Voordelig/ongunstig effect van quercetine op de membranen van SK-N-SH neuroblastoomcellen Deel 1
Apr 29, 2022
Klik a.u.b.oscar.xiao@wecistanche.comvoor meer informatie
Abstract:Quercetine is een polyfenolische verbinding, waarvan de effecten bij wetenschappers twijfel doen rijzen. De resultaten van veel experimenten tonen aan dat het anti-kanker, ontstekingsremmende en antioxiderende eigenschappen heeft, terwijl andere onderzoeken de pro-oxidatieve en cytotoxische werking ervan aantonen. Deze verbinding kan reageren met reactieve zuurstofsoorten en kan vanwege zijn chemische eigenschappen worden gevonden in het hydrofoob-hydrofiele gebied van cellen. Deze kenmerken van quercetine geven aan dat zijn werking in cellen zal worden geassocieerd met de wijziging van membranen en zijn deelname aan het handhaven van de redoxbalans. Daarom onderscheidt deze studie deze twee mechanismen en bepaalt of ze belangrijk zijn voor de celfunctie. We controleren:(1) of de geselecteerde concentraties quercetine cytotoxisch en destructief zijn voor SK-N-SH-celmembranen (MTT-, LDH-, MDA-tests) in situaties met en zonder de toegepaste oxidatieve stress; (2) wat is het niveau van veranderingen in de structurele/mechanische eigenschappen van het lipidedeel van de membranen van deze cellen als gevolg van de aanwezigheid van polyfenolmoleculen; en (3) of de antioxidatieve werking van quercetine het membraan beschermt tegen zijn modificatie. Onze resultaten laten zien dat veranderingen in de stijfheid/elasticiteit van het lipide deel van het membraan het beslissende werkingsmechanisme van quercetine vormen, en mogelijk invloed hebben op cellulaire processen waarvan de beginfasen geassocieerd zijn met membranen (bijv. ontvangst van signalen uit de omgeving, transport).
trefwoorden:quercetine; neuroblastoomcellen; celmembraan; Langmuir-monolaag;oxidatieve stress
1. Inleiding
Quercetine (3,3',4',5,7-pentahydroxy flavon) is een bioactief polyfenol dat voorkomt in planten [1-3] en is de meest voorkomende flavonoïde in het menselijke dieet [4].
Het vertoont een breed scala aan eigenschappen, waaronder ontstekingsremmend [5] en immunomodulerend [6]. Literatuurgegevens geven aan dat het een potentiële antikankerfactor kan zijn [7,8]. Het dankt zijn werking aan het vermogen om het verloop van intracellulaire signaalroutes te wijzigen[9,10] en aan antioxiderende eigenschappen die onder andere zijn aangetoond op PC12-cellen [11,12]en humane neuronale SH-SY5Y-cellen [13] .
Deze verbinding is een antiproliferatief middel dat geprogrammeerde celdood induceert in een aantal tumorlijnen, bijvoorbeeld in HL-60- en NB-4-cellen van acute myeloïde leukemie [14,15] en K{{4 }}chronische myeloïde leukemie [16]. Er werd ook aangetoond dat quercetine de verspreiding van verschillende soorten kanker remt, zoals in de longen, de lever, de borst en de dikke darm [17-20]. Vijayababu et al. [21] ontdekte dat het apoptose van prostaatcarcinoomcellen (PC-3) induceert, evenals invasie-, migratie- en signaalmoleculen remt die betrokken zijn bij celoverleving en proliferatie van dit type cel [22] .
De werking van quercetine is echter niet duidelijk. Er zijn ook gegevens die wijzen op een hoge cytotoxiciteit van deze verbinding [23-25]. Onderzoek toont aan dat quercetine, afhankelijk van de concentratie, locatie in de cel en de bron van vrije radicalen, een pro-oxidatief effect kan vertonen. Hoge doses veroorzaakten oxidatieve stress in menselijke lymfocyten [26].
Een dergelijke dualistische werking van quercetine kan verband houden met het feit dat het als antioxidant een oxidatieproduct kan worden. Het resultaat van deze reactie is de vorming van asemiquinonradicaal dat oxideert tot quercetinechinon [2]. Deze verbinding kan reageren met thiolgroepen die toxisch worden voor cellen [26].
Een andere mogelijkheid voor gunstige/ongunstige werking op cellen is het effect van deze verbinding op membranen. Vanwege de chemische aard en de aanwezigheid van aromatische ringen in het molecuul, kan het zichzelf lokaliseren in hydrofobe celcompartimenten, waardoor de fysisch-chemische eigenschappen veranderen [27,28]. Mechanische en structurele eigenschappen van het lipidedeel van membranen zijn erg belangrijk voor het verloop van alle processen die verband houden met membranen, dwz transport, signalering en prikkelgeleiding. Deze processen worden voornamelijk uitgevoerd door eiwitten die verankerd zijn in membranen.voordelen van polyfenolenVeranderingen in de stijfheid of flexibiliteit van het membraan kunnen de mogelijkheid blokkeren om de juiste conformatie van individuele eiwitdomeinen aan te nemen, wat dientengevolge het proces dat door een bepaald eiwit wordt uitgevoerd, kan verstoren of remmen. Het is daarom waarschijnlijk dat het veranderen van de membraansamenstelling door het introduceren van zelfs een kleine hoeveelheid quercetine tussen lipidemoleculen hun mobiliteit aanzienlijk kan veranderen.
Cistanche kan de immuniteit verbeteren
Gezien de bestaande onduidelijkheid in de literatuur over de effecten van quercetine op cellen, evalueert dit onderzoek de anti- of pro-oxidatieve werking van quercetine en controleert de invloed van deze verbinding op het functioneren van celmembranen, inclusief de bepaling van de structurele modificatie van de lipide deel van deze membranen.zoute cistancheDit doel werd bereikt door het effect van verschillende concentraties quercetine op de overleving van SK-N-SH-cellen en de mate van schade aan hun membranen te onderzoeken. De potentiële antioxidantactiviteit van deze verbinding werd gecontroleerd door oxidatieve stress op cellen te veroorzaken na voorafgaande incubatie met quercetine.gestandaardiseerde cistancheDe werking op membraanniveau werd getest in modelsystemen die ondubbelzinnige informatie gaven over: (1) De structurele modificatie van de lipide-monolaag van samenstelling die het celmembraan (SK-N-SH) weerspiegelt, veroorzaakt door de aanwezigheid van verschillende hoeveelheden quercetine, en (2) de beschermende eigenschappen van de geteste flavonoïde tegen peroxidatie van onverzadigde vetzuren in de lipiden die het celmembraan vormen (SK-N-SH).
2. Resultaten
2.1.Natioe celmembranen
Het effect van quercetine op menselijke SK-N-SH-cellen werd onderzocht met behulp van de MTT-assay, die de mitochondriale activiteit bepaalt.
SK-N-SH werd gedurende 24 uur blootgesteld aan verschillende concentraties quercetine (3,1, 6,25, 12,5, 25,50, 100 en 200 uM). Celbehandeling met lagere concentraties quercetine liet geen significant effect zien. Daarentegen veroorzaakte de toevoeging van quercetine in een concentratie van 200 uM een lichte toename van het aantal levensvatbare cellen (11 procent vergeleken met controle) (Figuur la).
De studie onderzocht ook het effect van verschillende concentraties waterstofperoxide (1-5 mM) op de cellen na 3 uur contact. Er werd waargenomen dat de laagste geteste concentratie een lichte afname van de levensvatbaarheid van de cellen veroorzaakte (met ongeveer 10 procent in vergelijking met de controle), terwijl hogere concentraties toxisch waren voor SK-N-SH-cellen. In aanwezigheid van H2O2-concentraties van 3 en 5 mM in het kweekmedium werd een significante (van ongeveer 54 procent) afname van de levensvatbaarheid van de cellen waargenomen in vergelijking met cellen die niet met H2O2 waren behandeld (Figuur 1b).
Om het beschermende effect van quercetine tegen H2O, toxiciteit, te bepalen, werden cellen gedurende 24 uur behandeld met verschillende concentraties quercetine, gevolgd door 3 uur contact van het monster met waterstofperoxide van 3 en 5 mM. Er werd waargenomen dat quercetine van 3.1-50 uM-concentraties een lichte,waar kan ik cistanche kopen?ongeveer 9 procent toename van het aantal levensvatbare cellen, in vergelijking met cellen die alleen met H, O zijn behandeld. Voor SK-N-SH-cellen daarentegen die waren voorgeïncubeerd in een medium met hogere quercetineconcentraties (100 en 200 uM) en vervolgens in contact gebracht met H2O2, nam de levensvatbaarheid van de cellen toe met ongeveer 18 en 33 procent (Figuur 1c).
De volgende fase van het werk was om te controleren in welke mate quercetine en H, O, de membranen van de geteste cellen beïnvloeden. Voor dit doel werd de lactaatdehydrogenase (LDH) -test gebruikt om het niveau van celmembraanbeschadiging te bepalen, en het malondialdehyde (MDA) -niveau werd gemeten om de mate van lipideperoxidatie te evalueren. De SK-N-SH-cellen werden 24 uur behandeld met geselecteerde concentraties quercetine-6,25; 25; 100; 200 M）, en vervolgens werd het waterstofperoxide (3-5 mM) nog eens 3 uur toegevoegd.
Figuur 1. De levensvatbaarheid van de cellen werd bepaald door MTT-assay. SK-N-SH-cellen werden 24 uur blootgesteld aan verschillende concentraties quercetine (3.1-200 uM). Het percentage van cellevensvatbaarheid werd verwezen naar de onbehandelde controlecellen (a); cellen gedurende 3 uur in contact gebracht met verschillende concentraties H202 (mM) (b), SK-N-SH-cellen 24 uur voorgeïncubeerd met verschillende concentraties quercetine en vervolgens gedurende 3 uur in contact gebracht met H, O2. Het percentage cellevensvatbaarheid was gerelateerd aan cellen die alleen met H,O2 (c) waren behandeld. Waarden vertegenwoordigen het gemiddelde ± SD van drie tot zes onafhankelijke experimenten. Verschillende letters geven significante verschillen aan (p Kleiner dan of gelijk aan 0.05).
Zoals getoond in Tabel 1 veroorzaakte de aanwezigheid van quercetine in het medium dat werd gebruikt voor 24 uur durende behandeling van SK-N-SH-cellen geen significante verandering in LDH-afgifte.
Voorbehandeling met een quercetineconcentratie van 6,25 uM had geen invloed op het MDA-gehalte, terwijl de hogere doses quercetine （25; 100 en 200 M induceerde een toename van lipideperoxidatie met ongeveer 12 procent (Figuur 2a).
Behandeling van de cellen met zowel quercetine als waterstofperoxide had geen invloed op de LDH-afgifte in vergelijking met cellen die alleen met waterstofperoxide werden behandeld (Figuur 2b).
Figuur 2. Het effect van quercetine op SK-N-SH-cellen blootgesteld aan H2O werd gemeten door de mate van lipideperoxidatie (concentratie van MDA)(a) en LDH-afgifte (b). De cellen werden 24 uur voorbehandeld met geselecteerde quercetineconcentraties (6,25; 25; 100; 200 uM), gevolgd door 3 uur contact met H202 (3-5 mM).Anti-aging cistanchePercentage LDH-lekkage werd verwezen naar waarden die waren verkregen voor cellen die alleen met H2O waren behandeld (b). Waarden vertegenwoordigen het gemiddelde ± van drie tot zes onafhankelijke experimenten. Verschillende letters geven significante verschillen aan (p Kleiner dan of gelijk aan 0.05).
2.2. Modelmembranen
2.2.1.De invloed van quercetine op de mechanische eigenschappen van membranen
Om het effect van quercetine op de membranen van neuroblastoomcellen te testen, werden lipide-monolavers (met een samenstelling die het lipidegedeelte van de membranen van de SK-N-SH-cellijn weerspiegelt) gevormd. Monolagen werden gemaakt op pure buffer pH 7,4 (controle) en op een buffer die quercetine bevat in concentraties van 6,25, 12,5,25 en 50 M. Voor dergelijke monolagen werden de afhankelijkheden van oppervlaktedruk （元） op het gebied per enkel molecuul in de monolaag (A) gemeten (Figuur 3).
Het verloop van (π-A) isothermen verkregen voor het lipidenmengsel dat de samenstelling nabootst die kenmerkend is voor het neuroblastoommembraan, wordt gekenmerkt door een monotoon verloop, zonder merkbare faseovergangen. De aanwezigheid van quercetine verandert deze relatie duidelijk, waardoor de curven verschuiven naar hogere A-waarden. Deze neiging is recht evenredig met de concentratie van quercetine in de bufferoplossing. De afhankelijkheid van de statische Cs-Icompressiemodulus van rt werd berekend op basis van de isothermen (inzet in figuur 3).
Op basis van de verkregen isothermen werden de waarden bepaald van de fysisch-chemische parameters die de geteste monolagen karakteriseren (Tabel 2).
Figuur 3. Oppervlaktedrukisothermen en bijbehorende samendrukbaarheidsmodulus (inzet) van het lipidemodel van neuroblastoomlagen verspreid over de subfase bevatten de aangegeven concentraties quercetine opgelost in buffer.
Tabel 2. Oppervlakteparameters van monolagen (Alim-het beperkende gebied per molecuul; πcoll-collapse-druk; Cs-1-maximale waarden van compressiemodulus) werden berekend voor monolagen van het model van neuroblastoommembraan. Gegevens vertegenwoordigen het gemiddelde van drie experimenten ± SD. Verschillende letters geven significante verschillen aan (p Kleiner dan of gelijk aan 0.05).
Met toenemende hoeveelheid quercetine nam Alim (minimale oppervlakte per molecuul in de dicht opeengepakte laag) evenredig toe met zijn concentratie. Voor het hoogste niveau van quercetine was deze toename maar liefst 17,5 procent in vergelijking met de controle. De overige parameters, namelijk πcoll en Cs-I (oppervlaktedruk op het instortingspunt van de laag en statische compressiemodulus) waren minder gevoelig voor het quercetinegehalte in de subfase. De veranderingen in Scroll varieerden van 3-5 procent en voor Cs- van 0,2 tot 8,8 procent vergeleken met de controle.
Dit artikel is afkomstig uit Molecules 2021, 26, 4945. https://doi.org/10.3390/molecules26164945 https://www.mdpi.com/journal/molecules
