小胞体ストレス動態を通じた雄ラットのオキサリプラチンによる脾臓機能不全に対するフコイダンの期待効果

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22147 (2022) この記事を引用

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フコイダン (FUC) は、さまざまなシステムで複数の作用を示す高度に硫酸化された多糖です。オキサリプラチン (OXA) はプラチナを含む化学療法剤であり、使用を制限するいくつかの副作用があります。現在の研究は、OXAによって誘発された脾臓機能不全を患う雄ラットにおけるFUCの潜在的な効果を測定することを目的としていました。 80 匹の生後 8 ～ 9 週齢、体重 (190 ～ 230 g) の成体雄ラットを 4 つのグループに分けました。(グループ I: 対照グループ): ラットには生理食塩水を投与しました。 (グループ II: FUC で治療した対照): ラットを FUC で治療しました。 (グループ III: 脾臓機能不全グループ): ラットを 8 mg/kg OXA で治療しました。 (IV: FUC によって治療された脾臓機能不全): ラットをグループ III として OXA によって治療し、その後フコイダンを投与しました。実験の最後に、赤血球と白血球を測定するために血液が採取されました。脾臓組織は、生化学的アッセイ、MDA およびカタラーゼなどの酸化ストレスマーカー、炎症マーカー (TNF-α、IL6)、およびアポトーシスマーカー (カスパーゼ 3)、Nrf2 の遺伝子発現、Mapk1 遺伝子発現、および小胞体ストレスパラメーターのために 1 つの部分に分割されました。他の部分は免疫組織化学的および組織病理学的分析に使用されました。 OXA誘発性の脾臓機能不全群と比較して、FUCは、OXAによって誘発される高レベルのMDA、TNF-α、IL6、カスパーゼ-3、Mapk1、小胞体ストレスを有意に減少させ、カタラーゼおよびNrf2のレベルを増加させた。フコイダンは、OXA誘発性脾臓機能不全グループと比較して、組織病理学的および免疫組織化学的変化を修正しました。結論として、我々の発見は、フコイダンがOXAによって引き起こされる脾臓機能不全の治療に重要な役割を果たしているということを示唆しています。

フコイダン (FUC) は、Saccharina japonica などのさまざまな種の褐藻類やナマコなどの特定の動物種の細胞壁から単離された高度に硫酸化された多糖類です1。

FUC は、血糖降下作用、抗酸化作用、抗炎症作用、抗凝固作用、抗ウイルス作用など、これまでのいくつかの研究で示されている多くの生体作用を有しており、追加の全身効果を発揮できる機能性食品の代表となります。

FUC の化学構造には潜在的な変動があるため、FUC の生物学的影響は種ごとに異なります。 FUC は一定ではなく、ウロン酸、d-キシロース、d-マンノース、d-ガラクトースなどの成分が種によって異なるため、分離源の種に基づいてタイプごとに異なります。これは、世界における FUC の世界的なリスクを示しています。いくつかの病的状態に対する産業3,4。

これまでに研究されてきたFUCの治療効果、その非毒性、生体適合性、関節炎、肝疾患、脳疾患、クローン病、潰瘍性大腸炎における治療効果と併せて、多くの疾患において細胞の完全性を維持しながら線維化を抑制する役割も含まれています。病理学的状態は、これらの障害や他の疾患の治療と予防における FUC の重要な役割に関する研究上の疑問を強く引き起こします5。

脾臓は、血液の濾過、免疫、食作用、鉄代謝、感染性物質の除去、乱れた RBC (赤血球) などの身体機能において重要な役割を果たします。さらに、脾臓は最大のリンパ組織を表します。その結果、脾臓の機能不全はさまざまな生体機能を損ないます6。

OXA は、結腸直腸がんの第一選択または第二選択の治療として一般に使用される白金含有化学療法剤 7 で、細胞内加水分解を介して細胞毒性を誘発するアルキル化剤です。白金化合物は DNA に結合し、DNA の複製と転写を阻害する架橋を形成し、アポトーシスを刺激する細胞死を引き起こします8。

OXA は多くのがんに対して非常に有効ですが、その副作用が用量制限の主な原因であり、がんの効果的な治療、特に胃腸の副作用、末梢神経障害、血液毒性が障害となっています9。

興味深いことに、OXA 誘発性脾臓機能不全の根底にある病態生理学的メカニズムは完全には理解されていません 10 が、以前の研究では、OXA がさまざまなメカニズムを通じて酸化ストレス (OS)、炎症、アポトーシス、および線維症を引き起こすことが確認されています 11。

OXA の副作用を軽減し、抗がん効果を高める必要がありますが、これは OXA と天然物を組み合わせることで起こります 12。

結果として、我々は、FUC が OXA によって引き起こされる炎症性、アポトーシス、酸化、および小胞体ストレスを改善することにより、脾臓の機能不全に役割を果たす可能性があると予想しています。

この研究は、体重6か月（190〜230g）の現地系統の成体雄ラット80匹を対象に実施されました。ラットは室温で標準的な十分に換気された動物ケージに収容され、作業期間全体を通して水と餌を自由に摂取できました。ケージの過密や清潔さの低下を避けるために、ケージあたりのラットの最大数は 3 匹に割り当てられました。ラットは、ケージの攻撃性の兆候がないか週に 5 回監視されました。すべての手順は、タンタ大学の倫理委員会 (承認コード番号: 34448/2/21) および ARRIVE ガイドラインに従って行われました。

ＦＵＣは、Ｓｉｇｍａ－ＡｌｄｒｉｃｈＣｏ、（ルイ、ミズーリ州）によって供給された。

OXA は、Sigma-Aldrich Co, (ルイ、ミズーリ州) によって供給されました。

これらの薬物はすべて生理食塩水に溶解されました。

1 週間の順応後、ラットを 4 つのグループ (各グループ 20 匹) に分けました。

グループ I: 対照グループ: ラットを 8 週間毎週 0.5 mL の生理食塩水の腹腔内注射で治療しました。

グループ II: FUC で治療した対照: ラットを毎日 100 mg/kg の FUC で腹腔内注射により 8 週間治療しました 13。

グループIII: 脾臓機能不全: ラットを、8 mg/kgのOXA 0.5 mLを腹腔内注射により毎週8週間投与して治療した。

グループ IV: FUC によって治療された脾臓機能不全: ラットを 8 mg/kg の OXA 0.5 mL で治療し、これを第 3 グループとして投与し、さらに毎日 100 mg/kg の FUC を腹腔内注射で 8 週間投与し、それを同時に投与しました。 OXAとの時間はFUC11です。

実験期間の終わりに、雄ラットをペントバルビタール（50 mg/kg）の腹腔内注射によって麻酔し14、頚椎脱臼によって屠殺し、すべての動物の首を切断して血液サンプルを採取し、エチレンジアミン四酢酸（ EDTA) を抗凝固剤として使用し、重量血球 (WBC) および RBC の数を測定しました。

研究した各グループの動物の脾臓組織をランダムに 3 つの部分に分けました。適切な均質化の後、1 つの部門 7 サンプルが生化学サンプル分析に割り当てられました。別の部門 6 サンプルは、リアルタイム遺伝子発現解析に割り当てられました。第 3 部門の 7 つのサンプルは、組織病理学的および免疫組織化学的変化の分析に割り当てられました。

割り当てられた組織サンプルを冷リン酸緩衝液 (pH 7.4) 中でホモジナイズし、3000 rpm で 10 分間遠心分離しました。得られた上清は清潔な保存用プラスチック試験管に分離され、腫瘍壊死因子-α (TNF-α) (カタログ番号 MBS355371) (感度 < 1 pg/mL) のイムノアッセイ測定に使用するために – 80 °C で保存されました。 ELISA キットによる炎症マーカーとしてのインターロイキン-6 (IL-6) (カタログ番号 MBS726707) (感度 1.0 pg/mL)。

また、文献 15、抗酸化マーカーとしてのカタラーゼ (カタログ番号: ab83464)、一酸化窒素 (NO) レベル (カタログ番号: : E-BC-K035-M) (感度 0.16 μmol/L)、NO 濃度は硝酸塩/亜硝酸塩検出、アポトーシスのマーカーとしてのカスパーゼ-3 活性 (カタログ番号: ab39401) および (#カタログ 500-) によって間接的に推定されました。 0006、Bio-Rad Protein Assay）を使用して、脾臓組織ホモジネートの総タンパク質を測定しました。

リアルタイム PCR による小胞体ストレスパラメーター (GRP78、CHOP および DPP4 所見)、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ (Mapk1)、核因子エリスロイド 2 関連因子 (Nrf2) の相対遺伝子発現の定量的推定。

Qiagen RNeasy Total RNA単離キット（Qiagen、Hiden、Germany）を製造業者が提供するプロトコールに従って使用して処理した後、凍結脾臓組織から全RNAを抽出しました。 NanoDrop 分光光度計 (NanoDrop Technologies, Inc.、米国ウィルミントン) により、総 RNA 濃度と純度をそれぞれ OD260 と OD260/280 比で測定しました。 RNA の A260/A280 比は 1.9 ～ 2.2 で、その後 RNA を -80℃ で保存しました。続いて、リアルタイム PCR キット用の Super-Script III First-Strand Synthesis System を使用して最初の鎖を合成しました (Life Technologies、米国カリフォルニア州カールスバッド）製造元の指示に従ってください。 PCR反応は、Power SYBR Green PCR Master Mix (Life Technologies, Carlsbad, California, USA)を製造者の指示に従って使用して実施した。 MAPK、Nrf2、GRP78、CHOP、および DPP4 mRNA 転写物を、内部対照として使用したハウスキーピング遺伝子 GAPDH 遺伝子と比較して定量しました。配列特異的なプライマーを設計しました (表 1)。熱サイクル条件は次のとおりです。95 °C で 10 分間の初期変性の後に、95 °C で 15 秒の変性、60 °C で 30 秒のアニーリング、および 72 °C で 30 秒の伸長を 40 サイクル行いました。最後のサイクルの終わりに、融解曲線分析のために温度を 60 °C から 95 °C に上昇させました。相対的な遺伝子発現は、2-ΔΔCT 式を使用したターゲット遺伝子と参照遺伝子の値の比較閾値 (Ct) 法を使用して自動的に計算されました。

脾臓サンプルを 10% ホルマリンで固定し、パラフィンに包埋しました。ホルマリン固定パラフィン包埋 (FFPE) ブロックの 5 μm 切片を、ルーチンの組織病理学的評価のためにヘマトキシリンおよびエオシン (H&E) で染色しました。スライドは、構造異常、炎症反応、血管うっ血、アポトーシスなどの組織病理学的変化について検査されました。

組織切片をキシレン中で脱パラフィンし、段階的濃度のアルコールで脱水しました。抗原賦活化は、クエン酸緩衝液 (pH 6.0) に 95 °C で 10 分間浸漬して行いました。次に、組織サンプルを 0.3% H2O2 とともに 15 分間自然にインキュベートして、内因性ペルオキシダーゼ活性をブロックしました。

リン酸緩衝食塩水 (PBS) で洗浄した後、抗 bcl-2 抗体 (C-2: sc-7382、Santa Cruz Biotechnology, INC, USA、希釈 1:100) と室温で 2 時間インキュベートしました。。次いで、スライドを洗浄し、ビオチン化二次抗体と20分間インキュベートした。洗浄後、切片をジアミノベンジジン基質色素原溶液（DAB）とともに 30 秒間インキュベートしました。最後に、すべての切片をメイヤーのヘマトキシリンで対比染色しました。ネガティブコントロールは、一次抗体を PBS に置き換えることによって実行されました。

細胞質染色は bcl-2 陽性と解釈されました。 Bcl-2 スコアリングは、10 個の高倍率視野 (400 倍) を考慮すると次のとおりです: スコア 0 (染色なし)、スコア + 1 (弱い陽性、細胞の 10% 未満の染色)、スコア + 2 (中程度の染色、細胞の染色)細胞の 10 ～ 75%)、スコア + 3 (強陽性、細胞の > 75% の染色)。 bcl-2 発現に関して、スコア 0 および + 1 は陰性とみなされ、スコア + 2 および + 3 は陽性とみなされます 16。

脾臓組織切片の 5 つの重複しないランダム領域 (倍率: 400 ×、面積: 0.071 mm2) が選択され、写真撮影され、形態計測研究に提出されました。 DAB染色切片における光学的色濃度およびbcl2免疫組織化学的陽性細胞の平均面積パーセンテージの定量化を、Imageソフトウェア(Media Cybernetics)を使用して実施した。

得られた結果は平均値±標準偏差で表した。一元配置分散分析およびテューキーの事後検定を使用して、有意性を分析および評価しました。統計的有意性は、p 値 < 0.05 で考慮されました。統計分析には SPSS ソフトウェア (バージョン 23.0、IMB、ニューヨーク州) を使用しました。

これらの実験で使用した動物は、タンタ大学の倫理委員会によって承認された手順に従って処理されました (承認コード番号: 34448/2/21)。人間の血液サンプルは含まれていませんでした。

この研究には人間の血液サンプルは含まれておらず、動物サンプルのみが含まれていました。

脾臓カタラーゼレベルは、他の研究グループと比較してOXA治療グループで有意に減少しましたが(P < 0.05)、MDAおよびNOレベルはその逆を示しました。 FUCの同時治療により、カタラーゼレベルが有意に増加し、MDAおよびNOレベルが有意に減少しました（P < 0.05）。炎症性バイオマーカーであるTNF-αおよびIL-6レベルは、他の研究グループと比較した場合、OXA治療グループで有意な増加を示しました（P < 0.05）。。一方、FUC共治療は前述のすべての炎症性バイオマーカーを有意に減少させ(P<0.05)、脾臓組織のカスパーゼ3レベルは他の研究群と比較してOXA治療群で有意な増加を示した(P<0.05)。一方、FUC 同時治療は脾臓組織のカスパーゼ 3 レベルを有意に減少させました (P < 0.05) (表 2)。

赤血球数と白血球数は、他の研究グループと比較した場合、OXA 治療グループで有意な減少（それぞれ貧血と白血球減少症）を示しました（P < 0.05）。一方、FUC の同時治療は、RBC および WBC の数を有意に増加させました (P < 0.05) (表 3)。

MAPK、GRP78、CHOP、およびDPP4のmRNA遺伝子発現は、他の研究グループと比較してOXA治療群で有意な増加を示しましたが（P < 0.05）、NrF2 mRNA遺伝子発現はその逆を示しました。FUCの共治療はMAPK、GRP78、CHOPおよびDPP4の有意な減少を示しました。 DPP4 mRNA 遺伝子発現および NrF2 mRNA 遺伝子発現は有意に増加しました (P < 0.05) (図 1、2、3、4、5)。

NrF2 mRNA 遺伝子発現に対する FUC 処理の効果。値は平均値 ± SD として表されます。データは平均±SDとして表されます。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 a–d *p < 0.05 でグループ間の有意な差。 a グループ I からの有意性。 bグループ II からの有意性。 c グループ III からの有意性。グループ IV からの有意性。自由度はグループ間で (3)、グループ内で (24) です (合計 = 27)。

Mapk1 mRNA 遺伝子発現に対する FUC 処理の効果。値は平均値 ± SD として表されます。データは平均±SDとして表されます。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 a–d *p < 0.05 でグループ間の有意な差。 a グループ I からの有意性。 bグループ II からの有意性。 c グループ III からの有意性。グループ IV からの有意性。自由度はグループ間で (3)、グループ内で (24) です (合計 = 27)。

GRP78 mRNA 遺伝子発現に対する FUC 処理の効果。値は平均値 ± SD として表されます。データは平均±SDとして表されます。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 a–d *p < 0.05 でグループ間の有意な差。 a グループ I からの有意性。 bグループ II からの有意性。 c グループ III からの有意性。グループ IV からの有意性。自由度はグループ間で (3)、グループ内で (24) です (合計 = 27)。

DPP4 mRNA 遺伝子発現に対する FUC 処理の効果。値は平均値 ± SD として表されます。データは平均±SDとして表されます。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 a–d *p < 0.05 でグループ間の有意な差。 a グループ I からの有意性。 bグループ II からの有意性。 c グループ III からの有意性。グループ IV からの有意性。自由度はグループ間で (3)、グループ内で (24) です (合計 = 27)。

CHOP mRNA遺伝子発現に対するFUC処理の効果。値は平均値 ± SD として表されます。データは平均±SDとして表されます。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 a–d *p < 0.05 でグループ間の有意な差。 a グループ I からの有意性。 bグループ II からの有意性。 c グループ III からの有意性。グループ IV からの有意性。自由度はグループ間で (3)、グループ内で (24) です (合計 = 27)。

対照群の脾臓組織は、正常な赤髄と中央細動脈のある白髄を含む正常な構造を示しました。また、FUC グループで治療した対照は脾臓組織の正常な構造を示しました。グループ III (脾機能不全) の脾臓組織は、不規則な白い髄と充血した赤い髄の形で乱れた構造を示しました。より高い倍率では、多くの巨核球とアポトーシス小体を伴う髄外造血を伴う赤い果肉が示されました。グループ IV (FUC によって治療された脾機能不全) の脾臓組織は、明確に定義された赤い髄と中央細動脈を伴う白い髄を含む保存された構造を示しました (図 6)。

グループ I (a、b): 正常な赤い歯髄 (青い矢印) と中央細動脈のある白い歯髄 (赤い矢印) を備えた正常な構造を示す対照ラットの脾臓組織。グループ II (c、d): FUC で処理した対照ラットの脾臓組織。正常な赤い髄 (青い矢印) と中央細動脈のある白い髄 (赤い矢印) を含む正常な構造を示します。グループ III (e、f): 不規則な白い歯髄と鬱血した赤い歯髄の形で乱れた構造を示す脾臓機能不全ラットの脾臓組織。より高い倍率では、多くの巨核球 (赤い矢印) とアポトーシス小体 (青い矢印) を伴う髄外造血を伴う赤い歯髄が示されています。グループ IV (g、h): FUC ラットによって治療された脾臓機能不全の脾臓組織。明確に定義された赤い髄 (青い矢印) と中心細動脈のある白い髄 (赤い矢印) を含む保存された構造を示します。左のパネルは低倍率: ×200、スケールバー 100 μm。右のパネルは高倍率: ×400、スケールバー 50 μm。

対照群の脾臓組織におけるBcl-2発現は、赤髄および白髄のマントルゾーンで陽性の発現を示したが、白髄の胚中心は陰性のbcl-2発現を示した。また、FUC 群で処理した対照における Bcl-2 発現は、赤髄の陽性発現を示しました。グループ III (脾臓機能不全) における Bcl-2 発現は、赤髄の陰性発現を示しました。グループIV（FUCによって治療された脾臓機能不全）におけるBcl-2発現は、赤髄の陽性発現を示しました（図7a〜d）。グループ III (脾臓機能不全) では、対照グループ (それぞれ 0.75 ± 0.17、65.38 ± 3.5) と比較して、Bcl-2 の色濃度と平均面積パーセンテージ (0.23 ± 0.036、4.68 ± 2.34) がそれぞれ有意に減少しました (p <グループIIIと比較して、グループIVではそれぞれ正常レベル（0.64±0.089、55.61±4.15）に有意に増加しました（p <0.05）（図7e、f）。

(a) グループ I: 対照ラットの脾臓における Bcl-2 発現は、赤歯髄および白歯髄のマントル領域 (青い矢印) で陽性の発現を示しましたが、白歯髄の胚中心は陰性の bcl-2 発現を示しました。 2式（赤矢印）[×200]。 (b) グループ II: 赤髄の陽性発現を示す、FUC で処理した対照ラットの脾臓における Bcl-2 発現 [× 200]。 (c) グループ III: 赤髄の陰性発現を示す脾臓機能不全ラットの脾臓における Bcl-2 発現 [× 400]。（ d ）グループ IV：赤髄の陽性発現を示す FUC ラットによって治療された脾臓機能不全の脾臓における Bcl-2 発現 [× 400]、スケールバー 50 μm。 (e、f) Bcl-2 の色濃度と平均面積パーセンテージの形態計測結果のグラフ表示。統計分析は、Tukey の事後テスト、SPSS コンピュータープログラムを使用した一元配置分散分析を使用して実行されました。 (a – d) *p < 0.05 でのグループ間の有意差。 (a) グループ I からの有意性。 (b) グループ II からの重要性。 (c) グループ III からの重要性。 (d) グループ IV からの有意性。

今回の研究は、生化学的、組織病理学的、免疫組織化学的結果が示すように、8週間のFUC治療が雄ラットのOXAによって引き起こされる脾臓機能不全を有意に治療することを実証した。

我々の結果は、OXA誘発性脾臓機能不全群のラットは、MDAおよびNOレベルの有意な増加およびカタラーゼの有意な減少によって証明される有意なOS増加を示すことを示した。

過剰なレベルの活性酸素種 (ROS) は、脂質の過酸化、タンパク質の分解、その後の DNA 損傷を引き起こし、細胞に直接損傷を与えます。特に、ROS の産生が細胞の自然な抗酸化防御機能の隔離能力を超えると、OS が発症します 17。

OXA 誘発性 OS は、OXA がミトコンドリア DNA を損傷し、シトクロム B の RNA 発現を阻害することによりミトコンドリアの機能不全を引き起こし、結果としてミトコンドリア機能の破壊を引き起こし、抗酸化療法を必要とするという事実など、いくつかの要因に関連しています 18。

さらに、ミトコンドリアの損傷により一酸化窒素合成酵素 (NOS) が活性化され、スーパーオキシドとの反応を通じて NO の直接毒性が大幅に増加し、最終的にペルオキシナイトライトが生成され、タンパク質のチロシンがニトロチロシンに変化し、重篤な OS9 を引き起こします。

我々の結果は、OXA処理した脾臓組織がNRF2発現の大幅な低下を示し、OSを示すことも示した。中心的な転写因子である NRF2 は、抗酸化酵素および解毒酵素の生成において重要な役割を果たします。 Nrf2 のケッチ様 ECH 関連タンパク質 (Keap1) への生理学的結合は OS によって破壊され、その後抗酸化応答エレメント (ARE) 制御遺伝子の転写が上方制御されます。これにより、OS19 を阻害する HO-1 や NQO1 などの多くの抗酸化酵素や第 II 相薬物代謝酵素の発現が上方制御されます。

OXA 誘発性の脾臓機能不全に寄与するもう 1 つの要因は、以前に報告されたアポトーシス発現の上方制御と併せて、今回の研究で実証されたカスパーゼ 3 の有意な増加と BCL-2 の有意な減少によって示されるように、脾細胞のアポトーシスの増加であることが判明しました。 Bax などの関連タンパク質。 OXA による炎症経路とアポトーシス経路の両方の活性化は、脾臓の Mapk1 タンパク質発現の大幅な増加によっても今回の研究で証明されました。Bcl-2 タンパク質スーパーファミリーのメンバーである Bcl-2 は、ミトコンドリア外膜上で発見され、ミトコンドリアによるシトクロム C およびその他のアポトーシス促進性分子のサイトゾルへの遊離 20。

一方、細胞外シグナル調節キナーゼ、c-Jun N 末端キナーゼ (JNK)、および p38 Mapk1 経路はすべて Mapk1 ファミリーのメンバーです。 Mapk1 シグナル伝達経路は p38 リン酸化を誘導し、転写因子を活性化し、最終的にアポトーシスプロセスを加速します。これは、ROS による JNK および p38 MAPK 経路のアップレギュレーションを示しています 12。

以前の研究では、OXA 誘導性アポトーシスは、JNK/p38-MAPK 活性化に関連する Nox1 による ROS 産生の増加、および p38 活性化によるサバイビン分解に起因すると説明されています 21。

これは、p53 活性化、Bax 転座、シトクロム c 放出、カスパーゼ 3 および 9 の活性化など、多くのアポトーシス促進事象を引き起こします。また、OXA はカルシウム N チャネルを上方制御し、アポトーシス機構を助ける細胞内カルシウム蓄積を増加させます 18。

さらに、OXA 療法後、抗アポトーシスタンパク質 Bcl-2 レベルは大幅に減少します。Bcl-2 は、抗アポトーシスタンパク質を含む Bcl-2 タンパク質スーパーファミリーのメンバーです。 Bcl-2 はミトコンドリアの外膜上に存在し、ミトコンドリアからサイトゾルへのシトクロム C15 などのアポトーシス促進性分子の放出を防ぎます。

OXA誘導性アポトーシスについて提案されているもう1つのメカニズムは、OXAが腫瘍関連NADHオキシダーゼ（tNOX）を阻害することで、細胞のNAD+/NADH比を低下させ、tNOX誘導性のNAD+-SIRT1軸の調節を介してSIRT1デアセチラーゼ活性を阻害することができるというものである。それはアポトーシスを引き起こします22。

現在の研究では、TNF-αとIL-6の大幅な増加によって示されるように、脾臓組織におけるOXA誘発性の炎症性変化が報告されています。進行した炎症プロセスは、前述のように脾臓組織の損傷とアポトーシスに寄与しました。我々の結果と一致して、OXA 処置マウスでは脾臓の TNF-α、IFN-γ、IL-17 が顕著に増加し、その後強力な細胞傷害性免疫応答、アポトーシス、脾臓損傷が起こることが報告されました。

OXA 治療によって引き起こされる炎症、OS、およびアポトーシスの間の複雑な相互依存関係は、以下のようにさらに説明できます。 TNF-α はカスパーゼ 3 を活性化し、壊死を引き起こし、アポトーシス経路を引き起こします。 OS は、核因子 (NF-κB) や NLR ファミリーピリンドメイン含有 3 (nlrp3) などの多くの炎症経路を刺激し、その後炎症性サイトカインの発現が上方制御されます。さらに、前述の ROS 誘導による JNK およびカスパーゼ経路の誘発により、TNF-α17 によって誘導されるアポトーシスも引き起こされます。

さらに、我々の結果は、OXAに関連するERストレスを明らかにし、これは脾臓組織におけるGRP78、CHOP、およびDPP4のタンパク質レベルの発現の大幅な増加によって証明されています。これら 3 つのタンパク質は、折り畳まれていないタンパク質応答 (UPR) または ER ストレス応答としても知られ、細胞の恒常性を回復する方法として ER ストレスに応答してタンパク質の折り畳み能力を増加させるシグナル伝達カスケードのメディエーターです 23。さらに、文献 24 で報告されているように、ROS 過剰は ER ストレスにも関連しており、アポトーシスを伴う OXA 処理が ER ストレスと CHOP 経路の活性化に共通する順序であることを示唆しています 23。

興味深いことに、今回の研究で実証されているように、脾臓の機能不全に加えて、OXA 治療は赤血球と白血球の有意な減少を誘発しました。また、OXA の in vitro 毒性は、DNA 損傷を示す細胞ストレス中に分泌されるヘモグロビンやサイトカインと結合する OXA の能力に起因すると考えられる多色親和性網状赤血球や球状赤血球などの奇形 RBC の出現の形で報告されています 10。

脾臓組織に対するOXAの効果は動物とヒトで明らかであり、今回の研究の組織病理学的結果は他の以前の報告と一致している。 OXA グループの組織病理学的検査では、構造の乱れとアポトーシスを起こした体、つまり脾臓の機能不全が示されました。これらの変化は、脾臓組織ホモジネートで検出された化学変化を反映しています。

現在の研究の結果は、MDAの大幅な減少とカタラーゼの大幅な増加によって示されるように、FUCがOSを軽減できることを示しました。脾臓の NRF2 タンパク質発現の有意な上方制御も、OS に対する FUC の改善効果を証明しています。

以前の研究によると、FUC は強力な抗酸化物質であり、ラジカルスカベンジャーです。硫酸塩の含有量とスーパーオキシドを消去するラジカル能力との間には正の関係があり、硫酸塩と FUC 活性の比は有効な指標でした 5。

これらの報告は、FUC活性硫酸基がFUCの抗酸化能力を強化し、その結果、フリーラジカル鎖に必要な遷移金属イオンをキレート化することによってフェントン反応とROS生成を停止できることを示した参考文献25によって行われた研究によって裏付けられた。金属錯体の形成に加えて反応が起こります。

さらなる分析では、1 mg/ml FUC での NO フリーラジカルの中和が S. Polycystum で完全に示され、これは FUC が高い NO 消去能力を持っていることを示しています 5。

これらのメカニズムは、FUC が LPO を阻害し、NO レベルを低下させ、抗酸化物質を正常値近くに増加させることを付け加えた 26 と平行線にあります。

これらの結果と、FUC がヒドロキシル、ペルオキシル、スーパーオキシドラジカルなどの ROS の除去を助け、SOD、カタラーゼ、およびグルコース 6 リン酸デヒドロゲナーゼ (G6PD) を強化するという参考文献 1 の報告との間に矛盾はありません。

本研究では、FUC は Nrf2 の発現の大幅な上方制御を誘導しました。特にグリコーゲンシンターゼキナーゼ-3β (GSK-3β) は Nrf2 シグナル伝達経路の上流分子である 27 ため、FUC によって誘導される GSK-3β リン酸化の増加は、これらの結果の説明となります。

FUC はまた、脾臓組織における TNF-α および IL-6 の大幅な減少によって示される強力な抗炎症活性も示しました。さらに説明すると、FUCは白血球の動員を阻害し、L-セレクチンを遮断し、細胞間相互作用を妨げると報告されており、これは我々の結果および参考文献28による結果において、他の炎症細胞浸潤と比較して炎症性細胞浸潤が存在しないという形で明らかである。酩酊したラットは、結果によって確認された26。

前述の抗炎症効果に従って、今回の研究はFUC誘導性のNFκB発現の下方制御を実証しており、これはNFκB、プロテインキナーゼB、細胞外シグナル調節キナーゼ、c-Bの下方制御に関する参考文献1の所見によって確認されている。 Jun N 末端キナーゼ、および p38 マイトジェン活性化プロテインキナーゼの発現。さらに、LPS によるマウスの血清 TNF-α、IL-1β、IL-6 レベルの上昇を抑制し、アスピリンによって引き起こされる Seth 誘導の PGE2 および IL-6 血漿レベルを低下させました。

さらに、我々の結果は、FUCが脾臓MAPKの発現を下方制御することも示した。この発見は、Mapks 活性化の重要なトリガーである FUC による ROS 産生の阻害によって説明できます 29。

興味深いことに、我々の研究では、カスパーゼ 3 レベルの低下と Bcl-2 発現の増加によって証明され、FUC が抗アポトーシスであることも実証されており、これは免疫組織化学的染色によって確認されました。これらの結果は、FUC が p42/44 Mapk 依存性 NDRG-1/CAP43 および VMP-1 の上方制御により肝細胞のアポトーシスを減少させることを実証した参考文献 30 による研究と一致しています。

さらに、FUC は、TNF-α および IFN-γ によって誘導される TRADD/TRAF2 および JAK2/STAT1 経路によって媒介される内因性および外因性のアポトーシスを阻害しました。これらの報告は、脾臓のアポトーシスと機能不全から保護する方法を示しています 31。

さらに、FUC治療は、脾臓組織におけるGRP78、CHOP、およびDPP4のタンパク質レベルの発現の有意な下方制御を誘導し、ERストレスの改善を証明した。 ER ストレスの減少は、我々のデータおよび参考文献 29 の報告で証明されているように、FUC による MAPK 活性化、すなわち (p-JNK および p-P38) の効率的な阻害に起因すると考えられます。

他のデータは、FUC が AKT と Mapk の活性化を通じて脾臓の機能不全を保護し、その後 ER ストレスを改善することを示唆しています 29。

さらに、本研究は、FUC が白血球および赤血球の数を有意に増加させることを示し、これは、FUC が造血の刺激因子であると報告した以前の発見を裏付けています 32。

これらの結果は、骨髄から末梢血への白血球の動員、動員されたCD34+細胞の白血球への分化促進、FUC33の抗菌特性と抗ウイルス特性など、多くの機構を含む以前の報告と一致した。

最終的に、FUC治療はこれらの病理学的影響を改善することに成功しました。これは、FUC治療グループの脾臓組織の正常な赤髄（青い矢印）と白い髄による正常な構造を示したことで証明されており、前述の脾臓組織パラメータの改善が裏付けられています。

われわれは、FUCが小胞体ストレス動態を標的にし、脾臓組織におけるOXA誘発性の酸化ストレス、炎症ストレス、アポトーシスストレスを改善することにより、OXAによって引き起こされる脾臓の機能不全を防ぐことができると結論付けた。

私たちのデータは、FUC が OXA によって引き起こされる脾臓機能不全を改善するための有望な補助療法として使用できることを示唆しています。ただし、その安全限界、毒性、脾臓組織への影響を完全に理解するには、さらなる研究が必要です。

私たちのデータは、フコイダンがOXA投与による脾臓損傷を改善するための有望な予防療法として使用できることを示唆しています。しかし、その安全限界と毒性を十分に理解し、脾臓に対するOXAの毒性作用の予防ではなく治療としてのその効果を研究し、白血球および赤血球数に対するその保存効果の作用機序を検証するには、さらなる研究が必要である。さらに、アポトーシスに対するフコイダンの効果のメカニズムは、ER動態に対するフコイダンの効果を介して直接的または間接的に媒介されるかどうかを判断するためにさらなる研究が必要です。

現在の研究結果を裏付けるすべてのデータは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。この研究では新しいデータが分析されたため、データ共有がこの記事に適用されます。

MS アレイッサら。フコイダンは、アフラトキシン B1 で中毒になった糖尿病ラットの酸化ストレス、炎症、DNA 損傷、肝腎損傷を改善します。オキシド。医学。セルロンゲブ。 2020、1–10 (2020)。

記事 Google Scholar

Wang, Y. et al. FUC の生物学的活性とその治療効果を媒介する因子: 最近の研究のレビュー。 3月麻薬。 17(3)、183 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Makhdoumi, P.、Hossini, H.、Ashraf, GM & Limoee, M. 実験的ラット曝露におけるアニリン誘発脾臓毒性およびニューロン毒性の分子機構: 総説。カー。神経薬理。 17、201–213 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Luthuli, S. et al. FUC の治療効果: 最近の研究のレビュー。 3月麻薬。 17(9)、487 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Dimitrova-Shumkovska, J.、Krstanoski, L. & Veenman, L. 脳および肝臓の傷害、疾患、および酩酊における FUC の潜在的な有益な作用 - サーチュインの潜在的な意味。 3月麻薬。 18(5)、1–26 (2020)。

記事 Google Scholar

Lewis, SM、Williams, A. & アイゼンバース、SC 脾臓における免疫系の構造と機能。科学。イムノール。 4(33)、1–25 (2019)。

記事 Google Scholar

今井洋他進行性結腸直腸癌患者における抗生物質は、OXAベースの治療効果を改善しますが、イリノテカンベースの治療効果は改善しません。Ｊ．オンコル． 2–8、1701326。https://doi.org/10.1155/2020/1701326 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Yehia, R.、Saleh, S.、Abhar, HE、Saad, AS & Schalalan, M. L-カルノシンは、結腸直腸癌患者における OXA 誘発末梢神経障害から保護します: Nrf-2 および NF-κB 経路の標的化に関する展望。有毒。応用薬理学。 365、41–50 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

マッケイド、RM 他マウスにおけるOXA誘発性腸神経障害および結腸運動障害におけるOSの役割。 Br. Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． 173(24)、3502–3521 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Lees、JG et al. マウスにおけるOXA誘発性の血液毒性と脾腫。 PLoS ONE 2020、1–18 (2020)。

Google スカラー

Lu, Y.、Wu, S.、Xiang, B.、Li, L. & Lin, Y. クルクミンは、Nrf2 経路を活性化することにより、OXA 誘発性肝損傷と OS を軽減します。薬物の研究開発者それで。 14、73–85 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Cao、P.ら。 ROS の天然産物誘導物質であるアラントラクトンによる OXA 誘導結腸癌細胞アポトーシスの増強。内部。Ｊ．Ｂｉｏｌ．科学。 15(8)、1676–1684 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Hu, C.、Zhao, Y.、Zhang, G. & Xu, M. ビンクリスチン誘発性神経因性疼痛のラットモデルにおける FUC の抗侵害受容効果。モル。医学。議員 15(2)、975–980 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Allen-Worthington, KH、Brice, AK、Marx, JO & Hankenson, FC 実験用マウス (Mus musculus) およびラット (Rattus Norvegicus) の安楽死のためのエタノールの腹腔内注射。混雑する。准教授研究室アニム。科学。 54、769–778 (2015)。

Google スカラー

Ohkawa, H.、Ohishi, N. & Yagi, K. チオバルビツール酸反応による動物組織中の過酸化脂質の分析。アナル。生化学。 95(2)、351–358 (1979)。

記事 CAS Google Scholar

ベルトロ、CP 他。浸潤性乳管癌のサブタイプにおける違いと分子免疫組織化学パラメーター。午前。Ｊ．クリン．パソル。 130(3)、414–424 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

Lu、Y.ら。 OXA は、非アルコール性脂肪肝疾患マウスモデルにおいて肝臓の OS、炎症、線維症を悪化させます。内部。Ｊ．Ｍｏｌ．医学。 43(6)、2398–2408 (2019)。

CAS Google スカラー

Stankovic, JSK、Selakovic, D.、Mihailovic, V. & Rosic, G. プラチナベースの化学療法によって引き起こされる神経毒性の治療における抗酸化物質の補給 - 総説。内部。Ｊ．Ｍｏｌ．科学。 21(20)、1–26 (2020)。

記事 Google Scholar

ミシェリ、L.ら。 OXA 神経毒性に対するブドウブドウ水アルコール抽出物の効果: in vitro および in vivo の証拠。科学。議員番号 8、143649 (2018)。

記事 ADS Google Scholar

ザナルデリ、M. 他原発性アストロサイトと結腸直腸癌細胞におけるOXAによって活性化されるさまざまなアポトーシス経路。内部。Ｊ．Ｍｏｌ．科学。 16(3)、5386–5399 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

チョイ、ＪＹら脳由来神経栄養因子の発現増加とp38-MAPKの阻害による、シリマリンによるOXA誘発性神経毒性の阻害。モル。細胞。有毒。 15、145–152 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

チェン、HY 他腫瘍関連 NADH オキシダーゼ (tNOX)-NAD+-サーチュイン 1 軸は、胃癌細胞の OXA 誘導性アポトーシスに寄与します。オンコターゲット 8(9)、15338–15348 (2017)。

記事 Google Scholar

Garcia-Carbonero, N.、Li, W.、Cabeza-Morales, M.、Martinez-Useros, J. & Garcia-Foncillas, J. 小胞体ストレス反応を標的とした膵管腺癌治療への新たな希望：体系的レビュー。内部。Ｊ．Ｍｏｌ．科学。 19(9)、1–17 (2018)。

記事 Google Scholar

Zeeshan、HM、Lee、GH、Kim、HR、Chae、HJ 小胞体ストレスと関連する ROS。内部。Ｊ．Ｍｏｌ．科学。 17(3)、1–20 (2016)。

記事 Google Scholar

マ、X.-T. 他。海藻多糖類の硫酸基含有量が抗酸化活性と損傷したHK-2細胞の細胞内小器官の修復効果に及ぼす影響。オキシド。医学。細胞。ロンゲブ。 2017、1–13 (2017)。

Google スカラー

アブデルダイム、MM、アブディーン、A.、ジャロウリ、M.、アブデルカデル、A.、メガヘッド、A.、アルカハタン、A.、アルメール、R.、アルホシャニ、ニューメキシコ州、アルジョハニ、NS、アルカハタニ、S. FUC 補給は、ラットのアフラトキシン B1 中毒によって誘発される肝腎 OS および DNA 損傷を調節します。科学。トータル環境。 1–13 (2020)。

Zhu、DZ et al. FUC は、GSK-3β-Nrf2 シグナル伝達経路の調節を通じて、マウスの LPS 誘発性急性肺損傷を阻害します。アーチ。薬局。解像度 43、646–654 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

アーマド、T.ら。インビトロでのフコイダン抽出物の抗炎症活性。 3月ドラッグ19(12)、702(2021)。

記事 CAS Google Scholar

スリム、C.ら。ラットにおける肝冷虚血再流傷害におけるFUCの潜在的な保護効果。内部。Ｊ．Ｂｉｏｌ．マクロモル。 155、498–507 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Cho, Y. 他 FUC は、p42/44 MAPK 依存性 NDRG-1/CAP43 を上方制御することにより、肝細胞をアポトーシスから保護し、肝細胞癌の浸潤を阻害します。アクタファーム。罪。 B. 5(6)、544–553 (2015)。

記事 Google Scholar

リー、J.ら。 Fucus vesiculosus 由来の FUC による前処理は、内因性アポトーシスと外因性アポトーシスの両方を阻害することにより、ConA 誘発性の急性肝損傷から保護しました。 PLoS One 11(4)、1–16 (2016)。

Google スカラー

アニシモバ、N.ら。 FUC およびフコシル化コンドロイチン硫酸は、シクロホスファミド誘発マウスの造血を刺激します。 3月麻薬。 15(10)、1–8 (2018)。

Google スカラー

Apostolova, EG、Kokova, V.、Peychev, Z.、Peycheva, S. & Apostolov, A. ラットの CD34+ 幹細胞の動員に対する FUC、Haberlea rhodopensis、およびプロポリスの効果。ファルマシア 65(4)、567–570 (2017)。

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科学技術イノベーション資金庁 (STDF) がエジプト知識銀行 (EKB) と協力して提供するオープンアクセス資金。この研究は自己資金で行われました。

タンタ大学医学部医学生理学教室（エジプト、タンタ）

エマン・H・バシャ、ヘバ・ファヒーム、ヤスミーン・M・エル・ハーティ

タンタ大学医学部医生化学教室（エジプト、タンタ）

アミラ・M・エルシャミー＆ホーダ・A・イブラヒム

タンタ大学医学部内科（タンタ、エジプト）

モハメド・A・サファ

タンタ大学医学部病理学教室、タンタ、エジプト

ネハル AE ヒーバ

タンタ大学医学部臨床腫瘍科（エジプト、タンタ）

ラドワ・アワド

タンタ大学医学部解剖学教室、タンタ、エジプト

ラドワ・イスマイル＆ラバブ・M・アメル

タンタ大学医学部医学薬理学科、タンタ、エジプト

オラ・M・セイラム

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EHB、AMES、MAS、NAEH、RA、RI、RMA、OMS、HF、YME-H。原稿の本文を書きました。 EHB、AMES、HF、YME-H。準備された図。 1〜5およびNAEH、RI、RMAが作成した図。 6 と 7。著者全員が原稿をレビューしました。 HAI はリビジョンで共有されました。

ラドワ・イスマイルへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Basha、EH、ElShamy、AM、Ibrahim、HA 他。小胞体ストレス動態を介した雄ラットのオキサリプラチンによって引き起こされる脾臓機能不全に対するフコイダンの予想される効果。 Sci Rep 12、22147 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-25441-6

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受信日: 2022 年 3 月 21 日

受理日: 2022 年 11 月 30 日

公開日: 2022 年 12 月 22 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-25441-6

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