Zeitschrift für klinische Ernährung und Stoffwechsel

Klinische Ernährung 2017: Wirkung unterschiedlicher Magnesiumkonzentrationen auf die NF-κB-Genexpression in Endothelzellen aus menschlichen Nabelschnurvenen (HUVECs) – Lujain Almousa – Universität Nottingham

Lujain Almousa, AM Salter und SC Langley-Evans

Magnesium hat entzündungshemmende und antioxidative Wirkungen und spielt eine defensive Rolle bei der Aktivierung der Immunzellen des Körpers. Darüber hinaus verbessert Magnesium die Endothelfunktion und hemmt Arteriosklerose. Entzündungen sind ein Risikofaktor für das Fortschreiten der Arteriosklerose und können durch die Aktivierung des nukleären Faktors kappa light chain Enhancer of Activated B Cells (NF-κB) vermittelt werden, der eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Entzündungen spielt, da NF-κB, wenn es in den Zellkern übergeht und an Promotorregionen bindet, die Transkription vieler Entzündungsmediatoren initiiert. Als Reaktion auf Entzündungen verbessert NF-κB die Transkription des Interzellulären Adhäsionsmoleküls 1 (ICAM-1), des Vaskulären Zelladhäsionsmoleküls 1 (VCAM1) und entzündlicher Zytokine, die die Transmigration von Leukozyten aus dem Blutgefäßlumen durch die Barriere der Endothelzellen in den subendothelialen Raum unterstützen. In dieser Studie haben wir die Wirkung verschiedener Magnesiumkonzentrationen auf die Expression von NF-κB untersucht. HUVECs wurden in verschiedenen MgSO4-Konzentrationen kultiviert: 0,1 mm, 5 mm und mit der physiologischen zirkulierenden Konzentration verglichen. Die Expression von NF-κB wurde auf mRNA-Ebene durch quantitative Echtzeit-PCR bestimmt. Eine signifikant erhöhte NF-κB-Expression wurde in magnesiumdefizienten (0,1 mm) Zellen beobachtet, die 4 Stunden lang mit 0,5 μg Lipopolysacchariden stimuliert wurden (34 %, P=0,032). Darüber hinaus wurde eine deutliche Unterdrückung der NF-κB-Expression in den mit Magnesium behandelten (5 mm), LPS-stimulierten HUVECs beobachtet (31 %, P=0,048), im Vergleich zur physiologischen Konzentration von 1 mm. Diese Daten zeigen, dass Magnesium in umgekehrter Beziehung zur Expression von NF-κB steht, welches eine Überexpression des entzündlichen Phänotyps in Endothelzellen verursacht und mit der Pathogenese vieler Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht wird.

Wir untersuchten die Auswirkungen von Berberin auf die durch Lipopolysaccharide induzierte Apoptose in Endothelzellen aus menschlichen Nabelschnurvenen und die molekularen Mechanismen, die diese Wirkung vermitteln. Die Auswirkungen von Berberin auf die durch LPS induzierte Zellapoptose und -lebensfähigkeit wurden mit 5-Ethinyl-2-Desoxyuridin-Färbung, Durchflusszytometrie und Cell Counting Kit-8-Tests gemessen. Die Expression und/oder Aktivierung von proapoptotischen und antiapoptotischen Proteinen oder Signalwegen, einschließlich Caspase-3, Polymerase, myeloider Zellleukämie-1, p38-mitogenaktivierter Proteinkinase, C-Jun-N-terminaler Kinase und extrazellulärer signalregulierter Kinase, wurden mit Western Blotting bestimmt. Die Malondialdehydwerte, die Superoxiddismutaseaktivität und die Produktion entzündungsfördernder Zytokine wurden mit Enzymimmunoassays gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Vorbehandlung mit Berberin HUVECs vor LPS-induzierter Apoptose schützte, LPS-induzierte Verletzungen abschwächte, LPS-induzierte JNK-Phosphorylierung hemmte, die MCL-1-Expression und SOD-Aktivität erhöhte und die Produktion entzündungsfördernder Zytokine verringerte. Die Auswirkungen von Berberin auf mit LPS behandelte HUVECs wurden durch SP600125, einen JNK-spezifischen Inhibitor, verhindert. Daher könnte Berberin ein potenzieller Kandidat für die Behandlung von Gefäßerkrankungen sein, die mit Endothelzellverletzungen in Zusammenhang stehen. Endothelzellen, die als selektive Barriere zwischen Gewebe und Blut fungieren, spielen eine potenzielle Rolle bei der Kontrolle von Entzündungsreaktionen, Immunität und Homöostase. Um eine normale Organfunktion und Gefäßhomöostase aufrechtzuerhalten, ist die Integrität der Endothelauskleidung von entscheidender Bedeutung. Eine EC-Dysfunktion und/oder -Verletzung kann die Integrität der Endothelauskleidung beeinträchtigen und in der Folge zu Gefäßerkrankungen führen. EC-Dysfunktion und/oder -Schädigung, die häufig durch Lipopolysaccharide verursacht werden, sind Komplikationen einer Sepsis, die als Hauptursache mehrerer Krankheiten gilt, darunter Diabetes mellitus, Arteriosklerose und Thrombose. Daher wird angenommen, dass Wirkstoffe, die das Gefäßendothel vor Verletzungen und/oder Dysfunktion schützen, das Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern. Da LPS ein integraler Bestandteil der Außenmembran gramnegativer Bakterien ist, gilt es als Auslöser von EC-Schäden und den damit verbundenen Syndromen. In vitro verändert eine LPS-Stimulation mehrere EC-Funktionen, darunter Lebensfähigkeit, Apoptose, Malondialdehyd-Freisetzung (MDA) und Synthese von Tumornekrosefaktor (TNF) und Interleukin (IL-6). Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass durch LPS-Stimulation induzierter oxidativer Stress zur Apoptose oder zum Tod von ECs führen kann. In endokrinen Zellen (ECs) löst oxidativer Stress verschiedene Signalübertragungswege aus, die mit dem Zellüberleben und der Apoptose in Zusammenhang stehen, verursacht Schäden an Zellmembranen und der DNA-Struktur und beeinträchtigt Mitglieder der Familie der mitogenaktivierten Proteinkinasen (MAPK) sowie die zellbiologischen Prozesse, die durch die MAP-Kinase reguliert werden, wie Zellapoptose, -differenzierung und -wachstum.Frühere Studien haben gezeigt, dass drei MAPK-Unterfamilien als Reaktion auf LPS-Stimulation aktiviert werden, darunter c-Jun N-terminal Kinase (JNK), p38 MAP Kinase (p38) und extrazelluläre signalregulierte Kinase.