NAC jako ochrona komórek jajnika przed stresem oksydacyjnym

Jak NAC chroni komórki ziarniste przed stresem oksydacyjnym?

Badanie eksperymentalne przeprowadzone na komórkach ziarnistych jajnika owiec wykazało, że N-acetylocysteina (NAC) skutecznie łagodzi uszkodzenia oksydacyjne wywołane przez nadtlenek wodoru. Model doświadczalny został skonstruowany w celu oceny mechanizmów ochronnych NAC w kontekście stresu oksydacyjnego, który jest istotnym czynnikiem wpływającym na funkcje reprodukcyjne.

W badaniu wykorzystano pierwotne komórki ziarniste jajnika wyizolowane z owiec w wieku około 2 lat. Komórki zostały pozyskane z pęcherzyków jajnikowych o średnicy 3-8 mm, a ich identyfikację przeprowadzono za pomocą barwienia immunofluorescencyjnego na obecność receptora FSH (FSHR). Optymalny model uszkodzenia oksydacyjnego został ustalony poprzez traktowanie komórek różnymi stężeniami H₂O₂ przez różne okresy. Wykazano, że ekspozycja na 200 μmol/L H₂O₂ przez 12 godzin zmniejszała przeżywalność komórek do około 50%, co stanowiło odpowiedni poziom uszkodzenia do badania efektów ochronnych NAC.

Czy NAC wzmacnia obronę antyoksydacyjną i hamuje apoptozę?

Wyniki badania wykazały, że współdziałanie NAC (100 μmol/L) z H₂O₂ (200 μmol/L) znacząco zmniejszało poziomy reaktywnych form tlenu (ROS) w komórkach ziarnistych w porównaniu z grupą traktowaną wyłącznie H₂O₂. Dodatkowo zaobserwowano zwiększoną ekspresję genów antyoksydacyjnych katalazy (CAT) i dysmutazy ponadtlenkowej 1 (SOD1), co sugeruje aktywację mechanizmów obronnych przeciwko stresowi oksydacyjnemu.

W zakresie parametrów stresu oksydacyjnego, współdziałanie NAC z H₂O₂ znacząco zwiększało zawartość glutationu (GSH) i aktywność dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), jednocześnie zmniejszając zawartość dialdehydu malonowego (MDA) – markera peroksydacji lipidów. Te wyniki potwierdzają zdolność NAC do wzmacniania obrony antyoksydacyjnej komórek.

Badania molekularne wykazały, że NAC hamuje apoptozę indukowaną przez H₂O₂ poprzez modulację ekspresji genów związanych z apoptozą. W grupie współtraktowanej NAC i H₂O₂ zaobserwowano znaczącą regulację w górę ekspresji genu antyapoptotycznego Bcl-2 oraz regulację w dół ekspresji genu proapoptotycznego Bax w porównaniu z grupą traktowaną wyłącznie H₂O₂. Zmiany te były zgodne z poziomami białek, co potwierdzono metodami Western blot i barwieniem immunofluorescencyjnym.

NAC wykazał również zdolność do promowania proliferacji komórek ziarnistych w warunkach stresu oksydacyjnego. Współdziałanie NAC z H₂O₂ znacząco zwiększało aktywność proliferacyjną komórek oraz ekspresję genu PCNA (proliferating cell nuclear antigen) w porównaniu z grupą traktowaną wyłącznie H₂O₂.

Jak NAC wpływa na funkcje endokrynne i szlaki sygnałowe?

W kontekście funkcji endokrynnych, NAC zwiększał wydzielanie hormonów steroidowych przez komórki ziarniste narażone na stres oksydacyjny. Wydzielanie estradiolu (E₂) i progesteronu (P₄) było znacząco zwiększone w grupie współtraktowanej NAC i H₂O₂ w porównaniu z grupą traktowaną wyłącznie H₂O₂. Mechanizm molekularny tego efektu obejmował zwiększoną ekspresję genów związanych ze steroidogenezą: CYP19A1 (aromataza) i 3β-HSD (3-beta-hydroksysteroidowa dehydrogenaza).

Badanie wykazało również przeciwzapalne działanie NAC. Współdziałanie NAC z H₂O₂ znacząco zmniejszało poziomy cytokin prozapalnych IL-18 i IL-1 oraz białka GSDMD (gasdermin D) w supernatancie hodowli komórkowej.

Na poziomie szlaków sygnałowych, badanie ujawniło, że NAC łagodzi uszkodzenia oksydacyjne wywołane przez H₂O₂ poprzez aktywację szlaków NRF2/HO-1 i PI3K/AKT. Współdziałanie NAC z H₂O₂ znacząco zwiększało ekspresję genów NRF2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) i HO-1 (heme oxygenase-1), jednocześnie zmniejszając ekspresję genu Keap-1 (Kelch-like ECH-associated protein 1), negatywnego regulatora NRF2. Na poziomie białek, zaobserwowano znaczący wzrost ekspresji NRF2 i HO-1 oraz stosunków p-PI3K/PI3K i p-Akt/Akt w grupie współtraktowanej NAC i H₂O₂ w porównaniu z grupami traktowanymi wyłącznie NAC lub H₂O₂.

Jakie znaczenie ma działanie NAC dla fizjologii jajnika?

Wyniki tego badania sugerują, że NAC może chronić komórki ziarniste jajnika przed uszkodzeniami oksydacyjnymi wywołanymi przez H₂O₂ poprzez regulację szlaków NRF2/HO-1 i PI3K/AKT. Mechanizmy te mogą obejmować zwiększoną aktywność antyoksydacyjną, hamowanie apoptozy, promowanie proliferacji komórek, zwiększenie wydzielania hormonów steroidowych i hamowanie odpowiedzi zapalnej.

W kontekście fizjologii jajnika, należy podkreślić, że komórki ziarniste odgrywają kluczową rolę w rozwoju pęcherzyków jajnikowych. Proliferacja komórek ziarnistych poprzedza rozwój oocytów, a komunikacja między tymi komórkami a oocytem odbywa się poprzez połączenia szczelinowe. Komórki ziarniste regulują rozwój pęcherzyków poprzez wydzielanie hormonów steroidowych, cytokin i czynników wzrostu, zapewniając odpowiednie środowisko dla rozwoju pęcherzyka. Z kolei oocyty wydzielają czynniki takie jak BMP15 i GDF9, które regulują proliferację i różnicowanie komórek ziarnistych. Receptor FSH na powierzchni błony komórek ziarnistych wiąże się z FSH, aktywuje szlak cAMP, promuje ekspresję genów aromatazy i syntezę estrogenów, co dalej sprzyja wzrostowi pęcherzyka. Pod wpływem LH komórki ziarniste ulegają luteinizacji, utrzymują wydzielanie progesteronu przez komórki ciałka żółtego i dalej regulują dojrzewanie oocytów i owulację.

Badanie to dostarcza cennych informacji na temat potencjalnych korzyści terapeutycznych NAC w leczeniu zaburzeń reprodukcyjnych związanych ze stresem oksydacyjnym, co może mieć istotne implikacje dla zdrowia reprodukcyjnego samic ssaków, w tym potencjalnie ludzi. Dalsze badania są potrzebne, aby ocenić skuteczność NAC w modelach in vivo oraz w badaniach klinicznych.

Podsumowanie

N-acetylocysteina (NAC) wykazuje skuteczne działanie ochronne wobec komórek ziarnistych jajnika narażonych na stres oksydacyjny wywołany nadtlenkiem wodoru. W stężeniu 100 μmol/L NAC znacząco redukuje poziom reaktywnych form tlenu oraz zwiększa ekspresję genów antyoksydacyjnych. Substancja ta wzmacnia system obrony antyoksydacyjnej poprzez zwiększenie poziomu glutationu i aktywności dysmutazy ponadtlenkowej, jednocześnie hamując peroksydację lipidów. NAC wykazuje działanie antyapoptotyczne poprzez regulację ekspresji genów Bcl-2 i Bax oraz wspiera proliferację komórek. W aspekcie funkcji endokrynnych, NAC zwiększa wydzielanie estradiolu i progesteronu oraz ekspresję genów związanych ze steroidogenezą. Mechanizm działania NAC opiera się na aktywacji szlaków NRF2/HO-1 i PI3K/AKT, co przekłada się na kompleksową ochronę komórek ziarnistych i może mieć istotne znaczenie w leczeniu zaburzeń reprodukcyjnych związanych ze stresem oksydacyjnym.

Bibliografia

Chen Hao, Wang Jine, Zhao Bingzhu, Yang Yahua, Yang Chongfa, Zhao Zhijie, Ding Xiaona, Li Yang, Zhang Taojie, Yingpai Zhaxi and Huo Shengdong. N-Acetylcysteine relieving hydrogen peroxide-induced damage in granulosa cells of sheep. Cell Adhesion & Migration 19(1), 2439-13. DOI: https://doi.org/10.1080/19336918.2025.2484182.