Estudio del mecanismo de hepatotoxicidad de diferentes extractos de Sophora alopecuroides basado en el estrés oxidativo
Sophora alopecuroides L. pertenece a la familia Fabaceae y al género Sophora. En 1977 se incluyó en la Farmacopea de la República Popular China y es un componente importante de los recursos vegetales de la medicina tradicional china y de la vegetación ecológica de provincias como Gansu, Mongolia Interior y Ningxia. Las judías kudou tienen las funciones de despejar el calor, desintoxicar y deshumidificar. Los alcaloides, flavonoides y azúcares son los principales ingredientes activos, que tienen buenos efectos terapéuticos en las enfermedades gastrointestinales. Wang et al. descubrieron que los alcaloides de Sophora alopecuroides son principalmente quinolonas, que desempeñan un papel importante en las actividades antioxidante, antiparasitaria y antibacteriana. El estudio descubrió que los flavonoides de Sophora alopecuroides tienen cierto efecto antagonista sobre el virus de la hepatitis B. En la actualidad, se ha formado en el mercado nacional una cadena industrial de la planta de judía amarga, centrada en la protección ecológica del medio ambiente, el desarrollo de productos característicos y el desarrollo regional.

En las aplicaciones tradicionales, las judías amargas nunca han llamado la atención debido a su toxicidad. En los últimos años, las lesiones hepáticas inducidas por fármacos se han convertido en la segunda enfermedad hepática no infecciosa en China y en la principal causa de insuficiencia hepática aguda en los países europeos y americanos, representando hasta el 60% de los casos. Cada vez hay más informes de casos clínicos sobre la hepatotoxicidad causada por la medicina tradicional china, y su toxicidad potencial se ha convertido en un tema candente de investigación tanto a nivel nacional como internacional. Los primeros experimentos de toxicidad aguda descubrieron que el extracto de Sophora alopecuroides tiene cierta toxicidad para el hígado de las ratas. El estudio de la toxicidad del hígado, como órgano principal del metabolismo y la desintoxicación en el cuerpo, es de gran importancia. En la actualidad, aún no está claro el mecanismo específico de la toxicidad hepática causada por Sophora alopecuroides. Por lo tanto, este estudio llevó a cabo experimentos de toxicidad subaguda para observar los efectos de cuatro extractos, a saber, decocción de agua (WD), ultrasonido de agua (WU), reflujo de etanol (ER) y ultrasonido de etanol (EU), en el comportamiento general, la morfología de los tejidos y los indicadores de estrés oxidativo de las ratas después de la administración. El contenido de aspartato aminotransferasa (AST) y alanina aminotransferasa (ALT) en el suero de las ratas tras la administración, así como la expresión y distribución de glutatión reducido (GSH), superóxido dismutasa (SOD) malondialdehído (MDA), y el factor nuclear eritroide 2 relacionado con el factor 2 (Nrf2), hemo oxigenasa-1 (HO-1), SOD1, y SOD2 proteínas en el hígado, se midieron para explorar los efectos de Sophora alopecuroides en ratas. El mecanismo de la hepatotoxicidad en ratones proporciona datos científicos y referencias para la investigación clínica básica sobre Sophora alopecuroides.

El cambio en el coeficiente hepático puede ser un indicador importante de lesiones hepáticas. Tras la administración de distintos extractos de Sophora alopecuroides, el coeficiente hepático de las ratas aumentó significativamente. El aumento del coeficiente hepático sugiere que el hígado puede sufrir reacciones como edema e inflamación. La observación patológica del tejido hepático reveló necrosis de las células hepáticas y un aumento de las células inflamatorias. Mediante la detección de indicadores de sensibilidad a las lesiones hepáticas para ALT y AST, se comprobó que los niveles de ALT y AST en el suero de las ratas de cada grupo aumentaban en diversos grados tras la administración de los distintos extractos. Esto indica que la administración a largo plazo de extracto de Sophora alopecuroides puede causar daños en la función hepática, lo que concuerda con los informes de la literatura. Con el fin de investigar más a fondo la toxicidad hepática de los diferentes extractos de Sophora alopecuroides, en este trabajo se realizaron observaciones morfológicas microscópicas del hígado y se descubrió que las mitocondrias del hígado de rata estaban hinchadas, incluso con desaparición de las cristae, y mostraban una autofagia evidente. Entre ellas, la autofagia es una respuesta del organismo para eliminar sustancias extrañas y responder a factores externos desfavorables. Tras la administración de extracto de Sophora alopecuroides, se produjo una autofagia significativa en el hígado de las ratas. Los niveles basales de autofagia tienen un efecto protector sobre las células, pero una autofagia excesiva puede causar la muerte celular autofágica e incluso acelerar la progresión de la enfermedad. Mientras tanto, Ravanan et al. demostraron que la inhibición de la autofagia puede reducir la respuesta inflamatoria causada por la vía NF κ B. Tras la administración de diferentes extractos de Sophora alopecuroides, aumentó el grado de autofagia en el hígado de rata, lo que puede deberse a que la Sophora alopecuroides acelera la toxicidad hepática al aumentar la autofagia.

Las mitocondrias son los centros del metabolismo energético de las células y desempeñan un papel importante en la proliferación celular, la transmisión de la información genética, la regulación inmunitaria, la regulación del ciclo de crecimiento celular, la apoptosis y otros procesos. También es un lugar clave para que las células produzcan sustancias similares a las ERO, y el daño y la disfunción mitocondrial pueden causar anomalías metabólicas y disfunción de órganos en el cuerpo. Por lo tanto, el daño mitocondrial también puede ser una causa importante de toxicidad hepática. A través de la observación morfológica, este estudio encontró que después de la administración de diferentes extractos de Sophora alopecuroides, las mitocondrias del hígado de rata se hincharon e incluso desaparecieron las cristae, especialmente en el grupo WD. La razón puede ser el daño mitocondrial, que conduce a un aumento de la generación de radicales libres ROS y, en última instancia, causa la disfunción de órganos en el cuerpo. Este estudio encontró una correlación significativa entre la toxicidad del hígado de rata y el estrés oxidativo mediante la medición de indicadores de estrés oxidativo relacionados, como MDA, GSH, SOD, etc. Diferentes extractos de Sophora alopecuroides pueden causar cambios significativos en los indicadores de estrés oxidativo en diversos grados en ratas hembras y machos después de la administración, con un aumento significativo de MDA y una disminución significativa de SOD en comparación con el grupo en blanco. El MDA es el producto final de la peroxidación lipídica, que puede reflejar el grado de peroxidación lipídica y, por tanto, el grado de daño de las células hepáticas. En circunstancias normales, la SOD puede convertir el superóxido en H2O2, la CAT puede convertir el H2O2 en H2O, y el GSH puede contrarrestar directamente la toxicidad de los radicales libres de oxígeno mediante el suministro de H+, eliminando los iones superóxido y otros radicales libres del organismo, evitando así el daño de las células hepáticas. De hecho, el estrés oxidativo desempeña un papel crucial en la patogénesis de muchas enfermedades, como la colitis, la aterosclerosis y la enfermedad de Alzheimer. Este estudio descubrió que el principal mecanismo por el que las judías amargas causan daños en el hígado es el estrés oxidativo.
La vía de señalización Nrf2 es la principal vía para el estrés oxidativo y la actividad antioxidante en el organismo. En circunstancias normales, Nrf2 se une principalmente a Keap1 para formar un complejo que existe en el citoplasma y mantiene un nivel bajo para mantener la homeostasis celular. Cuando el organismo se expone a estímulos externos, como la estimulación por fármacos y la presencia de radicales libres de oxígeno, el complejo formado por Nrf2 y Keap1 se separa, y la proteína Nrf2 se acumula y se desplaza al núcleo. En el núcleo, Nrf2 se une al elemento de respuesta antioxidante ARE, induciendo la expresión de las proteínas antioxidantes descendentes HO-1 y SOD1. SOD2 se distribuye principalmente en las mitocondrias y es una proteína clave que elimina los radicales libres de oxígeno para proteger la estabilidad del entorno mitocondrial. Su actividad cambia con los cambios de ROS en el organismo. HO-1 y SOD1 pueden catalizar la degradación de la hemoglobina para producir bilirrubina, CO y Fe2+, todos los cuales pueden ejercer efectos antioxidantes positivos. La SOD2, también conocida como Zn SOD, puede eliminar los aniones superóxido. Los resultados de Western blot mostraron que había una diferencia significativa en la expresión de la proteína Nrf2 en el hígado de ratas macho tras la administración de extractos de WD, WU y EU en comparación con el grupo blanco. La expresión de la proteína HO-1 se redujo significativamente en los cuatro grupos de extractos tras su administración (P<0,05; véase la figura 6). La expresión de la proteína SOD1 se redujo significativamente en el hígado de las ratas hembra, mientras que también mostró una tendencia decreciente en el hígado de las ratas macho, siendo los grupos WD y ER los más evidentes (P<0,05). La expresión de la proteína SOD2 se redujo significativamente en el hígado de las ratas macho, mientras que mostró una tendencia creciente en cada grupo de ratas hembra, con diferencias significativas en comparación con el grupo blanco en WD, WU y ER. Aunque existen diferencias en los cambios de los indicadores entre ratas macho y hembra, ambos pueden causar toxicidad hepática al afectar a los indicadores de estrés oxidativo hepático de las ratas. Las ratas hembras pueden restaurar la función antioxidante mediante mecanismos compensatorios para mantener el equilibrio interno bajo estrés oxidativo. En la fase inicial de los experimentos de toxicidad aguda, se observó que los ratones machos eran más sensibles a la toxicidad de los distintos extractos, presentaban una tasa de mortalidad más elevada y las estructuras fisiológicas de las ratas macho y hembra eran diferentes, lo que también puede dar lugar a ciertas diferencias en diversos indicadores entre las ratas macho y hembra. Chen et al. también hallaron diferencias significativas en los indicadores entre ratas macho y hembra al realizar experimentos de toxicidad aguda y subaguda del extracto de mechón de hierro dorado en ratones y ratas.
En resumen, el extracto de Sophora alopecuroides puede causar toxicidad hepática, principalmente mediante la regulación de las proteínas relevantes en la vía Nrf2/HO-1, lo que provoca estrés oxidativo en el organismo.