El efecto protector de las antocianinas de la glándula de la fruta negra del árbol parasol chino sobre el estrés oxidativo y la apoptosis inducida por A β 1-42 en células SH-SY5Y a través del mecanismo Nrf2.
La enfermedad de Alzheimer (EA), también conocida como demencia senil, es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que puede provocar pérdida de memoria, deterioro cognitivo, trastornos del comportamiento y trastornos sociales, y es la causa más común de demencia. Se calcula que 24 millones de personas en todo el mundo padecen demencia, y la mayoría sufre la enfermedad de Alzheimer. Además, la enfermedad de Alzheimer es una enfermedad común relacionada con la edad, que se da con mayor frecuencia en personas de 65 años o más. Por lo tanto, la enfermedad de Alzheimer sigue siendo uno de los principales problemas de salud de una población que envejece, y el número de casos de enfermedad de Alzheimer está destinado a aumentar significativamente en las próximas décadas. En la actualidad, existen varias hipótesis que pueden explicar la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer, entre ellas el péptido beta amiloide (A β) y la hiperfosforilación de la proteína tau, que desempeñan un papel fundamental en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. Además, cada vez hay más pruebas de que el estrés oxidativo y la apoptosis celular desempeñan un papel fundamental en la enfermedad de Alzheimer. Estudios relacionados han demostrado que el estrés oxidativo en pacientes con EA puede conducir a la apoptosis celular. Mientras tanto, el estrés oxidativo puede activar mecanismos de protección celular, incluidos los antioxidantes endógenos y los sistemas enzimáticos antioxidantes. Las principales enzimas antioxidantes implicadas en este efecto protector son la hemo oxigenasa-1 (HO-1), la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión peroxidasa (CSH Px). La activación transcripcional de los genes de las enzimas antioxidantes está regulada principalmente por factores nucleares relacionados con la transcripción (Nrf2). Algunos fitoquímicos pueden activar la señalización Nrf2/elemento de respuesta antioxidante (ARE), regulando así la expresión de enzimas antioxidantes y mejorando la resistencia neuronal al estrés oxidativo. En estado de reposo, Nrf2 existe en forma de complejo. Cuando se interrumpe el complejo, Nrf2 se traslada al núcleo y se une a la secuencia ARE para promover la expresión de enzimas antioxidantes. Se sabe que la deposición extracelular de A β puede causar daño oxidativo y apoptosis de las neuronas, y también se ha demostrado que A β induce la producción excesiva de ROS y peróxido de hidrógeno (H202), así como reduce los niveles de SOD y GSH Px, lo que conduce al estrés oxidativo.

En la actualidad, se ha avanzado en la investigación de los efectos preventivos y protectores de las antocianinas en la enfermedad de Alzheimer. Heo et al. investigaron la actividad neuroprotectora de las antocianinas de la fresa en modelos celulares de la enfermedad de Alzheimer. La investigación ha demostrado que las antocianinas de fresa pueden reducir la aparición de estrés oxidativo y la apoptosis celular inducida por estrés oxidativo, proporcionando así un efecto protector sobre las células nerviosas. Badshah et al. investigaron los efectos neuroprotectores de las antocianinas de la soja negra en células neurodegenerativas y modelos animales inducidos por A β 1-24. Las investigaciones han demostrado que las antocianinas reducen eficazmente la apoptosis neuronal manteniendo la homeostasis del Ca2+ y tienen un efecto protector sobre las células neuronales. Meng et al. investigaron el efecto protector de la cianidina-3-O-glucósido en modelos celulares de la enfermedad de Alzheimer. Los resultados indican que la cianidina-3-O-glucósido puede proteger a las células de la enfermedad de Alzheimer del estrés oxidativo y la apoptosis inducidos por A β 1-40 mediante la regulación de los genes antioxidantes celulares y relacionados con la apoptosis. Las investigaciones anteriores indican que las antocianinas pueden convertirse en posibles fármacos candidatos para enfermedades neurodegenerativas como la EA. Además, una investigación reciente de Isaak et al. descubrió que las antocianinas del arándano rojo compuestas por cianidina-3-O-galactósido, cianidina-3-O-glucósido y cianidina-3-O-arabinósido pueden proteger a los cardiomiocitos del estrés oxidativo y de los daños causados por la apoptosis celular. Estudios anteriores han demostrado que el contenido de antocianinas en la glándula del fruto negro del olmo acanalado es muy elevado, con una estructura simple compuesta principalmente de cianidina-3-O-galactósido, cianidina-3-O-glucósido, cianidina-3-O-arabinósido y cianidina-3-O-xilósido. Las antocianinas de gran pureza son relativamente más fáciles de aislar. Por lo tanto, elegimos antocianinas de gran pureza de la glándula del fruto negro de Eucommia ulmoides para investigar sus efectos preventivos y protectores sobre la enfermedad de Alzheimer relacionada con el estrés oxidativo.

Las ROS generadas por el estrés oxidativo dañan directa o indirectamente las funciones fisiológicas de sustancias intracelulares y macromoleculares como proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, y son la base patológica y fisiológica de la aparición de muchas enfermedades. El organismo forma un complejo sistema de respuesta al estrés oxidativo para hacer frente a los daños causados por los radicales libres y las sustancias tóxicas. Cuando se expone a agentes electrofílicos o especies reactivas del oxígeno, el organismo puede inducir una serie de proteínas protectoras para paliar el daño celular. Esta respuesta coordinada está regulada por el elemento de respuesta antioxidante (ARE) en la región reguladora ascendente del ADN de las proteínas protectoras. Las investigaciones han demostrado que el factor nuclear eritroide 2-relacionado con el factor 2 (Nrf2) regula la codificación de las proteínas antioxidantes a través de su interacción con el ARE, lo que lo convierte en la vía endógena de estrés antioxidante más importante descubierta hasta la fecha. Estudios anteriores han demostrado que las antocianinas, debido a su gran capacidad antioxidante, pueden eliminar los radicales libres del organismo, reducir los niveles de estrés oxidativo y proteger al organismo de los daños causados por el estrés oxidativo. Con nuevas investigaciones, se ha demostrado que las antocianinas pueden aumentar la expresión de enzimas antioxidantes relacionadas a través de la vía de señalización Nrf2, reducir los niveles de estrés oxidativo y proteger las células de la enfermedad de Alzheimer o los modelos animales de los daños causados por el estrés oxidativo.

Además, la apoptosis se produce a menudo con el estrés oxidativo, y la apoptosis en las células de mamíferos se produce a través de vías externas e internas. La vía externa implica la unión de factores de señalización extracelulares a receptores de muerte en la membrana plasmática. La vía intrínseca se activa por estrés intracelular y se lleva a cabo a través de las mitocondrias. La vía de la apoptosis mitocondrial está regulada por la familia Bcl-2, que incluye proteínas antiapoptóticas como Bcl-2 y Bcl xL, así como proteínas proapoptóticas como Bax y Bak. En los últimos años, los estudios han demostrado que el estrés oxidativo y la apoptosis celular favorecen el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. Por lo tanto, la exploración de sustancias bioactivas que puedan prevenir el daño oxidativo neuronal y la apoptosis es de gran importancia para la investigación en la prevención y el control de la enfermedad de Alzheimer.

Como se introdujo en el prefacio, algunos estudios han informado de que las antocianinas pueden prevenir y proteger la enfermedad de Alzheimer mediante la reducción de la aparición de estrés oxidativo y la apoptosis celular inducida por el estrés oxidativo. Por lo tanto, este estudio utilizó células SH-SY5Y inducidas por A β 1-42 para construir un sistema modelo celular de la enfermedad de Alzheimer. Se seleccionaron ROS, SOD y H2O2 como indicadores relacionados con el estrés oxidativo, y se estudió el efecto protector de las antocianinas sobre el estrés oxidativo y la apoptosis celular a través de la vía de señalización Nrf2 para evaluar el efecto protector celular de las antocianinas. Los resultados mostraron que las antocianinas de la glándula de la fruta negra del árbol parasol chino pueden activar la vía metabólica Nrf2, aumentar la expresión de ARNm y proteínas de los genes HO-1 y NQO1, aumentando así la expresión de enzimas antioxidantes relacionadas como HO-1, NQO1, SOD, y reduciendo los niveles de estrés oxidativo intracelular. Al mismo tiempo, las antocianinas de la glándula del fruto negro del árbol parasol chino pueden aumentar la expresión del gen y la proteína Bcl-2 y disminuir la expresión del gen y la proteína Bax, reduciendo así la apoptosis celular. Por lo tanto, las antocianinas de Scutellaria lobata pueden proteger eficazmente la enfermedad de Alzheimer del estrés oxidativo y la apoptosis inducida por A β 1-42 en células SH-SY5Y. Los estudios anteriores sobre los efectos de las antocianinas en la enfermedad de Alzheimer utilizaron principalmente extractos crudos o mezclas de antocianinas. Sin embargo, la mezcla de antocianinas utilizada en este estudio tiene una estructura simple y clara, con una pureza superior a 93%, lo que demuestra aún más el papel de las antocianinas en la enfermedad de Alzheimer. Esto es de gran importancia para el futuro desarrollo de las antocianinas y los productos relacionados.