Воспаление, его регуляция и противовоспалительное действие цианогенного гликозида амигдалина
Воспаление, его регуляция и противовоспалительное действие цианогенного гликозида амигдалина
Кафедра физиологии животных, факультет биотехнологии и пищевых наук, Словацкий сельскохозяйственный университет в Нитре, Триеда Андрея Глинку 2, 949 76 Нитра, Словакия*Автор, которому должна быть адресована корреспонденция.Молекулы 2021, 26(19), 5972; https://doi.org/10.3390/molecules26195972Заявка получена: 13 июля 2021 / Исправлено: 27 сентября 2021 / Принята к печати: 29 сентября 2021 / Опубликован: 1 октября 2021
Абстрактный
Воспалительная реакция частично или полностью сопровождает любой патологический процесс в васкуляризированной многоклеточной. Эта сложная реакция контролируется регуляторными механизмами, некоторые из которых вызывают неприятные симптоматические проявления воспаления. Поэтому были предприняты усилия по разработке селективных препаратов, направленных на устранение боли, лихорадки или отека. Постепенно, однако, стали очевидны серьезные неблагоприятные побочные эффекты таких ингибиторов. Поэтому научные исследования продолжают изучать новые возможности, в том числе природные вещества. Амигдалин является цианогенным гликозидом, присутствующим, например, в горьком миндале. Этот гликозид уже вызвал множество дискуссий среди ученых, особенно о его противораковом потенциале и связанных с ним токсичных цианидах. Однако токсичность при разных дозах делала его в целом неприемлемым. Хотя амигдалин, принимаемый в правильной пероральной дозе, может не привести к отравлению, он еще не был точно количественно определен, поскольку на его действие часто влияют различные кишечные микробные консорциумы. Его фармакологическая активность была изучена, но его влияние на воспалительную реакцию организма отсутствует. В этом обзоре обсуждается химическая структура, токсичность и современные знания о молекулярном механизме влияния амигдалина на иммунные функции, включая противовоспалительный эффект, а также обсуждается воспаление как таковое, его медиаторы с различными функциями, на которые обычно нацелены лекарства.Ключевые слова: амигдалин; токсичность цианида; воспаление; медиаторы воспаления
1. Введение
За последние два десятилетия одним из ключевых открытий в области медицины стало открытие того, что воспаление является не только частью некоторых конкретных расстройств, но частично или полностью вовлечено в широкий спектр заболеваний психического или физического происхождения, и эти проблемы со здоровьем являются одними из наиболее распространенных причин заболеваемости и смертности в настоящее время [1]]. Воспаление — это биологическая защитная реакция васкуляризированных тканей многоклеточных организмов на раздражитель, такой как чужеродный патоген или повреждение внутренних тканей [2]. Арахидоновая кислота, как один из ключевых регуляторов воспаления, может модулировать его течение через продукты отдельных ферментативных путей [3]. Метаболиты арахидоната представляют собой многоступенчатое решение причины, но также и болезненные сопутствующие симптомы, в зависимости от ферментативного пути, из которого они происходят [4]. Поэтому фармакологические и медицинские исследования все чаще обращают свое внимание на препараты, способные влиять на воспаление, особенно на уровне метаболитов симптоматического пути циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2) [5].Предметом интереса подобных исследований и данного обзора является природный цианогенный продукт амигдалин. За последние десять лет исследования цианогенных гликозидов резко возросли. Цитотоксическое действие амигдалина на раковые клетки in vitro и распределение амигдалина в растениях, которые обычно употребляются в рационе человека, являются двумя наиболее популярными темами исследований. Этот биоактивный гликозид естественным образом встречается в органических источниках, например, в миндале с горьким вкусом, персиковых косточках, абрикосах или сливах [6,7]. Его присутствие в семенах ядер оценивается примерно у 800 растений [8]. Однако мы не относим его к современному соединению, так как он веками использовался в традиционной и альтернативной медицине благодаря своим многочисленным лечебным свойствам [9,10]. Она предложила помощь в облегчении боли; лихорадка; или подавление кашля, жажды и тошноты, а позже в качестве профилактики и лечения рака [7,11].Однако, в дополнение ко всем сообщенным эффектам амигдалина, его токсичность из-за цианистого водорода, который выделяется в основном при столкновении с желудочным ферментом β-глюкозидазой [12], остается спорной темой в научных кругах и угрожает жизнеспособности клеток в определенных концентрациях [13]. В таблице 1 представлены метаболиты, побочные эффекты, лечение передозировкой и фармакологическая функция амигдалина.Таблица 1. Метаболиты амигдалина, побочные эффекты, лечение передозировки и фармакологическая функция.
2. Амигдалин
2.1. Химия амигдалина
Амигдалин (AMG) является представителем органических соединений цианогенных гликозидов с молекулярной формулой C20H27НЕТ11 (Рисунок 1) и молекулярной массой 457,42 г.моль−1. Амигдалин состоит из бензальдегида, синильной кислоты и двух молекул глюкозы (d-манделонитрил-β-d-глюкозид-6-β-глюкозид) [14]. Впервые он был выделен из горького миндаля Робике и Бутрон-Шарларом в 1930-х годах, а позже было обнаружено, что он встречается в природе в качестве цианогенного гликозида в плодах и семенах абрикосов, персиков, горьковатого миндаля, черной вишни, слив, яблок и т. д. [15,16]. Многолетние исследования эффектов амигдалина продемонстрировали его широкий спектр свойств, включая его поддерживающую функцию при лечении астмы, бронхита, проказы или колоректального рака. Амигдалин также характеризуется обезболивающим эффектом, в котором бензальдегид является важным компонентом [14,17,18]. Противоопухолевая активность амигдалина до сих пор вызывает споры и является предметом многочисленных исследований. Эта способность может быть связана с ферментативным гидролизом, который приводит к выделению синильной кислоты [19]. Амигдалин также отождествляется с терминами «амигдалин» и «витамин В17», но оба термина неправильно используются в отношении амигдалина [20].
Рисунок 1. Химическая структура амигдалина [21].
2.2. Токсичность амигдалина
Метаболизм препарата или любого чужеродного вещества, поступающего в организм, зависит от просвета желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), кишечника и кишечных микробов, особенно при пероральном приеме [22]. β-глюкозидаза — это фермент, присутствующий в кишечнике, который высвобождает глюкозу путем гидролиза гликозидной связи между сахарной и бензиловой группами. Смерть из-за токсичности цианида вызвана вмешательством цианида в утилизацию кислорода в митохондриях, что приводит к клеточной гипоксии и лактатацидозу. Это связано с тем, что он связывается с ионом железа, присутствующим в цитохромоксидазе, ингибируя транспорт электронов и окислительный метаболизм [23,24].Конечные продукты ферментативной гидролизации амигдалина — бензальдегид вместе с цианистым водородом — отвечают за горький аромат и вкус амигдалина во фруктах и приводят к указанной токсичности амигдалина, а также влияют на активность пепсина при пероральном приеме [25,26]. Тем не менее, результаты цитотоксичности Choi и его команды [27] показали, что амигдалин сам по себе не токсичен после инкубации в течение 24 ч, но показал цитотоксичность с точки зрения ингибирования пролиферации клеток, генерации активных форм кислорода (АФК) и индукции апоптоза (рис. 2) только после лечения β-глюкозидазой. Таким образом, амигдалин представляет высокий риск, особенно при пероральном приеме [28], поскольку цианид выделяется в гораздо больших количествах после перорального приема, чем при внутривенном введении, не только из-за быстрого действия кишечной микрофлоры [29], но и из-за жевания или измельчения [30]. Растения, содержащие амигдалин, также включают отделенные β-гликозидазы, которые смешиваются при жевании [31].
Рисунок 2. Апоптотический эффект амигдалина через несколько клеточных сигнальных путей. Амигдалин активирует p38MAPK, который влияет на стимулы смерти, активирует апоптотические белки Bax и ингибирует антиапоптотические белки Bcl-2. Белки, связанные с апоптозом, индуцируют пермеабилизацию митохондриальной наружной мембраны (MOMP), решающее событие в процессе высвобождения цитохрома с. Активация высвобождения цитохрома с в качестве митохондриального ответа на проапоптотические стимулы через митохондриальный или внутренний апоптотический путь в конечном итоге приводит к активации каспаз, включая каспазу-3, которая индуцирует апоптоз. Амигдалин вызывает перепроизводство АФК, что нарушает окислительный баланс и в конечном итоге приводит к апоптозу. Амигдалин подавляет циклин-зависимую киназу 2 (CDK2) и циклин А, что индуцирует остановку клеточного цикла в фазах G0/G1. Амигдалин также ингибирует перенос клеток из G1 в S-фазу, что приводит к ингибированию пролиферации и роста клеток. «Активация» обозначена красными стрелками, а «торможение» — черными стрелками. Взято из Pharmaceuticals с разрешения авторов [51].Шим и Квон [32] наблюдали метаболизм перорально вводимого амигдалина в смоделированной культуре желудочно-кишечных клеток и обнаружили, что он разлагается сначала до пруназина, а затем до манделонитрила под действием β-глюкозидазы, а затем гидроксилируется до гидроксиманделонитрила в тонком кишечнике. На этой стадии цианид или бензальдегид не выделялся, что указывает на то, что цианид, вероятно, вырабатывается в нижних отделах кишечника, которые богаты бактериальной микрофлорой. Firmicutes, Bacteroidetes, и Actinobacteria являются основными группами бактерий, которые способствуют высвобождению цианида в кишечнике. Смертельные пероральные дозы (ЛД50) для цианида составляют 2,13–6 mg.kg−1 массы тела, и было подтверждено, что из 1 г амигдалина высвобождается 59 мг цианида [24,33]. Однако, основываясь на имеющихся рецензируемых отчетах Makarevic et al. [34], высокоочищенный амигдалин применяли в «терапевтических» концентрациях (перорально 0,6~1 g.kg−1) вряд ли вызовет токсичность [18,35]. Скорее всего, отравление цианидом связано с передозировкой, дальнейшим приемом абрикосовых косточек или дополнительным поступлением витамина С в мегадозах, который, как известно, увеличивает in vitro превращение амигдалина в цианид. Sahin et al. (2011) и Sauer at el. (2015) сообщили, что у детей в возрасте 2 и 4 лет 500 мг амигдалина вызывали рвоту, апатию, диарею, ускоренное дыхание и концентрацию цианида в крови 163 мкг/л [26,36]. У взрослой женщины 9 г амигдалина вызывали рвоту, головокружение и концентрацию цианида в крови 143 мкг/л [37].
Лечение токсичности цианида
В анамнезе чрезмерное употребление амигдалина много раз проявлялось в гипотензии, параличе, коме и даже смертельном отравлении цианидом, хотя в растительном царстве цианогенные гликозиды выполняют полезную защитную функцию. В долгосрочной перспективе прием таких веществ часто сопровождается тревогой, головной болью, головокружением или даже спутанностью сознания [37,38].Роданец – фермент, присутствующий у млекопитающих в митохондриях печени, основная функция которого заключается в том, чтобы действовать в процессе превращения высокотоксичного цианида в менее токсичный тиоцианат в оптимальной среде pH = 8. После этого он проявляет свой так называемый «пинг-понговый» механизм действия, при котором роданец впоследствии высвобождает водорастворимое тиоцианатное соединение, выводимое через почки из организма через мочу из компетентного субстрата путем присоединения атома серы при добавлении цианидной группы (ЦН). Однако аскорбиновая кислота (витамин С), йод, аллоксан, перекись водорода или меркаптаны могут ингибировать эту активность [37,38,39].В случае отравления цианидом следует провести анализ газов артериальной крови для быстрой и эффективной диагностики с последующим соответствующим лечением [40]. Распространенным является прием Цианокита, который представляет собой гидроксикобаламин, не вызывающий клинически значимых побочных эффектов, за исключением хроматурии и покраснения кожи. Кобаламин, или витамин B12, используется для этой цели из-за его способности хелатировать токсичное цианистое соединение из-за его более высокой связывающей активности отдельно или в сочетании с тиосульфатами, запуская вышеупомянутый роданский путь. Витамин В12 также может применяться для детоксикации с образованием циангидрина, эндогенного α-кетоглутарата, который является поглотителем азота, и источника глутамата и глутамина, который способствует синтезу белка и предотвращает деградацию белка в мышцах, которые могут детоксицировать цианид с образованием α-кетоглутарата циангидрина [41]. Пробиотики до сих пор обсуждались, поскольку они помогают подавить β-глюкозидазу-продуцирующие бактериальные штаммы, которые расщепляют амигдалин до цианида, но этот метод недостаточно изучен [22,42,43,44,45,46,47].
3. Элементарные процессы при воспалении
Болезни очень разнообразны. Они не имеют единой причины, и они не влияют на один орган или тип клеток. Это разнообразие породило воспаление как защитную реакцию, которая «подходит» для лечения различных заболеваний, и поэтому воспаление активируется самыми разными расстройствами и травмами. Иногда организм задействует единственную часть этой универсальной защитной реакции. Его чрезмерная активация или аномальная регуляция также повреждает его клетки и системы. Первоначально этот процесс также считался в основном вредной реакцией. Однако в последние годы были уточнены основные молекулярные и клеточные механизмы, участвующие в воспалении, а также их взаимодействие [52,53].В настоящее время функцию воспаления обычно определяют как защитную реакцию многоклеточных васкуляризированных организмов на стимуляцию атакой патогенов или эндогенных сигналов, таких как поврежденные клетки, приводящая к устранению первоначальной причины повреждения, удалению некротических клеток и восстановлению тканей [54]. Согласно анализу данных, хроническое воспаление связано с сердечными заболеваниями, диабетом, раком, артритом и заболеваниями кишечника, такими как болезнь Крона и язвенный колит. Проказа, астма, эмфизема, бронхит, витилиго и колоректальный рак лечатся амигдалином [33,56].Воспаление является ключевым аспектом реакции тканей на вредные воспалительные вещества. Однако в рамках этого защитного процесса также образуются очень эффективные токсичные вещества, которые, хотя и являются основой защиты от чужеродных вредных форм, также могут повреждать окружающие их структуры. Таким образом, их формирование не только находится под строгим регуляторным контролем, но и с началом воспалительной реакции активизируются противовоспалительные механизмы, что снижает риск повреждения их тканей [53].В этом сложном ответе участвуют лейкоциты, такие как макрофаги, нейтрофилы и лимфоциты, также известные как воспалительные клетки. В ответ на воспалительный процесс эти клетки выделяют специализированные вещества, в состав которых входят вазоактивные амины и пептиды, эйкозаноиды, провоспалительные цитокины и белки острой фазы, которые опосредуют воспалительный процесс, предотвращая дальнейшее повреждение тканей и, в конечном итоге, приводят к заживлению и восстановлению функции [57].Арахидоновая кислота (АК), полиненасыщенная жирная кислота, ковалентно связанная в этерифицированной форме, присутствует в большинстве клеточных мембран организма [3] и высвобождается цитозольной фосфолипазой А2α (cPLA2α). cPLA2α является повсеместно специфичным и конститутивно экспрессируется в двух клетках и тканях, при этом его активация инициируется субмикромолярными концентрациями кальция и фосфорилированием [58]. После расщепления из клеточной мембраны этим раствором арахидоновая кислота метаболизируется двумя основными путями: циклооксигеназой (ЦОГ-1, ЦОГ-2 и ЦОГ-3), что приводит к образованию простаноидов-простагландинов, простациклинов и тромбоксанов, и липоксигеназным путем (LOX), который приводит к образованию лейкотриенов и липоксинов [2,53]. Циклооксигеназы (ЦОГ) 1, 2 и 3 представляют собой специфические изоформы, хотя существуют значительные различия в их распределении в организме и физиологической и патофизиологической активности. ЦОГ-3 является последним из обнаруженных, и его точное функциональное значение до сих пор полностью не выяснено. ЦОГ-1 и ЦОГ-2 демонстрируют примерно 60% последовательной идентичности [59], состоящей из длинного узкого липофильного канала со шпилькой на его конце [60]. Тем не менее, ЦОГ-1, присутствующий в низких концентрациях во всех клетках и конститутивно зависящий от циркулирующих гормонов, продуцирует простагландины, обеспечивая определенные гомеостатические функции, такие как поддержание нормальной слизистой оболочки желудка, влияние на почечный кровоток и снижение пролиферации гладкомышечных клеток, тем самым внося значительный вклад в защиту миокарда [61,62,63]. Напротив, фермент ЦОГ-2, как важный компонент воспалительного каскада, принимает активное участие в производстве простагландинов, которые опосредуют боль и воспаление за счет увеличения проницаемости сосудов [64], обеспечивая экстравазацию провоспалительных клеток, белков и ферментов, которые опосредуют реакции, приводящие к отеку [65]. Простагландины также сенсибилизируют болевые волокна к механическим и химическим раздражителям [66]. Концентрации ЦОГ-2, а также ее метаболитов в макрофагах, моноцитах, эндотелиальных клетках и фибробластах могут быть увеличены до 20 раз при воспалительных раздражителях за счет действия провоспалительных цитокинов фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α) и интерлейкина (IL-1 и IL-6), где различные транскрипционные факторы приводят к передаче ядерного сигнала [61].
3.1. Пути ЦОГ-1 и ЦОГ-2
Циклооксигеназа или простагландин-Н-синтаза (ПГГ) — бифункциональный фермент с циклооксигеназой и пероксидазной активностью. Он циклизируется путем вставки двух молекул кислорода AA с образованием циклического простагландина G2 (ПГГ2), который впоследствии превращается в результате реакции пероксидазы в гидроксиэндопероксид простагландин Н2 (ПГХ2) [67]. Он дает образование специфическими ферментативными реакциями клеток не только к простагландинам D2, E2, и F2-α но, также, к простациклину (ЗГУ2) и тромбоксан (TXA2), которые выступают в качестве рецептор-зависимых медиаторов и внутриклеточных вторичных мессенджеров [68]. Дефицит ЦОГ приводит к неравновесным концентрациям этих эйкозаноидов, принося благоприятные и неблагоприятные физиологические условия в организм человека [69,70], поэтому важно исследовать путь для понимания таких эффектов ингибирования ЦОГ.Первая изоформа ЦОГ-ЦОГ-1 была впервые выделена из бычьих везикулярных желез в 1976 г. научным коллективом под руководством Миямото [71], а впоследствии, в 1989 г., Simmons et al. обнаружили ЦОГ-2 из фибробластов куриных эмбрионов [72]. Различные научные исследования показывают, что эти две изоформы сходны по структуре, но функционируют как разные ферменты, присутствующие в эндоплазматическом ретикулуме — в случае ЦОГ-1 [73] и перинуклеарной оболочки — ЦОГ-2 [74]. В исследовании Feletou, Huang, and Vanhoutte [75] они сравнили эти два пути, отметив, что ЦОГ-1 ферментативно обрабатывает АК, но ЦОГ-2 использует 2-арахидонилглицерин в качестве субстрата в дополнение к АА, в результате чего образуются вторые упомянутые продукты, на которых синтез ЦОГ-1 не может работать. Таким образом, доступность предшественников и кинетика этих ферментов являются существенными факторами, определяющими регуляцию отдельных реакций [76].
Селективность между ЦОГ-1 и ЦОГ-2 и действие неселективных лекарственных средств
В частности, ЦОГ-1 и ЦОГ-2 являются гомодимерами, состоящими из трех доменов: эпидермального домена, подобного фактору роста, мембрансвязывающего домена и каталитического домена, который содержит как ЦОГ, так и активный центр пероксидазы [77]. Эти две ферментативные изоформы отличаются 120-й аминокислотой. В то время как ЦОГ-1 имеет изолейцин, ЦОГ-2 использует меньший валин в качестве заменителя, создавая меньшую боковую папку, с которой многие препараты связываются в рамках своего избирательного действия в воспалительном процессе [60].Неизбирательное действие нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП) имеет общую цель в ингибировании циклооксигеназы без различия, когда необходимые симптоматические проявления воспаления (боль, отек и лихорадка) предотвращаются, но при этом возникают некоторые неблагоприятные побочные эффекты. Таким образом, простагландины в желудочно-кишечном тракте могут поддерживать физиологические реакции гидрофобной воздушной секреции на эпителиальные поверхностные клетки или поддержание мембраны эпителиальных клеток [78]. Поэтому, после открытия двух изоформ этого фермента, пришло время протестировать препараты с селективным эффектом, надеясь предотвратить подобные негативные побочные эффекты.Тем не менее, некоторые исследования, например, Aid и Bosetti [59], представили убедительные доказательства негативных эффектов селективного ингибирования как ЦОГ-1, так и ЦОГ-2. ЦОГ-2 был обнаружен в коре головного мозга, гиппокампе и миндалевидном теле с нейронными и сосудистыми ассоциациями и, как известно, использует пространственное обучение in vivo. Было показано, что традиционные противовоспалительные препараты, действующие на его путь, своим ингибирующим эффектом увеличивают риск развития серьезных сердечно-сосудистых побочных эффектов, увеличения атеротромботических событий, в результате чего даже такие селективные ингибиторы ЦОГ-2 впоследствии были изъяты с фармацевтического рынка [79,80].Наконец, такие неблагоприятные побочные эффекты привели к поиску других методов лечения, основанных на генной или цитокиновой терапии, а также к исследованиям других природных противовоспалительных препаратов, которые могут быть альтернативой доступным препаратам, таким как предмет данного обзора — цианогенный гликозид амигдалин.
4. Медиаторы воспаления
Адаптивная воспалительная реакция на стимулы экзогенного или эндогенного происхождения (микробы, аллергены, стрессовые, дисфункциональные, мертвые клетки и др.) представляет собой целую сеть клеточных и молекулярных взаимодействий [57], которые можно разделить на четыре стадии: индукторы, сенсоры, медиаторы и эффекторы [81]. Это процесс, при котором индуктивные воспаления после их распознавания сенсорами (специфическими трансмембранными рецепторами распознавания образов — PRR) [82] запускают образование многих медиаторов воспаления, что впоследствии изменяет функциональность тканей и органов хозяина, особенно сосудистую сеть и мобилизацию эффекторов или изменение физического положения лейкоцитов [83]. Их масштаб не всегда только локальный; Они могут действовать и в более отдаленных местах [40]. Эти растворимые молекулы секретируются нейтрофилами, макрофагами, базофилами, эозинофилами, тучными клетками, хелперными и цитотоксическими Т-лимфоцитами, а также тромбоцитами и эндотелиальными клетками [84].Биохимический аспект диффузионных медиаторов воспаления позволяет провести следующее деление [53]:
- Провоспалительные цитокины (интерлейкины и факторы некроза опухоли) — гликопротеины, мобилизующие лейкоциты и эндотелиальные клетки, обеспечивают острую фазу.
- Эйкозаноиды — липидные метаболиты арахидоновой кислоты.
- Хемокины — стимуляция хемотаксиса лейкоцитов.
- Вазоактивные амины (гистамин и серотонин) — причина вазоконстрикции/вазодилатации, которая может увеличить проницаемость сосудов.
- Вазоактивные пептиды (брадикинин, калликреин и кинин) — увеличение проницаемости сосудов, боль и стимуляция метаболизма арахидоновой кислоты.
- Протеолитические ферменты (эластаза и матриксные металлопротеиназы) — сотрудничество в уничтожении фагоцитированных микробных частей и пополнении лейкоцитов.
- Части комплемента (C3a и C5a) — активация тучных клеток, базофилов и тромбоцитов; Они химотактически и анафилатоксически активны.
Существует достаточно доказательств того, что определенные группы цитокинов участвуют не только в инициации, но и в стойкости патологической боли путем прямой активации ноцицептивных сенсорных нейронов, а также в центральной сенсибилизации, вызванной повреждением нерва или воспалением, тем самым способствуя этиологии различных патологических болевых состояний [85, 86]. Поскольку до сих пор известный механизм противовоспалительного действия амигдалина заключается в избирательном ингибировании метаболитов арахидоновой кислоты, а также в блокировании транскрипции цитокинов, мы рассмотрим их подробнее.
4.1. Медиаторы воспаления: метаболиты эйкозаноидов арахидоновой кислоты
Эти липидные медиаторы образуются из 20 углеродных жирных кислот веществами циклооксигеназы и липоксигеназы, причем арахидоновая кислота является наиболее распространенным субстратом из-за ее присутствия в воспалительных клетках фосфолипидной мембраны в значительно больших количествах, чем другие потенциально подходящие полиненасыщенные жирные кислоты [87,88]. Однако некоторые исследования указывали на снижение выработки эйкозаноидов на основе арахидоновой кислоты при приеме внутрь рыбьего жира, содержащего эйкозапентаеновую кислоту (ЭПК), которая может частично замещать АК в воспалительных клеточных мембранах [89].Эйкозаноиды арахидоновой кислоты в совокупности представляют собой категорию простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов и липоксинов, которые являются важными медиаторами воспаления, различных иммунных процессов, даже рака, и хронического ремоделирования тканей. Хотя, с другой стороны, их эффекты представляют собой такие биологические активности, как поддержание гомеостаза тканей, сокращение гладкой мускулатуры или агрегация тромбоцитов [90]. Эта самая большая группа тканевых гормонов имеет множество измененных структур и функций, в зависимости от образца (моно или ди); позиция (5, 8, 12 или 15); и стереоспецифичность (R/S) включения кислорода в основание субстрата. Тип рецептора, экспрессируемого на соответствующей поверхности клетки, также имеет решающее значение [91]. В нормальном состоянии клеток эйкозаноиды образуются в небольших концентрациях, а последующая апрегуляция происходит в основном после стимуляции воспаления [92]. Это увеличивает экспрессию микросомальных простагландинов Е-синтазы-1 и ЦОГ-2, которые ускоряют биосинтез простагландинов и тромбоксана из арахидоновой кислоты [93,94]. Хотя эйкозаноиды имеют короткий период полураспада, они участвуют во многих биологических активностях паракринным или аутокринным образом. Они играют решающую двойную роль в регулировании врожденного иммунитета и устранении воспаления через семь трансмембранных доменов рецепторов, сопряженных с G-белком, обнаруженных на других клетках. Эйкозаноидные рецепторы контролируют высвобождение вторичных мессенджеров, таких как циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), диацилглицерин и инозитол-1,4,5-трифосфат, которые опосредуют многие из их клеточных эффектов. Первая из этих ролей — когда ткани воспалены или инфицированы; В дополнение к боли и отеку, метаболиты АА усиливают воспалительные сигналы для мобилизации лейкоцитов, иммунных клеток помогают с резистентностью и устраняют патогены. Это также приводит к цитокиновому шторму. Во второй задаче эйкозаноиды могут уравновешивать индуцированные воспалительные сигналы, продуцируя расщепляющие метаболиты, которые действуют как защита хозяина, поскольку, как уже упоминалось, если воспаление не контролируется должным образом, оно имеет очень негативный эффект [95]. К эйкозаноидам относятся, помимо метаболитов арахидоновой кислоты, гидроксиэйкозатетраеновые кислоты, гидроксиэйкозапентаеновые кислоты, эоксины, изопростаны и резольвины [96,97].
4.1.1. Простагландины
Простагландины — это семейство гормоноподобных молекул, продуцируемых всеми типами клеток. Они поддерживают гомеостатические функции и опосредуют патогенные механизмы, в том числе воспалительную реакцию. Они участвуют в сохранении воспалительного процесса за счет повышения проницаемости сосудов и усиления действия других медиаторов воспаления, таких как кинин, серотонин и гистамин [98], тем самым способствуя покраснению, усилению кровотока и оттоку плазмы в зоне острого воспаления, приводящему к отеку [57]. Основными биоактивными простагландинами (ПГ), вырабатываемыми in vivo, являются ПГЭ2, ЗГУ2, ПГД2и PGF2α, упомянутый выше.
- PGE2Этот биоактивный липид вызывает широкий спектр биологических эффектов, от пролиферации клеток, апоптоза, ангиогенеза, воспаления и рака до иммунного надзора [99]. Однако его роль при воспалительных состояниях не ясна. Этот простагландин действует на нейроны в гипоталамической терморегулирующей сети и вызывает повышение температуры тела и может способствовать активации воспалительных клеток Th17, но, с другой стороны, ингибирует выработку IL-2 и IL-12 в других подмножествах Т-клеток. Эта разница, по-видимому, связана с зависимостью от экспрессии различных рецепторов, а также от типа клеток [100]. Также известно, что он регулирует активацию, созревание, миграцию и секрецию цитокинов нескольких иммунных клеток, в первую очередь тех, которые участвуют во врожденном иммунитете, а именно: макрофагов, нейтрофилов, естественных клеток-убийц и дендритных клеток. PGE2 Синтез увеличивается за счет экспрессии одной из циклооксигеназ [101].
- ЗГУ2: Простациклин или ЗГУ2 является конечным продуктом метаболизма АА, впервые обнаруженного в 1976 г. при участии Moncada [102]. ЗГУ2 также было обнаружено, что он необходим для поддержания здоровья сердечно-сосудистой системы, поскольку он ингибирует агрегацию тромбоцитов и оказывает сильное сосудорасширяющее действие за счет расслабления гладких мышц [103]. Активируя рецепторы простациклина (IP-рецепторы), ЗГУ2 оказывает положительное сердечно-сосудистое действие, например, подавляет пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов. Однако эти рецепторы не функционируют при патологических состояниях и, таким образом, имеют вредные эффекты, которые контрастируют с их физиологическими защитными эффектами через тромбоксан-простаноидные (ТП) рецепторы [104]. Помимо различных иммуномодулирующих эффектов на Т-клетки, ЗГУ2 также регулирует функции В-клеток [105]. Он участвует в передаче болевых ощущений, опосредует проницаемость сосудов во время воспалительного процесса, регулирует скорость фильтрации сосудистых клубочков. В состоянии воспаления ЗГУ2 Сигнал способствует воспалительной боли [106]. Наличие рецепторов к этому липидному медиатору было обнаружено и в центральной нервной системе [107]. Противовоспалительные эффекты простациклина в значительной степени контролируются цАМФ (циклическим аденозинмонофосфатом) и подавлением воспалительного сигнального каскада NF-κB [108].
- ПГД2: ПГД2 является важным простаноидом, который выделяется в основном тучными клетками, а также другими иммунными клетками, такими как ТГ2 и дендритные клетки. ПГД2 выполняет свои биологические функции преимущественно через два рецептора, сопряженных с G-белком, ПГД2 рецепторы 1 (DP1) и 2 (DP2). Эффект DP1 заключается в ингибировании агрегации тромбоцитов, вазорелаксации, бронходилатации, увеличении выработки слизи и гиперчувствительности дыхательных путей. Благодаря взаимодействию с последним, ПГД2 стимулирует значительный хемотаксис и дегрануляцию воспалительных клеток [109]. ПГД2 опосредует несколько физиологических эффектов в различных тканях и органах, в дополнение к упомянутым; В его функции входит индукция сна или секреция слизи в дыхательных путях [110]. Он также является мощным стимулятором воспаления, но временная перспектива играет важную роль, если он действует в ранней или поздней фазе воспаления [111]. Этот простаноид также действует гастропротекторно, уменьшая секрецию кислоты из париетальных клеток, увеличивая кровоток и стимулируя секрецию слизи [112]. Наличие аллергена провоцирует быструю выработку ПГД2 у сенсибилизированных лиц, например, у пациентов с бронхиальной астмой, у которых концентрации этого биологически активного вещества могут увеличиваться до 150 раз, чем до появления аллергена. Его количество также увеличивается при аллергическом рините и атопическом дерматите. На сегодняшний день известно несколько исследований, указывающих на то, что тучные клетки являются основным источником простаноидной ПГД2 на участках аллергического воспаления [113]. Он увеличивает миграцию, активацию и выживаемость лейкоцитов при различных расстройствах, связанных с аллергией. На периферии гемопоэтическая ПГД-синтаза (hPGDS) воздействует на арахидоновую кислоту и ЦОГ-пути путем изомеризации PGH2 в PGD2, которые ученые стремятся использовать в терапевтических процедурах при аллергическом воспалении и разработать подходящие ингибиторы hPGDS [111].
- ПГФ2α: PGF2α является ключевым сигнальным медиатором в родах, поскольку участвует не только в стимуляции сокращения матки, но и в опосредовании перехода матки путем регуляции экспрессии белков, активирующих матку, и усиления продукции провоспалительных цитокинов и хемокинов [114]. ПГФ2α Повышает внутриклеточную концентрацию кальция за счет стимуляции высвобождения накопленного кальция, что приводит к фазовому сокращению, которое позволяет крови притекать к плоду между схватками и оптимизирует способность матки к изгнанию плода [115]. Также было показано, что концентрация PGF2α в материнской плазме выше до родов по сравнению с первым периодом родов, и нет существенных изменений даже в момент родов, что может означать, что PGF2α имеет другие роли в этот период [116]. Этот простагландин может влиять на жизнеспособность лютеиновых клеток, вызывая пролиферацию или гибель клеток через апоптоз или некроз, в зависимости от его местных и системных эффектов [117]. ПГФ2α показал положительное влияние на повышение децидуальной желатинолитической активности за счет увеличения матриксной металлопротеиназы (ММП)-2 и ММП-9 при одновременном снижении тканевого ингибитора экспрессии ММП (TIMP)-1 [118]. ПГФ2α в качестве средства резорбции костной ткани также регулирует экспрессию фактора роста фибробластов-2 и рецептора фактора роста фибробластов (FGFR) в остеобластах [119].
4.1.2. Тромбоксаны
Тромбоксаны представляют собой эйкозаноиды, полученные из арахидоновой кислоты и связанные с простагландинами. Они представляют собой вещества, вырабатываемые тромбоцитами, вызывающие свертывание крови, сужение кровеносных сосудов и оказывающие положительное влияние на агрегацию тромбоцитов. Тромбоксан А2 (TXA2) активен в течение очень короткого времени и преобразуется путем гидролиза в неактивную форму — тромбоксан В2 (ТХБ2) [120].
- TXA2: Это нестабильный метаболит АА с периодом полураспада около 30 с, синтезируется из простагландина Н2 тромбоксансинтазой, и неферментативно расщепляется до биологически неактивного ТХБ2 [121,122]. TXA2 образуется в основном в тромбоцитах (которые экспрессируют только ЦОГ-1), при этом его продукция увеличивается во время их активации и тромбоксан действует через его рецептор тромбоксанового рецептора (ТП)α рецептора. Он способствует агрегации тромбоцитов [123], вазоконстрикции, пролиферации гладкой мускулатуры и активации воспалительных реакций эндотелия [124]. Он является частью важного механизма восстановления ран, в том числе поврежденных стенок сосудов, и отвечает за раннюю регенерацию тканей посредством передачи сигналов рецептора TP [125]. Метаболит тромбоксана 12-гидроксигептадекатреновая кислота (12-HHT) особенно важен для регенерации кожи [126]. TXA2 первоначально был описан как высвобождаемый из тромбоцитов, но известно, что он высвобождается несколькими другими клетками, включая макрофаги, нейтрофилы, моноциты и эндотелиальные клетки [121].
4.1.3. Лейкотриены
Лейкотриены (ЛТ) — а именно, ЛТБ4, LTC4ООО4и LTE4— важные биологически активные липидные вещества, полученные из АК через другую 5-липоксигеназу [127]. Они являются мощными биологическими медиаторами в патофизиологии воспалительных заболеваний и синтезируются различными клетками, включая тучные клетки, эозинофилы, базофилы и макрофаги. Они запускают сократительные и воспалительные процессы за счет специфических взаимодействий с рецепторами клеточной поверхности, относящимися к суперсемейству рецепторов, сопряженных с G-белком [128].
- ЛТБ4: Лейкотриен В4 является одним из самых эффективных хемоаттрактантов, медиаторов воспаления. Он стимулирует хемотаксис нейтрофилов, хемокинез и адгезию к эндотелиальным клеткам и активирует нейтрофилы, что приводит к высвобождению ферментов, медиаторов и дегрануляции [129]. Он активирует их особенно для производства активных форм кислорода и высвобождения лизосомальных ферментов. ЛТБ4 также участвует в воспалительной боли путем снижения ноцицептивного порога посредством нейтрофиль-зависимых процессов [130]. Высокие концентрации этого лейкотриола, вероятно, будут обнаружены в воспалительных выделениях у пациентов с артритом и муковисцидозом. Его синтез подавляется колхицином — противовоспалительным средством, эффективным при лечении подагры [53].
- LTC4: LTC4, совместно с ООО4 и LTE4, считаются известными цистеиниллейкотриенами (CysLT), которые сопровождают астматические состояния [131]. CysLTs действуют на сужение сосудов и увеличивают проницаемость сосудов, позволяя выводить макромолекулы плазмы, что приводит к отеку дыхательных путей, который характеризует астму. Кроме того, CysLT стимулирует секрецию слизи и подавляет мукоцилиарный клиренс. Они также характеризуются как активные ингредиенты «медленно реагирующих веществ анафилаксии» [132]. LTC4 образование происходит путем сопряжения LTA4 и восстановленный глутатион, основными источниками которого являются эозинофилы, базофилы, тучные клетки, макрофаги и гранулоциты, адгезивные к тромбоцитам [133]. Цистеиниллейкотриен участвует в индукции как окислительного стресса, так и апоптоза [134] и является мощным бронхоконстриктором [135].
- ООО4 и LTE4:ООО4 является членом класса цистеинилов, и его эффекты опосредованы в основном лейкотриеновыми рецепторами CysLT1 и CysLT2. Он был вовлечен в различные воспалительные эффекты, включая бронхоконстрикцию, вазоконстрикцию, увеличение посткапиллярной проницаемости с отеком и сокращение гладкой мускулатуры [136]. Есть данные, что LTD4 и LTE4 являются мощными и специфичными хемоаттрактантами для эозинофилов, которые, по-видимому, играют важную роль в патофизиологии бронхиальной астмы [137].
4.1.4. Липоксины
Эта группа эндогенных противовоспалительных медиаторов поддерживает решение [138]. Они играют ключевую роль в снижении чрезмерного повреждения тканей и хронического воспаления и регулируют компоненты как врожденной, так и адаптивной иммунной системы, включая нейтрофилы, макрофаги, Т- и В-клетки [139]. Липоксины (LX) также контролируют продукцию других эйкозаноидов по механизму стимуляции продукции простагландинов [140]. Они могут модулировать концентрации различных факторов транскрипции, таких как NF-κB или белок-активатор-1, и других для контроля экспрессии нескольких воспалительных генов [141].
- ЛХА4: Это эндогенный эйкозаноидный медиатор, который обладает не только двойной способностью к рассасыванию, но и противовоспалительными свойствами. Он является индуктором быстрой дилатации артерий. Он подавляет лейкоцитарно-опосредованное повреждение и способствует хемотаксису моноцитов и фагоцитозу апоптотических нейтрофилов [142], а также флогистическому поглощению апоптотических полиморфноядерных нейтрофилов [143].
- ЛХБ4: LXB4 имеет структуру, отличную от остальной части семейства липоксинов, и его сигнальный путь отличается от LXA4. Это нейропротекторный медиатор, который действует локально для подавления воспаления путем ингибирования выработки цитокина, активируемого Т-клетками TNF-α. Его продукция регулируется активностью инфламмасомы нуклеотид-связывающего домена (NOD)-подобного рецептора белка 3 (NLRP3) [144]. Он также оказывает сильное влияние на макрофаги и невоспалительную активацию моноцитов [138]. Он может стимулировать секрецию иммуноглобулина G (IgG) в В-клетках памяти, и исследование Kim et al. [145] также предоставило доказательства его способности увеличивать IgG-секретирующие В-клетки.
4.2. Влияние амигдалина на путь ЦОГ-2
Исследование Янга и его команды [146] предоставило четкие доказательства этого эффекта, когда амигдалин ингибировал стимулированное липополисахаридами (ЛПС) увеличение экспрессии рибонуклеиновой кислоты (мРНК) мессенджера ЦОГ-1, экспрессии мРНК ЦОГ-2 и ПГЭ2 синтез в мышиных клетках микроглии BV2. Экспрессия мРНК ЦОГ-2 более эффективно подавлялась этим гликозидом по сравнению с экспрессией мРНК ЦОГ-1. Исследовательская группа под руководством Кунга [147] подчеркнула способность амигдалина дозозависимым образом ингибировать экспрессию TNF-α, индуцируемой синтазы оксида азота и ЦОГ-2, а также экспрессию белка NF-κB и повышать уровни белков, связанных с окислительным стрессом, например, фактора, связанного с ядерным фактором-эритроидом-2 2 (Nrf2). Это связано с тем, что активность ЦОГ-2 связана с радикалами оксида азота (NO), образующимися на основе активности NO-синтазы, и, как уже упоминалось, амигдалин ингибирует ее, тем самым косвенно подавляя выработку PGE2, основной метаболит ЦОГ-2 [148]. Результаты работы Tang et al. [149] свидетельствуют о том, что лечение амигдалином резко ингибировало продукцию TNF-α, IL-6 и IL-1β, а также индуцированную LPS/D-галактозамином (GalN) экспрессию iNOS и белка COX-2 у мышей, тем самым улучшая острое повреждение печени (ОПЛ). Результаты работы Gago-López et al. (2021) подтвердили экспрессию важных медиаторов инициации псориаза и эпидермальной гиперплазии, таких как TNF-α [150]. По данным Wang et al. (2020), амигдалин, основной компонент Prunus persica (L.) Stokes, снижал уровень воспалительных цитокинов (Il-6, Tnf-α) в мышиной модели [150].
5. Медиаторы воспаления: цитокины
Цитокины представляют собой небольшие белки, выделяемые клетками, которые оказывают значительное специфическое влияние на взаимодействия, коммуникацию между клетками, и они вмешиваются в воспалительную реакцию в чрезвычайно широкой степени, особенно в пикомолярных, иногда наномолярных, концентрациях. Они действуют в основном местно, аутокринным или паракринным образом, но когда они попадают в кровообращение или лимфатический круг, они могут влиять на всю систему [151].Цитокины включают интерлейкины, факторы некроза опухолей, лимфокины, монокины, факторы некроза опухоли и интерфероны, а также колониестимулирующие факторы, трансформирующие факторы, пептидные факторы роста, белки теплового шока и глюкозорегулируемые белки [53].Цитокиновая система является важным и эффективным механизмом гомеостаза, когда ее активация происходит локально, а отдельные цитокины действуют в непосредственной близости, будь то в диффузной форме или связанные с клеточными поверхностями. Однако, если продукция цитокинов длительна и постоянно поддерживается или носит системный характер, то в такой ситуации цитокины усугубляют воспалительные, аутоиммунные и злокачественные состояния [152].В процессе воспаления основными активными цитокинами являются ФНО, ИЛ-1 и ИЛ-6, которые вырабатываются резидентными клетками, такими как макрофаги, тучные клетки и лимфоциты, и опосредуют миграцию клеток к пораженному участку, лихорадку (оптимизирующую обменные процессы и т.д.), отеки, а также, сенсибилизацию тканей к боли. В частности, TNF-α и IL-1β в основном секретируются для высвобождения биоактивных липидных медиаторов — простагландинов и симпатомиметических аминов [86].
5.1. Регуляция цитокинов
Провоспалительные цитокины являются ключевыми игроками, ответственными не только за последующий ход врожденных иммунных реакций, но и, в частности, за развитие адаптивного иммунитета в этом направлении, который стимулирует их к дифференцировке и активации специфических подгрупп Т-клеток. Недостаточная регуляция или преобладание фактора, вызывающего дестабилизацию организма, может привести к вредному воспалению, такому как ревматоидный артрит [153]. В частности, фактическое присутствие цитокинов в месте воспаления играет роль в разрушении тканей. Это длительный процесс, который сопровождается попытками организма восстановиться. Такой дисбаланс также может вылечить хронические воспалительные заболевания или аутоиммунные заболевания [154].Механизм регуляции цитокинов базируется на двух китах: первый – антагонизм рецепторов, второй – контраст их эффектов, например, определенные группы цитокинов стимулируют продукцию деструктивных матриксных металлопротеи, в то время как другая группа способствует продукции тканевых ингибиторов матриксных металлопротеи, тем самым контролируя баланс между этими эффектами [155].Последний механизм имеет ключевое значение при воспалительных процессах и используется в качестве терапевтического подхода, например, гены IL-1 кодируют IL-1α и IL-1β, а также рецептор-антагонист (IL-1ra), где состояние гомеостаза между IL-1, IL-1ra и другими природными ингибиторами поддерживается их равновесными состояниями [156]. Блокирующие лиганды-растворимые рецепторы, например, IL-1sR и TNF-sR, также могут действовать [53,157].
5.2. Влияние амигдалина на воспаление - подавление высвобождения провоспалительных цитокинов
IL-1α: Больше, чем любое другое, семейство цитокиновых лигандов и рецепторов IL-1 в первую очередь связано с острым и хроническим воспалением [158], поэтому основные воспалительные реакции, такие как индукция циклооксигеназы 2-го типа, продукция множественных цитокинов и хемокинов, а также повышенная экспрессия молекул адгезии или синтез оксида азота, являются неразличимыми ответами на лиганды IL-1 [159]]. Сигнальный путь IL-1α приводит к активации NF-κB и белка-активатора (AP-1) в цитозоле [160]. Исследования показывают, что амигдалин обладает противовоспалительным действием за счет сниженной экспрессии провоспалительного цитокина IL-1α [161]. Гистологическая оценка ожоговых ран в этом исследовании показала значительное улучшение при раннем заживлении, меньшую площадь раны и лучший рубец в группе, получавшей амигдалин, что также показало значительное снижение концентраций воспалительных цитокинов.IL-1β: IL-1β является плейотропным цитокином, который может опосредуть повышенную прокоагулянтную активность и проницаемость в эндотелиальной ткани при воспалительных состояниях [162]. IL-1β участвует в воспалении сосудов, гемодинамике и ангиогенезе [163]. По завершении процесса созревания этого интерлейкина, происходящего в клеточной белковой структуре инфламмасомы, он участвует в регуляции иммунных процессов посредством активации транскрипционного фактора NF-κB и митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK)38 [164,165]. Ученые Hwang et al. [166] и многие другие продемонстрировали противовоспалительную способность амигдалина. Hwang et al. продемонстрировали это в исследовании in vivo на крысах, в котором они вызывали воспаление внутримышечно с помощью каррагинана и контролировали молекулярные маркеры воспаления и боли с добавлением амигдалина в концентрациях 0,005, 0,05 и 0,1 mg.kg−1. При самой низкой выбранной концентрации амигдалина (АМГ) наблюдалось значительное ингибирование экспрессии IL-1β, TNF-α и белка c-Fos в качестве маркера нейрональной активности. Ингибирование экспрессии этого цитокина амигдалином дозонезависимым образом также было продемонстрировано в исследованиях Luo et al. [10] при коллаген-индуцированном артрите II типа у крыс.IL-6: IL-6 представляет собой стратегический мост, который соединяет врожденную и адаптивную иммунную системы, привлекая моноциты и лимфоциты для замены нейтрофилов при переходе от врожденного к адаптивному иммунитету [167,168]. Это плейотропный цитокин, образованный макрофагами и нейтрофилами, а также эндотелиальными и эпителиальными клетками и другими. Также было показано, что Ил-6 индуцирует ПГЭ2, который может ингибировать синтез провоспалительных медиаторов TNF-α и IL-1 [169]. Он также индуцирует выработку белков острой фазы в клетках печени. IL-6 передает сигналы через свою уникальную рецепторную систему. Он взаимодействует с рецепторным комплексом I типа на клеточной поверхности, который состоит из лиганд-связывающего гликопротеина IL-6Rα (также называемого кластером дифференцировки (CD)126) и компонента сигнальной трансдукции гликопротеина (GP) 130 (также называемого CD130) [170]. Zhang et al. [171] проверили противовоспалительное действие нашего природного вещества в связи с IL-6 и IL-1β в поисках подходящего лечения для пациентов с острым повреждением легких (ОПЛ). Это связано с тем, что ОПЛ вызывается прямым или косвенным повреждением альвеолярных эпителиальных клеток легких и капилляров эндотелиальных клеток, где ЛПС отвечает за активацию сигнального пути NF-κB. В результате этой активации ЛПС косвенно влияет на экспрессию генов цитокинов (TNF-α, IL-1β и IL-6), что приводит к повреждению легочной ткани. В заключение следует отметить, что результаты, полученные Zhang et al., показали, что амигдалин подавляет ЛПС-индуцированный ОПЛ, ингибируя синтез воспалительных цитокинов IL-6 и IL-1β, влияя на сигнальные пути NF-κB и NLRP3. Gago-López et al. (2021) продемонстрировали, что лечение аналогом амигдалина приводит к снижению экспрессии провоспалительных цитокинов, которые высоко экспрессируются у пациентов с псориазом, таких как IL6 [172].TNF-α: Фактор некроза опухоли-альфа представляет собой плейотропный провоспалительный цитокин, который продуцируется в основном макрофагами, но также и некоторыми другими клетками, например, эндотелиальными клетками [173]. Его ключевые функции включают индукцию провоспалительных белков (хемокинов, цитокинов и молекул адгезии) за счет активации транскрипционного фактора NF-κB [174]. В исследовании Hu F., Hu Y. и Peng [175] амигдалин в сочетании с аторвастатином, статиновым препаратом, используемым для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний у лиц с высоким риском и лечения аномальных уровней липидов, продемонстрировал значительные изменения в исходах и снизил уровни мРНК цитокинов. TNF-α и IL-6, наоборот, увеличивают активность антиоксидантных ферментов глутатионпероксидазы, супероксиддисмутазы и каталазы на крысовых моделях эндометриоза.MCP-1: Моноцитарный хемоаттрактантный белок-1 (MCP-1 / CCL2) является одним из ключевых хемокинов , регулирующих миграцию и инфильтрацию моноцитов/макрофагов [176]. Он индуцирует активацию моноцитов, а рекрутирование может увеличивать экспрессию молекул адгезии и продукцию цитокинов моноцитами [177]. Он может непосредственно повышать регуляцию провоспалительного цитокина IL-6 и молекулы адгезии межклеточной молекулы адгезии-1 (ICAM-1). Таким образом, MCP-1 является не только хемокином, но и провоспалительным медиатором, индуцируя образование провоспалительных молекул [178]. MCP-1 проявляет свои эффекты, связываясь с рецепторами, связанными с G-белком, на поверхности лейкоцитов, что приводит к активации Aktкиназы и образованию фосфатидилинозитолтрифосфата при самых высоких концентрациях хемокинов [179,180]. Тем не менее, Lv и исследовательская группа [181] для поиска подходящего течения формирования атеросклероза зарегистрировали значимое (p < 0,05) иммуномодулирующее действие AMG на этот фактор, а также на IL-6. Концентрации MCP-1 определяли в атеросклеротических артериях. Амигдалин вводили в брюшную полость мышей в дозах 1, 3, 10 mg.kg−1 в течение 4 недель, где при его средней указанной концентрации вестерн-блоттинг показал значительное снижение продукции белка MCP-1. Исследования Zhao и Yang [182] представили аналогичные доказательства в пользу AMG, защитной роли амигдалина в развитии атеросклероза. Здесь опять же при концентрации 10 mg.kg−1, это значительно (p < 0,05) снижало экспрессию белка MCP-1 по сравнению с образцом без обработки AMG. Эти данные свидетельствуют о том, что исследуемый натуральный продукт может прямо или косвенно ингибировать развитие атеросклероза и способствовать более стабильному фенотипу бляшек за счет ингибирования экспрессии нескольких провоспалительных молекул, включая MCP-1.
5.3. Основные принципы сигнальных путей, в которых участвует амигдалин
5.3.1. Янус-киназа 2 и сигнальный преобразователь и активатор пути транскрипции 3 (JAK2/STAT3)
Этот сигнальный путь участвует в различных воспалительных и противовоспалительных сигнальных путях, а также в нескольких физиологических и патологических регуляторных процессах [183].Передача сигналов начинается с присоединения цитокина лиганда к рецептору клетки-мишени, расположенному на его мембране. Янус-киназы (JAKs) — это внутриклеточные рецептор-ассоциированные ферменты, которые катализируют перенос фосфатной группы от нуклеозидтрифосфатов — в основном аденозинтрифосфата (АТФ) — к аминокислоте тирозину в белках. Связывание цитокина с рецептором приводит к их близости во внутриклеточном пространстве и взаимному фосфорилированию, тем самым активируя и фосфорилируя тирозиновые остатки рецепторной цитоплазмы. Белок STAT (преобразователь сигнала и активатор транскрипции), присутствующий в цитозоле, может затем связываться с фосфотирозинами через его домен Src Homology 2 (SH2)2. Впоследствии JAKs снова проявляют свою тирозинкиназную активность по отношению к прикрепленным белкам STAT, что приводит к диссоциации этих белков от рецептора или отделению от фосфотирозинов. Домен SH2 опосредует связывание с фосфотирозином второй молекулы STAT, в результате чего гомо/гетеродимер транслоцируется в ядро клетки. Здесь он инициирует транскрипцию и экспрессию генов [180,183,184].
5.3.2. Путь NF-κB
NF-κB является центральным медиатором индукции провоспалительных генов и функционирует как в клетках врожденного, так и адаптивного иммунитета [185]. NF-κB образуется не одним белком, а комплексом индуцируемых транскрипционных факторов [186], который первым реагирует на вредные клеточные стимулы, например, АФК [187] или ионизирующее излучение [188]. Активация NF-κB контролируется двумя различными путями, которые были названы каноническими и неканоническими путями [189]. В первом случае гетеродимер NF-κB, состоящий из белков RelA и P50, поддерживается в неактивном состоянии за счет цитоплазматической ассоциации с ингибирующим белком IKBα [186]. Активация канонического пути путем связывания сигнальной молекулы в форме IL-1 или TNF-α/β с TLR (толл-подобным рецептором) [190], TNFR (рецептором опухолевого некротизирующего фактора) [180] или RANK (рецепторным активатором NF-κB) [191] приводит к ингибиторному фосфорилированию каппа-киназы (IKK) (IκB киназа), убиквитинированию и последующей протеасомальной деградации IκB (ингибитора NF-κB), что позволяет транслоцироваться транскрипционному фактору в ядерные клетки и активировать гены, несущие связанные сайты связывания для производства цитокинов или выживания клеток [189]. TNFR (TNFR1 и TNFR2) внутриклеточно связаны с адаптерными белками TRAF (факторами, ассоциирующими рецепторы TNF) либо напрямую, либо через другие белки — TRADD (TNF-рецептор-ассоциированный домен смерти), роль которых заключается в регуляции воспалительных и апоптотических путей [180]. TRAF-2 в комплексе с TRADD мобилизует белок IAP (белок ингибитора апоптоза), который связывается с TRAF-2, что приводит к активации транскрипционного фактора NF-κB белком RIP (рецептор-взаимодействующие протеинкиназы) [192], активируя уже упомянутую киназу IKK. После активации NF-κB регулирует экспрессию почти 400 различных генов, в том числе ферментов COX-2 и iNOS [190].
5.4. Молекулярный механизм действия амигдалина на иммунную функцию in vitro
В начале XXI века научная группа под руководством Барони [193] исследовала защитные эффекты амигдалина на иммунную функцию васкуляризированного организма. Затем этот гликозид продемонстрировал способность увеличивать индуцированную полигидроксиалканоатом (PHA) пролиферацию Т-клеток в периферической крови человека, которая впоследствии секретировала IL-2 и интерферон-гамма (IFNγ) для ингибирования продукции трансформирующего фактора роста (TGF)-β1. В суперсемейство TGF-β входят эндогенные белки, ингибирующие рост; повышенная экспрессия TGF-β часто коррелирует со злокачественными новообразованиями при многих видах рака и дефектом в ответе на ингибирование роста клеток на TGF-β [194]. Нарушение регуляции иммуносупрессивных функций этой группы также участвует в патогенезе аутоиммунных заболеваний, опосредованном присутствием других цитокинов [195].В 2019 году Тан и его команда [149] отметили, что лечение амигдалином эффективно улучшает гистопатологические изменения в печени за счет снижения уровней малонового диальдегида (MDA), миелопероксидазы (MPO), аланинаминазы (ALT) и аспартатаминотрансферазы (AST). Амигдалин также подавлял секрецию TNF-α, IL-1β и IL-6, тем самым подавляя воспаление печеночных органов.Данные, полученные от нескольких исследовательских групп [149,161,171,182,196], свидетельствуют о том, что противовоспалительная активность изучаемого природного гликозида заключается в ингибировании экспрессии нескольких провоспалительных молекул, в результате чего регуляция сигнального пути NF-κB, NLRP3, а также путей фосфатидилинозитол-3-киназы/протеинкиназы B (PI3K/AKT) и JAK2/STAT3, предотвращает их транскрипцию. Воспалительные стимулы распознаются клетками-хозяевами через специфические трансмембранные рецепторы, где взаимодействия этих рецепторов с соответствующими иммунными системами приводят к передаче сигналов их ядру, где через транскрипционные и посттранскрипционные механизмы активируется селективный набор генов (MAPK (митоген-активируемая протеинкиназа), NF-κB (ядерный фактор каппа-легкая цепь-энхансер активированных В-клеток), JAK2/STAT3 (янус-киназа 2/Сигнальный преобразователь и активатор транскрипции 3) и др.) [81,197,198,199]. Воспалительные реакции впоследствии координируются продуктами таких генов — цитокинами, хемокинами и интерлейкинами. Амигдалин продемонстрировал этот противовоспалительный потенциал в ингибировании IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-9, TNF-α и MCP-1 [149,166,171,196,200,201,202]. Tang et al. [149] продемонстрировали в своих исследованиях ингибирование экспрессии IL-6 амигдалином, что на глубоком молекулярном уровне предотвращало транслокацию NF-κB из цитозоля в ядро и, таким образом, предотвращало его транскрипцию. Кроме того, амигдалин уменьшает чрезмерный окислительный стресс, воспаление и фиброз почечной ткани при диабетической нефропатии в основном за счет подавления сигнального пути TGF-β1/Smad и регуляции ключевых ферментов деградации ВКМ [203].
6. Заключение
У нашего иммунитета есть защитные механизмы, такие как воспаление. Амигдалин, являясь биологически активным продуктом, имеет тенденцию избирательно воздействовать на арахидоновую кислоту при воспалительном процессе, однако молекулярный механизм и специфические обстоятельства этого эффекта in vitro и in vivo до конца не выяснены. Тем не менее, другие опубликованные научные исследования на сегодняшний день показали, что амигдалин обладает потенциалом в качестве природного биологически активного соединения. Мы надеемся, что представленный обзор может быть полезен для исследований в области молекулярной биологии, токсикологии и медицины.
Финансирование
Данная публикация была поддержана Операционной программой «Интегрированная инфраструктура» в рамках проекта: Исследования, ориентированные на спрос в области устойчивого и инновационного питания, Drive4SIFood 313011V336, совместно финансируемой Европейским фондом регионального развития и Словацким агентством по исследованиям и разработкам, Гранты No. АПВВ-19-0243, АПВВ-18-0312 и АПВВ-20-0218; Номер проекта GA 24/2019; и по проекту VEGA No 1/0038/19.