Segunda parte| Un inhibidor de NF-κB y un agonista de AMPK: predicción de red e integración multiómica para derivar vías de señalización para acteosido contra la enfermedad de Alzheimer

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Segunda parte|Acteósidos: ¿cómo tratar la enfermedad de Alzheimer como uno de los ingredientes efectivos de Cistanche?

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DISCUSIÓN

enfermedad de alzheimeres una enfermedad de disfunción cognitiva y neuronal progresiva con mecanismos desregulados complejos (Fakhri et al., 2020). La evidencia acumulada ha demostrado que existe una asociación significativa entre la inflamación impulsada por microglia en el cerebro. La microglía son macrófagos en el cerebro (Afridi et al., 2020) que podrían activarse en un fenotipo inflamatorio M1 clásico, caracterizado por una mayor secreción de citocinas proinflamatorias (Hanslik y Ulland, 2020). Como consecuencia, la activación excesiva de M1 podría acelerar el daño neuronal y la neurodegeneración, e incluso exacerbarenfermedad de alzheimer(Bagheri-Mohammadi, 2020). Por lo tanto, es imperativo buscar nuevos enfoques terapéuticos destinados a controlar los puntos de polarización de la microglía, a fin de proporcionar beneficios adaptativos.

Nuestro trabajo anterior ha verificado queActeósidotiene efectos significativos en la mejora de la capacidad de aprendizaje y memoria, y en la protección de las neuronas en ratas (Chen Y. et al., 2020). De manera consistente, el presente estudio también demostró queActeósidopodría aliviar la discinesia inducida por AlCl3-y el trastorno del sistema colinérgico en el pez cebra. emocionado,Acteósidopresentó notables actividades antiinflamatorias en células BV-2 inducidas por LPS.

Acteósidosuprimió la polarización M1 al inhibir la vía NK-κB. Además de la ruta de NF-κB, el análisis de RNA-seq y HPLC-Q-TOF-MS también descubrió que el tratamiento con Acteoside podría afectar la biosíntesis de arginina, así como la biosíntesis de pantotenato y CoA. Se ha informado ampliamente que iNOS podría metabolizar Arg a NO y citrulina, mientras que Arg-1 podría hidrolizar Arg a ornitina y urea, que están asociados con la reparación de neuronas (Rath et al., 2014). La estimulación con LPS condujo a la regulación positiva de iNOS (Figura 2D) y la regulación negativa de Arg-1 (Figura 2E), lo que resultó en un aumento del nivel de NO (Figura 2C). Los datos descubrieron que ACT alivió el aumento del nivel de NO a través de la biosíntesis de arginina.

El ácido pantoténico (PA) es el sustrato principal de la pantotenato quinasa (Kumar et al., 2020) y el metabolito limitante de la velocidad en la biosíntesis de CoA. PA es el precursor obligado de acetil-CoA, que es de particular importancia para las neuronas colinérgicas (Xu et al., 2020) y participa en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) (Atamna, 2004). Estudios recientes mostraron que concentraciones elevadas de CoA conducirían a una morfología mitocondrial alterada y un contenido de ATP más bajo (Kumar et al., 2020). Las células BV-2 inducidas por LPS mostraron una disminución en el número de mitocondrias y un cambio en la forma mitocondrial. Después de la inducción de LPS, aumentó la producción de ROS en las células BV-2. Luego, las ROS sobrecargadas provocaron que los fosfolípidos de la membrana fueran atacados por radicales libres (Magnani et al., 2020), lo que provocó la pérdida de MMP y, a su vez, disfunción mitocondrial y agotamiento de ATP. Se destacó que el tratamiento con ACT mitigó la disminución del contenido de MMP y ATP. Estos datos sugirieron que ACT inducía la disfunción mitocondrial al regular la biosíntesis de pantotenato y CoA.

Se ha informado ampliamente que la polarización de la microglía está estrechamente relacionada con el metabolismo celular (Orihuela et al., 2016). En particular, como centro metabólico, las mitocondrias desempeñan un papel destacado en la regulación del metabolismo celular. Recientemente, las mitocondrias se han posicionado como un punto determinante clave en la polarización de la microglía (Harry et al., 2020). Para comprender mejor el mecanismo de ACT, juzgamos el eje funcional de las mitocondrias por Western blot. Reveló queACTUARdisfunción mitocondrial inducida por la activación del eje AMPK /PGC-1/UCP-2.

Tanto PGC-1 como UCP-2 están relacionados con la biogénesis mitocondrial (Uittenbogaard y Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019), y pueden considerarse los reguladores maestros de ROS (Jamwal et al., 2020). Los informes indicaron que la biogénesis mitocondrial mediada por PGC-1 -y la reducción de ROS dependen de la inducción de UCP-2 (Uittenbogaard y Chiaramello, 2014; de Oliveira Bristot et al., 2019; Jamwal et al., 2020) . Debido a la sobrecarga de ROS, la expresión de PGC-1 y UCP-2 se reguló negativamente en las células BV-2 inducidas por LPS. sugirió queACTUARpodría eliminar el exceso de ROS a través de PGC-1 y UCP-2, restaurando así la función mitocondrial. Según la literatura, la alteración de PGC-1 en células BV-2 podría contribuir a regular la polarización. Curiosamente, el informe anterior encontró que el aumento de la expresión de PGC-1 inhibió la actividad de NF-κB en células BV-2 inducidas por LPS (Yang et al., 2017), lo que calificó la relación entre PGC{{ 9}} y NF-κB en nuestro estudio.

La expresión de PGC-1 se ve afectada por las proteínas de la ruta aguas arriba, como AMPK. AMPK es una proteína clave para el mantenimiento de la homeostasis celular (Qiu et al., 2020), y desempeña varias funciones en la promoción de la polarización M2 de la microglía (Chu et al., 2019). Modula las vías metabólicas en las células (Szewczuk et al., 2020). Encontramos esoActeósidopromovió la activación de AMPK. Al mismo tiempo, la aplicación del compuesto C (inhibidor de AMPK) bloqueó el efecto de ACT sobre la atenuación del exceso de NO inducido por LPS. Por lo tanto, ACT también suprimió la polarización de M1 estimulada por LPS a través de la vía de señalización de AMPK.

Es la primera vez que informamos el mecanismo de ACT sobre la regulación de la polarización de la microglía (Figura 6). Los datos respaldaron que ACT podría desarrollarse como un agente terapéutico para enfermedades neurodegenerativas asociadas con neuroinflamación, como la EA. En particular, vinculamos la polarización de la microglía con el metabolismo celular, lo que explica el efecto de ACT a través de la alteración de la función mitocondrial. La identificación de este eje metabólico, como objetivo de una entidad única, puede conducir a enfoques terapéuticos mucho mejores contra la polarización M1 de la microglía, particularmente enenfermedad de alzheimer.

DECLARACIÓN DE ÉTICA

El estudio con animales fue revisado y aprobado por el Comité de Ética Animal de la Universidad Farmacéutica de China.

CONTRIBUCIONES DE AUTOR

Y-QL, YC, Y-YS y S-QJ realizaron la conceptualización y la metodología. Y-QL realizó la preparación de muestras. Y-QL, S-QJ, Y-YS y S-SW realizaron trabajos experimentales y de conservación de datos. Y-QL, YC y X-LJ realizaron la redacción y la preparación del borrador original. FL y PL realizaron la supervisión, revisión y edición. Todos los autores contribuyeron al artículo y aprobaron la versión enviada.

FONDOS

Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (2019YFC1711000), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nos. 81860773 y 81873185), la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Jiangsu (No. BK20181327) y la Fundación de Ciencias Naturales de Xinjiang. Proyecto Fondo para Jóvenes Académicos Distinguidos (No. 2018Q003).

EXPRESIONES DE GRATITUD

Los autores agradecieron a PZ, H-YW, Yu-Meng Shen y Wei Jiang por su asistencia técnica, así como a Jia-Lin Yu por su pulido.