Epesavak a szembetegségek kezelésében

Jeffrey H. Boatright

1 Szemészeti Osztály, Emory University School of Medicine, B5511 Emory Eye Center, 1365-B Clifton Road, Atlanta, GA 30322 USA

John M. Nickerson

1 Szemészeti Osztály, Emory University School of Medicine, B5511 Emory Eye Center, 1365-B Clifton Road, Atlanta, GA 30322 USA

Anisha G. Moring

1 Szemészeti Osztály, Emory University School of Medicine, B5511 Emory Eye Center, 1365-B Clifton Road, Atlanta, GA 30322 USA

Machelle T. Pardue

1 Szemészeti Osztály, Emory University School of Medicine, B5511 Emory Eye Center, 1365-B Clifton Road, Atlanta, GA 30322 USA

2 Rehab R & D CoE, Atlanta VA Medical Center, Atlanta, GA, USA

Absztrakt

A medveepe évezredek óta szerepel az ázsiai gyógyszerkönyvekben számos betegség kezelésében, a torokfájástól az aranyérig. A hidrofil epesavak a tauroursodeoxycholic sav (TUDCA) és az ursodeoxycholic sav (UDCA) a medve epe fő epesavai. Mindkettő szintetikus kiszerelésben kapható, és számos ország egészségügyi hatóságai jóváhagyják a cirrhosis és az epekövek kezelését. Ez az áttekintés röviden kitér a medve epe alkalmazására a hagyományos kínai orvoslásban, az epesav fiziológiában, az UDCA és a TUDCA jóváhagyott alkalmazásában a nyugati orvostudományban, valamint a közelmúltban végzett kutatások neuroprotektív tulajdonságainak feltárására, ideértve a szembetegség modelljeit is.

Medve epe használata a hagyományos kínai orvoslásban

A medveepét, az epekivonatot és az epehólyagot évezredek óta használják a hagyományos kínai orvoslásban (TCM) és más ázsiai farmakopéiában [1–3]. A medve epe „hideg” gyógyszerként van besorolva, amelyet lázzal és gyulladással járó „hő” betegségek kezelésére használnak a máj méregtelenítésére, a görcsök és epilepsziás rohamok megelőzésére, a vesekövek és epekövek feloldására, a daganatok és aranyerek csökkentésére, valamint a javítja a látást [1–3]. Használata a TCM-ben folytatódik, és az ázsiai közösségek létrehozásával az egész világon elterjedt [3]. A kínai állami gyógyszerkönyv 28 medvefa-tartalmú gyógyszertípust sorol fel, amelyek közül 15-et a szemészetben használnak [4].

Az ázsiai fekete medve (Ursus thibetanus vagy Selenarctos thibetanus), kabátjelei miatt Hold-medvének is nevezik, a hagyományos forrásfaj, de a holdmedvepopulációk csökkenésével más fajokat, például az észak-amerikai fekete medvét használnak, gyakran negatív következményekkel jár ezekre a populációkra [5]. A népességcsökkenés problémájának kezelése és annak felismerése, hogy az állati részekkel folytatott kereskedelem vidéki gazdaságuk egyik alkotóeleme (a szárított medve epe magasabb utcai értékkel rendelkezik, mint a kokain [6]), Kínában ellenőrzött medvetenyésztést hoztak létre [2–4]. . A medve részek betakarítását azonban sokan kegyetlennek tartják [4, 7], és sok országban illegális vagy erősen korlátozott [3–6] (különösen a veszélyeztetett fajok nemzetközi kereskedelméről szóló egyezmény aláíró nemzetei). A vadon élő állatok és növények [8], valamint az USA-ban a veszélyeztetett fajokról szóló törvény [9]), és nem világos, hogy a gazdálkodás gazdaságilag vagy politikailag fenntartható [4, 7, 10]. Így a TCM-ben nagy az érdeklődés a medve alkatrészeinek gyógynövényes és szintetikus helyettesítéssel való cseréjére [3, 4].

Epesav fiziológia

Az epesavak bioszintetizálódnak a máj májsejtjeiben található koleszterinből. Nagyrészt az enterohepatikus keringésben találhatók, és az epehólyagban tárolódnak. Főleg glicinnel vagy taurinnal vannak konjugálva, lehetővé téve számukra, hogy teljes mértékben ionizálódjanak a vékonybél pH-tartományában [11]. Az epesavaknak öt fő feladata van: a koleszterin eliminálása, az étrendi lipidek micellinálása a szállításuk elősegítése érdekében, az epe áramlásának és az epefoszfolipid szekréciójának serkentése, végül az epesav negatív visszacsatolásos szabályozása és a koleszterin szintézis [11].

TUDCA-val kezelt rd1 egerek retina kriozekcióinak mikroszkópos fényképei. A Pde6b rd1 (rd1) egereket szubkután injektáltuk vivőanyaggal vagy TUDCA-val (3 naponta 500 mg/testtömeg-kg). Az injekciók a posztnatális napon (P) 9 kezdődtek és P21-ig folytatódtak, ekkor az állatokat leölték, a retina paraffin szakaszait levágták, és hematoxilinnal és eozinnal festették (H & E-vel festettek). A járművel kezelt retinák az ONL sejtek várható majdnem teljes veszteségét mutatták. Ezzel szemben a TUDCA-val kezelt retinák változatosak voltak, de szervezettebb morfológiájúak, a nagyon kevés ONL-től a vastag ONL-ig, és egyes esetekben a látszólag fotoreceptoros külső szegmensek megőrzéséig. RPE: retina pigment hám; IS/OS: belső szegmens/külső szegmens; ONL: külső magréteg; OPL: külső plexiform réteg; INL: belső magréteg; IPL: belső plexiform réteg; GCL: ganglion sejtréteg

A TUDCA kezelés hatása a fotoreceptor sejtek számára P18 és P30 rd10 egerekben. Az rd10-et 3 naponta szubkután injektáltuk vivőanyaggal vagy TUDCA-val (500 mg/kg) P6-tól kezdődően. P18-nál és P30-nál egereket leöltünk, retina paraffin metszeteket készítettünk és H & E-vel festettük. A külső magréteg magjait szakaszonként két régióban számláltuk, és feltételeztük, hogy tükrözik a fotoreceptor sejtek számát. Mindegyik régió 400 µm-re terjedt ki a látóideg mindkét oldalán lévő 400 µm-es ponttól indulva. A TUDCA-kezelés szignifikánsan megőrizte a fotoreceptorok számát mindkét posztnatális napon. Megjegyzendő, hogy a TUDCA-kezelés a fotoreceptor sejtek elvesztését 12 nappal késleltette a degeneráció során P30-ig.

A TUDCA kezelés hatása a retina morfológiájára és a TUNEL-re P18 rd10 egerekben. A B-2A emissziós fluoreszcencia szűrőt alkalmazó fluoreszcens mikroszkóp lehetővé teszi a fotoreceptor belső szegmensének (IS) és a külső szegmensének (OS) megőrzésének megfigyelését a TUDCA- (jobbra) és a járművel kezelt retina szakaszokban (balra). Úgy tűnik, hogy a TUNEL-pozitív sejtmagok (zöld/sárga jel) rengetegek vannak a vivőanyaggal kezelt szakaszokban, de ritka retinák a TUDCA-val kezelt egerekből. A TUDCA kezelés a fotoreceptor sejtek számának jelentős megőrzését biztosította a külső magrétegben (ONL). A kezelésnek nem volt észrevehető hatása a belső magrétegre (INL) vagy a ganglionsejt rétegre (GCL). Kép újranyomtatása a Ref. Engedélyével [81]

A TUDCA-kezelés hatása az rd10 egerek elektroretinogrammjaira P18-on és P30-on. Reprezentatív sötét adaptált ERG hullámformák (felső) és átlagos b-hullám amplitúdó (alul) erős villanásig (2,1 log cd s/m 2) a P18 és a P30-nál TUDCA-ban és hordozóval kezelt rd10 egerekben. Ne feledje, hogy a TUDCA-kezelés a retina funkcióvesztését körülbelül 12 nappal, vagyis körülbelül 35% -kal késleltette a degenerációs periódus alatt (például a P30 TUDCA-val kezelt amplitúdók hasonlóak a P18 hordozóval kezelt amplitúdókhoz)

A TUDCA hatása a kaszpáz-3 aktiválódására rd10 egér retinában. A vivőanyaggal vagy TUDCA-val kezelt egerek paraffinba ágyazott rd10 egér retina szakaszait megvizsgáltuk az aktivált kaszpáz-3 elleni immunreaktivitás szempontjából, és konfokális mikroszkóppal figyeltük meg őket. A hordozóval kezelt szakaszokban szignifikánsan több volt az immunreaktivitás (sárga jel), mint a TUDCA-val kezelt szakaszokban. Kép újranyomtatása a Ref. Engedélyével [81]

A szisztémás TUDCA-kezelés legalább P30-ig védelmet nyújt az rd10 egér retinában. Ebben a szakaszban az ONL körülbelül egy sejtréteggé degenerálódott, főleg kúpokból (a rudak szinte teljesen hiányoznak, és a kúpok degenerálódnak), és a sötéthez adaptált a-hullám csak 3%, a b hullám pedig csak 14% a vadon típusú egerek [80, 82]. A TUDCA-val kezelt retinák sötét adaptált a-hullámokkal rendelkeztek, amelyek a vad típusú 30% -ig voltak fenntartva, és a világos és sötéthez adaptált b-hullámok a vad típusú 45% -ig voltak fenntartva, ami a rúd és a kúp funkciójának megőrzésére utal ( 4. és [82]. A fotoreceptor sejtek száma ötször nagyobb volt a TUDCA-val kezelt egerekben, mint a hordozóval kezelt egerekben (2. és 6. ábra). 6). Megjegyzendő, hogy a TUDCA-kezelés a fotoreceptor sejtek számának és a retina funkciójának elvesztését 12 nappal késleltette a P30-hoz való degeneráció során (2. és 4. ábra). 4). Hasonlóan a rúd fotoreceptorokra gyakorolt hatáshoz a P18-nál, a kezelés konzerválta a kúp külső szegmensének morfológiáját a P30 retinában [82].

A TUDCA kezelés hatása a retina morfológiájára rd10 és vad típusú egerekben a P30-nál. TUDCA-val kezelt P30 vad típusú C57BL/6 egerek retinális mikrográfiái (a) vagy jármű (b) és TUDCA-val kezelt rd10 egerekből (c) vagy jármű (d). A TUDCA kezelésnek nincs hatása a vad típusú retina morfológiájára. Rd10 egerekben a fotoreceptor réteget körülbelül egy magsorra redukálták (d), de a TUDCA-kezelés három-négy magsort megőrzött (c). c és d Egyértelmű különbségek az ONL, a külső szegmensek (OS) és a belső szegmensek (IS) vastagságában, a TUDCA kezeléssel kimutatták a retina degenerációjának késését. e és f A fotoreceptorok teljes számának ábrázolása a retina minden helyén a vad típusú és rd10 egerekből, a látóideg fejére (ONH) hivatkozva. A betét a retina és a látóideg diagramja, valamint azok a területek, amelyekből a sejtek számát vették. A TUDCA-val kezelt egerekben lényegesen több fotoreceptor van a mintavétel minden területén, mint a hordozóval kezelt egerekben. Kép újranyomva a Ref. [82]

Más kutatók retina degenerációs modellekben tesztelték a TUDCA hatásait. A TUDCA-kezelés lassítja a retina degenerációját az s334ter-3 patkányokban [83], egy olyan patkánysorban, amelyet genetikailag úgy alakítottak ki, hogy az rodoszin mutációja megegyezzen az autoszomális domináns retinitis pigmentosa (ADRP) betegeknél megszokottal [84]. Ezeket a patkányokat születésüktől kezdve naponta injekciózták TUDCA-val. A P5 és P10 patkányok retinaszakaszai azt mutatták, hogy a TUDCA-kezelés szignifikánsan csökkentette a reaktív oxigénfajok, az endoplazmatikus retikulum (ER) stressz és az apoptózis markereit. A morfológia alapján értékelt retina degeneráció a TUDCA-val kezelt patkányokban is késett [83].

A TUDCA-kezelés szintén lassítja a retina degenerációját P23H-3 patkányokban [85, 86], egy másik patkányvonalat, amelyet genetikailag úgy alakítottak ki, hogy ADRP rodopszin mutációval rendelkezzen [84]. A patkányokat hetente egyszer intraperitoneálisan (500 mg/testtömeg-kg) injektálták P20-tól 4 hónapos korig. A TUDCA-val a vivőanyaggal kezelt patkányokban a fotoreceptor belső és külső szegmensei, az ONL-ben lévő sejtek száma és a kapilláris retina hálózat megmaradtak. A TUNCA-jel alacsonyabb volt a TUDCA-val kezelt patkányokban a kontrollokhoz képest.

A fotoreceptor degeneráció indukált modelljei

A TUDCA hatása a LIRD egér retina morfológiájára és apoptózisára: 24 órás fény utáni expozíció. Az egereket szubkután injekcióval vagy TUDCA-val (500 mg/kg) injektáltuk, 7 órán át 10 000 lx fehér fénynek tettük ki, majd visszatértük a fenntartó megvilágításhoz. Az egereket 24 órával később leöltük, és paraffin retina metszeteket készítettünk, és konfokális mikroszkóppal megvizsgáltuk a fluoreszcens TUNEL-t. A hordozó (bal) és a TUDCA (jobb) kezelésekhez reprezentatív összetett konfokális mikrográfiákat mutatunk be. Erős fény-expozíció által kiváltott hatalmas apoptózis (sárga jel) és morfológiai károsodás a fotoreceptor sejtekben és a hordozóeszköz retinájának külső magrétegében (balra), de nem TUDCA-val kezelt szemekben (jobbra). Kép újranyomtatása a Ref. Engedélyével [81]

A TUDCA hatása a LIRD egér retina kaszpáz-3 aktiválására. Az egereket szubkután injekcióval vagy TUDCA-val (500 mg/kg) injektáltuk, 200 (homályos) vagy 10 000 lx (világos) fehér fénynek tettük ki 7 órán át, majd visszatértük a fenntartó megvilágításhoz. Az egereket 24 órával később leöltük, és paraffin retina metszeteket készítettünk, és fluoreszcens konfokális mikroszkóppal megvizsgáltuk az aktivált kaszpáz 3 immunreaktivitást. Reprezentatív kompozit konfokális mikrográfokat mutatnak be a jármű homályos fénynek kitett járművel injektált (balra), fényes fénynek kitett járművel injektált és erős fénynek kitett TUDCA injekcióval (jobbra). Jelentősen több immunreaktivitás (sárga jel) volt a fényes fénynek kitett hordozóval kezelt egerek szakaszain, mint a fénysugárzásnak kitett TUDCA-val kezelt egereknél vagy a félhomályos fénynek kitett egereknél. Kép újranyomtatása a Ref. Engedélyével [81]

A TUDCA hatása a LIRD egér retina morfológiájára és apoptózisára: 15 nappal a fény utáni expozíció után. Az egereket szubkután injekcióval vagy TUDCA-val (500 mg/kg) injektáltuk, 7 órán át 10 000 lx fehér fénynek tettük ki, majd visszatértük a fenntartó megvilágításhoz. Tizenöt nappal a fénynek való kitettség után egereket leöltünk, paraffin retina metszeteket készítettünk, és konfokális mikroszkóppal megvizsgáltuk a fluoreszcens TUNEL-t. Fényes fény-expozíció által kiváltott masszív apoptózis és morfológiai károsodás a hordozóval kezelt (bal), de a TUDCA-val nem kezelt szemek (jobbra) retina fotoreceptoraiban. Különösen figyelemre méltó a hordozóval kezelt mintában a külső magréteg (ONL) elvékonyodása, valamint a fotoreceptorok belső szegmenseinek (IS) és külső szegmenseinek (OS) majdnem teljes elvesztése. Ezenkívül szinte az összes fotoreceptor mag TUNEL pozitív. Ezzel szemben a TUDCA-val kezelt minták intakt fotoreceptorokat, vastag ONL-t és nagyon kevés TUNEL-pozitív fotoreceptor sejtet mutattak. A kezelésnek nem volt észrevehető hatása a belső magrétegre (INL), a ganglionsejt rétegre (GCL) vagy a retina pigment epitheliumára (RPE). Kép újranyomtatása a Ref. Engedélyével [81]

Ganglionsejt-halál modell

Azt is megállapítottuk, hogy a szisztémás TUDCA-kezelés lelassította a retina ganglionsejtjeinek elvesztését a látóideg összeomlását követően. A felnőtt C57/Bl6 egereket a LIRD és rd10 egérkísérletekhez hasonlóan kezeltük 10 napig, és altattuk őket, és látóidegeiket átmetszettük [90, 91]. Néhány egérben 3% Fluorogold-ban áztatott gelfoam-szivacsot alkalmaztak a vágott látóideg-csonkokra. Tíz nappal a műtét után a retina lapos részein látható fluoreszkáló RGC-szómák száma körülbelül 60% -kal csökkent a hordozóval kezelt állatokban, ezt a veszteséget teljesen megakadályozták a TUDCA-val kezelt egereknél [90].

Objektív modellek

Így a TUDCA-val végzett szisztémás kezelés lassítja a retina degenerációját egér- és patkánymodellekben, de hatással van más szemszövetekre is. Shinohara és munkatársai arról számolnak be, hogy a TUDCA-kezelés megakadályozza a lencse hámsejtjeinek (LEC) halálát és szürkehályog-képződését [92]. A tenyésztett LEC galaktózzal, homociszteinnel vagy tunicamicinnel történő inkubálása ER stresszt és végül halált okoz. Azonban a TUDCA-val történő előzetes és együttes inkubálás ezt még nagyobb mértékben is megakadályozza, mint az ER stressz-kaperonok 4-fenil-vajsavval, trimetil-amin-N-oxiddal végzett kezelés. Ezenkívül a TUDCA szisztémás injekciói jelentősen csökkentették a lencse hámsejtjeinek pusztulását és részben késleltették a hipermature szürkehályog képződését galaktozémiás patkányokban, ezt a hatást az ER stressz markerek elnyomása kísérte [92]. Bár mások arról számoltak be, hogy az UDCA és a TUDCA hatékonysága az ER stressz enyhítésén keresztül valósul meg [93–96], csak Shinohara és munkatársai bizonyították, hogy a TUDCA kémiai ER stressz kísérőként működik [83, 97].

Következtetés

Az UDCA és a TUDCA hidrofil epesavak számos betegségmodellben citoprotektívak. Pontos hatásmechanizmusuk molekuláris szinten nem teljesen tisztázott. Citoprotektív hatásukat az intrinsic és extrinsic apoptotikus folyamatok több pontján végzett cselekvések és az ER stresszválasz [42, 43, 92, 96, 98] közvetítésével javasolják a mitokondriális és ER membránokra gyakorolt közvetlen hatások révén, mindkét halál transzkripciós szabályozásával és a túlélési tényezők. A szembetegség modelljeiben a hatásokat csak most kezdték vizsgálni, és egyértelműen ígéretesek. A szemmodellekből azonban szinte semmilyen mechanisztikai adatot nem közöltek. Valójában a TUDCA védőhatásainak egy része annak tudható be, hogy taurin-része elnyomja az apoptózis képződését [99, 100]! Így a transzlációs célú folyamatos preklinikai tesztek mellett még sok munka vár annak meghatározására, hogy a hidrofil epesavak milyen jelentős védőhatással bírnak a retina degeneráció, a glaukóma és a szürkehályog modelljeiben.

Köszönetnyilvánítás

Nyílt hozzáférésű Ezt a cikket a Creative Commons Nevezd meg, nem kereskedelmi célú licenc feltételei szerint terjesztjük, amely bármilyen nem kereskedelmi célú felhasználást, terjesztést és sokszorosítást lehetővé tesz bármilyen adathordozón, feltéve, hogy az eredeti szerző (k) és a forrás jóváírásra kerülnek.