Människokroppens normala funktion kräver ett stadigt flöde av energi i form av adenosintrifosfat (ATP). Trikarboxylsyracykeln (TCA), en viktig ATP-producerande process i mitokondrierna, är ett viktigt nav av metaboliter och säkerställer en fin balans mellan dess cykliska intermediärer, kallat "metaboliskt flöde". Detta flöde tros vara försämrat vid hjärtrelaterade sjukdomar som myokardischemi (MI), där blodflödet till hjärtat minskar, hjärtmusklerna eller kardiomyocyterna från att få tillräckligt med syre. Minskad ATP-syntes och ökad glukosnedbrytning, eller "glykolys", markerar MI, men det är svårt att manipulera TCA-cykeln för behandlingsstrategier.
Ginkgo biloba L.-extrakt (GBE), som innehåller den aktiva komponenten bilobalid, har ofta använts som ett populärt örtmedicin vid behandling av ischemiska hjärtsjukdomar, men dess exakta verkningsmekanism är okänd. Forskare under ledning av prof. Jinlan Zhang från Kinas Institute of Materia Medica avslöjade framgångsrikt vetenskapen bakom GBE:s hjärtskyddande effekter i en ny studie. "GBE:s reglering av energimetabolism väckte vår uppmärksamhet eftersom hjärtat arbetar kontinuerligt och behöver energi för att driva cirkulationssystemet", säger prof. Zhang.
Studien, som publicerades i Journal of Pharmaceutical Analysis, avslöjar hur kolöverföring från glykolys till TCA-cykeln blockeras i MI-påverkade kardiomyocyter. Forskarna upptäckte att TCA-flödet var tydligt stört i dessa celler, som föredrog att använda alternativa kolkällor snarare än glukos för att ge en konstant tillförsel av energi. Trots detta kunde inte blockeringen och den försämrade ATP-produktionen undvikas i de skadade cellerna. Ischemiska kardiomyocyter innehöll större mängder enzymer som omvandlade kolkällor till metaboliter, både före och under TCA-cykeln, vilket kan ha fått metaboliterna att ackumuleras och störa det metabola flödet, eftersom de inte kunde komma in i cykeln i överskott.
Intressant nog, när de behandlade de skadade cellerna med GBE, fann författarna att bilobalid kunde skydda mitokondrierna och bevara ATP-genereringen. Enzymnivåerna i de behandlade cellerna sjönk och förhindrade metabolitackumulering, ökade metabolt flöde och minskade trycket på hjärtcellerna. Denna modulering av metaboliskt flöde i GBE-behandlade celler skiljer sig från tidigare rapporterade mekanismer.
De undersökte sedan myokardvävnaden hos GBE-behandlade råttor, som visade färre tecken på MI-skada än obehandlade vävnadsprover. Fynden stämde överens med de ISO-skadade cellerna, vilket tyder på att bilobalid skyddar hjärtmusklerna.
Även om forskning om metabola läkemedel i MI nyligen har fått draghjälp, är framgången fortfarande långt borta. Resultaten av bilobalidbehandling som erhållits i denna studie ger inte bara fler bevis på MI:s metabola patologi, utan ger också inspiration till nya växtbaserade terapier.
"MI är en stor risk för människors hälsa runt om i världen och det är viktigt att klargöra dess patofysiologi och potentiella terapeutiska behandlingar", säger prof. Zhang. "Våra resultat verkar lovande, och vi förväntar oss att hämta inspiration från denna forskning om den metaboliska mekanismen och den materiella basen i behandlingen av MI", avslutar hon.
VAD MAN TA BORT FRÅN DENNA ARTIKEL:
- The tricarboxylic acid (TCA) cycle, an important ATP-producing process in the mitochondria, is a major hub of metabolites and ensures a fine balance between its cyclic intermediates, referred to as the ‘metabolic flux.
- Ischemic cardiomyocytes contained larger quantities of enzymes that converted carbon sources to metabolites, both before and during the TCA cycle, which might have caused the metabolites to accumulate and disturb the metabolic flux, since they could not enter the cycle in excess.
- The study, which was published in the Journal of Pharmaceutical Analysis, reveals how carbon transfer from glycolysis to the TCA cycle is blocked in MI-affected cardiomyocytes.
