Μελέτη της επίδρασης εκχυλισμάτων σταφυλιού σε μυϊκά και ενδοθηλιακά κύτταρα με συνδυασμό μοριακών τεχνικών

Abstract

For the past twenty years several grape extracts and other grape products such as wine have been the focus of many studies due to their strong antioxidant properties. Several studies show that grape extracts enhance the cellular antioxidant mechanisms differentially depending on their composition. However, the exact mechanism by which the extracts function remains elusive. In the current paper, the administration of grape pomace extract from the local variety "Batiki Tirnavos" in muscle and endothelial cells led to an improvement in their redox status. The extract displayed a capacity to protect the cells against oxidative damage by improving oxidative stress markers, namely increasing glutathione (GSH) levels in cells. The increase in GSH and improvement on oxidative stress markers may be attributed to the extract's ability to affect the levels and/or the activity of several antioxidant enzymes. It was found that the extract induced an increase in the levels of γ-gloutamyl-cysteine synthetase (GCS) and the activity of glutathione transferase (GST) in both cell lines. These two enzymes are involved in the metabolism of glutathione. Overall these results suggest that the GSH system plays a critical role in the antioxidant activity of the extract. Regarding the study of grape stem extracts deriving from three different varieties, it was observed that the antioxidant activity in muscle and endothelial cells depends on their qualitative composition of polyphenols. Specifically, various extracts differently affected oxidative stress cell markers even though same concentrations of polyphenols were used. All these fortify the view that specific polyphenols or polyphenolic proportions can affect the antioxidant activity of the extracts. A further analysis on the effect of the extract on muscle cell gene expression showed that several genes were overexpressed, while some were downexpressed. Interestingly, a number of genes displayed over 1,5 fold over- or down-expression. This raises new questions concerning the mechanisms by which an extract acts.

Τα τελευταία είκοσι χρόνια αρκετά εκχυλίσματα σταφυλιών και άλλα προϊόντα των σταφυλιών όπως το κρασί ήταν στο επίκεντρο μελετών λόγω των ισχυρών αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων τους. Πολλές από αυτές έχουν μελετήσει την ικανότητα διαφόρων εκχυλισμάτων σταφυλιού να ασκούν αντιοξειδωτική δράση. Αρκετές δείχνουν ότι τα εκχυλίσματα ενισχύουν τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς των κυττάρων με διάφορους τρόπους που εξαρτώνται από την σύστασή τους. Ωστόσο δεν είναι διευκρινισμένος ο τρόπος με τον οποίο επιτυγχάνεται αυτή η ενίσχυση. Στην εργασία αυτή, η χορήγηση εκχυλίσματος στεμφύλων σταφυλιού της τοπικής ποικιλίας Μπατίκι Τυρνάβου σε μυϊκά και ενδοθηλιακά κύτταρα οδήγησε σε βελτίωση της οξειδοαναγωγικής τους κατάστασης. Το εκχύλισμα εμφάνισε ικανότητα προστατευτική για τα κύτταρα έναντι οξειδωτικής βλάβης, βελτιώνοντας τους δείκτες οξειδωτικού στρες και συγκεκριμένα αυξάνοντας την γλουταθειόνη (GSH) στα κύτταρα. Η αύξηση της GSH και η βελτίωση των δεικτών οξειδωτικού στρες πιθανόν να προήλθε από την ικανότητα του εκχυλίσματος να επηρεάζει τα επίπεδα και την δραστικότητα διαφόρων αντιοξειδωτικών ενζύμων. Βρέθηκε ότι το εκχύλισμα προκάλεσε μια αύξηση των επιπέδων της συνθετάσης της γ-γλουταμυλοκυστεΐνης (GCS) και της δραστικότητας της τρανσφεράσης της γλουταθειόνης (GST) και στις δυο κυτταρικές σειρές. Πρόκειται για δυο ένζυμα που εμπλέκονται στον μεταβολισμό της γλουταθειόνης. Γενικά αυτά τα αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το σύστημα της GSH παίζει έναν κρίσιμο ρόλο στην αντιοξειδωτική δράση του εκχυλίσματος. Όσον αφορά την μελέτη εκχυλισμάτων βοστρύχων σταφυλιού από τρεις διαφορετικές ποικιλίες παρατηρήθηκε ότι η αντιοξειδωτική τους δράση στα μυϊκά και ενδοθηλιακά κύτταρα εξαρτάται από την ποιοτική τους σύσταση σε πολυφαινόλες. Συγκεκριμένα τα διάφορα εκχυλίσματα επηρέασαν διαφορετικά τους δείκτες οξειδωτικού στρες των κυττάρων παρόλο που χορηγήθηκαν ίδιες συγκεντρώσεις πολυφαινολών. Τα παραπάνω ενισχύουν την άποψη ότι η σύσταση σε συγκεκριμένες πολυφαινόλες ή αναλογίες πολυφαινολών μπορεί να επηρεάσει την αντιοξειδωτική δράση εκχυλισμάτων. Επιπλέον η μελέτη της επίδρασης του εκχυλίσματος στην γονιδιακή έκφραση μυϊκών κυττάρων έδειξε ότι αρκετά γονίδια υπερκεκφράστηκαν και κάποια υποεκφράστηκαν. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι μια σειρά γονιδίων υπερεκφράστηκαν ή υποεκφράστηκαν πάνω από 1,5 φορές. Επίσης τα γονίδια που κωδικοποιούν μια σειρά ισομορφών της GST αλλά και το γονίδιο της GCS παρουσίασαν αυξημένη έκφραση. Το γεγονός αυτό δημιουργεί νέα ερωτήματα για τους μηχανισμούς με τους οποίους μπορεί να δράσει ένα εκχύλισμα.