葡萄渣水提取物调节SW-480细胞和离体小鼠结肠的炎症和免疫反应

文摘   2024-11-07 21:03   陕西  


  《Phytotherapy Research》(Q1,IF=6.1)是一本国际药理学期刊,为生物化学家、药理学家和毒理学家提供开创性资源,发表原创的药用植物研究,促进知识和理解。



导读


葡萄作为一种全球广泛种植的水果,年产量巨大,不仅在传统医学中用于治疗多种疾病,还被发现具有对抗结肠癌等疾病的潜力。葡萄渣作为酿酒过程中的主要副产品,含有多种有益成分,如中性多糖、果胶物质、不溶性原花青素和酚类化合物等。这些成分展现出抗氧化、心脏保护、抗癌、抗炎、抗衰老和抗菌等多种生物活性。
大量研究表明,葡萄多酚,特别是红葡萄酒中的酚类化合物,对健康具有显著促进作用。葡萄籽提取物也被发现对溃疡性结肠炎等炎症性肠病具有保护作用,并能预防结直肠癌。
本研究旨在评估葡萄渣水提取物(GPWE)在结直肠癌细胞系SW480中的作用,并构建大肠杆菌脂多糖(LPS)攻毒的离体小鼠结肠炎症实验模型,以进一步探讨葡萄渣在预防和治疗结肠炎症及相关疾病方面的潜力。研究使用的葡萄渣来自特定品种的DOC红葡萄酒酿造过程,为深入探索葡萄渣的生物活性及其健康益处提供了有力支持。


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1.提取物的表征



在本研究中,研究人员检测了葡萄渣的水提取物,以确定它是否对结肠癌和炎症有有益作用。对该提取自2020年年份植物材料的提取物进行酚类化合物含量的研究,通过比色法测定总酚、总黄酮、黄酮醇和花色苷。与纯标准相比,通过HPLC-DAD-MS鉴定出19种植物化学物质(表1)。根据我们最近的一项研究,选择了水溶剂中的超声波辅助提取条件,发现儿茶素是主要的类黄酮。这也与2019年份收集的葡萄渣水提取物的植物化学特征一致。该提取物还被发现具有有效的清除/还原和酶抑制作用,这与其在酚类化合物中的含量;因此支持进一步的药理学研究,以探索促进健康的作用。




2.提取物对结肠癌(SW480)细胞的影响


在基础和脂多糖诱导的炎症条件下,对结肠癌(SW480)细胞进行了提取物测试,以确定其对细胞活力的影响。同时,提取物也在人类成纤维细胞(HFF-1)中进行了测试,该细胞已被选为非肿瘤比较细胞系。先前的研究表明儿茶素能够诱导SW480细胞凋亡,而葡萄渣的水醇提取物在人类结肠癌HT-29细胞中诱导细胞毒性和抗增殖作用。在暴露于氮氧甲烷和葡聚糖硫酸钠的小鼠中,膳食补充葡萄渣也显示出预防结肠癌发生的作用。在基础炎症和LPS诱导的炎症条件下,GPWE能够显著降低SW-480细胞的活力,尤其在浓度为100 μg/ml时,细胞活力降至生物相容性极限以下,而对非肿瘤细胞HFF-1的活力无影响,表明其选择性地针对肿瘤细胞。
进一步的研究发现,GPWE处理增加了SW-480细胞中BAX/BCL-2基因表达比,这通常被视为促凋亡活性的可靠指标。这一发现表明,GPWE可能通过影响凋亡途径来发挥细胞毒作用。同时,GPWE还下调了SW-480细胞中VEGFA和HIF1α的基因表达,这两种因子是血管生成刺激因子,被认为是炎症向癌症过渡的关键介质。这种抑制作用与已知的抗癌药物沙利度胺在SW480细胞中诱导的细胞毒性作用相似,进一步支持了GPWE的抗癌潜力。值得注意的是,GPWE还降低了TRPM8的基因表达,而TRPM8在结肠癌中的参与越来越受到关注。儿茶素作为GPWE中的主要酚类化合物,对TRPM8基因表达的抑制作用尤为显著,提示儿茶素可能是影响这些因子基因表达模式的关键植物化学物质。然而,不能排除其他植物化学物质如花青素也参与了GPWE的细胞毒性作用。综上所述,本研究表明葡萄渣提取物具有显著的抗癌潜力,尤其是通过影响凋亡途径和下调关键致癌因子的基因表达。这些发现为葡萄渣作为高质量的生物活性提取物和植物化学物质的来源提供了有力支持,也为其在结肠癌预防和治疗中的应用提供了新的思路。




3.计算机研究



  此外,对接计算表明,儿茶素对TRPM8受体的推测亲和力(1.95μM)(图a)非常接近提取物中儿茶素的水平,以及WS12对TRPM8受体的推测亲和力(1.4μM)(图b)。这表明TRPM8和儿茶素之间的直接相互作用可能是SW-480细胞中观察到的受体基因表达模式的基础,尽管是部分原因。但儿茶素的细胞毒作用较提取物低。这种差异可能部分是由于其他酚类化合物的存在,包括果酸和没食子酸,它们可能影响提取物的细胞毒性作用。

  



4.暴露于LPS的分离结肠组织的抗炎作用


  

该提取物还在离体结肠炎症实验模型中进行了测试,该模型由暴露于LPS的分离小鼠结肠标本组成(Orlando et al, 2021)。该提取物可有效降低lps诱导的与结肠炎症相关的不同促炎生物标志物的基因表达(p < 0.0001),其中核因子kB (NFkB),环氧化酶(COX)-2,肿瘤坏死因子(TNF)α、白细胞介素(IL)-6、IL-1β和干扰素(IFN)γ(图6)可以命名。与此同时,提取物能有效刺激抗炎细胞因子IL-10的基因表达诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)与亚硝化胁迫密切相关,其基因表达受到抑制(上图)。相比之下,CAT/SOD基因表达率和抗氧化活性指数被GPWE提取物增强(p < 0.0001),但仅在最低测试浓度下(下图)。我们不能排除这可能取决于溶液中酚类化合物诱导的促氧化作用。总的来说,本研究结果与目前和最近的研究结果一致,即葡萄渣提取物具有内在的清除/减少和抗炎作用。酚类成分的模式,特别是儿茶素的含量,可以部分解释对上述炎症和氧化应激生物标志物的调节作用。

结果


  

研究结果显示,葡萄渣水提取物能有效减轻结肠炎症和氧化应激,同时保护人类结肠癌SW-480细胞,降低其活力并调节致癌蛋白基因表达。这些作用可能与葡萄渣中的多种植物化学物质有关,其中儿茶素可能是主要活性成分,能抑制关键致癌基因的表达。对接计算进一步预测了儿茶素与TRPM8受体的相互作用,突显了葡萄渣作为结肠保护生物活性提取物的潜力。鉴于葡萄渣在酿酒过程中的大量产生,本研究建议将其作为高质量副产品利用,这不仅能提升产品价值,还有助于保护当地生态环境。





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