C. G. Le Prell

университет във Флорида, Гейнсвил, Флорида, САЩ

вещества

П. М Ганьо

b Център за биология на слуха и глухотата на Фей и Карл Саймънс/Централен институт за глухи при Вашингтонския университет, Катедра по отоларингология, Медицинско училище във Вашингтонския университет

c OtoMedicine, Inc., Ann Arbor, MI, САЩ

D. C. Bennett

c OtoMedicine, Inc., Ann Arbor, MI, САЩ

К. К. Олемилер

b Център за биология на слуха и глухотата на Фей и Карл Саймънс/Централен институт за глухи при Вашингтонския университет, Катедра по отоларингология, Медицинско училище във Вашингтонския университет

Резюме

Оксидативният стрес е широко замесен като причина за клетъчна смърт и невронна дегенерация при множество болестни състояния; обаче доказателствата за успешна намеса с диетични антиоксидантни манипулации са смесени. В това проучване ние изследвахме потенциала за защита на клетките във вътрешното ухо, използвайки хранителна добавка с множество антиоксидантни компоненти, избрани поради тяхната потенциална интерактивна ефективност. Защита срещу перманентно изместване на прага (PTS) се наблюдава при мишки CBA/J, поддържани на диета, допълнена с комбинация от β-каротин, витамини С и Е и магнезий, в сравнение с PTS при контролни мишки, поддържани на пълноценна хранителна диета. Въпреки че оцеляването на космените клетки не е подобрено, индуцираната от шума загуба на фиброцити тип II в страничната стена е значително намалена (p Ключови думи: оксидативен стрес, антиоксидант, свободни радикали, чистач, бета-каротин, витамин С, витамин Е, магнезий, шум, слух

Въведение

Митохондриалната дисфункция и оксидативният стрес са до голяма степен замесени в множество прогресивни невродегенеративни заболявания и се препоръчва лечение със свободни радикали за намаляване на прогресията на заболяването за двете най-чести човешки невродегенеративни заболявания, които включват болестта на Алцхаймер (1-4) и болестта на Паркинсон ( 5–10). Всъщност болестта на Хънтингтън, атаксията на Фридрих, амиотрофичната латерална склероза, епилепсията и дори острата травма (като увреждане на гръбначния мозък) се смятат за обусловени от цитозолен оксидативен стрес и антиоксидантните терапии представляват широк интерес (11, 12).

В опит да се запълни „разликата в ефикасността“, получена при използване на подходи с един агент, редица разследвания са изследвали комбинации от агенти (25–29). Всъщност, тъй като те са насочени към по-голямо разнообразие от свободни радикали и работят в различни клетъчни отделения, лечението, което комбинира множество антиоксиданти, е предложено като възможност за лечение на множество болестни състояния (за примери и рецензии вж. 30, 31–38). Витамини А, С и Е са особено добре проучена комбинация, тъй като заедно действат за извличане на синглетен кислород, намаляване на пероксилните радикали и спиране или предотвратяване на липидно пероксидация в митохондрии, ядра, ендоплазмен ретикулум и липидни мембрани (за примери и рецензии, виж 32, 39, 40–49).

Успешният превод на човешки пациенти изисква средствата да се доставят през устата, без да се нарушава значително ефикасността. Преминаването от инжектирани лечения към парадигма за перорално приложение значително компрометира ефикасността на някои други антиоксиданти. Например, защитата значително намалява, когато N-ацетилцистеин (NAC) се доставя чрез орален сондаж, вместо чрез инжекции (76). Ефикасността на лечението също има потенциал да бъде променена с манипулиране на източника на хранителни вещества. Например заменихме водоразтворимия аналог на витамин Е Trolox, използван в предишно проучване (вж. 26), с диетичен α-токоферол. Ефективността на антиоксиданта in vitro очевидно варира при различните форми на витамин Е (за преглед вж. 49). За да се изследва потенциалът за терапевтична полза при перорални хранителни лечения, това проучване изследва защитните ефекти на β-каротин, витамини С и Е и магнезий, използвайки мишки CBA/J, поддържани при различни допълнени диети.

Това проучване разширява по-ранните открития по няколко важни начина. Първо, тази работа разширява предишни проучвания от морското свинче до мишката, потвърждавайки защитата на вътрешното ухо с антиоксидантни хранителни вещества във втори модел на гризачи. Второ, в настоящото разследване всички агенти бяха доставяни орално чрез модифицирани диети. Потвърждението за перорално лечение, което ефективно намалява оксидативния стрес и може лесно да бъде доставено като част от ежедневната диета, ще бъде полезно в други предклинични проучвания, предназначени да оценят потенциала за антиоксидантни ползи за всички модели на заболяването, предвид приноса на оксидативен стрес към множество заболявания. Демонстрацията на „ефективна“ антиоксидантна диета при мишки е особено полезна, тъй като това също така позволява бъдещата възможност за механистични изследвания на взаимодействието на гените и диетата. Трето, лечението е започнато 28 дни преди шума, за да се позволи стабилизиране на нивата на плазмата и тъканите. Предишни проучвания показват, че стабилни плазмени и тъканни нива на витамин С се получават (при хора) приблизително 3 седмици след започване на диетичното лечение (77), а нивата на витамин Е се стабилизират по подобен начин през първоначалния едномесечен прозорец на лечение (за преглед вж. ).

Материали и методи

Субекти

Диетична манипулация

Персонализираните диети са формулирани с принос от диетолог на Harlan-Teklad и се основават на пълноценна хранителна диета, препоръчана от Американския институт по хранене (AIN-93M, за поддържане на зрели гризачи). По време на формулирането на всички диети AIN-93M (включително контролна диета), редовното соево масло беше заменено с масло, премахнато от токоферол, а обикновеният казеин беше заменен с екстрахиран с алкохол казеин, за да се сведе до минимум неконтролираните източници на витамин Е. Всички диети (контролирани и допълнени) съдържаха стандартни витаминни (10 mg добавка на kg чау, AIN-93-VX, витаминен микс TD.94047) и минерални (35 mg добавка на kg chow, AIN-93-MX, минерална смес TD.94049) добавки. Контролната диета не осигурява аскорбинова киселина. Мишките, както повечето бозайници, произвеждат ендогенен витамин С (84, 85); по този начин нормалните лабораторни диети за мишки не включват витамин С.

Всички мишки са били на диета за контрол поне един месец преди диетична манипулация; от тях, 16 контролни мишки са били поддържани на контролна диета през цялото проучване. За останалите останали (експериментални) субекти диетичното лечение започва 28 дни преди шума и продължава през останалата част от проучването. Тези субекти са получавали диети с подобрен β-каротин (Sigma-Aldrich, # C9750), витамин С (Rovimix Stay-C 35 от DSM, # 0483044), витамин Е (сух витамин Е ацетат 50% тип SD от DSM, # 0488550) и магнезий (магнезиев цитрат, безводен, USP от Spectrum Chemical, # M2036) (TD.07215/Диета A: n = 8; TD.07506/Диета B: n = 7; виж Таблица 1). Диетата В съдържа 2,9Х β-каротин, 3,1 пъти витамин Е, 1,6 пъти витамин С и 1,7 пъти магнезий в сравнение с диета А, докато протеините, мазнините и калоричното съдържание не се различават в различните диети (вж. Таблица 1). Мишките на контролната диета бяха съпоставени с мишките на експерименталните диети по отношение на сесиите за влизане в проучването и излагане на шум.

маса 1

Персонализирани диетични рецепти Всички количества са в mg добавка за килограм пелетирана чау.