Μελέτη του μοριακού μηχανισμού δράσης του αιθέριου ελαίου της μαστίχας που προκαλεί υπολιπιδαιμία

Abstract

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide. Central to the pathology of coronary heart disease is the accumulation of lipids, cholesterol and triglycerides, within the intima of arterial blood vessels. The search for drugs to treat dislipidemia remains a major pharmaceutical focus. In this study, we evaluated the hypolipidemic properties of the essential oil from Chios mastic gum (MGO). The hypolipidemic effect of MGO was investigated in naïve as well as in rats susceptible to detergent-induced hyperlipidemia. MGO administration into naïve rats resulted in a dose-dependent reduction in serum cholesterol and triglycerides levels. In hyperlipidemic rats, MGO treatment had also a strong hypolipidemic effect. By testing various components of MGO, we show for the first time that the hypolipidemic action is associated with camphene. Administration of camphene at a dose of 30 μg/g of body weight in hyperlipidemic rats resulted in a 54.5 % reduction of total cholesterol (p < 0.001), 54 % of LDL cholesterol (p < 0.001) and 34.5 % of triglycerides (p < 0.001). Treatment of HepG2 cells with camphene led to a decrease in cellular cholesterol content to the same extend as mevinolin, a known HMG-CoA reductase inhibitor. We showed that camphene lowers cholesterol and triglycerides in the plasma of hyperlipidemic rats without affecting HMG-CoA reductase activity, suggesting that its hypocholesterolemic and hypotriglyceridemic effects are associated with a mechanism of action different than that of statins. We examined the mechanism by which camphene exerts its hypolipidemic action. We evaluated the effect of camphene on the de novo synthesis of cholesterol and triglycerides from [14C]-acetate in HepG2 cells, along with the statin mevinolin. Camphene inhibited the biosynthesis of cholesterol in a dose dependent manner, and a maximal inhibition of 39 % was observed at 100 μΜ. Mevinolin reduced cholesterol biosynthesis levels up to 3 %. Interestingly, treatment with camphene reduced triglycerides levels by 34 % while mevinolin increased triglycerides levels by 26 %. Additionaly, camphene reduced fatty acid synthesis. Camphene also increased apolipoprotein-AI expression. We also examined the effects of camphene on the expression of SREBP-1, which affects the metabolism of triglycerides and SREBP-2, which mostly affects cholesterol synthesis. Interestingly, camphene increased the nuclear translocation of the mature form of SREBP-1 as it increased both the inactive precursor form and the mature. On the other hand, mevinolin was found to increase the amount of the mature form of SREBP-2. SREBP-1 expression was not affected by mevinolin. The effect of camphene is most likely regulated through SREBP-1, specifically SREBP-1c which is involved in regulating apolipoprotein secretion by affecting MTP levels in response to a decrease in the intracellular cholesterol. We propose that camphene up regulates SREBP-1 expression and MTP inhibition is likely to be a probable mechanism whereby camphene exerts its hypolipidemic effect. Given the critical role that the control of hyperlipidemia plays in cardiovascular disease, the results of our study provide insights into the use of camphene as an alternative lipid lowering agent and merits further evaluation.

Η καρδιαγγειακή νόσος αποτελεί την κυριότερη αιτία θανάτου παγκοσμίως. O κυριότερος μηχανισμός παθογένεσης της καρδιαγγειακής νόσου συνίσταται στην αθηροσκλήρωση, τη συσσώρευση λιπιδίων, χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων στο εσωτερικό των αγγείων. Η αναζήτηση φαρμακευτικών ουσιών που να αντιμετωπίζουν τη δυσλιπιδαιμία αποτελεί επιτακτική ανάγκη προκειμένου να περιοριστεί ο κίνδυνος εμφάνισης της καρδιαγγειακής νόσου. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η υπολιπιδαιμική ιδιότητα του αιθέριου ελαίου της μαστίχας Χίου (MGO). Η χορήγηση του MGO σε επίμυες χωρίς υπερλιπιδαιμία προκάλεσε μείωση των επιπέδων της χοληστερόλης και των τριγλυκεριδίων στο πλάσμα με τρόπο δοσοεξαρτώμενο. Παράλληλα, η χορήγηση του MGO σε επίμυες στους οποίους προκλήθηκε υπερλιπιδαιμία συνοδεύτηκε από ανάλογη υπολιπιδαιμική δράση. Η μεμονωμένη χορήγηση των κύριων συστατικών του MGO σε υπερλιπιδαιμικούς επίμυες απέδωσε την υπολιπιδαιμική δράση του MGO σε ένα μόνο συστατικό του, στο καμφένιο. Η χορήγηση του καμφενίου (30μg/g βάρους πειραματόζωου) σε υπερλιπιδαιμικούς επίμυες προκάλεσε μείωση στα επίπεδα της ολικής χοληστερόλης, της LDL χοληστερόλης και των τριγλυκεριδίων κατά 54,5% (p<0,001), 54% (p<0,001) και 34,5% (p<0,001) αντίστοιχα. Παράλληλα, η επίδραση με καμφένιο στο in vitro μοντέλο των HepG2 κυττάρων οδήγησε σε ελάττωση της συγκέντρωσης της ενδοκυτταρικής χοληστερόλης και των εστέρων της χοληστερόλης. Η μείωση που παρατηρήθηκε στα επίπεδα της χοληστερόλης ήταν παρόμοια με αυτήν της στατίνης μεβινολίνη. Στη συνέχεια εξετάστηκε εάν το καμφένιο επηρεάζει τη δραστικότητα του ενζύμου της αναγωγάσης του HMG-CoA και συγκρίθηκε η δράση του με τη στατίνη. Το καμφένιο δεν επηρέασε τα επίπεδα της αναγωγάσης του HMG-CoA, γεγονός που δείχνει ότι το καμφένιο ασκεί την υπολιπιδαιμική δράση μέσω ενός μοριακού μηχανισμού ευκρινώς διαφορετικού από αυτόν των στατινών. Επιπρόσθετα, το καμφένιο αύξησε τα επίπεδα της πρωτεϊνικής έκφρασης της απολιποπρωτεΐνης ΑΙ, του κύριου πρωτεϊνικού συστατικού των HDL. Επιπλέον, το καμφένιο παρεμπόδισε την εκ νέου βιοσύνθεση της χοληστερόλης με πρόδρομη ένωση το [14C]-οξικό οξύ και βρέθηκε ότι η δράση του είναι δοσοεξαρτώμενη. Συγκεκριμένα, η επίδραση με καμφένιο (100μΜ) προκάλεσε ελάττωση στα επίπεδα της νεοσυντιθέμενης χοληστερόλης κατά 39%. Η μεβινολίνη (37μΜ) σχεδόν εκμηδένισε τα επίπεδα της νεοσυντιθέμενης χοληστερόλης προκαλώντας μείωση στο 3%. Ενδιαφέρον προκάλεσε το γεγονός ότι το καμφένιο ελάττωσε τα επίπεδα των νεοσυντιθέμενων τριγλυκεριδίων κατά 34%, ενώ η μεβινολίνη προκάλεσε αύξηση κατά 26%. Παράλληλα, το καμφένιο ελάττωσε και την εκ νέου σύνθεση των λιπαρών οξέων. Επιπρόσθετα, το καμφένιο ενεργοποίησε το μεταγραφικό παράγοντα SREBP-1, καθώς προκάλεσε αύξηση στα επίπεδα έκφρασης τόσο της πρόδρομης όσο και της ώριμης μορφής του, ενώ δεν επηρέασε τα επίπεδα έκφρασης του SREBP-2. Αντίθετα, η στατίνη προκάλεσε αύξηση στα επίπεδα έκφρασης του SREBP-2, ενώ δεν επηρέασε τον SREBP-1. Η υπολιπιδαιμική δράση του καμφενίου πιθανόν να ρυθμίζεται μέσω του μεταγραφικού παράγοντα SREBP-1 και ενδεχομένως μέσω του SREBP-1c, που εμπλέκεται στη ρύθμιση της σύνθεσης των απολιποπρωτεϊνών, καταστέλλοντας τη δράση του ενζύμου της MTP. Προτείνουμε ότι το καμφένιο μπορεί να δοκιμαστεί στον άνθρωπο ως μια εναλλακτική ή συμπληρωματική θεραπεία προκειμένου να αντιμετωπιστεί ο κίνδυνος εμφάνισης της καρδιαγγειακής νόσου, περιορίζοντας αποτελεσματικά τόσο την υπερχοληστερολαιμία όσο και την υπερτριγλυκεριδαιμία. Τα αποτελέσματα αυτά είναι προκαταρκτικά και απαιτείται περαιτέρω έρευνα προκειμένου να καθοριστούν η φαρμακοκινητική και φαρμακοδυναμική του καμφενίου, να διευκρινιστεί ο μοριακός μηχανισμός της υπολιπιδαιμικής του δράσης και να διασφαλιστεί η χρήση του ως υπολιπιδαιμικό φάρμακο.