Effekten af magnolol, der regulerer SIRT3/AMPK/mTOR-signalvejen, på Th17/Treg-immunbalancen i ulcerøs colitis-mus
Colitis ulcerosa (UC) er en kronisk inflammatorisk tarmsygdom, der er forbundet med dysbiose i tarmens mikrobiota. Selvom medicinsk behandling (herunder 5-aminosalicylsyre, kortikosteroider, immunosuppressiva, biologiske lægemidler og probiotika) på nuværende tidspunkt kan lindre symptomerne, er disse behandlinger begrænset af høje tilbagefaldsrater og uundgåelige bivirkninger (såsom kvalme, opkastning, knoglemarvssuppression, infektion og kræftrisiko). Derfor er der et presserende behov for at udvikle nye og effektive behandlinger for UC. Genetiske faktorer, tarmmiljø, immunrespons, celleapoptose og infektion er alle forbundet med UC. Ifølge rapporter udviser UC-patienter nedsat tarmmikrobiota, hvilket fører til øget permeabilitet af tarmepitelcellebarrieren og udløser intestinale inflammatoriske reaktioner; og i udviklingen af UC øges T-hjælper 17-celler (Th17), der forårsager inflammation, normalt, mens regulatoriske T-celler (Treg), der hæmmer inflammation, falder. Regulering af Th17/Treg-balancen ved at modulere tarmens mikrobiota kan behandle UC. Derfor er regulering af Th17/Treg-balancen blevet et vigtigt mål for behandling af UC.

Osmanthus-ekstrakt er et naturprodukt, der findes i mange forskellige planter som f.eks. krysantemum, peberfrugt og perilla. Det har antiinflammatoriske, antioxidante, antitumorale og antivirale virkninger. Flere og flere beviser tyder på, at magnolol kan reducere udskillelsen af pro-inflammatoriske cytokiner som TNF - α og IL-6 og derved hæmme inflammatoriske reaktioner. Det er blevet anvendt til behandling af inflammationsrelaterede sygdomme, herunder UC. Ifølge rapporter har luteolin en regulerende effekt på tarmmikrobiotaen og kan have en effektiv indvirkning på behandlingen af UC ved at justere sammensætningen og strukturen af tarmmikrobiotaen. Det er dog stadig uklart, om magnolol kan regulere Th17/Treg-balancen i UC.

Den dynamiske balance mellem Treg og Th17 reguleres af flere signalveje, blandt hvilke den AMP-aktiverede proteinkinase (AMPK)/mammalske mål for rapamycin (mTOR) signalvej er en af dens vigtige reguleringsveje. Forskning har vist, at ved at øge fosforyleringsniveauet for AMPK og reducere fosforyleringsniveauet for mTOR, kan human Th17/Treg-celledifferentiering reguleres, og denne effekt kan blokeres af AMPK-signalinhibitor Compound C; I dextransulfatnatrium (DSS) - induceret UC-rotte-model kan forbedret AMPK-phosphorylering reducere mTOR-ekspression og niveauer af forskellige inflammatoriske cytokiner, hvilket fører til reduceret Th17-celledifferentiering. Silent information regulator 3 (SIRT3) er et antiinflammatorisk og tumorundertrykkende gen, der interagerer med tarmmikrobiotaen under tumorigenese i tyktarmen. Det er blevet rapporteret, at mus med SIRT3-mangel er meget følsomme over for colitis og tumorudvikling. Tip: SIRT3 kan være forbundet med udviklingen af UC. I mellemtiden er SIRT3 også en opstrøms regulator af AMPK/mTOR-vejen, og dens overekspression kan opregulere AMPK-phosphorylering og nedregulere mTOR-phosphorylering, hvilket hæmmer inflammation. En nylig undersøgelse viste, at magnolol kan øge SIRT3-ekspressionen og forhindre cerebral iskæmi-reperfusionsskade ved at regulere SIRT3/AMPK/mTOR-signalvejen. Derfor har denne undersøgelse til formål at undersøge, om den beskyttende virkning af magnolol på UC er relateret til Th17/Treg-immunbalancen, og analysere dens mekanisme for at afklare den beskyttende virkning af magnolol på UC og give reference til behandling af UC og anvendelse af magnolol.

I de senere år er traditionel kinesisk medicin blevet brugt i vid udstrækning til behandling af UC. Et stigende antal undersøgelser tyder på, at traditionel kinesisk medicin spiller en vigtig rolle i reguleringen af tarmens mikrobiota under behandlingen af UC. Osmanthus fragrans er en af de mest grundigt undersøgte bioflavonoider. Flavonoider er naturlige forbindelser med lav toksicitet, og indtil videre er deres anvendelse ikke blevet registreret med alvorlige bivirkninger, hvilket gør dem meget sikre. I dette studie blev effekten af magnolol på DSS-induceret UC undersøgt in vivo. Vores resultater viser, at magnolol har en betydelig effekt på UC, hvilket kan påvises ved vægttab, DAI-score, reduktion af mukosal nekrose og infiltration af inflammatoriske celler. Dette er i overensstemmelse med tidligere forskning og bekræfter endnu en gang magnolols beskyttende effekt på UC.
Tidligere undersøgelser har vist, at luteolin kan hæmme Th17-respons i T-cellemedierede autoimmune sygdomme; Og det kan udøve antiinflammatoriske virkninger ved at inducere CD4 + CD25- til at omdanne til Treg-celler. Der er også rapporter om, at luteolin kan hæmme produktionen af proinflammatoriske cytokiner såsom TNF - α, IL-1 β, IL-6 og IL-17 i UC-modelmus; Osmanthus-derivater kan udøve in vivo-beskyttende virkninger i DSS-inducerede UC-modeller ved at reducere niveauerne af Th1-, Th2- og Th17-celler. Vi undersøgte yderligere effekten af magnolol på Th17/Treg-balancen, som er en af de vigtige mekanismer, der ligger til grund for udviklingen af UC. I denne undersøgelse fandt vi et signifikant fald i procentdelen af Treg-celler og en signifikant stigning i procentdelen af Th17-celler i miltlymfocytter fra UC-mus. Th17/Treg-forholdet i UC-mus er i alvorlig ubalance. Milten er et vigtigt immunorgan, og DSS kan fremkalde immundysfunktion hos UC-mus, hvilket fører til kompenserende splenomegali; Og luteolin kan reducere miltindekset og lindre DSS-induceret colitis hos mus. Denne undersøgelse bekræfter yderligere den betydelige Th17/Treg-ubalance i miltlymfocytter fra UC-mus, hvilket er i overensstemmelse med menneskelig UC.
Differentieringsprocessen for Th17-celler medieres af den transkriptionelle regulering af ROR γ t. Th17-celler producerer pro-inflammatoriske cytokiner, herunder IL-17, IL-21, IL-22, IL-23 og IL-25, som bidrager til udviklingen af UC. Differentieringen af Tregs reguleres af Foxp3, og modne Tregs udtrykker høje niveauer af Foxp3. Derudover udskiller Tregs hæmmende cytokiner, herunder IL-10, IL-35 og TGF - β, som kan undertrykke adaptive og medfødte immunresponser. Forskning har vist, at øgede Th17-celler producerer høje niveauer af IL-17 og IL-23 og dermed fremmer inflammation. Differentieringen af Treg hæmmes imidlertid, hvilket fører til et fald i immunosuppressive cytokiner, herunder IL-10. Forbedring af Th17/Treg-ubalancen kan hjælpe med at genopbygge tarmens immunhomøostase og reducere UC. Denne undersøgelse viste, at det antiinflammatoriske cytokin IL-10 blev øget, og at de proinflammatoriske cytokiner IL-6, IL-17 og IL-23 blev reduceret i luteolingruppen; Tip: Intervention af magnolol forbedrede Th17/Treg-ubalancen i DSS-induceret UC-model, i overensstemmelse med tidligere undersøgelser; Derudover viste yderligere analyse, at magnolol signifikant nedregulerede ROR γ t og opregulerede Foxp3 i UC-mus. På grund af den positive sammenhæng mellem ROR γ t og Th17-celledifferentiering og den positive sammenhæng mellem Foxp3 og Treg-celledifferentiering viser vores forskningsresultater yderligere, at magnolol bidrager til balancen mellem Th17/Treg-celledifferentiering.
Th17/Treg-celledifferentiering reguleres af to vigtige næringssensorveje, AMPK og mTOR. SIRT3 er en effektiv deacetylase, som har vist sig at aktivere AMPK/mTOR-vejen for at fremme autofagi, mens SIRT3-mangel kan hæmme AMPK/mTOR-vejen. I denne undersøgelse observerede vi, at niveauerne af SIRT3-protein og p-AMPK/AMPK-forholdet i tyktarmsvævet hos UC-mus var betydeligt lavere end hos normale mus, mens p-mTOR/mTOR-forholdet var betydeligt højere end hos normale mus, hvilket indikerer en mangel på SIRT3 hos UC-mus og hæmning af AMPK-aktivering. Osmanthus fragrans kan regulere AMPK-aktiviteten ved at modulere udtrykket af silencerende reguleringsproteiner. Liu et al.s undersøgelse viste, at magnolol kan øge transduktionen af SIRT3, aktivere SIRT3/AMPK/mTOR-vejen og lindre cerebral iskæmisk skade. Derfor spekulerer vi i, at magnolols effekt på Th17/Treg-balancen i UC-mus kan være relateret til SIRT3/AMPK/mTOR-vejen. Western blot-resultaterne viste, at magnolol kan øge niveauet af SIRT3-protein i tyktarmsvævet hos UC-mus, forbedre fosforyleringsniveauet af AMPK og nedregulere fosforyleringsniveauet af mTOR, hvilket bekræfter vores hypotese. 3-TYP er en selektiv hæmmer af SIRT3 og er blevet rapporteret til at hæmme SIRT3-ekspression. I denne undersøgelse kombinerede vi magnolol med 3-TYP for yderligere at afklare den beskyttende mekanisme for magnolol på UC-mus. Resultaterne viste, at 3-TYP kunne hæmme aktiveringen af AMPK betydeligt og svække effekten af magnolol på differentieringsbalancen af Th17/Treg-celler i UC-mus betydeligt. Tip: Osmanthus-ekstrakt kan fremme Th17/Treg-balancen i UC-mus ved at aktivere SIRT3/AMPK/mTOR-vejen.
Sammenfattende kan magnolol forbedre Th17/Treg-ubalancen i DSS-inducerede UC-musemodeller, og dens virkningsmekanisme kan være relateret til aktiveringen af SIRT3/AMPK/mTOR-vejen. Denne undersøgelse undersøgte foreløbigt den beskyttende mekanisme af magnolol på UC-mus ud fra Th17/Treg-balancen, hvilket indikerer, at magnolol kan være en effektiv kandidatingrediens til behandling af tarmbetændelse, hvilket giver en lovende behandlingsmetode for UC og giver retning for yderligere forskning i mekanismen for magnolol, der forbedrer UC. For eksempel regulerer SIRT3/AMPK/mTOR-stien autofagi, og hvorvidt magnolols rolle i UC er relateret til autofagi, vil blive udforsket yderligere i fremtidig forskning. Derudover er dyreforsøg et vigtigt led i præklinisk forskning, og i fremtidige studier vil der blive foretaget en grundig analyse af magnolols toksicitet og sikkerhed, hvilket vil danne grundlag for at fremme præklinisk forskning og opnå klinisk oversættelse af lægemidler.