Gyulladásos folyamatok szabályozása vörösbor polifenolokkal
Prof. Dr. Sümegi Balázs Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet
A legismertebb növényi polifenolok kémiai szerkezetei
malvidin
resveratrol
epicatechin
quercetin
OH
HO
OH
Montsko et al. J Photochem.Photobiol. In press
Polgár Merlot (2002) HPLC spektruma Food Chemistry 98 (3): 453-462 2006
A)
epicatechin
190
140
Intensity
trans -resveratrol
(mAu) 90
trans -piceid quercetin 40
-10 0
5
10
15
retention time (min)
20
25
Bock Chardonnay (2003) HPLC spektrum J Chromatogr Sci. 2005 Oct;43(9):445-9.
130
B)
epikatechin
110
90
70
Intensity (mAu) 50
trans -piceid 30
kávésav
trans -resveratrol
10
-10 0
5
10
15
Retention time (min)
20
25
Intens. [a.u.]
493.245
Bock Kékoportó (2005) MALDI/TOF spektrum
Malvidin 6000
4000
358.214 2000
531.240
568.287
401.202
803.309
671.220
0 100
200
300
400
500
600
700
800
900
Intens. [a.u.]
m/z
2 2 8 .1 7 5
Polgár Merlot (2002) MALDI/TOF spektrum
Resveratrol 3000
2000
4 1 3 .1 5 9
1000
1 0 4 .1 7 1
2 8 8 .3 9 1 1 6 5 .0 2 2
8 0 3 .2 0 7
0 100
200
300
400
500
600
700
800
900
m /z
Vörösbor polifenolok hatása a bakteriális lipopoliszaharid (LPS) indukáltaoxidatív stresszre makrofágokon Makrofágok és monociták találkoznak a szervezetbe bejutó baktériumokkal és kölcsönhatásba lépnek a baktériumok felszínén lévő lipopoliszahariddal (LPS), amely a sejtfelszíni receptor aktiválásával gyulladásos válaszreakciót indít el Ezen válaszreakciók következtében megnő a makrofágok és monociták termelte: - Reaktív oxigén speciesz (ROS) - NO-szintáz aktiváció (nitrogén-monoxid termelés) - Cytokinek és egyéb gyulladást előidéző anyagok szintézise
Effect of Resveratrol on ROS production in macrophages Resveratrol hatása a ROS képződésre makrofágokban
LPS% 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 Ctrl Kont.
LPS LPS
LPS+ LPS+ LPS+ Resveratrol Resveratrol Resveratrol LPS+Resv. LPS+Resv. LPS+Resv. Resv. Resv. Resv. 10μM 20μM 50μM 10μM 20μM 50μM Resveratrol Resveratrol Resveratrol (10microM) (20microM) (50microM) (10microM) (20microM) (50microM)
LPS% 105
Effect of Weintrester on ROS production in macrophages Vörösbor polifenolok (Pol) hatása a ROS képződésre makrofágokban An average 300 Dalton molecular weight were assumed
100 95 90 85 80 75 70 65 60 Ctrl Kont.
LPS LPS
LPS+ LPS+Pol 34μM Weintrester (34microM)
LPS+ LPS+Pol 68μM Weintrester (68microM)
LPS+ LPS+Pol 170μM Weintrester (170microM)
Weintrester Pol 34μM (34microM)
Weintrester Pol 68μM (68microM)
Weintrester Pol 170μM (170microM)
Szabadgyök indukálta sejthalál folyamatának mechanizmusa Resveratrol vörösbor polifenolok Lipid raft ROS sejtmembrán
NADPH oxidáz TRAF2 RIP
Prooxidánsok
ROS ROS TRX S S
TRX
GRX
ASK1 (inaktív)
GRX
S S
mitokondrium
Src
Gab1
ASK1 (aktív)
GSTπ JNK
MKK4/MKK7
JNK
sejthalál
Vörösbor polifenolok hatása a tumornekrózis faktor és interleukin-1β szintézisére makrofágokon
Vizsgálatok: Bakteriális lipopoliszahariddal (LPS) indukált tumornekrózis faktor-α (TNF-α), és interleukin-1β (IL-1 β) szintézis makrofágokon
OD450 300
Effect of Resveratrol production inmakrofágokban macrophages A Resveratrol hatásaonaTNF-alpha TNF-α képződésre
250 200 150 100 50 0
Kont. Ctrl
LPS LPS
LPS+ Resveratrol LPS+Resv. 50μM (50microM)
Resveratrol Resv. 50μM (50microM)
OD450
Effect of Weintrester onhatása TNF-alpha production in macrophages Vörösbor polifenolok (Pol) a TNF-α képződésre makrofágokban
300 250 200 150 100
50 0
Kont. Ctrl
LPS LPS
LPS+ Weintrester LPS+Pol (170microM) 170μM
Weintrester Pol (170microM) 170μM
OD450
300
Effect of Quercetin production in makrofágokban macrophages A Quercetin hatásaonaTNF-alpha TNF-α képződésre
250 200 150 100 50 0
Kont. Ctrl
LPS LPS
LPS+Quercetin LPS+ Quercetin 30μM (30microM)
Quercetin Quercetin 30μM (30microM)
Effect of Quercetin IL-1betaképződésre production in macrophages A Quercetin hatása on a IL-1β makrofágokban 100 90 80
OD450
70 60 50 40 30 20 10 0
Kont. Ctrl
LPS LPS
LPS+Quercetin LPS+Quercetin30 30μM
Quercetin Quercetin30 30μM
Citokin array-k
Vörösbor polifenolok (Pol) hatása az interleukinok (IL) szintézisére makrofágokban The effect of the tablet on LPS induced IL-4 production
The effect of the tablet of LPS induced IL-2 production
IL-2
The effect of the tablet on LPS induced IL-6 production
IL-4
IL-6
30000
2500
2500
25000
2000
2000
20000
a .u .
a .u .
3000
a .u .
3000
1500
1500 1000
1000
10000
500
500
5000
0
0
CTRL Kont.
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
0
CTRL Kont.
The effect of the tablet on LPS induced IL-10 production
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
CTRL Kont.
IL-12
7000
TABLET Pol
IL-13
1000
5000
LPS+TABLET LPS+Pol
2500
1200
6000
LPS LPS
The effect of the tablet on LPS induced IL-13 production
The effect of the tablet on LPS induced IL-12 production
IL-10
2000
800 1500
3000
a .u .
a .u .
4000 a.u .
15000
600
1000
400
2000
500
200
1000
0
0 CTRL Kont.
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
0
CTRL Kont.
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
CTRL Kont.
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
Vörösbor polifenolok (Pol) hatása egyéb gyulladáshoz kapcsolható fehérjék szintézisére makrofágokon The effect of the tablet on LPS induced MIG production
The effect of the tablet on LPS induced IFN-gamma Interferon-gamma production
Interferon-gamma indukálta Monokine (MIG) 4000 700
3500
600
3000
500
a.u.
2500
400
2000 1500
300
1000
200
500
100 0
0
Kont. CTRL
LPS LPS
LPS+Pol LPS+TABLET
Kont. CTRL
Pol TABLET
The effect of the tablet on LPS induced M-CSF production
LPS LPS
LPS+Pol LPS+TABLET
Pol TABLET
The effect of the tablet on LPS induced VEGF production
VEGF szintézis
M-CSF szintézis
1400
5000 4500
1200
4000 1000
3500
800 a.u.
a.u
3000 2500 2000 1500
600 400
1000 200
500 0
0
CTRL
Kont.
LPS
LPS
LPS+TABLET
LPS+Pol
TABLET
Pol
CTRL Kont.
LPS LPS
LPS+TABLET LPS+Pol
TABLET Pol
Vörösbor polifenolok hatása szeptikus sokk modellben Bakteriális lipopoliszahariddal (LPS) indukáljuk a szeptikus sokkot egerekben
Vizsgálatok - Túlélés - NFκB traszkripciós faktor aktiváció - Jelátviteli változások (Akt és JNK)
Vörösbor polifenolok hatása a túlélésre LPS-indukálta szeptikus sokkban
120
túlélés (%) (%) Túlélés
100 80 60 40 20 0 0
10
20 LPS
30
40
50
LPS+Pol
60
70
80 Pol
90 Időidő (óra) (h)
Vörösbor polifenolok hatása az NF-κB aktivációra LPS-indukálta szeptikus sokkban
NF B activation (OD450)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Kont. CTRL
LPS LPS
LPS+Pol LPS+FA
Pol FA
Vörösbor polifenol hatása a jelátviteli rendszerre LPS-indukálta szeptikus sokkban P-p38
P-Erk1/2
P-SAPK/JNK
JNK és Akt gátlása
P-Akt P-PI3K
K
LPS
LPS+FA
JNK és Akt gátlás vörösbor polifenollal LPS-indukálta szeptikus sokkban LPS
TLR4
CD14
MD2
vörösbor polifenol
ROS P-p38
P-JNK
P-Erk1/2
P-Akt
NF-κB nukleusz
TNF-α citoszól
Vörösbor polifenolok hatása diabéteszben
Ismert, hogy az NF-κB és JNK aktivációnak meghatározó szerepe van az inzulin rezisztencia és a diabétesz indukálta károsodások kialakulásában Előző adataink mutatták, hogy a resveratrol és egyéb vörösbor polifenolok gátolják az NF-κB és JNK aktivációt Ezért logikus volt azt feltételezni, hogy a vörösbor polifenolok gátolhatják az inzulin rezisztenciát diabéteszben
Vörösbor polifenolok hatása a glükóz anyagcserére 2-es típusú diabéteszben Vörösbor polifenol (resveratrol)
Magas vércukor, TNF-α
Inzulin
Májsejt
ROS
szerin foszforiláció
tirozin foszforiláció
ASK aktiváció
JNK aktiváció
Inzulin rezisztencia
Inzulin érzékenység
Resveratrol-al kezelt páciensek vércukorszintjei 10,5
CGMS átlag (mmol/l)
10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 0
15
30
45
kezeletlen Resv. kezelt
60
75
90
105
120
idő (perc)
átlagolt vércukor szint csökkenése (mmol/l)
Folyamatos glükóz monitorozás táplálkozást követően (n=8)
Resveratrol
Placebo
0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 *p<0.001
-0,8 -0,9 -1
*
A Resveratrol kezelés hatása a HOMA Index-re 10,0 9,0
*
8,0 HOMA index
7,0
[Inzulin] • [Glükóz]
6,0
HOMA Index = 135
5,0 4,0
[Inzulin] pmol/L
3,0 2,0 1,0 0,0 kezeletlen
*p<0,05
Resv. kezelt
[Glükóz] mmol/L
Resveratrol hatása az eritropoetin szintre (EPO) *
Szérum EPO szintek (mU/ml)
18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0
kezeletlen *p<0,05
Resv. kezelt
Összegzés Resveratrol és vörösbor polifenolok : - javítják a glükóz felhasználást - csökkentik az inzulin rezisztenciát férfiaknál - növelik az EPO szintet Általánosan a vörösbor polifenolok a ROS képződés, NF-κB és JNK aktiváció gátlásán keresztül jelentős mértékben csökkentik a gyulladásos folyamatok kialakulását és így javítják az életkilátásokat
Közreműködők Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet Márk László, ifj.Gallyas Ferenc, Jakus Péter, Berente Zoltán, Radnai Balázs, Németh Viktória, Montskó Gergely, Ohmacht Róbert
II. sz. Belgyógyászati Klinika Wittmann István, Brasnyó Pál
