мозга вместе и более устойчиво (Zhao et al. 2017).

EGCG

В этом эксперименте мы также рассмотрели общий антиоксидант и биоактивный полифенол, найденный в зеленом чае (Camellia sinensis), эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG). ЭГКГ уже используется во всем мире, и предыдущие эксперименты подтвердили его способность не только проникать через гематоэнцефалический барьер, но и стимулировать пролиферацию нервных клеток в корковых мозговых клетках крыс, а также потенциально противодействовать ингибиторам роста аксонов и создавать локальную среду, способствующую росту нервной системы (Лин и др. 2007, Первин и др. 2016, Гопалакришна и др. 2016). Также было показано, что EGCG положительно влияет на сильно поврежденную ткань коры после ишемического инсульта, ослабляя АФК и повышая регуляцию глутатиона и NRF2 по пути антиоксидантного ответного элемента, что в конечном итоге привело к уменьшению размера инфаркта (Han et al. 2014). Обычно EGCG увеличивает потенциал митохондриальной мембраны и окислительное фосфорилирование как в нейронах, так и в астроцитах, активируя цитохром С оксидазу (CcO), которая вызывает чистое увеличение продукции АТФ и, при более высоких дозах, АФК (Castellano-González et al. 2016). В своей недавней работе с C. Elegans Xiong et al. в 2018 году обнаружили, что EGCG вызывает рост клеточного метаболизма в тандеме с продукцией ROS, которая затем активирует антиоксидантную и клеточную пролиферативную реакцию. Это увеличивало продолжительность жизни и скорость митохондриального биогенеза организма дозозависимым образом посредством активации AMPK и SIRT-1, однако этот эффект был самым сильным в первой половине жизни организма и впоследствии уменьшился.

SIRT-1 и P53

Сиртуин-1 – это хорошо известная гистоновая деацетилаза, которая, как считают, отчасти ответственна за увеличение продолжительности жизни экспериментальных моделей с ограничениями в питании. Тем не менее, он также деацетилирует свою первую известную негистоновую мишень, P53, мощный супрессор опухолей, с которым он имеет сильное взаимодействие в онкогенезе и старении (Yi et al. 2010). Также известно, что P53 активируется в условиях повышенного уровня АФК или старения и может даже вызываться химическими средствами, которые вызывают любой из этих факторов (Hsu et al. 2016). Хотя роль SIRT-1 в старении все еще остается противоречивой, недавние исследования позволили выяснить, каким образом избыточная экспрессия SIRT-1 в дорсомедиальных и латеральных областях ядер гипоталамуса действительно может увеличить продолжительность жизни мышей в сочетании с повышенным рецептором орексин типа 2 (Ox2r) экспрессия (Satoh et al. 2013). Это показывает, что есть еще много сложностей, которые еще предстоит понять в отношении этого ключевого белка, а также его роли с P53.

HO-1 и Nrf2

Старение и даже неправильное питание могут патологически снизить антиоксидантную защиту организма (Желтова и др., 2016). Гемоксигеназы 1 (НО-1) является ферментом, который катализирует превращение свободно плавающего гена прооксиданта в ферритин и билирубин, оба из которых обладают антиоксидантными свойствами. Побочным продуктом этого превращения является окись углерода, которая в соответствующих количествах в конечном итоге индуцирует антиапоптотические и противовоспалительные факторы и может даже активировать фактор 2, связанный с ядерным фактором эритроид 2 (Nrf-2), который является восходящим сигнальным белком для HO- 1 (Pae et al. 2008). EGCG является мощным активатором Nrf-2, и недавние исследования показали, что он функционирует путем отключения ингибитора Nrf-2, Kelch-подобного ECH-ассоциированного белка 1 (Keap1), который обычно сохраняет Nrf-2 связанным с собой в цитоплазме клетки ( ВС и др. 2017). Конечным результатом активации обоих этих белков является увеличение антиоксидантной способности, так как в клетке также активируется элемент антиоксидантного ответа (ARE), защищающий клетку от вызванной оксидным стрессом гибели клеток (Han et al. 2014).

микроРНК-3575

Чтобы попытаться устранить региональное истончение коры головного мозга крысы, мы протестировали три сравнительных варианта. Первым было ввести молодые ADSC в старые модели крыс Wistar. Вторым было предварительно подготовить молодые ADSC путем совместного культивирования их с антиоксидантами EGCG, прежде чем вводить их внутривенно крысе. Третьим было совместное культивирование молодых ADSC с имитатором или ингибитором микроРНК (miRNA) 3575 перед инъекцией. MiRNA действует как супрессор мРНК (мРНК), тем самым изменяя экспрессию гена и нижестоящего белка, связываясь с мРНК и подавляя ее. MiRNA mimics – это синтетические двухцепочечные копии РНК, которые имитируют зрелую миРНК-мишень в организме и активируют ее функцию, тогда как ингибиторы miRNA подавляют функцию miRNA в организме, связываясь и делая миРНК-мишень неактивной.

MiRNA 3575 имеет петлевую структуру, а ее активные области кодируются как

> cin-miR-3575-5p «AUCACCAUUACCAGGCAGUA»

> cin-miR-3575-3p «GAUACUACGUGGUUGGUGAUUC»

Было предсказано, что он нацелен на белок-индуцируемый гипоксией фактор-1 альфа (HIF-1α) с целевым рангом 3 и баллом 99 (mirbase.org, miRDB.org). HIF-1 играет ключевую роль в обеспечении рекрутирования и возвращения в клетки-предшественники поврежденной ткани в условиях гипоксии, как это может наблюдаться при ишемическом инсульте, поэтому мы включили miRNA 3575 в это исследование, чтобы выяснить, какое влияние это окажет на возвращение и общие лечебные возможности инъецированных ADSC в условиях нормоксии поврежденного пожилого мозга. (Ceradini et al. 2005).

Цель

Благоприятное влияние как ADSC, так и EGCG на мозг млекопитающих хорошо документировано. Целью данного исследования является изучение того, будут ли недифференцированные ADSC, совместно культивируемые с 10 мкМ EGCG, оказывать синергическое улучшающее действие на состарившуюся кору головного мозга крысы, чем одно лечение, если оно будет введено внутривенно через хвостовую вену крысы в ​​концентрации 1 × 106 клеток. .

Методы

Животные

В этом сравнительном эксперименте in vivo использовали 28 самцов крыс линии Wistar (Rattus norvegicus), приобретенных в LASCO Biotechnology в возрасте 8 недель. Животных содержали в пластиковых клетках с опилками и кормили стандартным рационом с фильтрацией воды, доступной ad libitum. Они проводили 12-часовой цикл свет-темнота с контролируемой температурой окружающей среды и акклиматизировались в течение 1 месяца до начала процедуры. Все применимые правила, касающиеся этического обращения с животными, соблюдались с использованием руководящих принципов, установленных Тайваньским обществом наук о лабораторных животных, по уходу и использованию лабораторных животных.

Экспериментальная процедура ADSC

ADSC были выделены из жировой ткани 3-месячных крыс в соответствии с ранее описанным способом (Ren et al. 2012). Затем первичные ADSC культивировали в модифицированной по способу Дульбекко среде Игла с низким содержанием глюкозы (DMEM-D2902; Sigma-Aldrich, St. Louis, …