Kvertsetiin parandab II tüüpi diabeediga rottide müokardi redoksseisundit

Lisateabe saamiseks võtke ühendusttina.xiang@wecistanche.com

Eesmärk. Uued andmed viitavad selleleoksüdatiivne stresson tihedalt seotud II tüüpi suhkurtõve (T2DM) südame-veresoonkonna haiguste patogeneesiga. Käesoleva uuringu eesmärk oli hinnata inimtoidus kõige rikkalikuma flavonoidi mõjukvertsetiin(Q) müokardi redoksseisundi kohta T2DM-ga rottidel.

meetodid. T2DM indutseeriti isastel Wistari rottidel kõrge kalorsusega dieediga (14 nädalat) ja kahe streptozototsiini (25 mg/kg kehamassi) süstiga, mida manustati nelja nädala jooksul, kord nädalas kahe nädala jooksul. Q manustati intragastraalselt sondiga annuses 10 või 50 mg/kg kehamassi kohta 8 nädala jooksul alates 8. päevast pärast viimast streptozototsiini süsti. Kontrollrotid said tsitraatpuhvrit ja seitse päeva pärast viimast STZ süstimist mõõdeti kõigil loomadel glükoosi baastasemeid.

Tulemused. Q manustamine suurendas insuliinitundlikkust diabeetilistel rottidel, saavutades tugevama toime annuses 50 mg/kg kehamassi kohta. Q vähendas ka vabade radikaalide oksüdatsiooni diabeetiliste loomade südame mitokondrites, piirates seega arenenud oksüdatsioonivalguproduktide moodustumist annuses. sõltuval viisil ja normaliseeris antioksüdantsete ensüümide (superoksiiddismutaas, glutatioonperoksidaas, glutatioonreduktaas) aktiivsuse südame mitokondrites, sõltumata kasutatud annusest. Lisaks takistas mõlemas annuses olev Q oksüdatiivse stressi teket T2DM rottidelkardiomüotsüüdidvähendades NADPH oksüdaasi ja ksantiinoksüdaasi aktiivsust.

Järeldused. Leiud näitavad, et Q võib mõlemas annuses 10 mg/kg ja 50 mg/kg kaitsta diabeetiliste rottide kardiomüotsüütides oksüdatiivse stressi tekke eest. Praegused andmed näitavad, et Q kasutamine võib aidata kaasa T2DM-iga patsientide kardiovaskulaarse riski vähendamisele.

Märksõnad: kvertsetiin, 2. tüüpi suhkurtõbi, kardiomüotsüüdid, oksüdatiivne stress

Diabeetmellitus (DM) on 21* sajandi üks kiiremini kasvavaid ülemaailmseid tervisehädaolukordi. Rahvusvahelise Diabeedi Föderatsiooni andmetel oli 2019. aastal maailmas diabeet 463 miljonit inimest ja eeldatakse, et 2045. aastaks ulatub see arv 700 miljonini. DM on seotud paljude kardiovaskulaarsete seisunditega, mis suurendavad ühiselt kardiovaskulaarsete surmade riski 132 võrra. protsenti diabeetikutel võrreldes inimestega, kellel puudub DM (IDF Diabetes Atlas 2019).

Teadaolevalt põhjustab DM spetsiifilisi muutusi müokardi struktuuris ja funktsioonis, sõltumata koronaararterite haigusest või hüpertensioonist, mida tavaliselt määratletakse kui diabeetilist kardiomüopaatiat (DCM). DCM avaldub diastoolse düsfunktsioonina, millele järgneb kõrvalekalded süstoolses funktsioonis, mis võib põhjustada südamepuudulikkust. (Liu et al.2014). Samuti on teada, et metaboolsed häired kardiomüotsüütides DCM-i korral (hüpertroofia, põletik, apoptoos, fibroos) on tihedalt seotud oksüdatiivse stressi tekkega (Kayama et al.2015).

Reaktiivsed hapnikuliigid (ROS), sealhulgas superoksiidi anioon, hüdroksüülradikaal ja vesinikperoksiid, on kriitilised signaalmolekulid, millel on oluline roll nii südamefüsioloogias kui ka haigustes. Mõlemad tsütosoolsed allikad, sealhulgas NADPH oksüdaasid (NOX), ksantiinoksüdaas (XO), tsüklooksügenaasid ja tsütokroom P450 ensüümid, ning mitokondriaalsed allikad, nagu hingamisahel ja monoamiini oksüdaasid, aitavad kaasa rakusisese ROS-i kogumile. Füsioloogilistes tingimustes reguleerib südame ROS-i signaalimine südame arengut ja südame-müotsüütide küpsemist, südame kaltsiumi käitlemist, erutus-kontraktsiooni sidumist ja veresoonte toonust. Reguleerimata ROS-i tootmise patoloogilised seisundid põhjustavad aga ROS-i taseme tõusu, mis võib põhjustadaoksüdatiivne stressDNA, valkude ja lipiidide oksüdatiivse kahjustuse, samuti mitokondriaalse düsfunktsiooni ja rakusurma kaudu (Peoples et al. 2019). Tõepoolest, düsreguleeritud ROS-i tootmine ja oksüdatiivne stress on seotud paljude südamehaigustega, sealhulgas diabeetilise kardiomüopaatiaga (Ritchie ja Abel 2020).

Mitokondrite liigne ROS-i tootmine võib otseselt mõjutada müokardi kontraktiilset funktsiooni ergastus-lõõgastustsükli reguleerimises osalevate ensüümide ja ioonikanalite oksüdatiivse modifitseerimise kaudu (Brown ja Griendling 2015; Bai et al. 2016). ROS stimuleerib kardiomüotsüütide proliferatsiooni ja aktiveerib fibroblaste ja maatriksi metalloproteinaase, mis põhjustavad müokardi hüpertroofiat ja remodelleerumist, mille tulemuseks on südamepuudulikkuse teke (DOria et al.2020). Seetõttu tehakse ettepanek, et ROS-i ületootmise vähendamisele suunatud farmakoloogiline toime võib olla tõhus diabeetiliste kardiovaskulaarsete tüsistuste ennetamiseks ja korrigeerimiseks.

Praeguseks on kindlaks tehtud, et looduslike polüfenoolide, eriti flavonoidide tarbimine toiduga võib vähendada diabeedi ja südame-veresoonkonna haiguste riski ning kaitsemehhanismid ei pruugi sõltuda ainult flavonoidide antioksüdantsest ja põletikuvastasest toimest, vaid hõlmata ka neid. omadused, mis mõjutavad glükeemiat, glükoosi kasutamist ja insuliini sekretsiooni (Ghorbaniet al.2019; Lutz et al.2019).

kvertsetiin(Q;3,5,7,34-pentahüdroksüflavon) on inimese toidus kõige rikkalikum flavonoid. Q-l on lai valik bioloogilisi funktsioone, sealhulgas mõju põletiku, diabeedi ja südame-veresoonkonna haigustega seotud radadele (Zahedi et al. 2013). Mitmed uuringud on näidanud Q diabeedivastase toime mehhanisme, sealhulgas

lipiidide peroksüdatsiooni vähenemine, antioksüdantsete ensüümide (nt superoksiiddismutaas, SOD; glutatioonperoksidaas, GPX; katalaas, CAT) aktiivsuse suurenemine, glükoosi imendumise vähenemine soolestikus transporteri GLUT2 inaktiveerimise tõttu ja teised (Shi et al.2019; Salehi et al.2020). Q kardioprotektiivne toime diferentseeritudkardiomüotsüüdid, mis on tingitud mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaasi ja proteiinkinaas B signaaliülekanderadade inaktiveerimisest, on samuti näidatud (Daubney et al. 2015).

Tulevased uuringud, mis on pühendatud diabeedi kardioprotektiivsete toimemehhanismide mõistmisele, võivad aidata kaasa diabeediravi parandamisele.

Käesoleva töö eesmärk oli uurida kvertsetiini mõju kardiomüotsüütide redoksseisundile II tüüpi suhkurtõvega (T2DM) rottidel.

materjalid ja meetodid

Kemikaalid. Kõik kasutatud kemikaalid olid analüütilise reaktiivi kvaliteediga ja ostetud ettevõttest Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO, USA). Kvertsetiini tarnis PJSCSICBorshchahivskiy Chemical-Pharmaceutical Plant (Kiiev, Ukraina) ja see sisaldas vähemalt 96,5 protsenti toimeainest.

Eksperimentaalne disain. Käesoleva uuringu kiitis heaks "Ukraina Riikliku Meditsiiniteaduste Akadeemia V. Dani-levski Endokriinpatoloogia Probleemide Instituudi" (Harkiv, Ukraina) bioeetikakomitee ja see viidi läbi vastavalt Euroopa selgroogsete loomade kaitse konventsioonile. Kasutatakse eksperimentaalsetel ja muudel teaduslikel eesmärkidel (Strasbourg, 1986).

Katsed viidi läbi 32 isase Wistari rotiga (12-nädalased, 200-230 g kehamassiga), keda hoiti pleksiklaasist puurides (3 looma puuri kohta) temperatuuril 22±1 kraadi C pidevas 12-tunnise valguse/pimeduse tsüklis.

Kasutati kõrge kalorsusega dieediga indutseeritud T2DM loommudelit koos mitme väikese annuse streptozototsiini (STZ) süstimisega. Mudel pakub T2DM-i kahe peamise tunnuse väljatöötamist: kõrge kalorsusega dieet käivitab insuliiniresistentsuse ja madala annusega STZ põhjustab insuliini sekretsiooni kerge kahjustuse. Seega jäljendab mudel haigusjuhtumite loomulikku ajalugu (alates insuliiniresistentsusest kuni rakkude düsfunktsioonini) ja ka inimese T2DM metaboolseid omadusi (Skovso 2014).

Intaktseid kontrollrotte (n=8) toideti 14 nädala jooksul standardse dieediga. Katserottidele (n=24) toideti 14 nädala jooksul kõrge kalorsusega dieeti, mis sisaldas 15 protsenti searasva, 25 protsenti sahharoosi, 1 protsenti sapisooli ja 59 protsenti standardsööta. Loomadel oli vaba juurdepääs veele. Nelja nädala jooksul manustati katserottidele intraperitoneaalselt (.p.süstiti STZ-d (25 mg/kg kehamassi kohta) üks kord nädalas kahe nädala jooksul (Lin et al. 2010). Kontrollrottidele manustati sama skeemi järgi tsitraatpuhvrit. Seitse päeva pärast viimasel STZ süstimisel mõõdeti kõikidel loomadel basaalglükoosi ja katserotid jagati kolme rühma: ravimata diabeetilised rotid (diabeet, n=8) ja diabeetilised rotid, keda raviti Qin-iga annuses 10 mg/kg kehamassi kohta (diabeet). pluss Q10,n=8) või 50 mg/kg kehamassi kohta (diabeet pluss Q50, n=8) üks kord päevas intragastraalselt sondiga 8 nädala jooksul pärast diabeedi esilekutsumist. Ravimata diabeediga rotid said kandjaid sama skeemi järgi .

Loomad ohverdati vastavalt eetikakomitee protokollile.

Glükoosi homöostaasi mõõtmine. Intraperitoneaalne insuliini taluvuse test (IPITT) viidi läbi üleöö tühja kõhuga rottidel. Vere glükoosisisaldust mõõdeti algselt baasseisundis ({{0}} min), seejärel anti loomadele ani. lk. insuliini süstimine 0,25 U/kg kehamassi kohta (Actrapid, Novo Nordisk, Agsvaerd, Taani), millele järgnes glükoosi (2 g/kg) ip süstimine (Bowe et al.2014). Seejärel mõõdeti saba veresuhkru taset glükoosianalüsaatoriga Eksan-G (Analita Firm Joint Stock Company Ltd., Vilnius, Leedu Vabariik) 15, 30, 60, 90 ja 120 minutit pärast glükoosikoormust.

Mitokondrite isoleerimine. Mitokondrid eraldati tavapäraste protseduuride abil. Värskelt lõigatud roti süda homogeniseeriti söötmes, mis sisaldas {{0}},18 M KCl, 10 mM EDTA, 0,5% veise seerumi albumiini (BSA), 10 mM HEPES, pH 7,4. Homogenaadid puhastati prahist ja tuumad kahekordse tsentrifuugimisega 500 g juures (10 min 4 kraadi juures). Mitokondrid sadestati supernatantidest 10 000 g juures (15 minutit 4 kraadi juures) ja resuspendeeriti isolatsioonipuhvris.

XO ja NOX aktiivsuse määramiseks kasutati mitokondriaalseid supernatandi fraktsioone. EDTA ja albumiini eemaldamiseks tsentrifuugiti mitokondri pelleteid 10000 g (15 min, 4 kraadi) juures ja resuspendeeriti kaks korda pesupuhvris, mis sisaldas 0,18 M KCl ja 10 mM HEPES (pH 7,4) (DiLisa et al. 1994). .

Spektrofotomeetria. Kogu spektrofotomeetria viidi läbi topeltkiire UV-VIS spektrofotomeetriga Shimadzu UV-1800 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Jaapan).

Täiustatud oksüdatsioonivalguproduktide (AOPP) mõõtmine. AOPP tasemete määramine viidi läbi Witko-Sarsati ja kolleegide modifitseeritud meetodil (Sagor et al.2015). Südame mitokondreid (0,2 mg valku) töödeldi 0,1% Triton-X100-ga ja lahjendati PBS(pH7,4) lahusega. Katsekeskkonnale lisati KI (1,16 M), millele järgnes 2 minutit hiljem. jää-äädikhappe lisamisega. Reaktsioonisegu neeldumine loeti kohe 340 nm juures võrreldes pimekatsega. AOPP kontsentratsioonid väljendati nmol-ekvivalendi klooramiini T/mg valgu kohta.

Ensüümide aktiivsuse mõõtmine. NOX aktiivsust uuriti NADPH-sõltuva O2 tootmisena postmitokondriaalse supernatandi fraktsiooniga, kasutades SOD-ga inhibeeritavat ferritsütokroom c redutseerimist (Li et al. 2002). Südame homogenaadi postmitokondriaalsele fraktsioonile (1 mg valku) lisati 10 mM Tris-HCl (pH 7,8), 500 µM tsütokroom c, 100 µM NADPH, inkubeeriti 37 °C juures 30 minutit 200 U/ml SOD-ga või ilma. Tsütokroomi vähenemist mõõdeti neeldumise lugemisega 550 nm juures (8=21 mM-1 cm-).

XO aktiivsust analüüsiti õhuga tasakaalustatud PBS (pH 7,4) lahuses, mis sisaldas südame homogenaadi postmitokondriaalset fraktsiooni (1 mg valku) temperatuuril 37 kraadi pärast ksantiini lisamist (lõppkontsentratsioon 360 μM), mõõtes kusihappe tootmist muutusest. neeldumises 295 nm juures (e=9500M-'cm-') (Lee et al.2014).

Mn-SOD aktiivsus mitokondriaalses suspensioonis tuvastati ksantiin-XO süsteemi kui O2 generaatori poolt põhjustatud nitrosinise tetrasooliumi (NBT) redutseerimise pärssimise teel ja lõpuks määrati neeldumine 560 nm juures. Reaktsioonisegu sisaldas südame mitokondreid (0.02 mg valku), 0,05 M karbonaatpuhvrit (pH10,2), 0,1 mM EDTA-d, 0,1 mM ksantiini, 25 µM NBT,1 mU/ml XO. Tulemused väljendati SOD aktiivsuse suvalistes ühikutes (au) mg valgu kohta. Üks au tähendab ensüümi kogust, mis inhibeerib NBT redutseerimiskiirust 50 protsenti (Wang et al. 2018).

Glutatioonreduktaasi (GR) aktiivsust mõõdeti, jälgides NADPH oksüdatsiooni 340 nm juures oksüdeeritud glutatiooni (GSSG) redutseerimise reaktsioonis. Reaktsiooni läbiviimiseks inkubeeriti südame mitokondreid (0,1 mg valku) 10 min 37 kraadi juures analüüsipuhvris, mis sisaldas 20 mM Tris-HCl (pH 7,4), 0,25. mM EDTA, 10 µM FAD, 3 mM GSSG ja 0,1 mM NADPH (Raza ja John 2004).

GPX aktiivsuse hinnang tehti ensüümi võime põhjal katalüüsida tertbutüülhüdroperoksiidi lagunemist, kasutades substraadina redutseeritud glutatiooni (GSH). Reaktsioonisegu (pH7.0) sisaldas südame mitokondreid (0,1 mg valku), 0,56 mM NADPH, 1.0 U/ml GR, 7,5 mM naatriumi asiid, 5 mM GSH, 5 mM EDTA ja 0,05 M fosfaatpuhver. Reaktsiooni käivitamiseks lisati tert-butüülhüdroperoksiid (23 mM). GSSG moodustumise kiirus määrati GR-reaktsiooni abil sondide neeldumise vähenemisest 340 nm juures (Antunes et al. 2002).

Valgusisalduse mõõtmine proovides. Mitokondriaalne valk määrati Milleri modifitseeritud Lowry meetodil, mille standard oli BSA (Lowry et al.1951; Miller 1959).

Statistiline analüüs. Andmed on esitatud kui keskmine ± keskmise standardviga (SEM). Andmete jaotuse normaalsuse testimiseks kasutati Shapiro-Wilki testi. Andmete mitmekordseks võrdlemiseks normaaljaotusega viidi läbi parameetriline ühesuunaline dispersioonanalüüs (ANOVA) ja keskmiste erinevuste testimiseks kasutati Student-Newman-Keulsi meetodit. Väärtused loeti statistiliselt olulisteks p<>

Tulemused

Selgitasime, et kõrge kalorsusega dieediga ja STZ-ga süstitud rottidel oli basaalglükoosi tase oluliselt kõrgem kui kontrollrühmas (tabel 1). Lisaks olid IPITT-i käigus saadud glükeemiliste kõverate (AUC) all olevad alad peaaegu kolm korda suurem diabeediga loomadel võrreldes kontrollloomadega (tabel 1, joonis 1). Need andmed kinnitavad suhtelise insuliinipuuduse ja insuliiniresistentsuse teket katserottidel.

Q manustamine ei avaldanud olulist mõju diabeetiliste loomade basaalhüperglükeemiale. Kuid Q mõjutas T2DM-iga rottide insuliinitundlikkust annusest sõltuval viisil, vähendades IPITT AUC-d 27 protsenti katserühmas, kes said 10 mg/kg ravimit, ja 41 protsenti rühmas, kes said 50 mg/kg Q-d. loomadele, kes saavad kandjat (tabel 1, joonis 1).

AOPP tase eksperimentaalsete rottide südame mitokondrites tõusis 66 protsenti, mis kinnitab oksüdatiivse stressi teket T2DM-is (joonis 2). Manustamise tulemusel vähenes AOPP akumulatsioon diabeetiliste loomade südames sõltuvaltravimi annuse kohta. Katserühmas, kes sai 50 mg/kg Q-d, langes AOPP kontsentratsioon kontrollrühma tasemele, mis viitab Q antioksüdantsetele omadustele (joonis 2).

Nagu on näha jooniselt 3, kaasnes oksüdatiivse stressiga T2DM-iga rottide südame mitokondrites antioksüdantsete ensüümide -Mn-SOD, GPO ja GR - indutseeritud aktiivsus. Q manustamine mõlemas annuses normaliseeris uuritud antioksüdantsete ensüümide aktiivsuse diabeetilistel loomadel kontrollrühma tasemele (joonis 3).

Leiti, et T2DM-i seostati eksperimentaalsete rottide südamehomogenaadi postmitokondriaalses fraktsioonis NOX ja XO aktiivsuse 65% ja 52% suurenemisega, mis on kaks peamist tsütosoolset O2 allikat kardiomüotsüütides (joonis 4). Q kasutamine viis NOX ja XO aktiivsuse normaliseerumiseni diabeetiliste loomade südames sõltumata annusest (joonis 4).

Arutelu

Praegu arvatakse, et oksüdatiivne stress, mida määratletakse kui vabade radikaalide pidevat suurenemist nende tootmise ja kasutamise tasakaalustamatuse tõttu, on universaalne mehhanism, mis ühendab diabeetiliste kardiovaskulaarsete tüsistuste erinevaid patogeneetilisi teid (Huynh et al. 2014).

Hüperglükeemiast põhjustatud oksüdatiivne stress mängib T2DM patogeneesis juhtivat rolli (Shah ja Brownlee 2016). T2DM-i peamised patoloogilised tunnused on vähenenud insuliini sekretsioon ja vähenenud tundlikkus hormooni suhtes perifeersetes kudedes. Meie uuringu esimeses etapis modelleeriti insuliiniresistentsust rottidel, kasutades kõrge kalorsusega dieeti. Nelja nädala jooksul olid kõrge kalorsusega dieedi saanud rotid. lk. STZ-ga süstimine võib põhjustada suhtelist insuliinipuudust. Kõrgenenud basaalglükeemia tase ja suurenenud AUC IPITT-is viitasid insuliinipuuduse ja insuliiniresistentsuse tekkele mudelloomadel.

Q manustamine ei mõjutanud diabeetiliste rottide basaalhüperglükeemia taset, kuid parandas insuliinitundlikkust annusest sõltuval viisil. Tulemused on kooskõlas teiste uuringute andmetega Q võime kohta vähendada insuliiniresistentsust (Shi et al. 2019). Q suurendab glükoosi kasutamist perifeersetes kudedes ja vähendab glükoosi tootmist maksas. Teatavasti aktiveerib flavonoid insuliinist sõltumatu mehhanismi, mis hõlmab AMP-sõltuvat proteiinkinaasi, mis stimuleerib glükoosi transporteri GLUT4 translokatsiooni skeletilihaste plasmamembraani ja reguleerib alla glükoneogeneesi peamisi ensüüme maksas (fosfoenoolpüruvaadi karboksükinaas ja glükoos {{). 6}}fosfataas) (Eid ja Haddad 2017). Q insuliinitundlikkuse paranemine võib olla tingitud ka selle võimest suurendada adiponektiini ekspressiooni valges rasvkoes, sõltumata peroksisoomi proliferaatori poolt aktiveeritud retseptorite ekspressioonist (Wein et al. 2010).

Q diabeedivastast toimet saab realiseerida ka glükoosi imendumise vähendamisel soolestikus glükoositransporteri GLUT2 inaktiveerimise (Gaueret al.2018) ja soolestiku glükosidaaside aktiivsuse pärssimise kaudu (Pereira et al. 2011). Lisaks on näidatud, et Q inhibeerib ensüümi 1l-hüdroksüsteroiddehüdrogenaasi-1, mis mängib võtmerolli rasvumise ja T2DM tekkes, mõjutades glükokortikoidhormoonide toimet maksas, rasvkoes ja kõhunäärmes. -rakud (Torres-Piedra et al.2010).

Eeldatakse, et nii diabeedi tüsistuste teke kui ka progresseerumine on tingitud ROS-i tootmise suurenemisest (Kayama et al. 2015). Kardiomüotsüütides tekitavad ROS-i mitokondriaalne elektronide transpordiahel (ETC), NOX ja XO (Tsutsui). et al.2011). Võib väita, et mitokondrid on T2DM-i peamised oksüdatiivse stressi tekitajad (Shah ja Brownlee 2016). Oksüdatiivse stressi tekkega mitokondrites kaasneb redoks-tundlike signaaliradade katkemine, oksüdatiivse fosforüülimise ja ATP tootmise vähenemine, mitokondriaalse DNA kahjustus ja sellest tulenevalt ROS-i tootmise edasine suurenemine. Selle tulemusena viib molekulaarsete sündmuste patogeenne kaskaad, mis võimendab ennast, proapoptootiliste signaaliradade käivitamist ja rakusurma. Arvestades mitokondrite tähtsust rakkude metabolismis, võib nende düsfunktsioon põhjustada mitmesuguseid haigusi, sealhulgas kardiovaskulaarset patoloogiat. Mitokondriaalne düsfunktsioon esineb südame isheemiatõve, kardiomüopaatia, südamepuudulikkuse, insuldi ja T2DM-iga patsientidel (Bai et al.2016).

Meie uuringus näitab oksüdatiivse stressi teket diabeetiliste rottide südame mitokondrites AOPP akumuleerumine. AOPP kontsentratsioon on suhteliselt uus oksüdatiivse stressi marker, mis peegeldab valkude üldist redoksseisundit rakkudes ja kudedes. On teatatud, et AOPP on kõrgenenud DM, südame-veresoonkonna haiguste, hüpertensiooni, ateroskleroosiga patsientidel (Conti jt 2019) ning see tase korreleerub insuliiniresistentsuse ja raskete diabeetiliste tüsistuste esinemisega (Gradinaru et al. 2013; Taylor et al. 2015). Oksüdatiivsed valgu modifikatsioonid mängivad võtmerolli diabeetilise müokardi düsfunktsiooni tekkes. Valgustruktuuride redoksmuutused võivad põhjustada ensüümide katalüütiliste alaühikute dissotsiatsiooni, valkude lahtivoltimist, agregatsiooni või fragmenteerumist, mis on seotud kontraktiilsuse, ergastus-kontraktsiooni sidumise, valkude voltimise, antioksüdantide kaitse, metabolismi ja Ca2* käitlemisega diabeetilises südames (Varga). jt 2015). Samuti on leitud, et AOPP indutseerib proapoptootilist signaaliülekannet kardiomüotsüütides, mis viib DCM-i tekkeni (Zhang et al. 2016).

Loomadel, keda raviti Q-ga annuses 10 mg/kg, täheldati AOPP olulist vähenemist südame mitokondrites, samas kui Q annus 50 mg/kg normaliseeris selle markeri täielikult võrreldes vehiikulit saanud rottidega.

Q antioksüdantne toime mitokondrites võib hõlmata mitmeid peamisi mehhanisme. Flavonoididel on võime eemaldada ROS-i tänu struktuuris oleva B-tsükli hüdroksüülkonfiguratsioonile (Kumar ja Pandey 2013). Q puhul on näidatud ETC mitokondriaalses kompleksis II tekkiva O, otsene eemaldamine isoleeritud roti südame mitokondrites (Dudy-lina et al. 2019). Lisaks võivad flavonoidid nõrgendada ROS-i moodustumist mitokondrites, inhibeerides ETC kompleksi I ja III. I kompleksi aktiivsuse Q pärssimine vähendas oluliselt H2O2 tootmist isoleeritud roti südame mitokondrites (Lagoa et al.2011). Lisaks leiti, et mitokondriaalse ROS-i tekke vähenemine flavonoidide poolt on seotud osalise lahtisidumise omadustega, eriti südame mitokondrites (Bernatoniene et al.2014). Lisaks on näidatud, et flavonoidid stimuleerivad mitokondriaalset biogeneesi transkriptsioonilise kaasaktivaatori PGC-la ja selle ülesvoolu regulaatori SIRT1 indutseerimise kaudu. Viimane viib mitmete transkriptsioonifaktorite (NRF1, NRF2 ja östrogeeniga seotud-a) stimuleerimiseni, mis on seotud energia metabolismi reguleerimisega ja homöostaasi säilitamisega mitokondrites (Kicinska ja Jarmuszkiewicz 2020).

Meie katse tulemusena kaasnes oksüdatiivse stressi suurenemisega diabeetiliste rottide südame mitokondrites antioksüdantsete ensüümide - Mn-SOD, GPO ja GR - aktiivsuse indutseerimine. On hästi teada, et oksüdatiivse stressi vastase raku kaitse peamine mehhanism on Keapl/Nrf-2-sõltuva signaaliraja aktiveerimine, mis kontrollib geenide ekspressiooni, mille valguproduktid osalevad detoksikatsioonis ja organismi elimineerimises. reaktiivsed oksüdeerijad (Nguyen et al. 2009). Sellega seoses on antioksüdantsete ensüümide täheldatud indutseerimine katseloomade südames negatiivse tagasiside rakendamine, mille eesmärk on säilitada redoks-homöostaas.

Q manustamine mõlemas annuses tõi kaasa Mn-SOD, GPO ja GR aktiivsuse vähenemise katseloomade südame mitokondrites kontrollrühmaga võrreldes statistiliselt ükskõiksetele väärtustele. Kuigi on teada, et Q indutseerib ülaltoodud ensüümide aktiivsust (Shi et al. 2019), näitavad meie tulemused, et Q antioksüdantne toime kardiomüotsüütides T2DM-i korral avaldub rohkem tänu selle võimele ära hoida ROS-i hüperproduktsiooni ja sellest tulenevalt ka põletike arengut. mitokondriaalne düsfunktsioon, kui antioksüdantide kaitsesüsteemi stimuleerimine. Varem on näidatud, et Q kasutamine suurendab mitokondrite oksüdatsioonivõimet ja mõnede Krebsi tsükli ensüümide aktiivsust T2DM-ga rottide südames (Gorbenko et al.2019).

Nagu eespool märgitud, on mitokondrid kardiomüotsüütide peamine, kuid mitte ainus ROS-i allikas. Teine oluline tegur oksüdatiivse stressi tekkes diabeetilises südames on NOX, kusjuures NOX2 ja NOX4 on peamised müokardi isovormid. NOX-i põhifunktsioon on ROS-i genereerimine. NOX2 lokaliseerub plasmamembraanis ja osaleb angiotensiin II retseptori ja teiste retseptorite rakusiseses redokssignalisatsioonis, samas kui NOX4-l on eriti mitokondriaalse lokaliseerimise signaal ja tal on konstitutiivne aktiivsus (Cave et al. 2005). On näidatud, et roti kardiomüotsüütide inkubeerimine varase glükeeritud valkudega stimuleeris ROS-i tootmist proteiinkinaas C (PKC) sõltuva NOX2 aktivatsiooni kaudu (Zhang et al. 2006). Lisaks leiti, et 1. ja 2. tüüpi DM-ga hiirte südames on südame hüpertroofia, fibroos ja apoptoos seotud NOX2 ülesreguleerimisega (Ritchie et al. 2007; Huynh et al. 2013). Täiendav ROS-i allikas kardiomüotsüütides on XO, mis katalüüsib hüpoksantiini ja ksantiini oksüdeerumist kusihappeks, kasutades O-d elektroniretseptorina ning tekitades protsessis O ja H2O2. Kuigi XO reaktsiooni panust oksüdatiivse stressi tekkesse diabeedi korral ei ole piisavalt uuritud, näidati, et XO inhibiitorid leevendavad südamestimulatsioonist põhjustatud südamepuudulikkuse mudelis kardiovaskulaarset düsfunktsiooni (Amado et al. 2005). Meie uuringus tõi T2DM kaasa olulise NOX ja XO aktiivsuse suurenemise eksperimentaalsete rottide südames. Samal ajal normaliseeris Q manustamine annusest sõltumatult ensüümide aktiivsust. Praeguseks on mitmed uuringud näidanud Q võimet inhibeerida NOX aktiivsust, vähendades nii selle subühikute ekspressiooni kui ka takistades selle aktivatsiooni rakuväliste stiimulite kaudu. Teise mehhanismi saab realiseerida reguleeriva alaühiku p47phox fosforüülimise vähendamise teel, mis on tingitud flavonoidide inhibeerivast toimest PKC-le (Redondo jt 2012; Jimenez et al. 2015). Pealegi on teada, et O ja selle metaboliidid inhibeerivad XO aktiivsust selektiivsel viisil, moodustades aktiivse saidiga konjugeeritud kolmetsüklilise struktuuri ja spetsiifilised vesiniksideme interaktsioonid ensüümi katalüütiliselt oluliste jääkidega (Taka-Hama et al. 201l; Cao jt 2014).

Kokkuvõttes näitas meie uuring, et Q vähendas annusest sõltuval viisil vabade radikaalide oksüdatsiooni T2DM-iga rottide müokardi mitokondrites, piirates seega AOPP moodustumist. Lisaks takistas Q annustes 10 mg/kg ja 50 mg/kg oksüdatiivse stressi teket diabeetiliste rottide südames, vähendades NOX ja XO aktiivsust. Saadud andmed viitavad sellele, et Q kasutamine võib aidata kaasa T2DM-i kardiovaskulaarse riski leevendamisele.