Neuroprotection of Andrographolide against Neurotoxin MPP+-Induced Apoptosis in SH-SY5Y Cells via Activating Mitophagy, Autophagy, and Antioxidant Activities

Highlight

สาร Andro มีฤทธิ์หลากหลายทางเภสัชวิทยา แต่ในการศึกษานี้ได้ศึกษาฤทธิ์ในการป้องกันการตายของเซลล์ประสาทสายพันธุ์นิวโรบลาสโตมา SH-SY5Y ที่จำลองแบบโรคพาร์กินสันโดยใช้สารพิษต่อระบบประสาท MMP+ การป้องกันนี้ได้ผ่านกระบวนการ mitophagy, กำจัดโปรตีน alpha-synuclein ผ่านทาง autophagy และ เพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ทำให้สาร Andro มีคุณสมบัติที่จะเป็นอีกทางเลือกนึงในการป้องกันโรคพาร์กินสัน

ที่มาและความสำคัญ

โรคพาร์กินสัน เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเซลล์โดปามีนและการรวมกันของ alpha-synuclein ซึ่งมีสาเหตุมาจากการสร้างสารอนุมูลอิสระที่มากเกินไปส่งผลให้เกิดการทำงานที่ผิดปกติของไมโตคอนเดรียและกระบวนการออโตฟาจี (autophagy) ตามลำดับ ในปัจจุบันได้มีการศึกษาทางเภสัชวิทยาของสาร Andrographolide หรือ Andro เป็นจำนวนมาก เช่น ฤทธิ์การต้านเบาหวาน ต้านมะเร็ง ต้านการอักเสบ เป็นต้น อย่างไรก็ตามงานวิจัยที่ศึกษาฤทธิ์ของสาร Andro ในการป้องกันสารพิษต่อระบบประสาท (neurotoxin) MMP+ ที่ชักนำในเซลล์ประสาทสายพันธุ์นิวโรบลาสโตมา SH-SY5Y ให้เป็นโรคพาร์กินสันยังไม่พบ ดังนั้นในการศึกษานี้ เราจึงได้ตั้งสมมติฐานว่า สาร Andro น่าจะมีฤทธิ์ป้องกันระบบประสาทต่อสาร MMP+ ที่ชักนำให้เกิดการตายแบบ apoptosis โดยผ่านทางกระบวน mitophagy เพื่อกำจัดไมโตคอนเดรียที่มีการทำงานที่ผิดปกติและการต้านสารอนุมูลอิสระ

Abstract

Parkinson’s disease (PD) is associated with dopaminergic neuron loss and alpha-synuclein aggregation caused by ROS overproduction, leading to mitochondrial dysfunction and autophagy impairment. Recently, andrographolide (Andro) has been extensively studied for various pharmacological properties, such as anti-diabetic, anti-cancer, anti-inflammatory, and anti-atherosclerosis. However, its potential neuroprotective effects on neurotoxin MPP⁺-induced SH-SY5Y cells, a cellular PD model, remain uninvestigated. In this study, we hypothesized that Andro has neuroprotective effects against MPP⁺-induced apoptosis, which may be mediated through the clearance of dysfunctional mitochondria by mitophagy and ROS by antioxidant activities. Herein, Andro pretreatment could attenuate MPP⁺-induced neuronal cell death that was reflected by reducing mitochondrial membrane potential (MMP) depolarization, alpha-synuclein, and pro-apoptotic proteins expressions. Concomitantly, Andro attenuated MPP⁺-induced oxidative stress through mitophagy, as indicated by increasing colocalization of MitoTracker Red with LC3, upregulations of the PINK1–Parkin pathway, and autophagy-related proteins. On the contrary, Andro-activated autophagy was compromised when pretreated with 3-MA. Furthermore, Andro activated the Nrf2/KEAP1 pathway, leading to increasing genes encoding antioxidant enzymes and activities. This study elucidated that Andro exhibited significant neuroprotective effects against MPP⁺-induced SH-SY5Y cell death in vitro by enhancing mitophagy and clearance of alpha-synuclein through autophagy, as well as increasing antioxidant capacity. Our results provide evidence that Andro could be considered a potential supplement for PD prevention.

Keywords: Parkinson’s disease, andrographolide, MPP+, SH-SY5Y cells, ROS, Nrf2, mitophagy

Citation: Prasertsuksri, P.; Kraokaew, P.; Pranweerapaiboon, K.; Sobhon, P.; Chaithirayanon, K. Neuroprotection of Andrographolide against Neurotoxin MPP⁺-Induced Apoptosis in SH-SY5Y Cells via Activating Mitophagy, Autophagy, and Antioxidant Activities. Int. J. Mol. Sci.2023, 24, 8528. https://doi.org/10.3390/ijms24108528

Neuroprotection of Andrographolide against Neurotoxin MPP+-Induced Apoptosis in SH-SY5Y Cells via Activating Mitophagy, Autophagy, and Antioxidant Activities

Highlight

ที่มาและความสำคัญ

Abstract

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

15. LIFE ON LAND