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WistarラットにおけるStreptozotocin誘発糖尿病網膜症に対するFructus Arctii由来の全リグナンの効果
The effect of total lignans from Fructus Arctii on Streptozotocin-induced diabetic retinopathy in Wistar rats.
PMID: 32199990 DOI: 10.1016/j.jep.2020.112773.
抄録
文化人類学的関連性:
Fructus Arctiiは、Arctium lappa L.（キク科）の乾燥熟した果実である。熱除去、解毒、むくみの解消などの伝統的な治療作用があることから、中国薬局方に収載されていた有名な中国のマテリアメディカです。古来より、Fructus Arctiiは、2型糖尿病の治療のために多くの古典的な薬の処方で広く使用されてきました。現代の薬理学的研究では、Fructus Arctiiの特定の成分が2型糖尿病とその合併症に複数の生理活性を持っていることが示されています。
ETHNOPHARMACOLOGICAL RELEVANCE: Fructus Arctii is the dried ripe fruit of Arctium lappa L. (family Asteraceae). It is a well-known Chinese Materia Medica that was included in the Chinese pharmacopoeia because of its traditional therapeutic actions, such as heat removal, detoxification, and elimination of swelling. Since ancient times Fructus Arctii has been used extensively in a number of classical drug formulas to treat type 2 diabetes mellitus. Modern pharmacological studies have shown that certain components of Fructus Arctii have multiple physiological activities on type 2 diabetes and its complications.
研究の目的:
我々は、Fructus Arctii (TLFA)由来の全リグナンが、糖尿病網膜症（DR）の発症に密接に関係していると考えられているポリオール経路の主要酵素であるアルドース還元酵素を阻害する効果を報告している。本研究では、ストレプトゾトシン（STZ）誘発性糖尿病網膜症（DR）ラットにおけるTLFAのDRに対する予防効果と治療効果を観察することを目的とした。
AIM OF THE STUDY: We have reported the inhibitory effect of total lignans from Fructus Arctii (TLFA) on aldose reductase, the key enzyme in the polyol pathway, which is considered to be closely related to the onset of diabetic retinopathy (DR). The present study aimed to observe the preventive and therapeutic effects of TLFA on DR in Streptozotocin (STZ)-induced DR rats.
材料と方法:
TLFAはFructus Arctiiから調製し、その含有量を紫外線分光光度法で測定した。DRモデルは、WistarラットにSTZを投与して誘導した。DR予防のため、糖尿病モデルであることが確認され次第、TLFA（1.38、0.69、0.35g/kg/日）を1日1回、9週間経口投与した。TLFA投与後、網膜組織の病理学的変化、および網膜における血管内皮増殖因子(VEGF)およびプロテインキナーゼC(PKC)の発現が検出された。また、血糖値および体重に対するTLFAの効果も観察された。DR治療は、糖尿病モデルとして確認した3ヶ月後にTLFA（1.38g/kg/日、0.69g/kg/日）を1日1回12週間経口投与した。治療効果は、エバンスブルーリークアッセイによる血液網膜バリア（BRB）破壊の定量的検出を用いて検討した。
MATERIALS AND METHODS: TLFA was prepared from Fructus Arctii and its content was determined using UV spectrophotometry. The DR model was induced by STZ in Wistar rats. For DR prevention, the animals were gavaged once daily for 9 weeks with TLFA (1.38, 0.69, and 0.35 g/kg/day) as soon as they were confirmed as diabetes models. Pathological changes to retinal tissues and the expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and protein kinase C (PKC) in the retina were detected after TLFA treatment. The effects of TLFA on blood glucose levels and body weight were also observed. For DR treatment, the animals were gavaged once daily for 12 weeks with TLFA (1.38 and 0.69 g/kg/day) at 3 months after they were confirmed as diabetes models. The therapeutic effect was studied using quantitative detection of blood-retina barrier (BRB) breakdown via an Evans Blue leakage assay.
結果:
DR予防のために、TLFAを9週間投与した後、網膜組織の病理組織学的検査を行ったところ、TLFAは網膜の病変を改善していることが確認された。また、電子顕微鏡による網膜組織の変化（毛細血管、神経節細胞、双極細胞、膜円板など）を観察したところ、TLFAが網膜症の予防効果を有することが確認された。末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼを介したdUTPニックエンド標識（TUNEL）検出により、TLFAが糖尿病ラットの網膜細胞のアポトーシスを抑制し、TLFA投与群のラットの空腹時血糖値（FBG）が実験中に低下することが示された。また、DR治療については、TLFA投与群では、投与3ヶ月後にモデル群と比較して50％以上の色素漏出量の減少が認められ、TLFAが中・後期DRの治療効果を有することが示された。リアルタイム蛍光定量逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（FQ-RT-PCR）により検出された網膜におけるVEGFおよびPKCβ2のメッセンジャーRNA（mRNA）発現は、TLFAがこれらの発現を抑制できることが示され、免疫組織化学（IHC）の結果と一致した。
RESULTS: For DR prevention, after 9 weeks of TLFA administration, histopathological examination of retinal tissue showed that TLFA improved the lesions in the retina. Changes to retinal microstructures such as capillaries, ganglion cells, bipolar cells, and the membrane disk examined by electron microscopy further confirmed that TLFA has a preventive effect on retinopathy. Terminal deoxynucleotidyl Transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) detection showed that TLFA could inhibit retinal cell apoptosis in the diabetic rats, and fasting blood glucose (FBG) levels of rats in the TLFA-treated groups decreased during the experiment. For DR treatment, after 3 months of administration, the amount of dye leakage in the TLFA-administered groups was reduced by more than 50% compared with that in the model group, which indicated that TLFA has a therapeutic effect on middle and late DR. Messenger RNA (mRNA) expression of VEGF and PKCβ2 in the retina detected by real-time fluorescent quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (FQ-RT-PCR) showed that TLFA could inhibit the expression of them, which was consistent with the results of immunohistochemistry (IHC).
結論:
TLFAはDRに対して予防的・治療的効果を有する。DRに対するその作用機序は、PKCの活性化を阻害し、VEGFの上昇をブロックすることに関連している。
CONCLUSION: TLFA has a preventive and therapeutic effect on DR. Its mechanism of action on DR is related to inhibiting PKC activation and blocking VEGF elevation.
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