Die Wirkung von Magnolol, das den SIRT3/AMPK/mTOR-Signalweg reguliert, auf das Th17/Treg-Immungleichgewicht bei Mäusen mit Colitis ulcerosa
Colitis ulcerosa (UC) ist eine chronisch entzündliche Darmerkrankung, die mit einer Dysbiose der Darmmikrobiota einhergeht. Gegenwärtig können medikamentöse Therapien (einschließlich 5-Aminosalicylsäure, Kortikosteroide, Immunsuppressiva, Biologika und Probiotika) zwar die Symptome lindern, doch sind diese Behandlungen durch hohe Rückfallquoten und unvermeidliche Nebenwirkungen (wie Übelkeit, Erbrechen, Knochenmarksuppression, Infektionen und Krebsrisiko) begrenzt. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung neuer und wirksamer Therapien für die UC. Genetische Faktoren, das Darmmilieu, die Immunreaktion, die Zellapoptose und Infektionen werden alle mit UC in Verbindung gebracht. Berichten zufolge weisen UC-Patienten eine gestörte Darmmikrobiota auf, was zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmepithelzellenbarriere führt und Entzündungsreaktionen im Darm auslöst. Und beim Fortschreiten der UC nehmen die entzündungsauslösenden T-Helfer 17-Zellen (Th17) in der Regel zu, während die entzündungshemmenden regulatorischen T-Zellen (Treg) abnehmen. Die Regulierung des Th17/Treg-Gleichgewichts durch Modulation der Darmmikrobiota kann UC behandeln. Daher ist die Regulierung des Th17/Treg-Gleichgewichts zu einem wichtigen Ziel für die Behandlung von UC geworden.

Osmanthus-Extrakt ist ein Naturprodukt, das in verschiedenen Pflanzen wie Chrysanthemen, Paprika und Perilla vorkommt. Es hat entzündungshemmende, antioxidative, tumorhemmende und antivirale Wirkungen. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass Magnolol die Sekretion von entzündungsfördernden Zytokinen wie TNF-α und IL-6 verringern kann, wodurch Entzündungsreaktionen gehemmt werden. Es wurde bei der Behandlung von entzündungsbedingten Krankheiten, einschließlich UC, eingesetzt. Berichten zufolge hat Luteolin eine regulierende Wirkung auf die Darmmikrobiota und kann durch Anpassung der Zusammensetzung und Struktur der Darmmikrobiota einen wirksamen Einfluss auf die Behandlung von UC haben. Es ist jedoch noch unklar, ob Magnolol das Th17/Treg-Gleichgewicht bei UC regulieren kann.

Das dynamische Gleichgewicht zwischen Treg- und Th17-Zellen wird durch mehrere Signalwege reguliert, von denen der AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK)/Mammalian Target of Rapamycin (mTOR)-Signalweg einer der wichtigen Regulierungswege ist. Die Forschung hat gezeigt, dass die Differenzierung menschlicher Th17/Treg-Zellen durch die Erhöhung des Phosphorylierungsniveaus von AMPK und die Verringerung des Phosphorylierungsniveaus von mTOR reguliert werden kann und dass dieser Effekt durch den AMPK-Signalinhibitor Compound C blockiert werden kann. Im Dextransulfat-Natrium (DSS)-induzierten UC-Rattenmodell kann eine erhöhte AMPK-Phosphorylierung die mTOR-Expression und die Konzentrationen verschiedener entzündlicher Zytokine verringern, was zu einer geringeren Differenzierung von Th17-Zellen führt. Silent Information Regulator 3 (SIRT3) ist ein entzündungshemmendes und tumorsuppressives Gen, das während der Kolontumorigenese mit der Darmmikrobiota interagiert. Es wurde berichtet, dass Mäuse, denen SIRT3 fehlt, sehr anfällig für Kolitis und Tumorentwicklung sind. Tipp: SIRT3 kann mit dem Fortschreiten von UC in Verbindung gebracht werden. SIRT3 ist auch ein vorgeschalteter Regulator des AMPK/mTOR-Stoffwechsels, und seine Überexpression kann die AMPK-Phosphorylierung hochregulieren und die mTOR-Phosphorylierung herunterregulieren, wodurch Entzündungen gehemmt werden. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat gezeigt, dass Magnolol die SIRT3-Expression erhöhen und zerebrale Ischämie-Reperfusionsschäden durch Regulierung des SIRT3/AMPK/mTOR-Signalwegs verhindern kann. Daher zielt diese Studie darauf ab, zu untersuchen, ob die schützende Wirkung von Magnolol auf UC mit dem Th17/Treg-Immungleichgewicht zusammenhängt, und ihren Mechanismus zu analysieren, um die schützende Wirkung von Magnolol auf UC zu klären und Hinweise für die Behandlung von UC und die Anwendung von Magnolol zu geben.

In den letzten Jahren wurde die traditionelle chinesische Medizin in großem Umfang für die Behandlung von UC eingesetzt. Immer mehr Studien weisen darauf hin, dass die traditionelle chinesische Medizin eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Darmmikrobiota während der Behandlung von UC spielt. Osmanthus fragrans ist eines der am gründlichsten untersuchten Bioflavonoide. Flavonoide sind natürliche Verbindungen mit geringer Toxizität, und bisher wurden bei ihrer Verwendung keine schwerwiegenden Nebenwirkungen festgestellt, was sie sehr sicher macht. In dieser Studie wurde die Wirkung von Magnolol auf DSS-induzierte UC in vivo untersucht. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Magnolol eine signifikante Wirkung auf UC hat, was durch Gewichtsverlust, DAI-Score, Verringerung der Schleimhautnekrose und Infiltration von Entzündungszellen nachgewiesen werden kann. Dies steht im Einklang mit früheren Forschungsergebnissen und bestätigt einmal mehr die schützende Wirkung von Magnolol auf UC.
Frühere Studien haben gezeigt, dass Luteolin die Th17-Reaktion bei T-Zell-vermittelten Autoimmunkrankheiten hemmen kann; und es kann entzündungshemmende Wirkungen ausüben, indem es CD4+CD25- zur Umwandlung in Treg-Zellen veranlasst. Es gibt auch Berichte, dass Luteolin die Produktion von pro-inflammatorischen Zytokinen wie TNF-α, IL-1-β, IL-6 und IL-17 in UC-Modellmäusen hemmen kann; Osmanthus-Derivate können in vivo schützende Wirkungen in DSS-induzierten UC-Modellen ausüben, indem sie die Werte von Th1-, Th2- und Th17-Zellen reduzieren. Wir untersuchten ferner die Wirkung von Magnolol auf das Th17/Treg-Gleichgewicht, das einer der wichtigen Mechanismen ist, die dem Fortschreiten von UC zugrunde liegen. In dieser Studie fanden wir eine signifikante Abnahme des Anteils der Treg-Zellen und einen signifikanten Anstieg des Anteils der Th17-Zellen in den Milzlymphozyten von UC-Mäusen. Das Th17/Treg-Verhältnis bei UC-Mäusen ist stark unausgewogen. Die Milz ist ein wichtiges Immunorgan, und DSS kann bei UC-Mäusen eine Immundysfunktion auslösen, die zu einer kompensatorischen Splenomegalie führt; und Luteolin kann den Milzindex reduzieren und die durch DSS ausgelöste Kolitis bei Mäusen lindern. Diese Studie bestätigt das signifikante Th17/Treg-Ungleichgewicht in den Milz-Lymphozyten von UC-Mäusen, das mit der menschlichen UC übereinstimmt.
Der Differenzierungsprozess von Th17-Zellen wird durch die transkriptionelle Regulierung von ROR γ t vermittelt. Th17-Zellen produzieren pro-inflammatorische Zytokine, einschließlich IL-17, IL-21, IL-22, IL-23 und IL-25, die zum Fortschreiten von UC beitragen. Die Differenzierung von Tregs wird durch Foxp3 reguliert, und reife Tregs exprimieren hohe Mengen von Foxp3. Darüber hinaus sezernieren Tregs hemmende Zytokine, darunter IL-10, IL-35 und TGF-β, die adaptive und angeborene Immunantworten unterdrücken können. Die Forschung hat gezeigt, dass vermehrte Th17-Zellen hohe Mengen an IL-17 und IL-23 produzieren und dadurch Entzündungen fördern. Die Differenzierung von Treg-Zellen wird jedoch gehemmt, was zu einem Rückgang der immunsuppressiven Zytokine, einschließlich IL-10, führt. Eine Verbesserung des Th17/Treg-Ungleichgewichts kann dazu beitragen, die Immunhomöostase des Darms wiederherzustellen und die UC zu reduzieren. Diese Studie zeigte, dass in der Luteolingruppe das entzündungshemmende Zytokin IL-10 erhöht und die proinflammatorischen Zytokine IL-6, IL-17 und IL-23 verringert wurden; Tipp: Die Intervention von Magnolol verbesserte das Th17/Treg-Ungleichgewicht im DSS-induzierten UC-Modell, was mit früheren Studien übereinstimmt; Darüber hinaus zeigte eine weitere Analyse, dass Magnolol ROR γ t signifikant herunterreguliert und Foxp3 in UC-Mäusen hochreguliert. Aufgrund der positiven Korrelation zwischen ROR γ t und der Th17-Zelldifferenzierung und der positiven Korrelation zwischen Foxp3 und der Treg-Zelldifferenzierung zeigen unsere Forschungsergebnisse weiter, dass Magnolol zum Gleichgewicht der Th17/Treg-Zelldifferenzierung beiträgt.
Die Th17/Treg-Zelldifferenzierung wird durch zwei wichtige Nährstoffsensibilisierungswege, AMPK und mTOR, reguliert. SIRT3 ist eine wirksame Deacetylase, die nachweislich den AMPK/mTOR-Weg aktiviert, um die Autophagie zu fördern, während ein SIRT3-Mangel den AMPK/mTOR-Weg hemmen kann. In dieser Studie haben wir festgestellt, dass die Werte des SIRT3-Proteins und das p-AMPK/AMPK-Verhältnis im Dickdarmgewebe von UC-Mäusen deutlich niedriger waren als bei normalen Mäusen, während das p-mTOR/mTOR-Verhältnis deutlich höher war als bei normalen Mäusen, was auf einen Mangel an SIRT3 bei UC-Mäusen und eine Hemmung der AMPK-Aktivierung hinweist. Osmanthus fragrans kann die AMPK-Aktivität regulieren, indem er die Expression von Silencing-Regulationsproteinen moduliert. Die Studie von Liu et al. zeigte, dass Magnolol die Transduktion von SIRT3 erhöhen, den SIRT3/AMPK/mTOR-Signalweg aktivieren und die zerebrale ischämische Schädigung lindern kann. Daher vermuten wir, dass die Wirkung von Magnolol auf das Th17/Treg-Gleichgewicht in UC-Mäusen mit dem SIRT3/AMPK/mTOR-Signalweg zusammenhängen könnte. Die Western-Blot-Ergebnisse zeigten, dass Magnolol die Menge des SIRT3-Proteins im Dickdarmgewebe von UC-Mäusen erhöhen, die Phosphorylierungsmenge von AMPK steigern und die Phosphorylierungsmenge von mTOR herunterregulieren kann, was unsere Hypothese bestätigt. 3-TYP ist ein selektiver Inhibitor von SIRT3 und hemmt Berichten zufolge die SIRT3-Expression. In dieser Studie haben wir Magnolol mit 3-TYP kombiniert, um den Schutzmechanismus von Magnolol bei UC-Mäusen weiter zu klären. Die Ergebnisse zeigten, dass 3-TYP die Aktivierung von AMPK signifikant hemmen und die Wirkung von Magnolol auf das Differenzierungsgleichgewicht von Th17/Treg-Zellen bei UC-Mäusen deutlich abschwächen konnte. Tipp: Osmanthus-Extrakt kann das Th17/Treg-Gleichgewicht in UC-Mäusen durch die Aktivierung des SIRT3/AMPK/mTOR-Stoffwechselwegs fördern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Magnolol das Th17/Treg-Gleichgewicht in DSS-induzierten UC-Mausmodellen verbessern kann und dass sein Wirkmechanismus möglicherweise mit der Aktivierung des SIRT3/AMPK/mTOR-Signalwegs zusammenhängt. Diese Studie untersuchte vorläufig den Schutzmechanismus von Magnolol bei UC-Mäusen aus der Perspektive des Th17/Treg-Gleichgewichts, was darauf hindeutet, dass Magnolol ein wirksamer Kandidat für die Behandlung von Darmentzündungen sein könnte, der eine vielversprechende Behandlungsmethode für UC darstellt und die Richtung für weitere Forschungen über den Mechanismus der Verbesserung von UC durch Magnolol vorgibt. Beispielsweise reguliert der SIRT3/AMPK/mTOR-Stoffwechselweg die Autophagie, und ob die Rolle von Magnolol bei UC mit der Autophagie zusammenhängt, wird in der künftigen Forschung weiter untersucht werden. Darüber hinaus sind Tierversuche ein wichtiges Bindeglied in der präklinischen Forschung, und in künftigen Studien werden eingehende Analysen der Toxizität und Sicherheit von Magnolol durchgeführt werden, um die Grundlage für die Förderung der präklinischen Forschung und die klinische Umsetzung von Arzneimitteln zu schaffen.