Effect of curcumin on diabetes-induced endothelial dysfunction in rat : role of PKC,COX-2 and NF-kB

Abstract

ระดับน้ำตาลในเลือดที่สูงเป็นระยะเวลานานในโรคเบาหวาน เป็นสาเหตุให้มีการสร้างสารอนุมูลอิสระ (ROS) เป็นจำนวนมาก และส่งผลต่อการสูญเสียหน้าที่ของเซลล์เอนโดทีเลียม ขมิ้นชัน (Curcuma longa, L.) เป็นพืชที่พบมากในประเทศแถบเอเซีย และมีการนำมาใช้เป็นส่วนผสมของอาหารและยารักษาโรคอย่างแพร่หลาย นอกจากนี้ยังพบว่าขมิ้นชันมีฤทธิ์ทางการรักษาหลากหลายสรรพคุณ การศึกษาวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาฤทธิ์ของสารเคอคูมิน (curcumin) ซึ่งเป็นสารออกฤทธิ์ที่สำคัญของขมิ้นชัน ต่อการทำงานของเซลล์เอนโดทีเลียมในโรคเบาหวาน โดยการออกฤทธิ์ผ่านทางคุณสมบัติต้านการเกิดอนุมูลอิสระ (antioxidant) ต้านการอักเสบ (anti-inflammation) และยับยั้งการทำงานของโปรตีนไคเนสซี (PKC inhibition) ในการทดลองใช้หนูขาวเพศผู้ พันธุ์ Wistars แบ่งออกเป็น 5 กลุ่ม คือ 1) กลุ่มเบาหวาน (DM) ทำให้เป็นเบาหวานโดยการฉีดสารสเตรปโตโซโตซิน (STZ) ทางหลอดเลือดดำในขนาด 55 มก. ต่อ กก.นน.ตัว 2) กลุ่มเบาหวานที่ได้รับเคอคูมิน 30 มก. ต่อ กก. นน.ตัว (DM+cur30) 3) กลุ่มเบาหวานที่ได้รับเคอคูมิน 300 ม.ก. ต่อ ก.ก. นน.ตัว (DM+cur300) 4) กลุ่มควบคุม (con) และ 5) กลุ่มควบคุมที่ได้รับเคอคูมิน 300 ม.ก.ต่อ ก.ก. นน.ตัว (con+cur300) โดยหนูได้รับเคอคูมินจากการป้อนด้วยขนาด 30 และ 300 มก. ต่อ กก. นน.ตัว ตามลำดับ ซึ่งได้รับเคอคูมินหลังจากการฉีดสาร STZ 6 สัปดาห์ จากสมมติฐานระดับน้ำตาลในเลือดสูงจะทำให้เกิดอนุมูลอิสระเป็นจำนวนมาก และทำให้เกิดการกระตุ้นการทำงานของ PKC NF-κB และ COX-2 ปริมาณอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นจำนวนมากในเซลล์เอนโดทีเลียมนั้น ส่งผลต่อการขยายตัวของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กต่อสารกระตุ้นลดลง หลังจากการฉีดสาร STZ เป็นเวลา 12 สัปดาห์ การศึกษาภาวะการสูญเสียหน้าที่ของเซลล์เอนโดทีเลียมในเบาหวาน ทำโดยวิเคราะห์การตอบสนองของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กในลำไส้ต่อสารอะเซทิลโคลีน (ACh) และสารโซเดียมไนโตรพัซซายด์ (SNP) โดยเทคนิคทางอินทราไวทัล ฟลูออเรสเซนท์ ไมโครสโคปี พบว่าเบาหวานทำให้การตอบสนองของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กในลำไส้ต่อสารอะเซทิลโคลีน ซึ่งมีฤทธิ์ขยายหลอดเลือดที่ทำงานผ่านเซลล์เอนโดทีเลียมลดลง (P<0.01) ในขณะที่ไม่มีผลการตอบสนองของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กในลำไส้ต่อสารโซเดียมไนโตรพัซซายด์ ซึ่งมีฤทธิ์ขยายหลอดเลือดโดยไม่ผ่านเซลล์เอนโดทีเลียม นอกจากนี้การเสริมเคอคูมินทำให้การตอบสนองของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กต่อสารอะเซทิลโคลีนเพิ่มขึ้น ทั้งสองระดับความเข้มข้น (30 และ 300 มก.ต่อ กก.นน.ตัว) (P<0.01) จากนั้นศึกษากลไกการทำงานในระดับโมเลกุลของผลของเคอคูมินต่อการเป็นตัวกำจัดอนุมูลอิสระ (antioxidant) โดยใช้สารไฮโดรเอธิดีน ซึ่งมีฤทธิ์จำเพาะต่ออนุภาค superoxide anion ภายในเซลล์ พบ superoxide anion มีปริมาณมากในหนูเบาหวาน (P<0.01) และมีปริมาณ superoxide anion ลดลงเมื่อให้เคอคูมินเสริมทั้งสองขนาดความเข้มข้น (P<0.01) และพบความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างปริมาณอนุมูลอิสระภายในเซลล์และการขยายตัวของหลอดเลือดแดง อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (r2=0.78, P<0.01) การวิเคราะห์โดยการหาปริมาณพรอสตาแกลนดินเพื่อดูบทบาทของเคอคูมิน ต่อสารพรอสตาแกลนดินผ่านทางเอนไซม์ไซโคลออกซิจิเนส-2 ซึ่งมีผลต่อการอักเสบ พบว่าในหนูเบาหวานมีระดับสารพรอสตาแกลนดิน 6-keto-PGF1α น้อยลงแต่สารพรอสตาแกลนดิน TXB2 มากขึ้น เมื่อให้เคอคูมินเสริมพบ 6-keto-PGF1α มากขึ้นในหนูเบาหวานที่ได้รับเคอคูมิน (P<0.05) เมื่อดูอัตราส่วนระหว่างพรอสตาแกลนดิน 6-keto-PGF1α ต่อ TXB2 ของหลอดเลือดในหนูเบาหวานมีสัดส่วนน้อยกว่าในหนูกลุ่มควบคุม การให้เคอคูมินเสริมทำให้อัตราส่วนนี้มีค่าเพิ่มขึ้น การวิเคราะห์ทาง Immunohistochemistry ของหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก พบว่าการแสดงออกของ PKC COX-2 และ NF-κB เพิ่มขึ้นในหนูเบาหวาน การแสดงออกเหล่านี้ถูกยับยั้งโดยการให้เคอคูมินเสริมในหนูเบาหวาน (DM+cur) โดยสรุปการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า การเสริมเคอคูมินในหนูเบาหวานสามารถทำให้ภาวะการสูญเสียหน้าที่ของเซลล์เอนโดทีเลียมในเบาหวานดีขึ้น ซึ่งผลของเคอคูมินนี้อาจผ่านทางการกำจัดอนุมูลอิสระ (antioxidant) หรือยับยั้ง COX-2 และ NF-κB (anti-inflammation) และยับยั้งการทำงานของโปรตีนไคเนสซี (PKC inhibition) ดังนั้นการให้เคอคูมินเสริมจะมีประโยชน์สำหรับผู้ป่วยเบาหวานต่อการทำงานของหลอดเลือดขนาดเล็กให้ดีขึ้น และป้องกันการเกิดภาวะแทรกซ้อนของหัวใจและหลอดเลือดได้