Estudio de los componentes químicos con actividad inhibidora de la HDAC en Epimedium sagittatum
En las células eucariotas, las desacetilasas de histonas (HDAC) restauran la carga positiva de las histonas eliminando los grupos acetilo de los residuos de lisina del núcleo de la histona, uniéndose así fuertemente al ADN cargado negativamente para formar una cromatina estructuralmente densa e inhibir la transcripción de genes específicos. La activación anormal de las HDAC está estrechamente relacionada con enfermedades como la tumorigénesis y el desarrollo anormal de tejidos. Los inhibidores de la histona deacetilasa (HDACi) desarrollados se han aplicado en la práctica clínica. Por ejemplo, SAHA y Romidpesion se han convertido en fármacos terapéuticos para tumores cutáneos y linfocíticos periféricos. Los inhibidores de la HDAC tienen estructuras diversas, que incluyen ácidos grasos de cadena corta como el ácido butírico y la tricostatina A, péptidos cíclicos, así como flavonoides como la genisteína y el kaempferol, lo que los convierte en un tema candente en el descubrimiento de nuevos fármacos. El epimedio es una medicina tradicional china que tonifica los riñones y los huesos, con efectos como el fortalecimiento de los músculos y los huesos, la resistencia al reumatismo y la mejora de la función hepática y renal. Los estudios farmacológicos han revelado los efectos de la hierba epimedio en la mejora de la función sexual, la regulación hormonal, la modulación de la inmunidad y la prevención y el tratamiento de la osteoporosis. La hierba Epimedium contiene más de 140 tipos diferentes de flavonoides, pero existen pocos informes de investigación sobre los principios activos contra la osteoporosis del Epimedium basados en el mecanismo de inhibición de la HDAC. En este artículo se presentan los resultados de nuestro cribado e identificación de los principios activos inhibidores de la HDAC en Epimedium sagittatum mediante el seguimiento de la actividad.

Este experimento determinó que el sitio solvente con fuerte inhibición de la actividad HDAC por el extracto de etanol 70% de Epimedium sagittatum era el sitio de acetato de etilo, que se trató con resina de adsorción macroporosa D101. Los productos de elución del etanol 40% y 60% fueron los sitios activos inhibidores de HDAC (ver Figura 1); Once compuestos fueron identificados mediante separación por cromatografía en columna y análisis espectral guiados por la actividad. Entre ellos, los glucósidos flavonoides no sustituidos por isopenteno (Compuesto 1) y los glucósidos flavonoides (Compuestos 2-10) mostraron todos una actividad inhibidora de la HDAC más fuerte que la icariina, lo que indica que estos componentes son los principales ingredientes activos en la inhibición de la actividad HDAC en esta planta. Entre los 9 glucósidos flavonoides aislados, 6 eran kaempferol-3-O-glucósido, incluyendo el compuesto 5 con alto rendimiento (kaempferol-3-O-β - D-glucopiranósido), lo que indica que el kaempferol-3-O-glucósido tiene una actividad inhibidora de la HDAC relativamente fuerte. Los compuestos con menor actividad son 7 y 8. Debido a la esterificación de uno o dos grupos hidroxilo en el grupo de azúcar con ácido cumárico, la actividad inhibidora de la HDAC de 7 y 8 es menor que la del isorhamnetin-3-O-glucósido (9 y 10), lo que indica que la esterificación del ácido cumárico en el grupo de azúcar del kaempferol-3-O-glucósido puede debilitar la actividad inhibidora de la HDAC (véase la Tabla 3). Sin embargo, dado que el kit de cribado de inhibidores de la HDAC proporciona HDAC extraída del núcleo de células HeLa, que es una mezcla que contiene diferentes subtipos de HDAC, es necesario seguir investigando para determinar cuál o cuáles de las actividades (funciones) de la HDAC son inhibidas por los flavonoides que se encuentran en Epimedium sagittatum.

Como ya se ha mencionado, la inhibición de la HDAC también puede conseguirse regulando su expresión en las células. Nuestro estudio con células HeLa demostró (como se muestra en la Figura 2) que el kaempferol-3-O-alfa-L-actanopiranósido (3), el kaempferol-3-O-beta-D-xilopiranósido (4) y el kaempferol-3-O-beta-D-glucopiranósido (5) no tenían un efecto significativo sobre la expresión de las HDAC de tipo I, pero podían inhibir significativamente la HDAC6 en las HDAC de tipo II (compuestos 3 y 4). 5) y HDAC10 (compuestos 4 y 5) son inhibidores flavonoides de la expresión proteica de las HDAC descubiertos recientemente; entre ellos, el 4 inhibe simultáneamente la expresión proteica de otras HDAC de clase II (HDAC4-7) y de clase IV (HDAC9-11), y sus efectos merecen una mayor investigación.

Las HDAC desempeñan un papel importante en la regulación transcripcional celular, la progresión del ciclo celular y las actividades de crecimiento y desarrollo mediante la desacetilación de las histonas centrales para suprimir la transcripción de genes específicos. Los HDACi selectivos pueden actuar sobre las HDACs sobreexpresadas, permitiendo que los genes suprimidos se expresen normalmente, desempeñando así un papel en el tratamiento de enfermedades como tumores, artritis y displasia tisular. Por ejemplo, la HDAC1-2 (tipo I) actúa como mediadora en la reparación de daños en el ADN y está muy expresada en varios tejidos cancerosos, como el cáncer de pulmón y el cáncer gástrico. Durante la radioterapia de tumores, el uso simultáneo de inhibidores de HDAC1-2 puede impedir que las células tumorales se sometan a la reparación del ADN y promover la apoptosis de las células cancerosas. La expresión anormal de HDAC8 (tipo I) y HDAC10 (tipo II) es un sello distintivo de la progresión y malignidad del neuroblastoma. El inhibidor de HDAC6-8-10 TH34 puede inducir la apoptosis de las células tumorales, la interrupción de la mitosis y la detención del ciclo celular, lo que conduce a la muerte de las células tumorales; la combinación de TH34 y ácido retinoico puede producir un efecto sinérgico. La regulación al alza de la expresión de HDAC4-6-7 (tipo II) conduce a la regulación a la baja de los factores de transcripción clave Runx2 y Qstelix durante la diferenciación de los osteoblastos, lo que es desfavorable para la formación de osteoblastos; La regulación al alza de la expresión del gen y la proteína HDAC6 también puede inducir la deformación y el acortamiento de los cilios primitivos en los osteoblastos, lo que resulta en una disminución del número de células ciliadas, inhibiendo así la función ALP de los osteoblastos e impidiendo eficazmente la maduración osteogénica inducida por la proteína morfogenética ósea (BMP). La inhibición de la expresión o la función de HDAC6 y HDAC4 facilitará la diferenciación de los osteoblastos y la formación de hueso, protegiendo al mismo tiempo la densidad ósea.

Los datos de este estudio revelan por primera vez que el kaempferol-3-O-glucósido (compuestos 3, 4 y 5) de Epimedium sagittatum tiene claros efectos similares a los de un inhibidor de la HDAC, y sus efectos inhibidores sobre la expresión de la proteína HDAC6 proporcionan pruebas experimentales para identificarlo como un posible ingrediente activo antiosteoporosis y antitumoral con características estructurales de kaempferol-3-O-glucósido en la hierba Epimedium.