Экстракт зеленого чая уменьшает некроз мышц у MDX мышей и защищает от активных форм кислорода. ВВЕДЕНИЕ Мышечная дистрофия Дюшенна (МДД) является прогрессивной мышечной болезнью, которая приводит к ранней инвалидности и смерти, как правило, в раннем взрослом возрасте (1). Заболевание является результатом отсутствия структурного белка дистрофина, в результате различных мутаций в гене дистрофина, расположенном на хромосомной группе Xp21 (2). Патогенез МДД часто демонстрируется на дистрофических MDX моделях мышей (3, 4). Несмотря на полное отсутствие дистрофина, MDX мыши обычно размножаются и имеют нормальную продолжительность жизни. Тем не менее, при отсутствии дистрофина развивается мышечная слабость и мышечный некроз с последующей регенерацией из сателлитных клеток, процесс, который обычно начинается в районе четвертой недели (5). Атрофии мышц при МДД и у MDX мышей является дегенеративным процессом, который включает циклы некроза и регенерации. Дегенеративные процессы обычно сопровождаются или даже вызваны изменениями в кальциевом гомеостазе и окислительно-восстановительном балансе. Мы и другие авторы показали, что мышечные клетки дистрофических мышей MDX имели слегка повышенную концентрацию цитозольного кальция ([Ca2 +] в) (6, 7). Мы использовали эту технику стресса для оценки фармакологических действий по борьбе с увеличением [Ca2 +] или с притоком Ca 2 +. И α-метилпреднизолон и креатин сократили преувеличенные Ca2 + ответы в первичных культурах мышечных клеток от мышей MDX (6, 8 , 10). Креатин также уменьшает некроз в быстро сокращающемся длинном разгибателе пальцев (EDL) от мышей MDX, но мало влияет на медленные волокна камбаловидной мышцы (11). Поскольку дегенеративный процесс в атрофии мышц также включает в себя воспалительные реакции, было высказано предположение, что окислительный стресс может быть вовлечен в прогрессирование заболевания (12 -, 16). Другие обнаружили, что дистрофические клетки оказалась по своей природе более восприимчивы к окислительному стрессу, чем нормальные клетки (12, 13, 15), и что эта восприимчивость обратно коррелируют с количеством остаточной экспрессии дистрофина (16). Некоторые авторы обнаружили маркеры окислительного стресса в мышцах или у пациентов с МДД или MDX мышей (14). Доказательства участия активных форм кислорода (АФК) исходит из наблюдений, что биологические уровни побочных продуктов окислительного стресса были выше, чем обычно (перекисного окисления липидов и карбонилы белков) (17), и что клеточные антиоксиданты были ниже, чем обычно (глютатион и витамин Е) (14 , 18), и что концентрация антиоксидантных ферментов была изменена (14, 18). Результаты Борнмана и др. (19) предполагают, что предотвращение окислительного стресса у мышей MDX может защитить от болезни. Их экспериментальное обоснование было в уменьшении наличия свободного железа, которое обладает металл-катализируемой высокой реакционной способностью с гидроксильными радикалами (реакция Фентона). Кроме того, лишнее железо повышало экспрессию защитного белка теплового шока 70 по сравнению с исходным (19).Зеленый чай потребляется во многих частях мира и признан обладателем антиоксидантных и противораковых свойств (20). Сообщалось о длительном выживании японских онкологических больных выпивающих ≥ 1,0 л (5 чашек) зеленого чая (21). Кроме того, экстракты зеленого чая (ГТЕ) и основной компонент чая, (-)-эпигаллокатехин галлат, значительно ингибируют канцерогенез кожи, легких, сердца, молочной железы, пищевода, двенадцатиперстной кишки, толстой кишки и рака на животных моделях (20). Полифенолы зеленого чая ингибируют клеточную пролиферацию различных опухолевых клеточных линий в культуре и стимулируют апоптоз преимущественно в трансформированных клетках, но не в нормальных клетках (22). Точный механизм действия полифенолов зеленого чая не известен, но они обладают антиоксидантными свойствами (23). Это антиоксидантный эффект получен и у людей, у которых увеличилась антиоксидантная способность плазмы после контролируемого потребления зеленого чая (24, 25).В настоящей работе мы исследовали влияние сырого GTE на некроз мышц в мышиной модели MDX. Кроме того, мы оценили может ли ГТЕ защищать C2C12 миотубы от прооксидантного эффекта трет-бутила (ТБ). МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Химикалии ГТЭС (без кофеина Sunphenon DCF-1) в виде порошка был подарком от Taiyo Kagaku Co (Yokkaichi, Япония). 2 ', 7'-дихлорфлюоресцин диацетат (DCFH-DA) была из молекулярных проб (Juro поставки AG, Люцерн, Швейцария). 2 ', 7'-дихлорфлуоресцеина (ДХФ) и ДMEM были от Sigma (Buchs, Switzerland). Человеческий рекомбинантный инсулино-подобный фактора роста от R & D (Абингдона, Великобритания). Реагенты культуры ткани от Life Technologies (Базель, Швейцария). Все другие реагенты были аналитического класса и были приобретены из различных коммерческих источников. Животные. MDX мыши были первоначально получены из Iffa Credo (L'Arbresle, Франция), но последующие поколения были выведены в лаборатории. Мышей содержали в пластиковых клетках с контролируемой температурой окружающей среды с 12-ч циклом свет-темнота и свободным доступом к пище и воде. Все эксперименты на животных были проведены в соответствии с руководящими принципами швейцарского Федерального ветеринарного бюро, на основании Швейцарского федерального закона о защите животных от 1978 года. Контрольная группа из 21 мыши MDX (4 помета) получала стандартную диету (Эберле NAFAG, Gossau, Швейцария), 2 опытных группы 4 и 10 мышей MDX (1 и 2 помета, соответственно) получали стандартную диету с дополнением от 0,01% до 0,05% (по весу) ГТД. Потомство также получало ГТЕ (в ≈ 3 недели). Гистологические исследования. EDL и камбаловидная мышца 4-недельных мышей MDX были удалены с двусторон под наркозом и немедленно заморожены в изопентане охлажденном жидким азотом. Мышей умерщвляли путем обезглавливания. Замороженные мышцы были разрезаны на 10-мкм срезы криостатом (Frigocut 2800; Reichert-Jung, Arnsberg, Германия) и хранили при -80 ° С. Процедура окрашивания отличает здоровые миотубы с наличием периферических ядер от некротических областей, характеризующийся лимфоцитами, и областей регенерации (воспалительные и некротические области) с мышечными волокнами с центральными ядрами. Общая площадь поперечного сечения и некротических, и регенерирующих поверхностей была определена с помощью Neurolucida системы (Microbrightfield, Колчестер, VT). Результаты выражены как отношение площади, занимаемой воспалительными клетками или областями регенерации мышечных волокон к общей площади поверхности в процентах. Клеточные культуры. Миобласты С2С12 культивировали в среде DMEM, содержащей 10% фетальной сыворотки теленка в увлажненной атмосфере 5% CO2 в воздухе при 37 ° С. Для индукции дифференцировки мышечных трубочек миобласты С2С12 инкубировали в DMEM, содержащей 2% лошадиной сыворотки и 10 мкг инсулиноподобного фактор роста I / L для стимуляции роста и дифференцировки. Тесты Антиоксидантную способность ГТЕ определяли с использованием C2C12 миотубы в суспензии. После обработки трипсином миотубы центрифугировали при 300 х г в течение 5 мин при комнатной температуре и снова суспендируют в растворе соли Хенкса (HBSS: 1,26 ммоль CaCl2 / л, 0,5 ммоль MgSO4 / л, 5,36 ммоль KCl / л, 150 мМ NaCl / л, КН2РО4 0,44 ммоль / л, Na2HPO4 0,27 ммоль / л, 4,2 мМ NaHCO3 / л и 5 мМ глюкозы / л, рН 7,4). Клетки обрабатывали ГТДЕ при комнатной температуре в течение 20 мин в HBSS, центрифугировали, как описано выше, суспендировали в HBSS, и переносили в кварцевую кювету в Fluorolog 3000 спектрофлуориметре (Yobin Yvon Ltd, Станмор, Великобритания) при 37 ° С. Образование активных форм кислорода контролировали с использованием DCFH. DCFH была применена к клеткам в нереактивном DCFH-DA. Окисление АФК дает высоко люминесцентные DCF. После 2-х минут уравновешивания при 37 ° С, DCFH-DA добавляют в конечной концентрации 5 мкмоль / л и развитие базальной DCF флуоресценции при возбуждении и излучении длин волн 501 и 521 нм соответственно. Окислительный стресс индуцировали добавлением 0,5 BHP ммоль / л, и формирование DCF наблюдали в течение 18 мин. Скорость образования DCF в течение последней минуты инкубации была использована для определения конкретного образование АФК, нормированного на содержание белка (26). Результаты выражают в виде количества DCF • мин-1 • мг белка-1. Чтобы гарантировать, что антиоксидантная активность ГТЕ была вызвана внутриклеточной локализацией активных компонентов, внеклеточный ГТЕ удаляли центрифугированием при 300 х г в течение 5 мин при комнатной температуре перед BHP протокол стресса. Статистический анализ. Результаты выражены как среднее ± СД. Статистический анализ проводили с использованием одностороннего дисперсионного анализа последующим апостериорного теста Даннетта с использованием lnPlotPrism версии 3.0 (GraphPad Software, San Diego). Значения Р ≤ 0,05 считались значимыми. РЕЗУЛЬТАТЫ. Все потребление продуктов питания контролировалось в течение 4 недель лечения, и животные, потребляющие ГТЭ-обогащенное питание получали незначительное количество энергии, но не значительно меньшее количество пищи, чем у контрольных. Это более низкое потребление, однако, не приведет к снижению массы тела на 4 неделе у мышей, чем в контрольной группе (рис. 1 ⇓). Вес камбаловидной мышцы и EDL от обработанных мышей не значительно отличаются от необработанных мышей MDX. Ежедневный прием ГТЕ в 0,05% соответствует ≈ 140 мг ГТД / кг массы тела у взрослой мыши или ≈ 4 мл зеленого чая (20). Результаты количественной оценки некротических и регенерирующих областей окрашенных криосрезов камбаловидной и EDL мышцы от контроля и ГТЕ-обработанных животных показаны на рисунке 2. В медленных волокнах камбаловидной мышцы необработанных мышей MDX, ≈ 77% поверхности занимают некроз или области регенерации клеток или то и другое, в то время ≈ 47% EDL мышцы занимали некротические или регенерирующие поверхности. ГТЕ лечение не имело заметного воздействия на камбаловидную мышцу, но в быстро сокращающихся мышцах EDL площадь, занимаемая некротическими и регенерирующими волокнами составляла 30 ± 13% и 26 ± 7% после обработки 0,01% и 0,05 % ГТЕ соответственно. Контрольные эксперименты, в которых дифференцированные С2С12 миотубы лечили BHP показали, что ни DCFH ни DCFH-DA не отреагировали значительно с BHP. Потому что ни DCFH-DA, ни DCFH не взаимодействовали с BHP, флуоресценция обнаруженая в целых клетках должны вытекать из поврежденных АФК клеток [т.е. OH • (27)]. Скорость BHP-индуцированного DCF образования в мышечных трубках составляла ≈ 55 мкмоль • мин-1 • мг белка-1. Другие прооксиданты были испытаны на их способность генерировать-клетками флуоресценцию (данные не показаны). Из них, N-этилмалеимид (1 ммоль / л) и 2,3-диметокси-1 ,4-нафтохинон (10 мкмоль / л) сильно реагирует с DCFH в отсутствие клеток и не могут быть использованы. Цисплатин (10 мкмоль / л), параквата (10 мкмоль / л), бактериальный липополисахарид (10 мг / л) и цианид калия (0,1 ммоль / л) были относительно инертными по отношению к DCFH, но их клеточная флуоресценция была крайней по сравнению с BHP. Концентрация BHP, которую использовали (0,5 ммоль / л), нетоксична для клеток в течение 20 мин лечения, как было определено путем визуальной оценки (плавающие клетки, блеббинга мембран) и белковой количественной оценки. Применение комбинации DCFH-DA и BHP гарантирует, что флуоресцентный сигнал, который был обнаружен, генерируется АФК в мышечных трубках. Предварительная обработка С2С12 миотуб ГТЕ в течение 20 мин показало, что ГТЕ в зависимости от дозы снизило BHP-индуцированный DCF сигнал с концентрацией 18 ± 3 мг / л (фиг. 3 ⇓). ОБСУЖДЕНИЕ. В настоящем исследовании мы показали, что диетические добавки ГТЕ преимущественно защищали EDL мышцы MDX мышей от некроза. Уровни защиты аналогичны результатам недавно описанным для креатина (10, 11). Механизм защиты ГТЕ не ясен, но может быть опосредован его антиоксидантной активностью, потому что ГТЕ в зависимости от дозы защищали культуру C2C12 миотуб от BHP-индуцированного окислительного стресса. Было показано, что мышцы от MDX мышей более восприимчивы к окислительному стрессу (13, 15, 16), таким образом, уменьшение оксидативного стресса может защитить от болезни. Некроз и регенерация оказалась выше в камбаловидной мышце, чем в EDL (11). Тип I мышцы (камбаловидной) содержит больше митохондрий и поэтому может иметь более высокую способность генерировать радикалы. Таким образом, можно утверждать, что камбаловидная мышца подвергается более высокому уровню окислительного стресса, некроза и воспаления. В свою очередь, связанное с болезнью воспаление может усугубить окислительный стресс преимущественно в камбаловидной мышце. Затем можно утверждать, что антиоксидантная способность ГТЕ в применяемых дозах не была достаточно большой, чтобы убрать большое количество свободных радикалов, образующихся в камбаловидной мышце, в то время как в менее пострадавшей мышце EDL антиоксидантная способность ГТЕ была вполне достаточной, чтобы уменьшить свободнорадикальное повреждение клеток. Поскольку EDL мышцы состоят как из медленных, так и быстрых волокон, частичную защиту EDL мышцы предоставляемую ГТЕ можно объяснить селективным влиянием на быстрые волокна в мышцах. Тем не менее, поскольку мы не пытаемся установить различия между медленно и быстро сокращающимися волокнами, эта гипотеза должна быть проверена в будущих экспериментах. Передаются ли полифенолы зеленого чая от матери к потомству, неизвестно, и мы не пытаемся определить концентрацию полифенолов в сыворотки потомства. Таким образом, неясно, является ли защитное действие на EDL предоставлено воздействием полифенолов с самого рождения (через материнское молоко) или только через питание. Обратите внимание, что даже если потомство получило полифенолы зеленого чая с молоком матери, они попадают в малых количествах. Таким образом, эффект ГТЕ может быть в основном вызван попаданием их в организм с едой после отъема. Было высказано мнение, что окислительный стресс может способствовать мышечной дистрофии (19), так что антиоксиданты могут защитить от начала заболевания или его прогрессии. Полифенолы зеленого чая обладают антиоксидантными свойствами и, кажется, поглощают гидроксильные радикалы (OH •), известные из-за их вредного воздействия на клеточные макромолекулы (28). Takabayashi и др. (29) показали, что однократная доза ГТЕ значительно уменьшила количество 8гидроксигуанозина, маркера OH • атаки на ДНК, поджелудочной железы и печени хомяков. Второй защитный эффект полифенолов ГТЕ может быть в том, что они увеличивают экспрессию ферментов детоксикации (например, глутатион-трансферазы) и синтеза глутатиона (30, 31). Согласно этому механизму, ГТЕ может повысить эндогенный антиоксидантный потенциал и косвенно увеличивать детоксикацию АФК. ГТЕ и ее основные полифенольные составляющие также имеют противораковые свойства, опосредовано, по крайней мере частично, антиоксидантную способность (20).Гипотеза, что ГТЕ химиопротективное средство подтверждается тем фактом, что регулярное потребление зеленого чая [> 1,0 л (5 чашек) / D] значительно снижает частоту некоторых видов рака у японского населения (32). В настоящем исследовании использовалась более низкая эффективная доза 0,01% ГТЕ, что значительно снизило некроз и регенерацию EDL мышц, что соответствует ≈ 1,4 L (7 чашек) зеленого чая/ д у людей, таким образом, диетическое вмешательство у пациентов с МДД является возможным. Однако необходимы дальнейшие исследования у людей и животных для подтверждения защитного эффекта ГТЕ при МДД. Тем не менее, зеленый чай может предложить недорогие, эффективные и нетоксичные стратегии вмешательства для людей с МДД. Ссылки 1. ↵ Engel AG, Yamamoto M, Fischbeck KH. Dystrophinopathies. In: Engel AG, Franzini-Armstrong C, eds. Basic and clinical myology. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, Inc, 1994:1133–87. 2. ↵ Hoffman EP, Brown RH Jr, Kunkel LM. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell 1987;51: 919–28. CrossRef Medline 3. ↵ Sicinski P, Geng Y, Ryder-Cook AS, Barnard EA, Darlison MG, Barnard PJ. The molecular basis of muscular dystrophy in the mdx mouse: a point mutation. Science 1989;244:1578–80. Abstract/FREE Full Text 4. ↵ Gillis JM. Understanding dystrophinopathies: an inventory of the structural and functional consequences of the absence of dystrophin in muscles of the mdx mouse. J Muscle Res Cell Motil 1999;20:605–25. CrossRef Medline 5. ↵ McArdle A, Helliwell TR, Beckett GJ, Catapano M, Davis A, Jackson MJ. Effect of propylthiouracil-induced hypothyroidism on the onset of skeletal muscle necrosis in dystrophin-deficient mdx mice. Clin Sci 1998;95:83–9. Medline 6. ↵ Leijendekker WJ, Passaquin AC, Metzinger L, Ruegg UT. Regulation of cytosolic calcium in skeletal muscle cells of the mdx mouse under conditions of stress. Br J Pharmacol 1996;118:611–6. Medline 7. ↵ Imbert N, Vandebrouck C, Constantin B, et al. Hypoosmotic shocks induce elevation of resting calcium level in Duchenne muscular dystrophy myotubes contracting in vitro. Neuromuscul Disord 1996;6: 351–60. CrossRefMedline 8. ↵ Metzinger L, Passaquin AC, Leijendekker WJ, Poindron P, Ruegg UT. Modulation by prednisolone of calcium handling in skeletal muscle cells. Br J Pharmacol 1995;116:2811–6. Medline 9. Passaquin AC, Lhote P, Ruegg UT. Calcium influx inhibition by steroids and analogs in C2C12 skeletal muscle cells. Br J Pharmacol 1998;124:1751–9. CrossRef Medline 10. ↵ Pulido SM, Passaquin AC, Leijendekker WJ, Challet C, Wallimann T, Ruegg UT. Creatine supplementation improves intracellular Ca2+ handling and survival in mdx skeletal muscle cells. FEBS Lett 1998; 439:357–62. CrossRef Medline 11. ↵ Passaquin A-C, Renard M, Kay L, et al. Creatine supplementation reduces skeletal muscle degeneration and enhances mitochondrial function in mdx mice. Neuromuscul Disord 2002;12:174–82. CrossRef Medline 12. ↵ Ragusa RJ, Chow CK, Porter JD. Oxidative stress as a potential pathogenic mechanism in an animal model of Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord 1997;7:379–86. CrossRef Medline 13. ↵ Rando TA, Disatnik M-H, Yu Y, Franco A. Muscle cells from mdx mice have an increased susceptibility to oxidative stress. Neuromuscul Disord 1998;8:14–21. CrossRef Medline 14. ↵ Murphy ME, Kehrer JP. Free radicals: a potential pathogenic mechanism in inherited muscular dystrophy. Life Sci 1986;39:2271–8. CrossRef Medline 15. ↵ Disatnik MH, Dhawan J, Yu Y, et al. Evidence of oxidative stress in mdx mouse muscle: studies of the prenecrotic state. J Neurol Sci 1998;161:77–84. CrossRef Medline 16. ↵ Disatnik MH, Chamberlain JS, Rando TA. Dystrophin mutations predict cellular susceptibility to oxidative stress. Muscle Nerve 2000; 23:784–92. CrossRef Medline 17. ↵ Haycock JW, MacNeil S, Jones P, Harris JB, Mantle D. Oxidative damage to muscle protein in Duchenne muscular dystrophy. Neuroreport 1996;8:357–61. Medline 18. ↵ Austin L, de Niese M, McGregor A, Arthur H, Gurusinghe A, Gould MK. Potential oxyradical damage and energy status in individual muscle fibres from degenerating muscle diseases. Neuromuscul Disord 1992;2:27–33. CrossRef Medline 19. ↵ Bornman L, Rossouw H, Gericke GS, Polla BS. Effects of iron deprivation on the pathology and stress protein expression in murine X-linked muscular dystrophy. Biochem Pharmacol 1998;56:751–7. CrossRef Medline 20. ↵ Mukhtar H, Ahmad N. Green tea in chemoprevention of cancer. Toxicol Sci 1999;52:111–7. Abstract 21. ↵ Fujiki H, Suganuma M, Okabe S, et al. Cancer inhibition by green tea. Mutat Res 1998;402:307–10. Medline 22. ↵ Chen ZP, Schell JB, Ho CT, Chen KY. Green tea epigallocatechin gallate shows a pronounced growth inhibitory effect on cancerous cells but not on their normal counterparts. Cancer Lett 1998;129: 173–9. CrossRef Medline 23. ↵ Valcic S, Muders A, Jacobsen NE, Liebler DC, Timmermann BN. Antioxidant chemistry of green tea catechins. Identification of products of the reaction of (−)-epigallocatechin gallate with peroxyl radicals. Chem Res Toxicol 1999;12:382–6. CrossRef Medline 24. ↵ Benzie IF, Szeto YT, Strain JJ, Tomlinson B. Consumption of green tea causes rapid increase in plasma antioxidant power in humans. Nutr Cancer 1999;34:83–7. CrossRef Medline 25. ↵ Freese R, Basu S, Hietanen E, et al. Green tea extract decreases plasma malondialdehyde concentration but does not affect other indicators of oxidative stress, nitric oxide production, or hemostatic factors during a highlinoleic acid diet in healthy females. Eur J Nutr 1999;38:149–57. CrossRef Medline 26. ↵ Bradford M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 1976;72:248–54. CrossRef Medline 27. ↵ Ischiropoulos H, Gow A, Thom SR, Kooy NW, Royall JA, Crow JP. Detection of reactive nitrogen species using 2,7-dichlorodihydrofluorescein and dihydrorhodamine 123. In: Packer L, ed. Methods in enzymology: oxygen radicals in biological systems, part D. San Diego: Academic Press, 1999:367–73. 28. ↵ Yoshioka H, Kurosaki H, Yoshinaga K, Saito K. Beta ray-induced scission of DNA in tritiated water and protection by a green tea percolate and (−)-epigallocatechin gallate. Biosci Biotechnol Biochem 1997;61:1560–3. Medline 29. ↵ Takabayashi F, Harada N, Tahara S, Kaneko T, Hara Y. Effect of green tea catechins on the amount of 8hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) in pancreatic and hepatic DNA after a single administration of N-nitrosobis(2oxopropyl)amine (BOP). Pancreas 1997;15: 109–12. Medline 30. ↵ Steele VE, Kelloff GJ, Balentine D, et al. Comparative chemopreventive mechanisms of green tea, black tea and selected polyphenol extracts measured by in vitro bioassays. Carcinogenesis 2000;21: 63–7. Abstract/FREE Full Text 31. ↵ Qin G, Gopalan-Kriczky P, Su J, Ning Y, Lotlikar PD. Inhibition of aflatoxin B1-induced initiation of hepatocarcinogenesis in the rat by green tea. Cancer Lett 1997;112:149–54. CrossRef Medline 32. ↵ Imai K, Suga K, Nakachi K. Cancer-preventive effects of drinking green tea among a Japanese population. Prev Med 1997;26:769–75. CrossRef Medline Оригинал статьи: http://ajcn.nutrition.org/content/75/4/749.full Переведено проектом МОЙМИО: http://www.mymio.org/