نقش محافظتی بالقوه کاروتنوئیدهای حاصل از زعفران: تمرکز بر آسیب اندام مرتبط با استرس شبکه آندوپلاسمی

خواص ضد سرطانی، آنتی اکسیدانی و تعدیل کننده ایمنی کاروتنوئیدهای زعفران یا آپوکاروتنوئیدها (به عنوان مثال، کروسین، سافرانال، کروستین و پیروکروسین) تحقیقاتی را در مورد فواید آنها برانگیخته است. به نظر می رسد آپوکاروتنوئیدها ترکیب موثری برای درمان بیماری های مزمن مانند اختلالات عصبی، قلبی عروقی، سرطان، تنفسی و اختلالات متابولیک هستند. شبکه آندوپلاسمی (ER) اندامک ضروری موجود در سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی است که در بیوسنتز پروتئین ها، لیپیدها و هورمون های استروئیدی شرکت می کند.

با توجه به نقش ER در تنظیم چندین فرآیند بیولوژیکی اساسی، از جمله مسیرهای متابولیک و پاسخ های ایمنی، عملکرد ناهنجار ER می تواند تأثیر قابل توجهی بر این فرآیندهای حیاتی داشته باشد و منجر به پیامدهای پاتولوژیک جدی شود. قرار گرفتن سلول در معرض چالش‌های محیطی نامطلوب، مانند عوامل سمی، ایسکمی و غیره، باعث تجمع پروتئین‌های بازشده یا نادرست در لومن ER می‌شود که به آن استرس ER نیز می‌گویند. شواهد فزاینده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد اختلال ER به شکل استرس اکسیداتیو/نیتروزاتیو و متعاقب آن مرگ سلولی آپوپتوز نقش عمده‌ای در پاتوژنز بسیاری از بیماری‌های انسانی، از جمله بیماری‌های قلبی عروقی، دیابت شیرین، بیماری‌های نورودژنراتیو و بیماری‌های کبدی دارد. آپوکاروتنوئیدها با خواص منحصر به فرد خود می توانند استرس ER را از طریق PERK/eIF2α/ATF4/CHOP (پروتئین کیناز R (PKR) مانند ER کیناز/فاکتور شروع یوکاریوتی 2α/فاکتور رونویسی فعال کننده 4/C/EBP/پروتئین همولوگ) و X-Box تعدیل کنند.

پروتئین اتصال 1/فاکتور رونویسی فعال کننده 6 مسیرهای (XBP1/ATF6). علاوه بر این، آنها آپوپتوز را از طریق مهار آبشار کاسپاز وابسته به آندوپلاسمی و میتوکندری سرکوب می‌کنند و می‌توانند بیان SIRT1 (تنظیم‌کننده اطلاعات خاموش 1) و Nrf2 (فاکتور 2 مرتبط با فاکتور هسته‌ای اریتروئید 2) را تحریک کنند و در نتیجه منجر به محافظت در برابر استرس اکسیداتیو شوند. این بررسی مزایای بالقوه آپوکاروتنوئیدها را در اختلالات مختلف مرتبط با استرس ER خلاصه می کند.

The anticancer, antioxidant, and immunomodulatory properties of carotenoids from saffron or apocarotenoids (e.g., crocin, safranal, crocetin, and picrocrocin) have prompted research into their benefits. Apocarotenoids seem to be effective compound for the treatment of chronic diseases, such as neurodegenerative, cardiovascular, cancer, respiratory, and metabolic disorders. Endoplasmic reticulum (ER) is an essential organelle found in the cytoplasm of eukaryotic cells that participates in the biosynthesis of proteins, lipids, and steroid hormones. Given the role of the ER in the regulation of several fundamental biological processes, including metabolic pathways and immune responses, aberrant ER function can have a significant influence on these vital processes and result in serious pathological consequences.

Exposure of cell to adverse environmental challenges, such as toxic agents, ischemia, and so on, causes accumulation of unfolded or misfolded proteins in the ER lumen, also called ER stress. There is a growing evidence to suggest that ER disturbance in the form of oxidative/nitrosative stress and subsequent apoptotic cell death plays major roles in the pathogenesis of many human diseases, including cardiovascular diseases, diabetes mellitus, neurodegenerative diseases, and liver diseases. Apocarotenoids with their unique properties can modulate ER stress through PERK/eIF2α/ATF4/CHOP (protein kinase R (PKR)-like ER kinase/eukaryotic initiation factor 2α/activating transcription factor 4/C/EBP /homologous protein) and X-Box Binding Protein 1/activating transcription factor 6 (XBP1/ATF6) pathways.

In addition, they suppress apoptosis through inhibition of endoplasmic and mitochondrial-dependent caspase cascade and can stimulate SIRT1 (silent information regulator 1) and Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) expression, thereby leading to protection against oxidative stress. This review summarizes the potential benefits of apocarotenoids in various ER-stress-related disorders.