Trescientas varillas basadas en la vía PI3K/AKT/mTOR promueven la autofagia inducida por lipopolisacáridos e inhiben la inflamación en células RAW264.7
El lipopolisacárido (LPS) es una endotoxina liberada por bacterias Gram negativas, que puede estimular respuestas inflamatorias inmunitarias en la toxicidad bacteriana causada por infecciones bacterianas Gram negativas en el cuerpo humano. Los macrófagos suelen participar en las respuestas inflamatorias y la fagocitosis, y la línea de macrófagos RAW 264.7 tratados con LPS es un modelo celular utilizado habitualmente para las respuestas inflamatorias de las células inmunitarias. La autofagia es un proceso catabólico en el que los contenidos citoplasmáticos son transportados por los autofagosomas a los lisosomas para su degradación extensiva con el fin de mantener la homeostasis celular. La autofagia, como importante mecanismo celular, está implicada en la aparición y el desarrollo de diversas enfermedades como las autoinmunes, las inflamatorias y los tumores. La respuesta inflamatoria es un tipo de función de defensa inmunitaria de los tejidos del organismo. Una respuesta inflamatoria moderada ayuda a reparar los daños corporales, pero una respuesta inflamatoria excesiva puede provocar reacciones adversas en el organismo, causando la degeneración y necrosis de órganos, tejidos y células, e incluso poniendo en peligro la vida. Muchos estudios han descubierto una comunicación bidireccional entre la autofagia y la inflamación. Una autofagia moderada puede debilitar la respuesta inflamatoria, pero una autofagia excesiva puede exacerbarla. Múltiples mediadores inmunitarios pueden inducir o inhibir la autofagia, pero el restablecimiento de su homeostasis depende en gran medida de la autofagia. Por lo tanto, comprender plenamente el mecanismo regulador de la autofagia en la inflamación puede tratar eficazmente las enfermedades inflamatorias y autoinmunes.
Los trescientos palos se obtienen de la raíz de Toddalia asiatica (L.) Lam, una planta de la familia de las rutáceas. Los "Registros Medicinales Tujia" registran claramente sus efectos de "disipar el viento y la humedad, promover la circulación sanguínea y relajar los tendones, reducir la hinchazón y aliviar el dolor". Los estudios de composición química han demostrado que los principales componentes químicos del palo de Sanbai son alcaloides y cumarinas. La investigación farmacológica moderna ha confirmado que el extracto del palo de Sanbai tiene efectos antirreumáticos, antiinflamatorios y antitumorales, entre otros. Nuestra investigación experimental preliminar ha demostrado que el bastón de Sanbai puede bloquear el flujo de autofagia a través de la vía de señalización de la fosfatidilinositol 3-quinasa/proteína quinasa B/proteína diana de la rapamicina mamífera (PI3K/AKT/mTOR), inhibiendo así la proliferación e induciendo la apoptosis de la línea celular de fibroblastos MH7A. Sin embargo, el papel del extracto alcohólico de Toddalia asiatica (TAAE) en la autofagia está aún inmaduro. Los resultados de este estudio mostraron que el TAAE desencadena la autofagia de forma dependiente de la concentración. Para verificar si el TAAE desempeña un papel importante en la autofagia de los macrófagos RAW 264.7 a través de la vía PI3K/AKT/mTOR, este experimento utilizó células RAW 264.7 estimuladas con LPS como modelo para investigar los efectos del TAAE en la autofagia y la función inmunitaria de las células RAW 264.7, y explorar el mecanismo molecular de la regulación del TAAE de la respuesta inmunitaria innata.

Los macrófagos son una de las células inmunitarias más importantes del cuerpo humano. Pueden activar rápidamente estados de estrés contra los patógenos que invaden los tejidos humanos y la sangre, dando lugar a una serie de reacciones inflamatorias. Son importantes células inmunitarias innatas estrechamente relacionadas con la aparición y el desarrollo de la inflamación. La inflamación es una reacción patológica compleja, provocada por una serie de reacciones físicas del sistema inmunitario cuando se expone a lesiones o infecciones externas. Es una parte importante de la fisiopatología de muchas enfermedades crónicas, como las neurodegenerativas, la artritis reumatoide, la arteriosclerosis, etc. Un estudio ha descubierto que el TAAE puede inhibir la vía del receptor tipo Toll 4/factor nuclear - κ B (TLR4/NF - κ B), reduciendo así la expresión de las citocinas inflamatorias inducidas por colágeno interleucina-1 β (IL-1 β) y factor de necrosis tumoral - α (TNF - α) en la sinovial de ratas (CIA), inhibiendo la sinovitis de la artritis reumatoide y suprimiendo la progresión de la artritis reumatoide. TAAE también puede inhibir la entrada nuclear de NF - κ B, suprimiendo así la liberación de factores inflamatorios e inhibiendo la proliferación sinovial. Yang et al. encontró que el extracto de etanol y acetato de etilo extracto de 300 palos puede inhibir la inflamación de las articulaciones en modelos de rata CIA, reducir los factores pro-inflamatorios como el TNF - α, IL-1 β, y la interleucina-6 (IL-6), y aumentar la expresión del factor inmunosupresor interleucina-10 (IL-10) en el suero. Todo ello demuestra los excelentes efectos antiinflamatorios y antirreumáticos de los trescientos palitos.

La autofagia es el proceso en el que las células eucariotas utilizan los lisosomas para degradar sus propias proteínas citoplasmáticas y orgánulos dañados bajo la regulación de genes relacionados con la autofagia. Este proceso puede degradar microorganismos patógenos invasores, orgánulos dañados y proteínas anormalmente acumuladas, desempeñando un papel importante en procesos biológicos como el control de calidad celular, el metabolismo y la inmunidad innata y adaptativa. Muchos estudios han confirmado que la autofagia tiene un efecto bidireccional sobre la inflamación: por un lado, la autofagia puede contrarrestar las respuestas inflamatorias mediante la eliminación de agregados de proteínas inflamatorias y la regulación a la baja de las citoquinas proinflamatorias que causan daños en los tejidos; por otro lado, la autofagia activa los inflamasomas, produciendo una gran cantidad de factores inflamatorios, acelerando así el proceso inflamatorio. Tras equilibrar los aspectos positivos y negativos de la inmunidad y la inflamación, la autofagia puede considerarse un protector de la infección, la autoinmunidad y la inflamación. La proteína asociada a microtúbulos cadena ligera 3-II (LC3-II) es una proteína distintiva de la autofagia. Durante la autofagia, LC3-I se conecta a una molécula de fosfatidiletanol con la ayuda del complejo Atg5-Atg12-Atg16 para formar LC3-II. P62 es un sustrato para la degradación autofágica, desempeñando un papel crucial en el reconocimiento y encapsulación de los sustratos degradados. Cuando Beclin1 se sobreexpresa en células de mamífero, promueve la autofagia celular. Por lo tanto, LC3, Beclin1, P62 y Atg5 pueden servir como proteínas marcadoras de la autofagia. Para investigar si el efecto antiinflamatorio exhibido por TAAE está relacionado con la autofagia, este estudio utilizó Western blot para detectar la expresión de proteínas relacionadas con la autofagia P62, Beclin1, Atg5, y LC3, así como la expresión de proteínas relacionadas con la inflamación TNF - α, IL-6, y la ciclooxigenasa-2 (COX-2). Los resultados experimentales mostraron que tras la intervención de TAAE, los niveles de expresión proteica de Beclin1, Atg5, y LC3-II/LC3- aumentaron gradualmente, mientras que el nivel de expresión de la proteína sustrato P62 disminuyó gradualmente, y la expresión de proteínas relacionadas con la inflamación también disminuyó. Los resultados experimentales utilizando el método MDC para etiquetar los autofagosomas y la microscopía electrónica de transmisión para observar los autofagosomas también mostraron que la TAAE promovió la autofagia en las células RAW 264.7. Para demostrar aún más el efecto de la autofagia en la inflamación, se utilizó el inhibidor de la autofagia 3-MA, que también es un inhibidor específico de la vía de señalización PI3K, para controlar la autofagia de los macrófagos, bloquear la quelación autofágica y la degradación de proteínas. Los resultados mostraron que el inhibidor de la autofagia 3-MA debilitó el efecto inhibidor de TAAE sobre las citoquinas inflamatorias, mientras que la intervención TAAE podría reducir eficazmente la secreción de citoquinas TNF - α e IL-6 en el modelo inflamatorio, demostrando una vez más que TAAE ejerce efectos anti-inflamatorios mediante la promoción de la autofagia en las células RAW 264.7.

La vía de señalización PI3K/AKT/mTOR desempeña un papel importante en la regulación de la autofagia, y los niveles de autofagia aumentan cuando se inhibe la vía PI3K/AKT/mTOR. MTOR es una diana de rapamicina en mamíferos y desempeña un importante papel regulador en la respuesta de la autofagia, sirviendo como un eje regulador negativo clave de la autofagia. Se ha demostrado que muchos productos naturales inhiben la inflamación y las enfermedades autoinmunes actuando sobre la autofagia mediada por PI3K/AKT/mTOR. Experimentos anteriores han confirmado que el TAAE puede bloquear el flujo autofágico y promover la apoptosis de las células MH7A a través de la vía de señalización PI3K/AKT/mTOR. La vía de señalización PI3K/AKT/mTOR se validó mediante Western blot, y los datos experimentales mostraron que TAAE redujo significativamente los niveles de expresión de PI3K fosforilada, AKT y mTOR, lo que indica que TAAE desencadena la autofagia mediante la inhibición de la vía PI3K/AKT/mTOR. El uso simultáneo de un agonista de PI3K (740Y-P) demostró además que el TAAE induce la autofagia mediante la inhibición de la vía de señalización PI3K/AKT/mTOR. Además, la vía de señalización PI3K/AKT/mTOR está directamente relacionada con la inflamación y la inmunidad. Este estudio descubrió que el tratamiento con TAAE reducía los niveles de citoquinas proinflamatorias en células RAW 264.7 inducidas por LPS. Este estudio demuestra que en el entorno inflamatorio inducido por LPS de las células RAW 264.7, TAAE inhibe la vía relacionada con la autofagia PI3K/AKT/mTOR, regula las proteínas relacionadas con la autofagia y los factores inflamatorios, promueve la fusión y degradación del lisosoma autofagosoma, afecta a la homeostasis de las células inflamatorias, inhibe las respuestas inflamatorias y, por tanto, ejerce efectos antiinflamatorios. Los resultados de este estudio sugieren que PI3K/AKT/mTOR es una vía eficaz para que la TAAE ejerza efectos antiinflamatorios y aumente la actividad autofágica, lo que puede aportar nuevas ideas para el tratamiento clínico de enfermedades autoinmunes y metabólicas relacionadas con la inflamación, y merece la pena seguir investigando en profundidad.