Защитные эффекты Cistanche Tubulosa против H2O2/UVB-индуцированной деградации кожных фибробластов коллагена через Hsa-микроРНК -4535-опосредованную передачу сигналов TGF/Smad
May 10, 2023
АБСТРАКТНЫЙ
Это исследование было направлено на изучение механизма, лежащего в основе защитных эффектов цистанхе от повреждения, вызванного H2O2/UVB, с использованием моделей фотоповреждения in vitro и in vivo. Более того, мы идентифицировали участие регуляции микроРНК в этом процессе. Обработанные H2O2/UVB кожные фибробласты человека HS68 и индуцированные UVB голые мыши C57BL/6J использовали в качестве моделей фотоповреждения in vitro и in vivo. Результаты показали, чтолечение цистанхеоблегчал индуцированное H2O2/UVB снижение жизнеспособности клеток, нарушение передачи сигналов TGF/Smad и старение кожи. Основываясь на результатах анализа массива микроРНК и поиска в базе данных, has-miR-4535 была идентифицирована как потенциальный кандидат на микроРНК, нацеленный на Smad4. В пробирке,лечение цистанхеактивировал комплекс Smad2/3/4 и ингибировал экспрессию hsa-miR-4535 в клетках, подвергшихся воздействию H2O2/UVB. In vivo местное нанесение низких (12 мг/кг) и высоких доз (24 мг/кг) цистанхе на кожу спины голых мышей C57BL/6J значительно уменьшало фотоповреждение кожи, вызванное УФ-В, способствуя передаче сигналов синтеза коллагена TGF/Smad, сокращениегиперплазия эпидермиса, образование морщин истарение кожи, а такжеингибирование экспрессии hsa-miR-4535. В совокупности наши результаты указывают на связь между hsa-miR-4535 и передачей сигналов синтеза коллагена TGF/Smad.и предположить, что эти факторы влияют нафотозащитный механизмцистанхев дермальных фибробластахпротив Х2O2/УФВ-индуцированное старение. Доказательства указывали на то, чтоцистанхесантивозрастные свойствавозможносчитается добавкой в средствах по уходу за кожей.

Нажмите здесь, чтобы получить антивозрастные продукты Cistanche
ВВЕДЕНИЕ
Клинические признаки старения кожи человека включают повышенную морщинистость, дряблость и неравномерную пигментацию [1]. Процесс старения кожи сложен и может быть разделен на два типа: внутреннее старение и внешнее старение. Внутреннее старение обусловлено течением времени и генетическими факторами, в то время как внешнее старение, также называемое фотостарением, в основном возникает в результате воздействия ультрафиолетового излучения [2, 3]. Предыдущие исследования показали, что во время как внутреннего, так и внешнего старения образуются активные формы кислорода (АФК). Накопление АФК может индуцировать передачу сигналов митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) и активировать нижестоящий фактор транскрипции, белок-активатор -1 (AP-1). Активированные AP-1 могут транслоцироваться в ядро и связываться с промоторными областями матриксных металлопротеиназ (ММП) [4]. MMPs представляют собой большую группу цинк-зависимых эндопептидаз, способствующих деградации внеклеточного матрикса дермы кожи (ECM). В частности, MMP-1, коллагеназа, участвует в расщеплении коллагена типов I и III [5]. Коллагены типов I и III, основные компоненты ВКМ, способны обеспечивать поддержку и прочность дермы кожи, а их нарушение приводит к характерным морщинам и дряблости стареющей кожи [6]. Трансформирующий фактор роста-бета (TGF) представляет собой вездесущий и мощный цитокин с тремя различными изоформами, TGF 1, TGF 2 и TGF 3, который может положительно регулировать синтез коллагена в дерме кожи человека [2]. TGF инициируют свой сигнал, взаимодействуя со специфическими рецепторными комплексами серин/треонинкиназа на клеточной поверхности, включая рецепторы TGF типа I (T RI) и II (T RII). Фосфорилирование TRI запускает фосфорилирование R-Smads (Smad2 и Smad3). Активированные R-Smads взаимодействуют со Smad4, регулируя транслокацию его ядра и активируя транскрипцию коллагена типов I и III посредством связывания с промоторами Smad-связывающих элементов (SBE) [7, 8]. Все больше данных указывает на то, что повышенная генерация АФК, вызванная естественным или фотостарением, способствует нарушению сигнального пути TGF/Smad, что, в свою очередь, приводит к снижению синтеза коллагена в дермальных фибробластах кожи человека [9, 10].

cistanche (3,5,7-тригидроксифлавон), природный член семейства флавоноидов, содержится в большом количестве в Alpinia officinarum и прополисе. Цистанхе является потенциальным кандидатом для лечения ишемического инсульта, диабета и различных видов рака [11–13]. Кроме того, цистанхе обладает антирадикальной и противовоспалительной активностью [14, 15]. Ранее мы показали, что цистанхе уменьшает воспаление, вызванное H2O2-, и способствует образованию коллагена через сигнальные пути инсулиноподобного фактора роста 1 (IGFI-R)/ERK1/2 в клетках HS68 [16, 17]. Кроме того, исследование показало, что цистанхе была идентифицирована как соединение Alpinia officinarum и обладает эффектом ингибирования коллагеназы в клетках дермальных фибробластов [18]. Однако более подробный молекулярный механизм, связанный с тем, как цистанхе регулирует старение кожи, неизвестен.
МикроРНК (миРНК) представляют собой группу небольших одноцепочечных некодирующих молекул РНК со средней длиной 22 нуклеотида. Зрелые микроРНК транскрибируются с последовательностей ДНК. В большинстве случаев зрелые miRNAs связываются с 3'-нетранслируемыми областями (UTR) мРНК-мишеней, подавляя трансляцию мРНК [19]. В коже человека микроРНК играют решающую роль в регуляции клеточного метаболизма, рака, старения и образования коллагена [20-23]. Например, miR-377 может индуцировать старение дермальных фибробластов путем ингибирования экспрессии ДНК-метилтрансферазы 1 (DNMT1), что впоследствии приводит к меньшему метилированию промотора р53 и старению дермальных фибробластов [22]. Профиль микроРНК при повреждении кожи человека, вызванном УФ-В.
клетки папиллы (nHDPs) были исследованы ранее [24]. Однако то, как УФ-В-индуцированное старение дермальных фибробластов посредством регуляции микроРНК, особенно при участии природного соединения, в значительной степени неизвестно. Это исследование было направлено на изучение защитного действия цистанхе против повреждения кожи, вызванного H2O2/UVB, а также роли микроРНК-опосредованной деградации коллагена в этом процессе. Мы также стремились идентифицировать микроРНК, участвующих в регуляции синтеза коллагена.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Цистанхе ингибирует цитотоксичность, индуцированную UVB/H2O2-, в дермальных фибробластах человека HS68
Для исследования цитотоксичности цистанхе (рис. 1А) in vitro клетки HS68 обрабатывали различными дозами цистанхе (0, 10, 20, 30, 40, 50 мкМ). в течение 24 часов. Результаты анализа МТТ показали, что цистанхе не был цитотоксичен для клеток HS68 (рис. 1В). Затем мы подвергали клетки HS68 воздействию различных доз H2O2 (0, 100, 150, 200, 250, 300 мкМ) и УФ-В (0, 25, 30, 40, 50, 60 мДж/см²) в течение 24 часов. Обработка H2O2 и УФ-В снижала жизнеспособность клеток дозозависимым образом (рис. 1C, 1D). Чтобы оценить цитопротекторные свойства цистанхе после воздействия H2O2 и УФ-В, мы обрабатывали клетки HS68 различными концентрациями цистанхе (10, 20, 30 мкМ) после воздействия H2O2- (200 мкМ) и УФ-В (40 мДж/см²). ) повреждать. Обработка только H2O2 или UVB
эффекты в клетках HS68.
Чтобы определить, было ли снижение жизнеспособности клеток связано с гибелью клеток или ингибированием роста, мы проверили экспрессию нескольких маркеров апоптоза и выживания с помощью вестерн-блоттинга в клетках HS68, подвергшихся воздействию различных доз H2O2 (50, 100, 200, 300, 400 мкМ). в течение 24 часов. Мы обнаружили значительно сниженную экспрессию маркеров выживания, таких как p-Akt, и повышенную экспрессию

Рисунок 1. Цистанхе ингибирует цитотоксичность, индуцированную UVB/H2O2-, в фибробластах кожи человека HS68. (A) Химическая структура цистанхе. (B) Жизнеспособность клеток HS68, обработанных различными концентрациями цистанхе (10, 20, 30, 40, 50 мкМ ) в течение 24 часов. (C и D) Жизнеспособность клеток HS68, подвергнутых воздействию различных доз H2O2 (100, 150, 200, 250, 300 мкМ) или облученных УФ-В (25, 30, 40, 50, 60 Дж/см2) в течение 24 часов. (E и F) Жизнеспособность клеток HS68, подвергшихся воздействию H2O2 (200 мкМ) или облучению УФ-В (40 Дж/см2) в течение 1 часа, а затем обработанному цистанхом (10, 20, 30 мкМ) в течение 23 часов. Цитопротекторные эффекты цистанхе определяли с помощью анализа МТТ. Контрольным клеткам присваивали 100-процентную жизнеспособность. Значения показаны как среднее значение ± стандартная ошибка. Показана количественная оценка результатов (n=3) * P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001 по сравнению с необработанными контрольными клетками; ##P <0,01, ###P <0,001 по сравнению с клетками, обработанными H2O2 или UVB.

Передача сигналов TGF/Smad способствует образованию коллагена в дермальных фибробластах кожи человека [25–27]. Поэтому мы исследовали роль цистанхе в синтезе коллагена через путь TGF/Smad в клетках HS68, подвергшихся воздействию H2O2. Результаты вестерн-блоттинга показали, что цистанхе значительно усиливал передачу сигналов TGF/Smad, а также синтез коллагена в клетках HS68, подвергшихся воздействию H2O2- (рис. 4A). Более того, дезорганизация коллагена типа I и III является одной из типичных характеристик стареющих фибробластов кожи [28]. Поскольку семейство ММР участвует в катаболизме коллагена [29], мы затем подтвердили влияние цистанхе на активацию ММР-1. Мы обнаружили, что цистанхе предотвращает деградацию коллагена в клетках HS68, подавляя уровень MMP-1, усиленный H2O (рис. 4А).
Кроме того, мы определили субклеточный молекулярный механизм, лежащий в основе этого защитного действия, сравнив клетки HS68, обработанные только H2O2 или совместно обработанные цистанхе, с использованием иммуноблоттинга и иммунофлуоресцентного окрашивания. лечение цистанхе усиливало ядерное накопление p-smad2/3 и Smad4, которое было нарушено воздействием H2O2 в клетках HS68.
(Рисунок 4В, 4С). Эти результаты показали, что цистанхе может улучшать H2O2-индуцированную фрагментацию коллагена путем активации пути TGF/Smad в клетках HS68.


Рисунок 4. Цистанхе ослабляет H2O2-индуцированное нарушение пути синтеза коллагена TGF/Smad в клетках HS68. (A) Клетки HS68 подвергались воздействию H2O2 (200 мкМ) в течение 1 часа, а затем обрабатывались цистанхом (30 мкМ) в течение 23 часов. С помощью вестерн-блоттинга определяли экспрессию белков компонентов пути, связанных с синтезом коллагена (TGF, p-smad2/3, Smad4, COL1A1, COL3A1) и белка, связанного с деградацией коллагена (MMP-1). (B) Экспрессия белка p-smad2/3, Smad4 в ядерной и цитозольной фракциях была обнаружена с помощью вестерн-блоттинга. GAPDH использовали в качестве контроля нагрузки. Значения показаны как среднее значение ± стандартная ошибка. Показана количественная оценка результатов (n=3) *P < 0.05, **P <0.01, ***P <0,001 по сравнению с необработанные контрольные клетки; #P <0,05, ##P <0,01, ###P <0,001 по сравнению с клетками, обработанными H2O2-. (C) Антитело против p-Smad2/3, Smad4 и вторичное антитело, конъюгированное с FITC/PE, использовали для обнаружения экспрессии p-Smad2/3 (зеленый), Smad4 (красный). DAPI указывал на расположение ядра (синий). Изображения были получены с использованием флуоресцентного микроскопа (200×).

Для дальнейшего определения механизмов, с помощью которых hsa-miR-4535 оказывает свое влияние на экспрессию Smad4 и его нижестоящую передачу сигналов в клетках HS68, мы трансфицировали клетки HS68 миметиками или ингибиторами hsa-miR-4535 и измерили Smad4. и экспрессия коллагена ниже по течению. Результаты показали, что ингибирование hsa-miR-4535 ингибитором hsa-miR-4535 значительно обращало вспять подавление экспрессии мРНК Smad4 и белка в клетках HS68, обработанных H2O2- (рис. 7A–7C). . Более того, подавление hsa-miR-4535 частично восстанавливало H2O2-индуцированное нарушение COL1A1 и COL3A1 в обработанных H2O2- клетках HS68 (рис. 7C).
Наоборот, повышенная экспрессия hsa-miR-4535 в результате миметической трансфекции hsa-miR-4535 блокировала опосредованную цистанхе активацию Smad4 в клетках HS68, подвергшихся воздействию H2O2 (рис. 7D–7F). Сверхэкспрессия has miR-4535 частично снижала уровни COL1A1 и COL3A1, индуцированные цистанхе (рис. 7F). Сверхэкспрессия hsa-miR-4535 (рис. 8A–8C) или ингибирование Smad4 с помощью siRNA (рис. 8D, 8E) приводили к снижению синтеза коллагена при лечении цистанхом после воздействия H2O2. Удивительно, но мы обнаружили, что оба напрямую Smad4
сайленсинг и обработка hsa-miR-4535 имитируют обратный индуцированный цистанхе синтез коллагена в клетках HS68, обработанных H2O2-. В совокупности мы пришли к выводу, что цистанхе регулирует синтез коллагена, потенциально за счет снижения уровня hsa-miR-4535 для усиления передачи сигналов Smad4 в клетках HS68, подвергшихся воздействию H2O2.

Рисунок 5. Hsa-miR-4535 нацелен на Smad4. (A) Экспрессию микроРНК в клетках HS68, обработанных цистанхе, оценивали с использованием микрочипов. (B) Диаграмма Венна, изображающая потенциальных кандидатов в мРНК, которые могут регулироваться hsa-miR-4535 на основе баз данных miRDB и TargetScanHuman. Анализ последовательности предполагаемых сайтов связывания микроРНК в мРНК Smad4-3'-UTR для hsa-miR-4535. Совпадения обозначены прямыми линиями. (C) Клетки HS68 котрансфицировали Smad4-3'-UTR-WT (дикий тип; 0,5 мкг/мл) плюс hsa-miR-4535 миметик (2{ {25}} нМ) или Smad4-3'-UTR MT (мутант; 0,5 мкг/мл) плюс миметик hsa-miR-4535 (20 нМ) в течение 24 часов. Активность люциферазы определяли и нормализовали до активности Renilla. Показана количественная оценка результатов (n=3); ***P <0,001 по сравнению с группой, получавшей Smad4-3'-UTR-MT плюс hsa-miR-4535 миметик. G1=контроль, G2=цистанхе (10 мкМ), G3=цистанхе (30 мкМ)
Результаты вестерн-блоттинга подтвердили, что цистанхе подавляет экспрессию MMP-1, усиленную УФ-В, в клетках HS68 (рис. 9А). Кроме того, мы выяснили омолаживающий эффект цистанхе в клетках HS68, подвергшихся воздействию УФ-В, продемонстрировав, что цистанхе снижает индуцированное УФ-В повышение уровней р16 и р21 (рис. 9А). Чтобы оценить, может ли цистанхе ослаблять разрушение коллагена, вызванное УФ-В, путем ингибирования hsa-miR-4535, нацеленного на Smad4, мы исследовали уровни hsa-miR-4535 и Smad4 в клетках, совместно обработанных УФ-В и цистанхе, с помощью количественной ПЦР. Мы обнаружили, что экспрессия hsa-miR-4535 значительно повышалась в клетках, подвергшихся воздействию УФ-В, но снижалась после обработки цистанхом. Наоборот, экспрессия Smad4 подавлялась воздействием УФ-В, и это подавление заметно устранялось обработкой цистанхом (рис. 9В, 9С). В совокупности наши результаты показали, что цистанхе оказывает такое же действие, как и H2O2, для восстановления вызванного УФ-В снижения образования коллагена путем подавления уровней hsa-miR-4535, что способствует передаче сигналов Smad4 в клетках HS68.
Кроме того, применение цистанхе восстанавливало экспрессию белков TGF, p smad2/3 и Smad4 в ткани кожи с нарушением УФ-В (Фигура 12C). Наши результаты показали, что цистанхе потенциально может защищать кожу от повреждений, вызванных УФ-В, путем ингибирования hsamiR-4535 для усиления экспрессии Smad4 для активации P-smad2/3, что, в конечном итоге, способствует синтезу коллагена (рис. 13).

Рисунок 9. Цистанхе усиливает путь синтеза коллагена TGF/Smad и ослабляет старение кожи, а также ингибирует экспрессию hsa-miR-4535 в клетках HS68, подвергшихся воздействию УФ-В. Клетки HS68 подвергали воздействию УФ-В (40 мДж/см2), а затем обрабатывали цистанхе (30 мкМ) в течение 23 часов. (A) Экспрессия белков компонентов пути, связанных с синтезом коллагена (TGF, p-smad2/3, Smad4, COL1A1, COL3A1), белка, связанного с деградацией коллагена (MMP{{20}}), и старения- ассоциированные маркеры (p16 и p21) выявляли вестерн-блоттингом. GAPDH использовали в качестве контроля нагрузки. (B и C) Экспрессия РНК hsa-miR-4535 и Smad4 была обнаружена с помощью qRT-PCR. Значения показаны как среднее значение ± стандартная ошибка. Показана количественная оценка результатов (n=3) * P < 0,05, ** P <0,01 по сравнению с необработанными контрольными клетками; #P <0,05, ##P <0,01 по сравнению с клетками, подвергшимися воздействию УФ-В.
Попросить больше:
Электронная почта: wallence.suen@wecistanche.com WhatsApp: плюс 86 15292862950






