Рослинні поліпреноли зменшують демієлінізацію та відновлюють порушення олігодендрогенезу та нейрогенезу в Росії

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Листування

Марина Юрія Ходанович, лабораторія нейробіології, Томський державний університет, пр. Леніна, 36, Томськ 634050, Російська Федерація.

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Prenolica Limited (раніше Solagran Limited), біотехнологічна компанія, Мельбурн, Вікторія, Австралія

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Департамент радіології, Університет Вашингтона, Сіетл, Вашингтон, США

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Листування

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Prenolica Limited (раніше Solagran Limited), біотехнологічна компанія, Мельбурн, Вікторія, Австралія

Лабораторія нейробіології Томського державного університету, Томськ, Російська Федерація

Департамент радіології, Університет Вашингтона, Сіетл, Вашингтон, США

Анотація

1. ВСТУП

Поліпреноли - це біоактивні довголанцюгові ізопреноїдні спирти, що зустрічаються в різних рослинах. На відміну від більш популярних у галузі харчування поліфенолів, які містять безліч фенольних структурних одиниць, поліпреноли складаються з гідрофільних та гідрофобних частин: гідроксильної групи та довгого ненасиченого, головним чином з полікризовою конфігурацією, ізопренілового ланцюга. Залежно від джерела довжина ланцюга природних поліпренолів коливається від 6 до 40 одиниць ізопрену (Roslinska, Walinska, Swiezewska, & Chojnacki, 2002; Zhang et al., 2015).

Поліпреноли та їх метаболіти привернули значну увагу завдяки своїй перевіреній гепатопротекторній, антиоксидантній, нейропротекторній, імуномодулюючій та проліферативній активності. Ян, Ван, Є та Лі (2011) та Дж. Ю та ін. (2012) продемонстрували гепатопротекторну дію поліпренолів на моделі пошкодження печінки, викликаного тетрахлоридом, за допомогою тестів функції печінки та гістології. Автори пов'язували ефект зі зменшенням окисного пошкодження, зниженням регуляції профіброгенних подразників, пригніченням активації зірчастих клітин печінки та захистом гепатоцитів. У пілотному клінічному дослідженні 30-денне лікування поліпренолом пацієнтів з хронічним алкоголізмом (Soultanov et al., 2010) призвело до значного поліпшення біохімії крові відповідно до клінічних досліджень печінки, підшлункової залози та нирок.

Помірні імуномодулюючі та противірусні властивості поліпренілфосфатів показали Пронін та співавт. (2002). Автори повідомляють про пригнічення ранньої фази взаємодії інтерлейкіну 1 та Con A у клітинах селезінки, активності ліпоксигенази та експресії рецепторів інтерлейкіну 2 поліпренілфосфатами. У той же час фоспреніл стимулював природну активність клітин-кілерів та раннє вироблення TNF-α (Pronin et al., 2002).

Завдяки участі в біосинтезі глікану та глікозилюванні N-зв’язаного білка, поліпренілфосфати та долічилфосфат є важливими регуляторами проліферації клітин. Було показано, що швидкість синтезу доліцилфосфату та глікопротеїну пов'язана зі швидкістю росту клітин яєчників китайського хом'ячка та поділом клітин (Hartley & Imperiali, 2012; Swiezewska & Danikiewicz, 2005). Більше того, дослідження підтвердили, що доліцилфосфат є обмежуючим швидкість субстратом у N-пов'язаному глікозилюванні і, отже, є ключовим фактором розвитку клітин (Hartley & Imperiali, 2012; Swiezewska & Danikiewicz, 2005). Інгібування біосинтезу поліізопренолу призвело до аномальної гаструляції, яка корелювала з нездатністю клітини виробляти глікопротеїни. Додавання екзогенного доліхолу дозволило нормально гаструлювати, припускаючи, що доліцилфосфат є обмежуючим реагентом для N-пов'язаного глікозилювання білків і подальших клітинних перетворень (Hartley & Imperiali, 2012).

Ми припускаємо, що спектр біологічної активності поліпренолів може представляти значний інтерес для лікування розсіяного склерозу (РС), хронічного запального демієлінізуючого та нейродегенеративного розладу. На додаток до традиційних протизапальних методів лікування РС, використання комплементарної та альтернативної фітотерапії за останні роки привернуло значну увагу як спосіб зменшення неврологічного дефіциту та посилення нейропротекції (Mojaverrostami, Bojnordi, Ghasemi-Kasman, Ebrahimzadeh, & Hamidabadi, 2018; Zarshenas, Ansari, Dadbakhsh, & Mohammadi, 2018). Пошук нових засобів, які можуть сприяти відновленню пошкодженого мієліну та запобігання нейродегенерації, має вирішальне значення для подальшого прогресу в лікуванні цього стану. Враховуючи вплив поліпренолів у різних неврологічних та когнітивних станах, продемонстрований на моделях тварин та у людей, та той факт, що токсичність чистих поліпренолів практично відсутня (Wang, Yuan, Li, Zhang, & Ye, 2015), ці речовини можуть представляти інтерес для доклінічних випробувань на тваринних моделях РС.

2 МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

2.1 Тварини

2.2 Речовини

Демієлінізацію викликали у мишей купризоном (біс (циклогексанон) оксальдігідразон, Sigma-Aldrich, США). Фармацевтичні поліпреноли (щонайменше 95% поліпренолів або довголанцюгові ізопреноїдні спирти, включаючи від восьми до 18 залишків ізопрену) були виділені із зеленої зелені Picea abies (Л.) Карст як описано раніше (Fedotova et al., 2012) та поставляється як зареєстрована фармацевтична форма (Ropren®, Prenolica Limited, Мельбурн, Австралія). У цьому дослідженні використовували 100% рафіновану оливкову олію (F.lli Ruata S.p.A., Італія).

2.3 Експериментальне проектування

2.4 Випробування на відкритих майданчиках

За два дні до евтаназії всіх мишей випробовували у відкритому полі, що складався з камери 50 × 50 см 2, викладеної 25 квадратами (5 × 5), оточеними стінками висотою 40 см. Наступні параметри поведінки тварин підраховували протягом 5 хв випробувань: (а) рухова активність як кількість перехрещених у квадраті, (б) вертикальна активність як кількість висадок, (в) доглядова діяльність як кількість повних актів догляду за тваринами. та (d) загальну кількість дефекацій та сечовипускань, що розглядалося як показник тривожної поведінки.

2.5 Імунофлюоресценція

Слайди були покриті монтажним середовищем з DAPI (4 ′, 6-діамідино-2-феніліндол, синій колір, ядерна зустрічна пляма). Від кожної тварини були отримані зрізи як лівої, так і правої півкуль. Фотографування проводилося за допомогою мікроскопа Axio Imager Z2 (Carl Zeiss, Німеччина) та програмного забезпечення AxioVision 4.8 (Carl Zeiss) з модулем MozaiX, що дозволяє створювати зображення цілого мозку за допомогою зшивання менших зображень. Для всіх сфотографованих зрізів були встановлені однакові параметри зображення. Крім того, зрізи, забруднені NG2, сфотографували за допомогою лазерного конфокального мікроскопа LSM 780 NLO (Carl Zeiss).

2.6 Обробка зображень

Аналіз зображень проводився за допомогою програмного забезпечення ImageJ. Області інтересів (ROI) стандартного розміру розміщували на знімках MBP вручну в центральній та дистальній частинах мозолистого тіла (100 × 200 мкм 2), рухової кори (200 × 200 мкм 2), центру хвостового путамена (200 × 200 мкм 2) та гіпокампу (200 × 200 мкм 2). Щільність мієліну на знімках MBP була кількісно визначена у вищезазначених структурах шляхом вимірювання середньої інтенсивності у відповідних ROI. Середню інтенсивність для кожної структури усереднювали по ROI та по фотографіях для кожної тварини. Крім того, MBP кількісно визначали із забруднених зрізів, використовуючи ті самі ROI та метод порогового значення Otsu у реалізації ImageJ. Відсоток від загальної площі виявлених об’єктів використовувався як сурогатний показник щільності MBP (Ercan et al., 2017).