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May 11, 2023

イオンチャネル受容体の脱感作および不活性化ゲート電流の生物物理学的特性に対するラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの影響

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8417 (2023) この記事を引用

288 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

がんの発生率が上昇し、アルツハイマー病やてんかんなどの多くの神経疾患に対する効果的な治療介入が存在しないことから、パレスチナ産のラベンダー コロノピフォリア オイルの組成と脳内のがん細胞および AMPA 受容体サブユニットに対する効果を調査するようになりました。ラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイル (EO) のさまざまな有益な特性。 GC/MS を使用して、L. コロノピフォリアの EO 化学を分析しました。 AMPA 受容体に対する EO の細胞毒性と生物物理学的影響は、MTS および電気生理学的手法を使用して調査されました。 GC-MS の結果から、L. コロノピフォリア EO にはユーカリプトール (77.23%)、β-ピネン (6.93%)、α-ピネン (4.95%) が多く含まれていることが明らかになりました。 EO は、HEK293T 細胞株よりも HepG2 がん細胞株に対してより顕著な抗増殖選択性活性を示し、IC50 値はそれぞれ 58.51 μg/mL および 133.22 μg/mL でした。 L. コロノピフォリアの EO は、AMPA 受容体の動態 (脱感作と失活) に影響を及ぼし、ホモマー GluA1 受容体およびヘテロマー GluA1/A2 受容体を優先させました。 これらの発見は、HepG2 癌細胞株および神経変性疾患の選択的治療における L. コロノピフォリア EO の治療用途の可能性を示しています。

植物療法とハーブサプリメントは、ここ数年で劇的に拡大しました。 長年にわたり、エッセンシャル オイル (EO) は芳香植物から抽出され、さまざまな揮発性化合物 1、テルペン、フェノール成分 2 を含む抽出物が生成されてきました。

ラベンダー (ラベンダーとしてよく知られる) は、主に世界中の熱帯および亜熱帯気候で見られる 45 種がある属です。 何千年もの間、この属のハーブは、その抗鼓腸作用、抗リウマチ作用、抗利尿作用、抗てんかん作用などを利用して、片頭痛、頭痛、痛みを治す代替医療に利用されてきました。 それらは薬効、化粧品、料理への効果でよく知られるようになりました 3,4。

ラベンダー コロノピフォリア ポワールは、刺激的な芳香臭を持つ多年生の毛深い小さな低木のような草本植物です。 主に熱帯および亜熱帯地域の砂漠の平原や岩の多い環境に生育します。 植物の葉は、長楕円形で鋭形の葉を持つ 2 つまたは 3 つの羽状裂片を持ちます。

ルテオリン、イソスクテラリアン、ヒポレチンなどの多くのヒドロキシル フラボンが、L. コロノピフォリアの乾燥地上部から El-Garf らによって単離および同定されました。 L. コロノピフォリアが真剣に検討されたのはこれが初めてでした6。 L. コロノピフォリアには、肝保護作用 7、抗菌作用 8、抗酸化作用 9、抗糖尿病作用 10 など、多くの重要な生物活性が見出されています。

世界保健機関 (WHO) による 2018 年の評価では、世界中で約 1,800 万人の腫瘍症例と 950 万人の腫瘍による死亡が発生していることが示されました。 細胞毒性研究の進歩にもかかわらず、複雑な課題が依然として治療法の発見を妨げています11。 WHOは、がんによる死亡率の約35％が人間の栄養に関連していると報告しています。 植物由来の何百もの物質は、正常細胞から悪性細胞への突然変異に至るまで、予防に役割を果たしています。

ラベンダー油は、神経系の抑制緊張を高めるだけでなく、脳内の酸素欠乏によって興奮毒性が引き起こされる脳虚血に対して神経保護効果があることが示されています。 また、α-アミノ-3-ヒドロキシメチル-4-イソオキサゾリル-プロピオン酸受容体（AMPAR）の活性化の低下とシナプス喪失を特徴とするアルツハイマー病（AD）の治療にも使用されます12、13、14、15。 。 さらに、脳虚血の場合、AMPAR は血液脳関門の透過性に関与していると考えられています 16。 別の種類のラベンダーであるラベンダーには、中枢神経系におけるグルタミン酸の放出を阻害する抗てんかん特性が含まれています17。

AMPAR は、ホモマーまたはヘテロマー構成で発現される 4 つの固有のサブユニット (GluA1 ～ GluA4) を備えた四量体受容体集合体であり、機能的多様性を提供し、AMPAR の輸送を決定します 18。 ヘテロマー化は AMPA 受容体の機能と動態を制御するための重要な機構であるため、ほとんどの AMPAR サブユニットはホモマーではなくヘテロマーとして集合します 19。 各 AMPA 受容体サブユニットは、細胞外アミノ末端ドメイン、3 つの膜貫通ドメイン、および細胞内カルボキシル末端ドメインから構成されます。 細胞外ドメインにはグルタミン酸および他のリガンドの結合部位が含まれており、膜貫通ドメインはリガンドの結合に応答してイオンが通過するイオンチャネルを形成します。 カルボキシル末端ドメインは、受容体の活性と輸送を調節するさまざまなタンパク質間相互作用と転写後修飾に関与しています20。

脳の AMPAR は、急速な興奮性伝達において重要な役割を果たしており、AMPAR の数や機能に何らかの変化が生じると、シナプス可塑性の長期的な変化が生じます。 興奮性シナプス後電流の時間経過は、シナプス間隙からの神経伝達物質の迅速なクリアランスが、多数の中枢シナプスにおける AMPAR の急速な不活性化と関連していることを示しています。 さらに、神経伝達を調節する機能、特に高周波シナプス活動の期間中、またはグルタミン酸クリアランスを遅延させる機能は、AMPA受容体に結合したグルタミン酸の存在下でのAMPARの脱感作によって演じられます。 AMPAR は、再活性化する前に、脱感作から回復する必要があります。 その結果、AMPAR の脱感作と回復は、ニューロンの発火場の振幅、持続時間、および周波数に影響を与えます 21。

てんかん、脳卒中、パーキンソン病、アルツハイマー病、うつ病などを含むがこれらに限定されない、数多くの神経障害および精神障害の病因は、AMPAR 機能の破壊と関連付けられています。 AMPAR の過剰な活性化は興奮毒性や神経損傷を引き起こし、これらの疾患の発症につながる可能性があります。 対照的に、AMPAR機能の障害はうつ病の発症に寄与する可能性があります。 したがって、AMPAR 調節機構を調査し、その活性を調節する新規薬剤を同定することは、これらの疾患に対する効果的な治療法を開発するために重要です 22,23。

AMPAR の過剰活性化を回避することは、健康なニューロン機能を維持するために重要です。 これは、AMPAR 動態の化学的または天然の阻害剤を使用することで達成できます。 この研究では、ラベンダー コロノピフォリアの葉から生成されるエッセンシャル オイルの化学組成と、その考えられる細胞毒性効果を調べます。 さらに、エッセンシャルオイルが AMPAR にどのように影響し、その動態にどのような影響を与えるかを理解したいと考えています。 私たちの結果は、AMPAR活性モジュレーターとしてのL. コロノピフォリア精油の治療的可能性を明らかにするでしょう。

ラベンダー コロノピフォリアの葉はパレスチナのジェニン県から入手しました。 ラベンダーは野生であるため、パレスチナでは保護も規制もされておらず、研究を禁止する法律もない。 ラベンダー コロノピフォリアの植物の葉は、漢方薬と法律を評価するための WHO の基準に従って収集されました。 すべての方法は、適用される制度的、国内的、国際的なガイドラインおよび法律に従っていました。 アン・ナジャ国立大学の薬学者であるニダル・ジャラダット博士は、証書標本コード pharm-PCT-1367 を持ち、生薬学研究室で植物の同定と寄託を行いました。 葉を完全に洗浄した後、L. コロノピフォリア植物 EO を水素蒸留によって抽出しました 24。 1 L の蒸留水に 0.1 kg の新鮮な空中部分を懸濁しました。 EO は、Clevenger 装置を使用し、空気圧を使用して 100 °C で 150 分間水素蒸留を利用して抽出されました。 L. コロノピフォリア EO を保存するための化学精製手順では炭酸カルシウムが使用され、さらに使用するまで 2 ～ 8 °C に保たれ、収量は総重量の 2.15% でした。

L. コロノピフォリア植物の EO 成分は、Perkin Elmer Clarus 500 ガスクロマトグラフを使用して分析されました。 この機械は、Perkin Elmer Clarus 560 質量分析計に接続されました。 分離には Perkin Elmer Elite-5 溶融シリカキャピラリカラム (膜厚 0.25 μm、30 m × 0.25 mm) を使用しました。 4 °C/分の速度で、カラム温度は 50 °C から 5 分間で 280 °C まで上昇しました。 すべてのクロマトグラフィーの実行は、1 mL/分の速度で流れるヘリウムを使用して実行されました。 精製した L. コロノピフォリア EO 0.2 μl を、250 °C のスプリット比 1:50 のスプリットモードで挿入しました。 質量スペクトルは、サンプル成分をライブラリーまたは衛生標準の成分と一致させました。 GC 保持期間とインデックスは一致を裏付けました 25。

子宮頸がん (HeLa)、肝細胞がん (Hep3B および HepG2)、乳がん (MCF-7)、およびヒト胎児腎臓 (HEK293T) 細胞 (ATCC、米国メリーランド州ロックビル) を RPMI-1640 培地で増殖させ、1 を補充しました。 % ストレプトマイシン/ペニシリン、1% L-グルタミン、および 10% ウシ胎児血清。 96 ウェル プレートにウェルあたり 2.5 × 104 細胞を播種する前に、細胞を 5% CO2 環境、37 °C で培養しました。 測定されたすべての EO 濃度 (500、300、100、50、および 10 μg/mL) は、48 時間培養の 24 時間後に検査されました。 メーカーのガイドライン (Promega Corporation、ウィスコンシン州マディソン) に従い、CellTilter 96® Aqueous One Solution 細胞増殖 (MTS) アッセイを使用して調べた細胞の生存率を評価しました。 この手順は、培地 100 μL あたり 20 μL の MTS 溶液を添加し、培地を 37 °C で 2 時間インキュベートすることによって完了しました。 490 nm で吸光度を測定しました 26,27。

この研究におけるすべての AMPAR サブユニット構築は、フリップ アイソフォームを使用して行われました。 GluA1-3 (Q-form/flip) のテンプレートは、最初に SF Heinemann (Salk Institute, La Jolla, CA) によって提供されました。 HEK293T 細胞 (Sigma、ドイツから入手) をトランスフェクション用に準備し、10% FBS (ウシ胎児血清)、0.1 mg/ml ストレプトマイシン、および 1 mM ピルビン酸ナトリウム ( Biological Industries; Beit-Haemek、イスラエル)、37 °C および 5% CO2 でのインキュベーションで培地を補充します。 下流の内部リボソーム侵入部位を使用して、野生型 AMPAR DNA を pRK5 プラスミドに導入し、1:9 の共トランスフェクション比 (pEGFP-C1: GluA) で強化された緑色蛍光タンパク質 (EGFP; Clontech、カリフォルニア州パロアルト) を作成するように設計されました。サブユニット）、HEK293T 細胞での効率的な発現のための調節エレメントを備えた GFP ベクターにコードされているタンパク質。 私たちの研究で以前に説明したように、jetPRIME (Polyplus: New York, NY) を使用して、プラスミド DNA による HEK293T 細胞の一過性トランスフェクションを実行しました 28、29、30、31。 細胞を36時間休ませた後、電気生理学的記録またはラミニン（1 mg/mL; Sigma、ドイツ）でコーティングしたカバースリップ上に細胞を再プレーティングすることによる実体顕微鏡イメージングを行い、最も多くの蛍光を示す細胞を選択しました。 全細胞（パッチクランプ）電流記録は、データ収集システム（IPA、Sutter Instruments、カリフォルニア州ノヴァト）を備えた統合型パッチクランプ増幅器と、圧電変換器（Automate Scientific、バークレー）を使用して実現された高速溶液交換システムを使用して収集されました。 、CA) 2 バレル シータ ガラス ピペットを制御します。 1 つのバレルには外部 (洗浄溶液) が含まれ、もう 1 つのバレルにはグルタミン酸 (10 mM) が添加された L. コロノピフォリア EO 溶液が含まれていました。 細胞外液には、２．８ｍＭ ＫＣｌ、１５０ｍＭ ＮａＣｌ、２ｍＭ ＣａＣｌ２、０．５ｍＭ ＭｇＣｌ２、および１０ｍＭ ＨＥＰＥＳが含まれており、これらはすべてＮａＯＨを使用してｐＨ７．４に調整されていた。 パッチ電極の製造にはホウケイ酸ガラスが使用されました。 ピペット溶液には、110 mM CsF、30 mM CsCl、4 mM NaCl、0.5 mM CaCl2、10 mM EGTA、および 10 mM HEPES が充填されました。 CsOH を使用して pH 7.2 に調整し、電極抵抗は 2 ～ 4 MΩ でした。 タイミングと溶液交換速度は、記録後のパッチ ピペットの開いた先端の接合電位から計算され、一般に 200 ～ 300 us (10 ～ 90% の立ち上がり時間) でした。 ピークの 90 ～ 95 パーセントからベースライン電流までの電流減少を当てはめる 2 つの指数関数を使用して、失活 (τw deact) と脱感作 (τw des) の時定数を計算しました。 重み付きタウ (τw) は、τw = (τf x af) + (τs x as) として導出されます。ここで、af と as は、それぞれ高速 (τf) と低速 (τs) の指数成分の振幅です。 10 mM のアゴニスト (グルタミン酸) を使用して、それぞれ 1 ミリ秒と 500 ミリ秒の間、失活と脱感作の電流を測定しました。 − 60 mV の電位、pH 7.4、室温 (20 ～ 23 °C) で、周波数を 10 kHz に設定して高サンプリング レートで電流を記録し、ローパス フィルター設定を通じて高周波ノイズをフィルターしました。 ～ 2 kHz、SutterPatch ソフトウェア v. 1.1.1 (Sutter Instruments) によってデジタル化。 すべてのテストは、少なくとも 7 ～ 9 回の独立したトランスフェクション（時間内に分離）から収集された異なる細胞で実行されました。 データ分析には Igor Pro7 (Wave Metrics, Inc) を採用しました。 補足資料には、記録された全細胞記録と完全なデータ分析が含まれます (表 S1)。

グループと野生型間の統計的差異は一元配置分散分析 (ANOVA) によって検査され、有意性は * p < 0.05 として設定されました。 ** p < 0.01; ns、有意ではありません。*** p < 0.05 の値は統計的有意性を示すと見なされます。 ラベンダー コロノピフォリア オイルによって試験された HEK293T 細胞の数 (n = 8) は、平均 ± SEM として表示されます。 濃度と反応の関係は、GraphPad Prism バージョン 6.01 (GraphPad ソフトウェア) を使用して複合曲線として Hill 方程式に当てはめました。 すべての結果は、少なくとも 3 つの独立した実験を代表するものでした。

L. コロノピフォリア EO の GC-MS 分析では 16 の成分が同定されました。 表 1 はクロマトグラフィー領域の 100% を表しています。 図 1 は、ユーカリプトール (1,8-シネオール)、β-ピネン、α-ピネン、およびカンファーの最も豊富な成分の保持時間に基づく分離を示しています。 クロマトグラムの x​​ 軸は時間を表し、y 軸は質量分析計によって検出されたシグナルの強度を表します。 クロマトグラム内の各ピークは、サンプル内の特定の化合物に対応します。 ピークの高さと面積は、サンプル中の化合物の濃度に比例します。 この場合、最も豊富な化合物であるユーカリプトール (1,8-シネオール) がクロマトグラムの最大のピークで表され、続いて 77.23 を占める β-ピネン、α-ピネン、およびカンファーの小さなピークが続きます。それぞれ6.93、4.95、3.79%。 酸素化モノテルペノイド (84.05%) およびモノテルペン炭化水素 (15.95%) は、L. コロノピフォリア EO の主要な植物化学的クラスでした。

ラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの GC-MS クロマトグラム。

GC-MS クロマトグラムを使用すると、エッセンシャル オイルの個々の成分を特定し、その存在を確認し、それらの相対濃度を決定できます。 オイルに最も多く含まれる成分はユーカリプトール (1,8-シネオール)、β-ピネン、α-ピネン、カンファーでした。

MTS アッセイの結果で実証されているように、L. コロノピフォリア EO は、乳がん (MCF-7)、肝細胞がん (Hep3B および HepG2)、および子宮頸がん (HeLa) 腫瘍細胞に対して用量依存的に細胞毒性作用を示します。 細胞阻害パーセンテージは、IC50 値のほかに図 S1 に示されています。これは、物質または治療が細胞の増殖または生存率を低下させる程度を示し、物質または治療で処理されなかった対照細胞のパーセンテージとして表されます。 ただし、HepG2 細胞は、Juglans mandshurica、Anethumgraveolens EO 由来の Jugl アントラキノン C、および他の異なる天然のもの32、33、34。 この EO は、HEK293T 細胞株と比較して HepG2 がん細胞株に対して 2 倍選択的でしたが、IC50 値が 489.22 ± であったため、他の細胞株 (Hep3B、HeLa、MCF-7) では選択率が低下しました。 Hep3B、HeLa、および MCF-7 がん細胞株では、それぞれ 1.89、444.77 ± 2.4、および > 500 μg/mL。 我々の目的は、細胞死の誘導や飽和の達成を回避しながら、明らかな阻害効果を観察することで効果的に達成されました。 さまざまながん細胞株と HEK293T 細胞間で観察された IC50 値の違いは、ラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの阻害特性についての重要な洞察を提供します。 このデータは、エッセンシャルオイルによる標的治療の影響を受けやすい特定のがんサブタイプの同定に役立つため、重要な意味を持ちます。 さまざまながん細胞株および正常細胞における IC50 値の評価は、エッセンシャル オイルの組成に基づく相対的な効力と選択性を理解するのに役立ちます。 上記の観察は、がんの精密治療と AMPA 受容体の生物物理学的特性に将来的な影響を及ぼし、さらなる研究努力への道を開きます。

全細胞パッチクランプ技術を使用して、トランスフェクトされた細胞の電流変化を調査し、L. コロノピフォリア EO がホモマーおよびヘテロマー AMPAR サブユニット (つまり、GluA1 および GluA1/A2、GluA2 および GluA2/A3) を阻害するかどうかを評価しました。 まずグルタミン酸塩 (10 mM) を細胞に 500 ミリ秒投与して誘発電流測定値を収集し、その後細胞を L. コロノピフォリア EO 溶液に曝露しました。 L. コロノピフォリア EO への曝露前の電流値は A で表され、油への曝露後の電流値は AI で表されました (すべてのデータ分析を表 S1 に示します)。 調査したすべての AMPA 型サブユニットにわたって、電流振幅 (AI) がわずかに減少しました (表 S1)。 しかし、A/AI比が2倍未満であったため、試験したすべてのAMPARサブユニットにおける電流の減少はAMPA受容体阻害とみなすには不十分でした。 L. コロノピフォリア EO は、すべてのホモマーおよびヘテロマーのサブユニットの振幅をほぼ 1 分の 1 に低下させました (図 2)。

AMPA 受容体のホモマーおよびヘテロマーサブユニットの流れに対するラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの効果。 図（a）は、-60 mV、pH 7.4で実施された、HEK293T発現AMPAR型サブユニット（すなわち、GluA1、GluA1/A2、GluA2、およびGluA2/A3）から得られた振幅（pA）の全細胞記録を示しています。細胞を10 mMグルタミン酸塩（青色）のみ、およびGluと固定濃度の120μMラベンダー・コロノピフォリア油（赤色）で500ミリ秒処理した後、22℃で処理した。 ラベンダー コロノピフォリア オイル濃度は、細胞の健康に影響を与えることなく最高の効果を発揮するように選択されました。 図（b、c、d、e）はA/AI比を示しています。Aはグルタミン酸単独によって発生する電流を表し、AIはグルタミン酸+ラベンダー コロノピフォリア油によって発生する電流を表します。 示されているデータは平均値 ± SEM です。 n = 8 (全セル構成内のパッチ セルの数)。 有意性は一元配置分散分析を使用して計算されました (ns、有意ではありません)。

次のステップは、薬理学的効力を決定するために、AMPAR の生物物理学的ゲート特性に対する L. コロノピフォリア EO の有効性を確認することでした。 考えられる治療戦略の 1 つは、持続的な興奮性 AMPAR 活性を軽減するために AMPAR を脱感作および不活性化することです (表 S1)。 AMPAR は、HEK293T 細胞がグルタミン酸に 500 ミリ秒暴露されると脱感作されます。 我々の調査結果は、L. コロノピフォリア EO が L. コロノピフォリアの感染後以来、試験したサブユニットに影響を及ぼしていることを示しています。 コロノピフォリア EO はタウ (τw des) 値を約 1 倍低下させました (図 3)。 HEK293T 細胞を L. コロノピフォリア EO で処理すると、GluA1 の脱感作率は 1 倍以上減少しました。 さらに、L. コロノピフォリアの EO の影響は、ホモマーまたはヘテロマーのサブユニットではほぼ同じように影響を受けるため、これらのサブユニットには連動しません (図 3)。

AMPAR サブユニット脱感作率に対するラベンダー コロノピフォリアの影響。 ラベンダー コロノピフォリア オイルは、AMPAR 型サブユニット (GluA1、GluA1/A2、GluA2、および GluA2/A3) を発現する HEK293T 細胞からの AMPAR 脱感作時間 (τw des) を 500 ミリ秒で変更します。 図 (a) は、AMPAR 型サブユニットをグルタミン酸 (Glu) 単独 (10 mM) (黒) または固定濃度 120 μM のラベンダー コロノピフォリア油と Glu (赤) に曝露することによって行われた全細胞電流記録を示しています。 図 (b、c、d) および e は、ラベンダー コロノピフォリア オイルの存在下 (赤) および非存在下 (黒) で得られた痕跡を示しています。 G は実験で使用した 10 mM グルタミン酸を表し、電流トレースの上に記載されています。 データは平均値±SEMとして示されています。 n = 8 (全セル構成内のパッチ セルの数)。 有意性 (一元配置分散分析): * p < 0.05; ** p < 0.01; ns、重要ではありません。

一方、GluA1 受容体の不活性化値 (τw deact) は、L. コロノピフォリア EO の適用後に約 2 倍増加しましたが、GluA1/A2、GluA2、および GluA2/A3 値は約 1 倍増加しました (図 4)。 ）。 L. コロノピフォリアの EO は、一般に、脱感作および不活性化プロセスに影響を与えるのに効果的でした。

AMPARサブユニット失活率に対するラベンダー・コロノピフォリアの影響。 ラベンダー コロノピフォリア オイルは、AMPAR 型サブユニット (GluA1、GluA1/A2、GluA2、および GluA2/A3) を発現する HEK293T 細胞からの AMPAR 失活時間 (τw deact) を 1 ミリ秒で変更します。 図 (a) は、AMPAR 型サブユニットをグルタミン酸 (Glu) 単独 (10 mM) (黒) または固定濃度 120 μM のラベンダー コロノピフォリア油と Glu (赤) に曝露することによって行われた全細胞電流記録を示しています。 図 (b、c、d) および e は、ラベンダー コロノピフォリア オイルの存在下 (赤) および非存在下 (黒) で得られた痕跡を示しています。 G は実験で使用した 10 mM グルタミン酸を表し、電流トレースの上に記載されています。 データは平均値±SEMとして示されています。 n = 8 (全セル構成内のパッチ セルの数)。 有意性 (一元配置分散分析): * p < 0.05; ** p < 0.01; ns、重要ではありません。

この研究では、ラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの化学組成、いくつかのがん細胞株に対する細胞毒性効果、および AMPA 受容体サブユニット細胞電流への影響を分析しました。 この研究で調査されたラベンダー コロノピフォリア EO の化学成分であるユーカリプトール、β-ピネン、α-ピネン、樟脳の薬理活性は、抗菌 35、抗真菌 36、抗炎症特性 37 としてよく知られています。 これらの成分は、ラベンダー エッセンシャル オイルに一般的に含まれる酸素化モノテルペノイドおよびモノテルペン炭化水素とともに、抗酸化作用 38、抗菌作用、抗がん作用など、他のさまざまな薬理学的活性を有することがわかっています。 特に、最近の研究では、ラベンダー コロノピフォリア EO が、MCF-7、HeLa、HepG2、Hep3B などのさまざまながん細胞株に対して強力な細胞毒性効果を持っていることが示されています。 特に、HepG2 細胞の IC50 値 58.51 ± 2.23 µg/mL は、Juglans mandshurica や Anethumgraveolens EO32 由来の Jugl アントラキノン C など、既知の抗がん活性を持つ他の天然化合物について報告されている値よりも低かった。 さらに、HepG2 細胞の選択率は他のがん細胞株に比べて高いことが判明し、ラベンダー コロノピフォリア EO が選択的抗がん剤として期待できる可能性があることが示唆されました。

興味深いことに、ラベンダー コロノピフォリア EO の化学組成は、地理的起源、温度、相対湿度条件、土壌、遺伝学、成熟度などのさまざまな要因によって異なります 39。 たとえば、Aburjai らによる以前の研究。 彼らは、ヨルダン産 L. コロノピフォリア EO の 7.32 ～ 25.43% が 1,8-シネオールであり、酸素化モノテルペンが 80.60 ～ 85.56%、次いでモノテルペン炭化水素 (5.99 ～ 8.12%) であることを発見しました。 私たちの発見とは対照的に、Messaoud et al。 は、トランスオシメン (26.9%)、カルバクロール (18.5%)、ビサボレン (13.1%)、およびミルセン (7.5%) がチュニジア産 L. コロノピフォリアの空中植物部分 (葉と花) の EO の主成分であると報告しました。モノテルペン炭化水素 (46.2%) が最も豊富なグループであり、酸素化モノテルペンがそれに続きます 38。 同様に、ハッサンら。 は、サウジアラビア産の L. コロノピフォリア EO を研究し、主成分としてフェノール-2-アミノ-4,6-ビス (1,1-ジメチルエチル) (51.18%) を特定しました。 これらの発見は、ラベンダー コロノピフォリア EO の化学組成の変動性を強調し、その薬理学的特性を評価する際にこれらの要因を考慮することの重要性を強調しています8。

全体として、ラベンダー コロノピフォリア EO の強力な薬理効果と多様な化学組成の組み合わせにより、ラベンダー コロノピフォリア EO は将来の研究および治療用途の興味深い標的となっています。 将来の研究では、抗がん作用の原因となる正確な化学成分の発見と、収量と効力を最大化するための最適な培養および抽出条件の発見に重点が置かれる可能性があります。

AMPARは樹状突起スパインのシナプス後膜に豊富に存在し、非常に活性が高く、シナプスの内外を行き来します。 グルタミン酸が結合すると、AMPAR が活性化されて細孔が開き、Na+ イオンの侵入 (K+ 流出とともに) が可能になり、シナプス後コンパートメントが脱分極します 41,42。 Ca2+ 流入は AMPAR によっても促進され、Ca2+ 依存性シグナル伝達システムの活性化を介して可塑性に重大な影響を及ぼします 43。 AMPAR 可塑性調節不全は、アルツハイマー病、自閉症スペクトラム障害、パーキンソン病、てんかん、筋萎縮性側索硬化症 (ALS)、虚血、薬物中毒などのさまざまな臨床症状と関連しています 44。 AMPAR の過剰活性化は強力な興奮毒性であり、即時的または遅発性の神経毒性を引き起こし、精神的健康に重大な影響を及ぼします 45。

この研究では、L. コロノピフォリア EO のホモマーおよびヘテロマーのサブユニットをテストしました。 AMPAR のヘテロ四量体は脳受容体の最も一般的な形態であり、機能的サブタイプの数が大幅に増加しています。 AMPAR のホモマーも可能ですが、異なる組み合わせの GluA1 ～ GluA4 のヘテロマーが好ましい 46。 GluA2 サブユニットは多くの AMPA 受容体複合体に含まれており、Ca2+ 透過性と低い単一チャネル コンダクタンス値を制限します 47。 さらに、GluA1 含有 AMPA 受容体は、間違いなく認知症や加齢に伴うアルツハイマー病の認知障害を治療するための新しい治療戦略に光を当てるでしょう。

記載された疾患を治療するには、AMPA 受容体の生物物理学的ゲート特性を調査し、理解することが不可欠でした。 AMPAR 測定は、AMPAR の活性状態から非活性化までの電流減衰の経験的測定です。 短い刺激時間後のグルタミン酸除去後の電流の減衰の測定により、不活性化が決定されます48。 同時に、脱感作は受容体の速度論的特性であり、チャネルがリガンド結合するものの、予測可能な時間が経過すると閉じます（脱感作）。 補助サブユニットと RNA スプライシングは脱感作の程度を制御します。脱感作は、シナプス間隙におけるグルタミン酸の動態に応じてグルタミン酸の必須の生理学的役割を果たし、神経毒性の影響からニューロンを保護することに関与しています 49。 AMPAR サブユニットの組成、機能、または脱感作動態が損なわれると、AMPAR を介したカルシウム流入が制御されなくなります。 下流経路が過剰に活性化されている50。 その後、シナプス反応の生成に不可欠な不活性化と脱感作の管理が、がん治療の開発に貢献する可能性があります。

L. コロノピフォリアの葉から抽出された EO 中には、大量のユーカリプトール、β-ピネン、α-ピネンが発見されました。 in vitro の細胞毒性研究により、EO は特に HepG2 癌細胞において潜在的に細胞毒性があり、これらの癌細胞株を HEK293T 細胞株の 2 倍選択的に阻害することが明らかになりました。 L. コロノピフォリア EO は神経保護効果も示し、植物医薬品の信頼できる供給源としての将来の可能性を示しました。 L. コロノピフォリア EO の安全性と有効性を確立するには前臨床研究が必要ですが、ここで報告された発見は興味深いものであり、将来の応用の可能性を示唆しています。

この記事には、現在の研究結果を裏付けるために使用されたすべてのデータが含まれています。

エッセンシャルオイル

ラベンダー コロノピフォリア

アルツハイマー病

α-アミノ-3-ヒドロキシメチル-4-イソオキサゾリル-プロピオン酸

α-アミノ-3-ヒドロキシメチル-4-イソキサゾリル-プロピオン酸受容体

ヒト胎児腎臓

一元配置分散分析

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筋萎縮性側索硬化症

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著者らは、アン・ナジャ国立大学の医学健康科学部に感謝の意を表します。

パレスチナ、ナブルス、アン・ナジャ国立大学医学健康科学部生物医科学科

モハマド・クネイビ、ショルーク・スボー、ソサナ・ブディル

パレスチナ、ナブルス、アン・ナジャ国立大学医学健康科学部薬学部

ニダル・ジャラダット、モハメド・ハワシュ、リンダ・イッサ、リーン・ヤヒヤ、アダン・アブ・カイト、アムジャアド・ワラスネ

パレスチナ、ナブルス、アン・ナジャ国立大学理学部化学科

ナワフ・アル・マハリク

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MQ: 概念化。 データのキュレーション。 正式な分析。 調査; 方法論; プロジェクト管理。 リソース; ソフトウェア; 監督; 検証; 視覚化; 執筆—原案。 執筆 - レビューと編集。 NJ: データのキュレーション。 正式な分析。 調査; 方法論; リソース; 監督; 検証; 視覚化; 執筆 - レビューと編集。 NM: 方法論。 調査; データのキュレーション。 MH: 方法論。 調査; データのキュレーション。 LI: 方法論。 調査; データのキュレーション。 SS: 方法論。 調査; データのキュレーション。 LY: 調査と検証。 AA: 調査と検証。 AW: 調査と検証。 SB: 検証。 執筆 - レビューと編集。 著者全員が論文を検討し、原稿の出版版を読んで同意しました。

モハマド・クネイビまたはニダル・ジャラダットへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Qneibi, M.、Jaradat, N.、Al-Maharik, N. 他イオンチャネル受容体における脱感作および不活性化ゲート電流の生物物理学的特性に対するラベンダー コロノピフォリア エッセンシャル オイルの効果。 Sci Rep 13、8417 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-35698-0

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受信日: 2022 年 10 月 16 日

受理日: 2023 年 5 月 22 日

公開日: 2023 年 5 月 24 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35698-0

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