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また、オプランティア・ミルパ・アルタ由来の多糖類は、酸化ストレスを低減し、Nrf2発現をアップレギュレートすることにより、アルロキサン誘発性のINS-1細胞のアポトーシスを緩和することが明らかになった
Polysaccharides from Opuntia milpa alta alleviate alloxan-induced INS-1 cells apoptosis via reducing oxidative stress and upregulating Nrf2 expression.
PMID: 32422500 DOI: 10.1016/j.nutres.2020.02.004.
抄録
2型糖尿病の発生と進行は、膵β細胞の損傷と密接に関連しています。酸化ストレスは、β細胞のアポトーシスに寄与する重要な因子の一つであると考えられています。また、オパンティアミルパアルタ多糖類（MAP）は水溶性高分子多糖類であり、生体内で抗糖尿病効果を発揮することが知られている。そのため、MAPは酸化損傷の抑制を介してβ細胞のアポトーシスを効果的に防いでいるのではないかと考えられた。本研究では、INS-1細胞を異なる濃度のMAPを含むアロキサンにin vitroで曝露し、細胞生存率、酸化酵素活性、一酸化窒素産生、活性酸素種産生、アポトーシス、抗酸化核転写因子NF-E2関連因子2（Nrf2）経路のタンパク質およびアポトーシスに関連するタンパク質の発現を測定し、酸化ストレス応答およびアポトーシスを評価した。その結果、INS-1細胞の生存率、スーパーオキシドディスムターゼおよび還元グルタチオン活性が有意に回復したのに対し、MAPs処理後は乳酸脱水素酵素の放出、活性酸素種、一酸化窒素、マロンジアルデヒドレベルが大幅に低下することが示された。MAPsはBcl-2の発現を増加させ、Baxの発現を低下させ、カスパーゼ-3とカスパーゼ-9の活性を低下させることで、アロキサン誘発性アポトーシスを減衰させることを見出しました。ウェスタンブロットの結果、MAPは、切断されたカスパーゼ-3および切断されたPARPの発現を抑制し、核内Nrf2およびその下流タンパク質の発現を上昇させることが明らかになりました。これらの結果から、MAPsは酸化ストレスを軽減し、Nrf2の発現をアップレギュレートすることで、アロキサン誘発β細胞のアポトーシスを緩和できることが示唆された。
The incidence and progression of type 2 diabetes are closely related to pancreatic β-cell damage. Oxidative stress may be one of the key factors contributing to β-cell apoptosis. Opuntia milpa alta polysaccharides (MAPs) are water-soluble macromolecular polysaccharides that have antidiabetic effects in vivo. Therefore, we hypothesized that MAPs might effectively prevent β-cell apoptosis via the inhibition of oxidative damages. In this study, INS-1 cells were exposed to alloxan with different concentrations of MAPs in vitro, and the cell viability, oxidative enzyme activities, nitric oxide production, reactive oxygen species production, apoptosis, and the expression of proteins in the antioxidant nucleus transcription factor NF-E2-related factor 2 (Nrf2) pathway and proteins related to apoptosis were measured to assess oxidative stress responses and apoptosis. The results indicated that INS-1 cell viabilities and superoxide dismutase and reduced glutathione activities were significantly restored, whereas lactate dehydrogenase releases and reactive oxygen species, nitric oxide, and malondialdehyde levels were greatly decreased after MAPs treatment. We found that MAPs could attenuate alloxan-induced apoptosis by increasing the expression of Bcl-2 and decreasing the expression of Bax and the activities of caspase-3 and caspase-9. The results of Western blot revealed that MAPs suppressed the expression of cleaved caspase-3 and cleaved PARP and upregulated the expression of nucleus Nrf2 and its downstream protein. These findings indicated that MAPs could alleviate alloxan-induced β-cell apoptosis by reducing oxidative stress and upregulating Nrf2 expression.
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