Aronia melanocarpa Elliot antosiyaninleri glutamin metabolizmasını düzenleyerek kolon kanserini engeller

Azoksimetan ( AOM )/dekstran sülfat sodyum (DSS) fare modeli ve Caco-2 hücre hattı, kolitle ilişkili kolorektal kanser (CRC) üzerindeki Aornia melanocarpa Elliot antosiyaninlerinin (AMA) terapötik etkilerini ve mekanizmalarını değerlendirmek için kullanıldı . Bu çalışmada, AMA Caco-2 hücrelerinin çoğalmasını önemli ölçüde inhibe edebilir; AMA, AOM/DSS'nin neden olduğu kolorektal hasarı hafifletti, CRC modelinin vücut ağırlığı dalgalanmalarını iyileştirdi , kolorektal inflamasyon histolojik değerlendirmesini azalttı, CRC ile ilişkili inflamatuar sitokinleri (COX-2, MUC2 , MPO , IL-6, IL-17, TNF-α ve IFN-γ) ve Glutaminaz (GLS) ve SLC1A5 ekspresyonunu azalttı, mTORC1 sinyal yolunu (p-p70s6k, p70s6k, ULK1 , p-mTOR, 4EBP1, p-4EBP1) aşağı düzenledi, bu da AMA'nın CRC için koruyucu mekanizmasının GLS ve SLC1A5'i azaltmada ve mTORC1 sinyal yolunu aşağı düzenlemede rol oynayabileceğini düşündürmektedir. Ek olarak, mevcut çalışma kolorektal kanser araştırmaları için mekanizmaya dair teorik destek sağladı ve CRC'nin önlenmesi ve kişiye özel tedavisi için yeni bir yön sağladı.

Aronia melanocarpa Elliot, Kuzey Amerika'nın doğusunda ortaya çıkan ve Çin'in Liaoning Eyaletine getirilen Rosaceae'nin yaprak döken bir çalısıdır (Wei vd., 2017). Aronia melanocarpa Elliot meyvesi polifenoller, flavonoidler, aromatikler vb. gibi fonksiyonel bileşenler açısından zengindir; bunların arasında %2,5-%3,5 kadar yüksek polifenoller bulunur ve antosiyanin içeriği %1 kadar yüksektir (Wei vd., 2018). Aronia melanocarpa Elliot antosiyaninlerinin (AMA) antioksidan, antiinflamatuar, antikanser ve hipoglisemik aktivitelerde iyi biyolojik aktiviteye sahip olduğu ve kardiyovasküler hastalıklar üzerinde terapötik etkilere sahip olduğu bulunmuştur (Awika, Rooney ve Waniska, 2005; Denev ve ark., 2014; Ma, Santos-Buelga ve Rivas-Gonzalo, 2004; Wenzig ve ark., 2008).

Kolon kanseri, sindirim sisteminin yaygın bir kötü huylu tümörüdür (Terasaki vd., 2019). Kolon kanserinin tedavisi esas olarak kemoterapi ve radyoterapi ile birlikte cerrahi rezeksiyonu içerir (Wang vd., 2016). Kolon kanseri için yaygın olarak kullanılan kemoterapi ilaçları İrinotekan, Oksaliplatin, Kapasitör shore ve 5-florourasildir (Lentz, Tran, Rey, Pons ve Tréluyer, 2005). İleri tedavi stratejilerine rağmen kanser hücresi metastazını tamamen önleyemez (Chen, Yang, Yu, Zhang ve Chang, 2014). Kemoterapinin ciddi toksik ve yan etkileri vardır ve kanser hücreleri kemoterapi ilaçlarına kolayca direnç gösterir, bu da sınırlı kemoterapi etkisine neden olur (Hatcher ve Kumar, 2014; Liang, Zhan, Wang, Pan ve Hao, 2007). Bu nedenle, minimum toksisite veya hiç yan etkisi olmayan yeni bir önleme şeması geliştirmek çok önemlidir. Meyve ve sebzeler açısından zengin bir diyet epidemiyolojik verilerle yakından ilişkilidir (Ian T, 2007; Wang ve diğerleri, 2012). Meyvelerde, deniz yosunlarında ve sebzelerde bulunan fitokimyasalların hücreleri kolon kanserinden korumada güçlü terapötik etkilere sahip olduğu bildirilmiştir (Kim ve Nam, 2018; Sadia ve diğerleri, 2016). Aronyaların insan kolon kanseri hücreleri HT-29'un büyümesini engelleyebileceği ve kolon kanseri riskini azaltabileceği bildirilmiştir (Gill, Rios, Osorio-Camacena, Mojica ve Forester, 2020).

Güçlü glutamin metabolizması kanser için önemli bir özelliktir. Tümör hücrelerinde, glikoz aerobik koşullar altında bile laktik aside dönüştürülür (Warburg etkisi) ve glutamin (Gln), trikarboksilik asit döngüsüne katılmak ve onu desteklemek için karbon kaynağı olarak kullanılır (Jin, Alesi ve Kang, 2016). Tümörler, hızlı çoğalmaları nedeniyle daha fazla glutamin almak zorundadır ve hücre dışı glutamin, hücre zarındaki bir dizi amino asit taşıyıcısı yardımıyla hücreye girmelidir. Bu nedenle, tümör dokuları ilgili amino asit taşıyıcılarının yüksek ekspresyonu yoluyla glutamin taşınmasını destekleyebilir. Çözünen Taşıyıcı Ailesi 1 Üyesi 5 (SLC1A5), amino asit taşıyıcı ailesinin önemli bir üyesidir. Esas olarak glutamin de dahil olmak üzere çeşitli küçük molekül nötr amino asitleri taşır (Kanai, Benjamin ve ark., 2013). Çalışmalar, SLC1A5'in kötü huylu tümör dokularında ve hücrelerinde yüksek oranda ifade edildiğini ve tümör proliferasyonu, invazyonu ve kötü prognozla ilişkili olduğunu göstermiştir (Liu vd., 2015; Toyoda vd., 2014). 2012'den günümüze antosiyaninler ve kolon kanseri hakkındaki literatürler Web of Science veri tabanından elde edilmiş ve görsel olarak analiz edilmiştir, sonuçlar Şekil 1'de gösterilmiştir. Mekanizmalar ve hedef proteinlerin incelenmesinde NF-κB, β-katenin ve DNA hasarı sıcak araştırma konularıdır. Şu anda kolon kanseri ve glutamin metabolizmasıyla ilişkili fonksiyonel proteinler hakkında bir çalışma bulunmamaktadır. AMA'nın ( Aronia melanocarpa Elliot antosiyaninleri) kolon kanseri üzerindeki etkisini ve mekanizmasını araştırmak amacıyla bu çalışmada moleküler yerleştirme, AOM/DSS ile indüklenen fare kolon kanseri modeli ve Caco-2 hücre modeli kullanılmıştır. Bu, insan ve hayvan kolon kanseri önleme ilaçlarının geliştirilmesi için teorik ve deneysel bir temel sağlar.

Kimyasallar ve reaktifler

Aronia melanocarpa Elliot meyvesi Liaoning Ormancılık Bilimi Akademisi (Shenyang, Çin) tarafından sağlanmıştır. Antosiyanin çıkarma işlemi laboratuvarımızda kullanılan yönteme dayanmaktadır (Wei, Zhang, Zhang, Xu, Gao ve Fan, 2017). Aronia melanocarpa Elliot meyveleri oda sıcaklığında 24 saat boyunca MeOH (0,5% trifloroasetik asit, TFA V/V) ile emprenye edilerek ve çözücünün çoğunun vakumda buharlaştırılmasıyla çıkarılmıştır. 37 °C'de 30 dakika boyunca ultrasonik çıkarma, ardından vakum filtrasyonu. Etil

Antosiyaninler ve SLC1A5 arasındaki bağlanmanın hesaplamalı analizi

SLC1A5'te dört antosiyanin için olası yerleştirme yerlerini incelemek için simüle edilmiş yerleştirmeyi kullandık. SLC1A5, glutaminin en önemli taşıyıcılarından biridir ve birçok kötü huylu tümörde yüksek oranda ifade edilir (Jin, Alesi ve Kang, 2015). Moleküler yerleştirmenin sonuçları Şekil 3'te gösterilmiştir. Bağlanma enerjisi ve etkileşim kalıntılarına göre elde edilen en iyi bağlanma enerjisi siyanidin-3-arabinozid (-4,97 kcal/mol), siyanidin-3-galaktozid (-5,59 kcal/mol), siyanidin-3-ksiloziddir

Tartışma

Moleküler yerleştirme, ligandlar ve reseptörler gibi moleküller arasındaki etkileşimi incelemek ve bunların bağlanma kalıplarını ve afinitelerini tahmin etmek için kullanılabilir (Iftikhar & Rashid, 2014). Bu bölümde, birleşik etkileşimi simüle etmek için AMA (siyanidin-3-arabinosid, siyanidin-3-galaktozid, siyanidin-3-ksilozid ve siyanidin-3-glukozid) ve SLC1A5 kullandık. Sonuçlar, AMA'nın SLC1A5 ile iyi bir bağlanma pozisyonuna ve güçlü bir etkileşime sahip olduğunu gösterdi. AMA'nın oluşumu engelleyebileceğini varsaydık

Çözüm

Bu çalışmada, moleküler yerleştirme AMA ve SLC1A5'in iyi bağlanma pozisyonuna ve güçlü etkileşime sahip olduğunu kanıtladı. Hücre deneyleri ve hayvan deneyleri AMA'nın kolon kanseri gelişimi sırasında COX-2 ve MUC2 mRNA ekspresyonunu inhibe edebileceğini ve IL-6, IL17, TNF-α, IFN-γ inflamatuar sitokinlerinin salgılanmasını azaltabileceğini kanıtladı. AMA, GLS ve SLC1A5 ekspresyon seviyesini azaltarak kolon kanseri gelişimini engelleyebilir ve ardından mTORC1 ve onun fosforilasyon seviyesini azaltabilir.

Etik standartlara uyum

Tüm hayvan deneyleri ARRIVE kurallarına uygundur.

Etik onay

Bu makalede yazarlardan herhangi biri tarafından insan katılımcılarla gerçekleştirilen herhangi bir çalışma bulunmamaktadır.

Yazar beyanı

Deneysel tasarım ve yöntemin uygunluğu ile verilerin toplanması, analizi ve yorumlanması konusunda kamusal sorumluluk alabilecek düzeyde çalışmaya katıldığımızı onaylıyoruz.

Makale daha önce yayınlanmamıştır, şu anda başka bir dergiye inceleme için gönderilmemiştir ve bu dergi tarafından bir karar verilene kadar başka bir yere gönderilmeyecektir.

Rekabet eden çıkar beyanı

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan etmektedir.

Teşekkürler

Bu araştırma , Liaoning Eyaleti Eğitim Departmanı Bilimsel Araştırma Projesi (No. LJC202011 ), Liaoning eyaletinin önemli Ar-Ge projesi (No. 2020JH2/10300114 ) ve Liaoning Eyaletindeki “Liaoning Yetenek Programı” Projesi ( XLYC1902081 ) tarafından desteklenmiştir .

Kaynak:

• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212429221000353?via%3Dihub