NGF-induktivno dejstvo Hericiuma erinaceus na celije humanog astrocitoma 1321N1

NGF-induktivno dejstvo Hericiuma erinaceus na celije humanog astrocitoma 1321N1

Biol. Pharm. Bull. 31(9) 1727—1732 (2008)

 

Neurotrofni faktori su od suštinskog značaja za održavanje i funkcionalno organizovanje neurona; na taj način se očekuje da supstance slične neurotrofnom faktoru ili njihovi induktori budu primenjeni na lečenje neuro-degenerativnih bolesti kao što je Alchajmerova bolest. U ovoj studiji, mi smo prvo ispitali efekte etanolskih ekstrakata 4 jestive pečurke, Hericium erinaceus (Yamabushitake), Pleurotus eryngii (Eringi), Grifola frondosa (Maitake) i Agaricus blazei (Himematsutake) na ekspresiju gena faktora rasta nerava (NGF) kod humanih celija astrocitoma 1321N1. Među ova 4 ekstrakta pečuraka, samo ekstrakt H. erinaceus unapređuje ekspresiju NGF mRNK na način koji zavisi od koncentracije. Pored toga, sekrecija proteina NGF iz elija 1321N1 pojačana ekstraktima H. erinaceus i uslovljena medijumom celija 1321N1 inkubiranih sa ekstraktom H. erinaceus poboljšala je izdanak neurita celija PC12. Međutim, hericenoni C, D i E, sastojci H. erinaceus, nisu uspeli da unaprede ekspresiju gena NGF u celijama 1321N1. Jačanje ekspresije gena NGF ekstraktima H. erinaceus je inhibirano od strane inhibitora c-Jun N-terminalne kinaze (JNK) SP600125. Pored toga, ekstrakti H. erinaceus su indukovali fosforilaciju JNK i njegovog nizvodnog supstrata c-Jun, i unapredili ekspresiju c-fos, ukazuju i da H. erinaceus promoviše gen NGF preko signalizacije JNK. Takođe smo ispitali efikasnost H. erinaceus in vivo. Miševi ddY koji su dobijali obrok koji sadrži 5% suvog praha H. erinaceus tokom 7 dana, pokazali su povecanje nivoa ekspresije NGF mRNK u hipokampusu. U zaključku, H. erinaceus sadrži aktivna jedinjenja koja unapređuju sintezu NGF preko aktivacije JNK; ova jedinjenja nisu hericenoni. 

Senilna demencija je ozbiljan društveni problem. Konkretno, Alchajmerova bolest, za koju trenutno ne postoji efektivna terapija, je najčešca senilna demencija. Pacijenti koji boluju Alchajmerove bolesti imaju značajne abnormalnosti holinergičnih neurona u bazalnom delu prednjeg mozga.1) Neurotrofski faktori imaju snažne biološke aktivnosti, kao što je sprečavanje smrti neurona i unapređenje izdanka neurita i oni su od suštinskog značaja za održavanje i funkcionalno organizovanje neurona.2) Glijalne celije podržavaju neurone oslobađaju i neurotrofne faktore, kao što su faktor rasta nerava (NGF), neurotrofni moždani faktor (BDNF), neurotrofin 3 i glijalno izvedeni neurotrofni faktor (GDNF). Posebno, se pretpostavlja da je funkcionalna manjkavost NGF povezana sa Alchajmerovom bolešcu i igra ulogu u etiologiji procesa bolesti.3)

Poznato je da su nivoi NGF smanjeni u bazalnim delovima prednjeg mozga kod pacijenata sa Alchajmerovom bolešcu, i u frontalnom korteksu kod nedementnih pacijenata sa senilnim naslagama4,5). Pored toga, intra-cerebroventrikularna primena NGF eliminiše degeneraciju i rezultujuce kognitivne deficite kod pacova nakon povrede mozga,6) i poboljšava zadržavanje pasivnog izbegavanja učenja u razvoju miševa.7) Kod starih pacova, intracerebralna infuzija NGF delimično poništava holinergičnu celijsku atrofiju tela i poboljšava zadržavanje prostorne memorije.8) Pored toga, intranazalno davanje NGF ublažava neuro-degeneraciju i smanjuje brojeve amiloidnih naslaga kod transgenih anti-NGF miševa (AD11 miševi), u kojima imaju progresivni neurodegenerativni fenotip nalik Alchajmerovoj bolesti.9) Dakle, očekuje se da ce se NGF primeniti u lečenju Alchajmerove bolesti.10)

Međutim, neurotrofni faktori su proteini, pa nisu u stanju da pređu krvno- moždanu barijeru; oni se takođe lako metabolišu peptidazama. Stoga se pretpostavlja da ce njihova primena kao leka za lečenje neuro-degenerativnih poremecaja, biti teško izvodljiva. Alternativno, sprovedeno je istraživanje na jedinjenjima niske molekulske mase koja unapređuju biosintezu NGF, kao što su: kateholamini,11,12) benzokuinoni,13) felutamidi,14) idebenoni,15) kansuinin, ingenol triacetat, jolkinolid B,16) diktioforini,17) skabronini,18) hericenoni,18-21) erinacini, 22-24) i cirneini.25)

Hericium erinaceus je gljiva koja raste na starim ili mrtvim lišcarskim stablima drveca. H. erinaceus se uzima kao hrana u Japanu i Kini bez štetnih efekata. Hericenoni C-H2,19-21) i erinacini A-I22-24) su izolovani iz plodonosnog tela i micelijuma H. erinaceus, respektivno, od kojih svi unapređuju sintezu NGF kod astrocita gajenih na glodarima. Ovi rezultati ukazuju na korisnost H. erinaceus za lečenje i prevenciju demencije. Međutim, detaljni mehanizam kojim H. erinaceus izaziva sintezu NGF, ostaje nepoznat. U ovoj studiji, smo ispitivali NGF-induktivnu aktivnost H. erinaceus etanolskih ekstrakata kod humanih celija astrocitoma 1321N1. Dobijeni rezultati ukazuju da H. erinaceus ima NGF-induktivnu aktivnost ali da njegova aktivna jedinjenja nisu hericenoni. Pored toga, ishrana ICR miševa koja sadrži 5% suvog praha H. erinaceus tokom 7 dana je pokazala povecanje nivoa manifestacije NGF mRNK u hipokampusu.

Rezultati

Prvo, ispitivali smo NGF-induktivno dejstvo 4 jestive gljive, H. erinaceus, P. eringii G. frondosa i A. brazei kod humanih celija astrocitoma 1321N1. Nivo NGF mRNK kod celija 1321N1 je bio značajno povecan od kalcijum-jonofora A23187 pri koncentraciji od 1 mM (pozitivna kontrola) i ekstrakta etanola H. erinaceus pri koncentraciji od 100 mg/ml. Međutim, nije bilo indukovano značajno povecanje nivoa NGF mRNK od etanolskih ekstrakata ostalih gljiva. Pored toga, nivo proteina NGF u medijumu kulture je takođe bio povecan usled prisustva etanolskog ekstrakta H. erinaceus, dok etanolski ekstrakti ostale 3 gljive nisu uspeli da izazovu takvo povecanje. Štaviše, ispitivali smo efekte vodenih i etil acetatnih ekstrakata iz H. erinaceus na manifestaciju NGF mRNK u poređenju sa efektima etanolskog ekstrakta. Etanolski ekstrakt i etil acetatni ekstrakt su unapredili manifestaciju NGF mRNK na način zavisan od koncentracije sa sličnom snagom. Međutim, vodeni ekstrakt nije unapredio manifestaciju NGF mRNK.

Dalje, ispitali smo NGF mRNK-induktivnu aktivnost hericenona C, D i E, komponenata H. erinaceus za koje je prijavljeno da su stimulatori biosinteze NGF kod astroglijalnih celija miša pri koncentraciji od 33 mg/ml.20) Međutim, hericenoni, C, D i E misu povecali ekspresiju NGF mRNK pri 10-100 mg/ml kod celija 1321N1. Osim toga, nismo uspeli da pokažemo da su hericenoni C, D i E stimulisali ekspresiju NGF mRNK u primarno kultivisanim astroglijalnim celijama pacova. Osim toga, mi smo analizirali nivo hericenona C, D i E u etanolskom ekstraktu H. erinaceus putem HPLC i njihova koncentracija u 100 mg/ml etanolskog ekstrakta H. erinaceus je bila 20 ng/ml za hericenon C, 4 ng/ml za hericenon D i 2 ng/ml za hericenon E.

Da bi se istražili fiziološki efekti H. erinaceus na izdanak neurita preko NGF, celije PC-12 su bile uzgajane tokom 2 dana u kondicioniranom medijumu celija 1321N1, koje su bile inkubirane etanolskim ekstraktom H. erinaceus tokom 24 časa. Imajuci u vidu da je NGF značajno unapredio izdanak neurita kod celija PC-12 u koncentracijama od 10 i 100 ng/ml ali ne i na 0,1 i 1 ng/ml nivo NGF u kondicioniranom medijumu celija 1321N1 sa ekstraktom H. erinaceus je bio suviše mali da unapredi izdanak neurita kod celija PC-12. Osim toga, etanolski ekstrakt H. erinaceus nije unapredio izdanak neurita kod celija PC-12 direktno. Međutim, izdanak neurita je bio značajno unapređen kondicioniranim medijumom celija 1321N1 inkubiranim etanolskim ekstraktom H. erinaceus pri koncentracijama od 125 i 250 mg/ml tokom 24 časa. S druge strane, hericenon D nije pokazao efekat kao etanolski ekstrakt H. erinaceus.

Radi razjašnjenja mehanizma temeljne indukcije NGF od H. erinaceus, celije 1321N1 su bile prethodno tretirane različitim inhibitorima kinaze i zatim stimulisane etanolskim ekstraktom H. erinaceus. Unapređenje manifestacije NGF mRNK etanolskim ekstraktom H. erinaceus bilo je značajno inhibirano od c-Jun N-terminalne kinaze (JNK), inhibitora SP600125, ali ne i od strane MEK inhibitora U0126, p38 MAPK inhibitora SB203580, PKA inhibitora H89 ili PKC inhibitora GF109203X. U stvari, etanolski ekstrakt H. erinaceus indukuje fosforilaciju JNK i njenu nizvodnu podlogu c-Jun na vremenski zavisan način. Nadalje, etanolski ekstrakt je poboljšao manifestaciju gena c-fos. 

Da bi se ispitao efekat H. erinaceus in vivo, merili smo NGF mRNK u korteksu i hipokampusu miševa koji su dobijali H. erinaceus. Miševi u grupi H. erinaceus su imali ishranu koja sadrži 5% sušenog praha H. erinaceus, a miševi kontrolne grupe su imali ishranu koja sadrži 5% dekstrina umesto H. erinaceus za 1 ili 7 dana. Nivo NGF mRNK u hipokampusu miševa u grupi H. erinaceus je značajno povecan u poređenju sa miševima u kontrolnoj grupi tokom 7. dana. S druge strane, ekspresija NGF mRNK u korteksu nije povecana od strane H. erinaceus tokom perioda testiranja.

Diskusija

U ovoj studiji pokazujemo da etanolski ekstrakt H. erinaceus unapređuje sintezu NGF kod humanih celija astrocitoma 1321N1. Samo je H. erinaceus imao NGF-induktivnu aktivnost među četiri ispitane gljive. Međutim, 100 mg/ml etanolskog ekstrakta H. erinaceus značajno je povecalo ekspresiju NGF mRNK, ali ne i sintezu proteina NGF. Stoga je moguce da efektivne koncentracije etanolskog ekstrakta H. erinaceus indukuju sintezu proteina NGF, a lučenje se razlikuje od onog kada se indukuje ekspresija NGF mRNK jer je sinteza/sekrecija proteina regulisana sa nekoliko faktora. Morfološka diferencijacija celija PC-12 je bila unapređena kondicioniranim medijumom celija 1321N1 inkubiranih etanolskim ekstraktom H. erinaceus, što ukazuje da H. erinaceus stimuliše neuronsku diferencijaciju preko porasta u oslobađanju neurotrofičnih faktora, uključuju i NGF, iz glijalnih celija. Međutim, za povišenu koncentraciju NGF od strane ekstrakta H. erinaceus se pretpostavlja da je suviše niska da unapredi izdanak neurita kod celija PK-12. Stoga, drugi faktori mogli bi biti uključeni u izdanak neurita. U stvari, astrociti luče druge neurotrofine, citokine i faktore rasta, od kojih neki utiču na morfološku promenu ili olakšavaju NGF-indukovanu diferencijaciju kod celija PC-12 cells. 2, 26-28)

Zabeleženo je da je forbol estri poboljšavaju PKC-zavisnu sintezu NGF kod primarnih astrocita miševa i za AP-1, jedan od ciljeva za PKC, pretpostavlja se da reguliše ekspresiju NGF gena.29) Zapravo, postoji jedna sekvenca konsensusa AP-1 (TRE: elemenat TPA-reakcija) nizvodno od TATA kutije na spoju exon I/intron I region NGF gena.30) AP-1 se sastoji od homo ili hetero dimera Jun/Jun ili Fos/Jun, koji se vezuju za DNK na AP-1 lokaciji TRE. U ovoj studiji, povecanje ekspresije gena NGF od strane H. erinaceus je bilo inhibirano JNK inhibitorom SP600125, a H. erinaceus je izazvala fosforilaciju JNK. Ovi rezultati ukazuju da je JNK uključen u unapređenje NGF genske ekspresije indukovane od H. erinaceus. JNK je dominantna kinaza za fosforilaciju c-Jun.31) Pored toga, H. erinaceus je unapredila fosforilaciju c-Jun i ekspresiju gena c-fos kao i fosforilaciju JNK. Za aktivaciju AP-1 od strane H. erinaceus se pretpostavlja da učestvuje u NGF genskoj ekspresiji nizvodno od JNK, ali PKC nije uključena u ovu signalnu putanju, zbog nedostatka inhibitornog delovanja sa inhibitorom PKC GF109203X. 

Zabeleženo je da su aktivne komponente H. erinaceus hericenoni C-H, koji stimulišu sintezu proteina NGF kod astrocita miševa ili pacova.19-21) Međutim, hericenoni C, D i E uopšte nisu pokazali aktivnost unapređenja NGF na osnovu ovog eksperimentalnog stanja korišcenjem humanih celija astrocitoma 1321N1. Pored toga, koncentracije hericenona u etanolskom ekstraktu su veoma niske (koncentracije hericenona C, D i E u 100 mg/ml etanolskog ekstrakta H. erinaceus bile su 20, 4 i 2 ng/ml, respektivno) u poređenju sa njihovom efektivnom koncentracijom (33 mg/ml) kao što je prikazano u prethodnom izveštaju.20) Ovi rezultati, dakle, povecavaju mogucnost da H. erinaceus ima nepoznata aktivna jedinjenja koja unapređuju ekspresiju NGF, osim hericenona koji su rastvorljivi u lipidima (rastvorljivi u etanolu i/ ili etil acetatu).

Pored toga, oralna primena H. erinaceus je povecala ekspresiju NGF mRNK u hipokampusu miša. Ovaj rezultat ukazuje na mogucnost da bi aktivno jedinjenje moglo biti apsorbovano u krvi i isporučeno u centralni nervni sistem kroz krvno-moždanu barijeru. Hipokampus je postuliran tako da šifrira radnu memoriju.32) Povecanje nivoa NGF iRNK u hipokampusu ukazuje na potencijal H. erinaceus da deluje na centralni nervni sistem in vivo. Međutim, nismo mogli da razjasnimo zašto je H. erinaceus povecao ekspresiju NGF mRNK u hipokampusu, ali ne i u korteksu. Ova razlika bi mogla rezultirati iz varijacija stepena ekspresije signalnih molekula vezanih za JNK signalnu putanju ili kinetičku razliku aktivnih komponenata H. erinaceus poput moždane distribucije i metabolizma u ovim tkivima.

S druge strane, micelijumi H. erinaceus su poznati da sadrže erinacine, koji takođe stimulišu sintezu NGF.22-24) Zabeleženo je da oralno davanje erinacina A značajno povecava nivo NGF kod lokus coeruleus i hipokampusa pacova, ali ne i u cerebralnom korteksu.33) Međutim, još uvek nije prijavljeno da plodonosno telo H. erinaceus sadrži erinacine. Stoga je potrebno preispitati da li plodonosna tela sadrže erinacine i da se ispita postojanje nepoznatih derivata sa aktivnošcu indukcije NGF kod plodonosnih tela H. erinaceus. U zaključku, H. erinaceus sadrži aktivne sastojke koji stimulišu sintezu NGF preko aktivacije JNK; ova jedinjenja nisu hericenoni. 

Nema proizvoda u ovoj kategoriji.

Budizdrav © 2019. UKION SHOPS