מחקרים חדשים מראים כיצד הכוח המולקולרי של כורכומין מגן על תאי עצם מפני לחץ גלוקוז גבוה, מתקן מיטוכונדריה ומגביר את ההגנות הנוגדי חמצון, ומציע תקווה להתמודדות עם אובדן עצם הקשור לסוכרת.
מחקר: כורכומין שומר על בריאות העצם שנפגעת על ידי סוכרת על ידי עיכוב אוסטאופורוזיס באמצעות ויסות מסלול האיתות SIRT3/FOXO3A. קרדיט תמונה: אניקה S / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת דוחות מדעייםresearchers tested whether curcumin counteracts diabetic osteoporosis by activating Sirtuin-3 (SIRT3)/Forkhead box protein O3a (FoxO3a) signaling and the downstream antioxidant protein network including nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) and its target NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1) to curb לחץ חמצוני מיטוכונדריאלי ומשחזר את ההתמיינות של אוסטאובלסט במבחנה, עם רווחים מקבילים במיקרו -ארכיטקטורה בעצמות in vivo.
רֶקַע
אחד מכל שני מבוגרים מבוגרים יתמודד עם עצמות שבריריות, ורבים חיים גם עם סוכרת מסוג 2 (T2DM), וזה שילוב קשה שמעלה סיכון שבר ומאטה את הריפוי. אוסטאופורוזיס סוכרתית מונעת על ידי היפרגליקמיה כרונית, מיני חמצן תגוביים גבוהים (ROS) ופעילות אוסטאובלסטית איטית, מה שמוביל לנפילות, שהות בבית חולים ועלויות עולות.
תרופות אוסטאופורוזיס סטנדרטיות לרוב עומדות בביצועים בביצועים ב- T2DM, ומעט טיפולים מתקנים ישירות את התפקוד המיטוכונדריאלי שמדלק את נזקי ה- ROS בתאי העצם. פוליפנולים תזונתיים כמו כורכומין נמצאים בשימוש נרחב ובטוח בדרך כלל, אך פעולותיהם הספציפיות לעצמות תחת היפרגליקמיה אינן ממפות במלואן. יש צורך במחקר נוסף כדי לאתר יעדים מיטוכונדריים, לאשר מסלולי מגן ומינון כוונון של תועלת בעולם האמיתי.
המחברים גם מציינים כי המנגנון של כורכומין עשוי לקשר בין ויסות המיטוכונדריאלי לשליטה אפיגנטית בגנים אוסטאוגניים, ולהוסיף שכבה טיפולית פוטנציאלית נוספת.
על המחקר
אוסטאובלסטים של עכברים (קו תאים MC3T3-E1) טופחו באלפא בינוני חיוני מינימלי (α-MEM) עם 10% סרום שור עוברי (FBS) ב 37 מעלות צלזיוס מתחת ל -5% דו חמצני פחמן (CO₂). כדי לדמות T2DM, התאים נחשפו לגלוקוז גבוה (25.5 מ"מ) למשך 24 שעות, ואז טופלו בכורכומין (0, 1, 10, 100 מיקרומטר) למשך 48 שעות. ריכוז האמצע (10 מיקרומטר) הראה את השפעת המגן החזקה ביותר, ואילו 1 מיקרומטר ו 100 מיקרומטר היו פחות יעילים, מה שמרמז על דפוס תגובה במינון בצורת פעמון.
כדאיות התאים נמדדה באמצעות ערכת ספירת תאים -8 (CCK-8).
תשתיות מיטוכונדריאליות הוערכה על ידי מיקרוסקופיית אלקטרונים בהולכה (TEM), ופוטנציאל הממברנה המיטוכונדרית על ידי 5,5 ′, 6,6′-tetrachloro-1,1 ′, 3,3′-tetraethylbenzimidazolarcarbocyanine יוד (JC-1) צנטומטריטריה זורמת. ROS תוך-תאית כימותו עם 2 ′, 7′-DICHLOROFLUORSCIN DIACETATE (DCFH-DA). Malondialdehyde (MDA), Superoxide Discutase 2 (SOD2) ו- Glutathione (GSH) נקבעו באמצעות ערכות מסחריות.
Protein analyses (SIRT3, FoxO3a, NRF2, and NQO1), nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2), NADPH oxidase 2 (NOX2) were performed by western blotting after lysis with radioimmunoprecipitation assay (RIPA) buffer, quantification by bicinchoninic acid (BCA) assay, separation via sodium dodecyl סולפט-פולי-אקרילאמיד ג'ל אלקטרופורזה (SDS-PAGE), ומעבירים לממברנות פוליווינילידן דיפלואוריד (PVDF); חסימת ומי מלח עם טריס עם נהלים Tween (TBST) עקבו אחר תרגול סטנדרטי.
דחיית SIRT3 יציבה נוצרה על ידי RNA סיכת שיער קצרה של Lentiviral (shRNA) ואומת על ידי כתם מערבי. בידול אוסטאוגני הוערך על ידי פוספטאז אלקליין (ALP) וכתמי S RED של אליזרין. In vivo, חולדות Sprague-Dawley זכר קיבלו תזונה עתירת שומן/גלוקוז, סטרפטוזוטוצין (STZ; 30 מ"ג/ק"ג), וכורכומין תוך-רחבי (10 או 50 מ"ג/ק"ג); מיקרו-ארכיטקטורה של העצם הוערכה על ידי טומוגרפיה מחושבת מיקרו (μCT) והיסטולוגיה.
תוצאות המחקר
כדאיות גלוקוז גבוהה MC3T3-E1, כורכומין ב -10 מיקרומטר החזיר את ההישרדות לכיוון רגיל; 1 מיקרומטר ו- 100 מיקרומטר היו בעלי השפעה מוגבלת, ולכן 10 מיקרומטר שימש למעקב. אפופטוזיס עוקב עם שינויים אלה: לימפומה של רוז-3 של caspase-3 ותאי B לימפומה 2 (Bcl-2) נפלו תחת גלוקוז גבוה, וכורכומין הפך את שני האותות בכיוון מגן.
מיקרוסקופיית אלקטרונים הראתה מיטוכונדריה נפוחה ומפוצצת כריסטות לאחר גלוקוז גבוה, בעוד שטיפול בכורכומין שמר על מורפולוגיה נורמלית יותר. נתוני JC-1 הדהדו ממצאים אלה: פוטנציאל הממברנה המיטוכונדרית צנח עם גלוקוז גבוה אך התאושש באופן חלקי לאחר חשיפה לכורכומין.
מאזן הרדוקס השתפר גם הוא. גלוקוז גבוה דחף את ROS ו- MDA למעלה והגנות אנדוגניות מדוכאות. כורכומין הוריד את ROS, הפחית את מד"א והגביר את SOD2 ו- GSH לעבר רמות הבקרה, עדות למצב חמצוני בריא יותר. ברמת האיתות, גלוקוז גבוה דיכוי SIRT3, FOXO3A, NRF2 ו- NQO1 ו- NOX2; כורכומין החזיר את החלבונים הללו לעבר קו הבסיס, בקנה אחד עם התנהלות מחודשת של דיאקטילציה מיטוכונדרית ותוכניות נוגדי חמצון.
הפלת SIRT3 הסיר את התועלת. כאשר SIRT3 הושתק, כורכומין כבר לא עזר: הכדאיות נפלה, פוטנציאל הממברנה המיטוכונדרית צנח, ו- FOXO3A, NRF2 ו- NQO1 ירדו בהשוואה למצב הגבוה של גלוקוז בתוספת כורכומין. אובדן ההגנה הזה מזהה את SIRT3 כנהג במעלה הזרם המחבר בין כורכומין לתופעות נוגדות חמצון וציטופוטו -הגנות.
מבחינה פונקציונלית, בידול אוסטאוגני עקב אחר כך. התבגרות בוטה גלוקוז גבוהה, אך כורכומין החזיר את מכתים ALP, הגדילו גושים אדומים של אליזרין S, והעלו אוסטאופרוטגרן (OPG) ואוסטאוקלצין (OCN). כל רווח הוטל על ידי הפילה של SIRT3, וקשר את ההצלה לציר SIRT3/FOXO3A ולאותותו הנוגדי החמצון במורד הזרם ולא להשפעות לא ספציפיות. בקיצור, הכורכומין מייצב מיטוכונדריה, שיפר את הטון redox, הפחית את האפופטוזיס ואיפשר לאוסטאובלסטים להמשיך למינרליזציה למרות היפרגליקמיה.
נתוני בעלי החיים תואמים את עבודת התא. משטר ה- STZ-Plus-Diet ייצר היפרגליקמיה וירידה במשקל צנוע, ואישר מצב דמוי T2DM. חולדות סוכרתיות שלא טופלו הראו טראבקולות דלילות, דקיקות ואדריכלות מושפלת. כורכומין (10 או 50 מ"ג/ק"ג) שיפרו את מדדי ה- μCT, עם רשתות טרבקולריות צפופות יותר וצפיפות עצם לכאורה גבוהה יותר; החלקים שלו נראו בריאים יותר.
אימונוהיסטוכימיה הראתה SIRT3 ו- NRF2 גבוה יותר בעצם לאחר כורכומין, בקנה אחד עם הפעלה מחדש של המיטוכונדריה והנוגדי חמצון in vivo. עליות אלה היו תלויות במינון, כאשר כורכומין גבוה יותר ייצר שינויים גדולים יותר בביטוי חלבון. במסגרת שבה טיפולים סטנדרטיים מפגרים לעתים קרובות, הזכיות הסלולריות הללו תורגמו לרווחים ברמת הרקמות.
מסקנות
כורכומין מוגן על אוסטאובלסטים ועצמות במודלים של סוכרת-אוסטאופורוזיס על ידי הקלת לחץ חמצוני מיטוכונדריאלי, שמירה על פוטנציאל הממברנה וקידום בידול אוסטוגני. ההשפעה דרשה הפעלה של SIRT3 ואיתות FOXO3A, במקביל להגנות תלויות NRF2 חזקות יותר (כולל NQO1) ונעלמה עם השתקת SIRT3.
אצל חולדות עם מצב דמוי T2DM, כורכומין שיפר את המיקרו-ארכיטקטורה הטרבקולרית ב- μCT והעלה מחווני צפיפות עצם במקביל לביטוי SIRT3 ו- NRF2 מוגבר ברקמת העצם.
תוצאות אלה מדגישות את ציר SIRT3/FOXO3A כמטרה טיפולית, מדגישות את התיאום שלו עם תגובות נוגדי חמצון מונעות NRF2, ותומכות בכורכומין כתוספת מעשית בעלות נמוכה עבור שבריריות עצם הקשורה לסוכרת, המזכה לתרגום למחקרי המינון, לוח הזמנים ובטיחות ארוכת הטווח בבני אדם.
המחברים גם ממקמים כורכומין לצד תרכובות טבעיות אחרות כמו מלטונין, תמצית אגוז אדמה וגרניום שמכוונות למסלולי רדוקס מיטוכונדריים, אך שים לב כי הפעולה הכפולה המיטוכונדרית -אפיגנטית שלו עשויה להציע פרופיל מגן רחב יותר.
