Estudio de la actividad protectora de los polisacáridos del bambú y el sauce sobre las células ciliadas sensoriales basado en el modelo del pez cebra
Los aminoglucósidos son antibióticos que contienen moléculas de aminoazúcar en su estructura química, se utilizan habitualmente para tratar infecciones causadas por bacterias Gram negativas y tienen una amplia gama de aplicaciones. Sin embargo, estos fármacos presentan una fuerte ototoxicidad y nefrotoxicidad. Las investigaciones han descubierto que su nefrotoxicidad puede aliviarse mediante una terapia de hidratación. Sin embargo, en la actualidad no existe ningún tratamiento eficaz para su ototoxicidad, por lo que es crucial desarrollar los correspondientes fármacos preventivos y terapéuticos. La patogénesis de la pérdida de audición inducida por aminoglucósidos no se conoce del todo, pero las investigaciones han descubierto que las células ciliadas sensoriales del oído interno desempeñan un papel clave. Estas células son un tipo de células terminalmente diferenciadas situadas en el oído interno de los mamíferos y, una vez perdidas, no pueden regenerarse. Tras penetrar en las células ciliadas, los fármacos aminoglucósidos pueden inducir una gran producción de especies reactivas del oxígeno (ROS). Estas ROS generadas por la acción de los fármacos aminoglucósidos pueden promover el daño oxidativo de las células ciliadas e inducir su apoptosis. Por lo tanto, la reducción de la producción de ROS en las células ciliadas sensoriales se ha convertido en una de las direcciones para el desarrollo de fármacos para la prevención y el tratamiento de la pérdida de audición inducida por aminoglucósidos. El pez cebra es un nuevo organismo vertebrado modelo reconocido internacionalmente por su pequeño tamaño, rápido crecimiento, gran capacidad reproductiva, fecundación y desarrollo in vitro y embriones transparentes. En comparación con los humanos, el pez cebra presenta una conservación extremadamente alta en cuanto a estructura fisiológica, vías de señalización, función de proteínas y otros aspectos. El pez cebra tiene células ciliadas sensoriales del oído interno y células ciliadas laterales muy homólogas a las del ser humano. Cuando alcanza el 5º día de desarrollo (dpf), las citadas células ciliadas ya se han desarrollado completamente. Debido a la transparencia del pez cebra durante su desarrollo temprano, la tecnología de imagen in vivo permite la observación directa en tiempo real de los efectos tóxicos de la muestra de ensayo sobre las células ciliadas. Por tanto, el pez cebra se ha convertido en un importante organismo modelo para el estudio de fármacos para la prevención y el tratamiento de la pérdida de audición inducida por fármacos. En estudios anteriores, se descubrió que el bambú y el sauce contienen un polisacárido con propiedades antioxidantes, compuesto por 8,72% de xilosa, 14,87% de L (+) - ramnosa, 3,22% de D (-) - ácido glucurónico, 5,45% de D-ácido galacturónico, 54,86% de D-arabinosa y 13,05% de manosa. Teniendo en cuenta la estrecha relación entre la protección antioxidante y la protección contra el daño de las células ciliadas sensoriales, en este experimento se seleccionó el pez cebra como animal de experimentación y se utilizó kanamicina, un antibiótico aminoglucósido representativo, como fármaco contra el daño. Se estudiaron de forma preliminar la actividad protectora y el mecanismo de las células ciliadas sensoriales de los polisacáridos de bambú y sauce descubiertos de forma independiente, con el objetivo de proporcionar una base teórica y datos experimentales para comprender mejor la prevención y el tratamiento de la pérdida de audición inducida por fármacos.

La kanamicina, como uno de los fármacos representativos de los antibióticos aminoglucósidos, tiene un precio bajo, un amplio espectro antibacteriano, propiedades estables y una amplia gama de aplicaciones. Pero tiene una fuerte ototoxicidad. El mecanismo de acción de la sordera inducida por kanamicina es relativamente complejo, y la acumulación excesiva de ROS en las células ciliadas sensoriales del oído interno desempeña un papel importante. Los antioxidantes pueden, en cierta medida, prevenir y tratar el daño inducido por la kanamicina en las células ciliadas sensoriales. Basándose en esto, este proyecto toma como objeto de investigación los polisacáridos de bambú y sauce con actividad antioxidante, descubiertos de forma independiente, y aplica el modelo del pez cebra para llevar a cabo una investigación preliminar sobre su actividad protectora de las células ciliadas sensoriales.
La investigación ha descubierto que cuando se aplican polisacáridos de bambú y sauce en concentraciones de 30, 40 o 50 μ g/ml solos al pez cebra, la tasa acumulativa de eclosión del pez cebra es superior a 98%, la tasa acumulativa de mortalidad es inferior a 15% y la frecuencia cardiaca se sitúa entre 198-200 latidos por minuto. Aunque la tasa de mortalidad acumulada del pez cebra fue ligeramente superior en el grupo de tratamiento de 40 μ g/ml, las pruebas estadísticas mostraron que no había diferencias estadísticamente significativas en la tasa de eclosión acumulada, la tasa de mortalidad y la frecuencia cardíaca de los tres grupos de pez cebra (30, 40 y 50 μ g/ml) en comparación con el grupo de control en blanco. Este resultado sugiere que los polisacáridos de bambú y sauce no tienen efectos tóxicos o teratogénicos significativos en el pez cebra. Otras investigaciones han descubierto que cuando los polisacáridos de bambú y sauce se combinan con kanamicina, no se produce una toxicidad significativa ni efectos teratogénicos en el pez cebra. Sin embargo, a esta concentración, el polisacárido tiene una actividad protectora significativa contra el daño de las células ciliadas sensoriales inducido por la kanamicina, y puede reducir eficazmente la acumulación de ROS inducida por la kanamicina en las células ciliadas e inhibir la aparición de la apoptosis de las células ciliadas. Las ERO, como producto de la reducción de un solo electrón del oxígeno en el cuerpo, se generan después de que los electrones se escapen de la cadena respiratoria y consuman alrededor de 2% de oxígeno. Las ROS en el organismo no siempre son perjudiciales. Las ROS moderadas pueden favorecer la reparación, la inmunidad, el crecimiento y la supervivencia. Sin embargo, en condiciones patológicas, el equilibrio dinámico entre la producción y la eliminación de ROS puede verse alterado. La acumulación excesiva y prolongada de ROS suele causar daños en biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos, lo que pone a las células en un estado de estrés oxidativo e induce la apoptosis. Este estudio descubrió que los polisacáridos de bambú y sauce con actividad antioxidante in vitro también pueden ejercer sus efectos antioxidantes en las células ciliadas sensoriales. Este polisacárido puede aliviar el daño oxidativo en las células ciliadas sensoriales reduciendo el nivel de ROS y, en última instancia, inhibir la apoptosis inducida por kanamicina, proporcionando un efecto protector en las células ciliadas. Además, como el polisacárido no tiene una toxicidad significativa ni efectos teratogénicos, los resultados anteriores sugieren que los polisacáridos de bambú y sauce tienen ciertas aplicaciones potenciales en el campo de la protección auditiva.
Los polisacáridos derivados de productos naturales son una clase de compuestos poliméricos estructuralmente complejos. Numerosos estudios han confirmado que los polisacáridos suelen poseer actividad antioxidante, que está estrechamente relacionada con el contenido de manosa, galactosa y ácido urónico en los polisacáridos. Por ejemplo, la manosa, la galactosa y el ácido glucurónico son propensos a interactuar con las ERO, lo que provoca la ruptura del enlace glicosídico o la oxidación del ácido glucurónico. Los polisacáridos de bambú y sauce utilizados en este estudio contienen aproximadamente 130,5% de manosa, 3,22% de ácido glucurónico y 5,45% de ácido D-galactourónico. Se especula que la actividad protectora de las células ciliadas sensoriales de los polisacáridos del bambú y del sauce puede estar determinada por su composición en monosacáridos. Tanto la manosa como el ácido urónico en los polisacáridos de bambú y sauce contribuyen a su rápida reducción del contenido de ROS en las células ciliadas sensoriales, mostrando así una actividad protectora contra las células ciliadas sensoriales.
El bambú y el sauce crecen rápidamente, tienen una gran resistencia al estrés, grandes beneficios económicos y una gran adaptabilidad. En los últimos años, su superficie de plantación en China se ha ampliado rápidamente. En la actualidad, la investigación sobre el bambú y el sauce se centra principalmente en la resistencia a la sequía, la tolerancia a la sal alcalina y el control de enfermedades y plagas, y existen pocos informes sobre la eficacia de sus extractos. Este estudio confirmó mediante experimentos in vivo que los polisacáridos de bambú y sauce tienen cierta actividad protectora contra el daño de las células ciliadas sensoriales inducido por antibióticos aminoglucósidos, y descubrió que esta actividad protectora está estrechamente relacionada con la actividad antioxidante de los polisacáridos de bambú y sauce. Los datos obtenidos en este estudio pueden aportar nuevos datos experimentales para la prevención y el tratamiento de la pérdida de audición inducida por fármacos, y contribuir a ampliar los campos de aplicación del bambú y el sauce, promoviendo sus aplicaciones de alto valor.