Effets des polysaccharides d'Atractylodes macrocephala et du n-butanol sur l'autophagie mitochondriale chez des rats dont la rate est déficiente
La déficience de la rate est un type de syndrome courant dans la différenciation des organes et des viscères, qui se manifeste généralement par un amaigrissement, une perte d'appétit, des douleurs épigastriques, des ballonnements, de la fatigue, un teint pâle, des selles molles, etc. La déficience de la rate indique que l'organisme se trouve dans un état métabolique de faible énergie, particulièrement lié au dysfonctionnement gastro-intestinal. Il convient de noter que les mitochondries sont une source d'énergie importante pour le péristaltisme gastro-intestinal dans le corps, produisant de l'énergie sous forme d'ATP par phosphorylation oxydative, et sont un lien important dans le "transport médié par la rate". Les dommages oxydatifs, les carences en nutriments et d'autres stimuli externes peuvent facilement entraîner des lésions mitochondriales. En réponse, les cellules hôtes peuvent activer les mécanismes d'autophagie pour éliminer les mitochondries endommagées et maintenir l'homéostasie cellulaire. Si la fonction d'autophagie est altérée et que les mitochondries endommagées ne peuvent pas être éliminées en temps voulu, cela peut entraîner la mort cellulaire. Des recherches ont montré que des anomalies de l'autophagie mitochondriale ont été observées dans des cellules telles que le muscle squelettique, les nerfs, le foie et le myocarde chez des animaux souffrant d'une déficience de la rate.
Atractylodes lancea (Thunb.) DC est une plante herbacée vivace de la famille des Astéracées, qui a pour effet d'assécher l'humidité et de renforcer la rate. La pharmacopée chinoise précise que sa source est le rhizome de l'Atractylodes macrocephala ou Atractylodes macrocephala, une plante de la famille des Astéracées. Les ressources sauvages d'Atractylodes macrocephala sont principalement réparties dans les régions de Hubei, Xuancheng, Anhui, Wuning, Jiangxi, et Hanzhong, Shaanxi, tandis que les ressources sauvages d'Atractylodes macrocephala sont principalement réparties dans le nord-est de la Chine, en Mongolie intérieure, à Hebei et dans d'autres régions. Traditionnellement, on considère que l'Atractylodes macrocephala de la région de Maoshan, dans la province de Jiangsu, est de la meilleure qualité et qu'il s'agit d'une véritable plante médicinale. Dans de nombreux pays tels que la Thaïlande et le Japon, l'Atractylodes macrocephala est également couramment utilisé pour traiter les maladies du système digestif. Des études pharmacologiques modernes ont montré que l'Atractylodes macrocephala peut réguler les niveaux d'hormones gastro-intestinales dans le sérum des rats ; l'extrait d'Atractylodes macrocephala a des effets inhibiteurs sur la croissance des cellules cancéreuses gastriques (BGC-823 et SGC-7901) et de l'Helicobacter pylori. L'Atractylodes macrocephala contient différents types de composants chimiques, notamment des huiles volatiles, des polysaccharides, des glycosides et des substances non volatiles à faible polarité. L'équipe de recherche a précédemment découvert que les polysaccharides de l'Atractylodes macrocephala et ses composants n-butanol (glycosides) ont des effets thérapeutiques sur les déficiences de la rate. Sur cette base, cette expérience est la première à explorer le mécanisme des composants efficaces de l'Atractylodes macrocephala régulant la déficience de la rate du point de vue de l'autophagie mitochondriale, dans le but de jeter les bases d'une application rationnelle de l'Atractylodes macrocephala.

 

Le diagnostic clinique de l'insuffisance de la rate est généralement basé sur les symptômes. Les patients souffrant d'une insuffisance de la rate présentent souvent des symptômes tels qu'une diminution de l'appétit, des douleurs abdominales sourdes, de la fatigue et des membres froids. La perte d'appétit se manifeste par une perte de poids chez les animaux souffrant d'une insuffisance de la rate, la douleur abdominale par une bosse, la fatigue et la faiblesse par une apathie et une fatigue facile, et la peur du froid par un regroupement et un recroquevillement. Dans cette expérience, les rats ont montré des signes d'émaciation, de bosse, d'apathie et de recroquevillement après la modélisation, ce qui a confirmé le succès du modèle de rat souffrant d'une déficience de la rate établi.

Le mécanisme de régulation de l'autophagie mitochondriale est complexe et de multiples voies de signalisation peuvent intervenir dans différents types de processus d'autophagie. La voie PINK1/Parkin est la voie de signalisation de l'autophagie la plus courante et la plus étudiée dans les mitochondries. PINK1 est généralement indétectable dans les mitochondries saines car il est clivé par des hydrolases intramembranaires (Parl) après son entrée dans la mitochondrie et est ensuite éliminé. Comme le montre la figure 5, lorsque les mitochondries sont endommagées, l'entrée de PINK1 dans la voie mitochondriale est bloquée en raison d'une diminution du potentiel de la membrane interne, s'accumulant continuellement sur la membrane externe des mitochondries et recrutant la parkine dans les mitochondries endommagées. La parkine est une protéine E3 ubiquitine ligase qui peut ubiquiter les protéines endommagées de la membrane mitochondriale lorsqu'elle est activée par PINK1. Elle est reconnue par la protéine adaptatrice sélective de l'autophagie p62 et se connecte ensuite à la protéine liée à l'autophagie, la protéine associée aux microtubules 1 chaîne légère 3 (LC3) sur la membrane de l'autophagosome, initiant l'autophagie et dégradant finalement les mitochondries endommagées. Cette étude a révélé que les niveaux d'ARNm et de protéines de PINK1 et de Parkin augmentaient de manière significative dans le groupe modèle, ce qui indique la présence de mitochondries endommagées. La voie PINK1/Parkin a été activée, mais les mitochondries endommagées peuvent ne pas avoir été dégradées par autophagie en raison d'un dysfonctionnement. Après traitement avec des polysaccharides d'Atractylodes macrocephala et du n-butanol, les niveaux d'ARNm et de protéines de PINK1 et de Parkin dans chaque groupe de rats ont diminué, ce qui indique que certaines mitochondries endommagées ont été dégradées et éliminées par autophagie.

L'autophagie mitochondriale est étroitement régulée par de nombreuses protéines liées à l'autophagie, de sorte que l'expression de certaines protéines clés est souvent utilisée pour déterminer la force de l'autophagie, parmi lesquelles LC3 et p62 sont les plus critiques. Lorsque l'autophagie ne se produit pas, la majeure partie de la LC3 se trouve dans le cytoplasme sous la forme de LC3I. Lorsque l'autophagie se produit, LC3 subit une modification par ubiquitination et se lie à la phosphatidyléthanolamine à la surface des autophagosomes pour former LC3II qui se trouve à la surface de la membrane des autophagosomes. Par conséquent, l'apparition de LC3II est souvent un marqueur important de l'autophagie. En tant que protéine adaptatrice clé de l'autophagie sélective, la p62 peut se lier à LC3II et servir de substrat pour l'autophagie sélective. Lorsque les lysosomes et les autophagosomes sont en phase de liaison, la p62 peut agir comme un donneur pour les lysosomes, guidant les autophagosomes pour qu'ils se lient à eux et forment des autolysosomes. Enfin, les substrats sont dégradés par des enzymes protéolytiques dans les lysosomes, et la p62 est ensuite dégradée en même temps. L'autophagie se produit généralement avec une diminution de p62. Cette étude a observé que l'expression de la protéine LC3II et le rapport LC3II/I dans le groupe modèle étaient significativement inférieurs à ceux du groupe témoin, ce qui indique que la formation d'autophagosomes dans les cellules du tissu antral gastrique est restreinte pendant la carence en rate. L'augmentation des niveaux d'ARNm et de protéines p62 indique une inhibition de l'activité d'autophagie. Après administration de polysaccharides d'Atractylodes macrocephala, d'Atractylodes macrocephala et de n-butanol, la conversion de LC3 Ⅰ en LC3II dans chaque groupe de rats a été augmentée, et les niveaux d'ARNm et de protéines p62 ont diminué, indiquant une augmentation des niveaux d'autophagie. Conformément aux résultats de la microscopie électronique à transmission, la structure mitochondriale des rats du groupe modèle était gravement endommagée et aucune structure autophagique n'a été observée, ce qui indique que l'altération de la fonction autophagique peut avoir conduit à l'accumulation de mitochondries endommagées. Après l'administration, les dommages structurels des mitochondries dans chaque groupe de rats ont été réduits et le nombre de lysosomes autophagiques a augmenté. Par conséquent, nous pensons que la déficience de la rate entraîne une altération de la fonction d'autophagie mitochondriale dans le tissu antral gastrique du rat, tandis que l'administration de polysaccharides d'Atractylodes macrocephala et d'Atractylodes macrocephala avec du n-butanol favorise l'autophagie.

L'obstruction de l'autophagie mitochondriale s'accompagne généralement de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), et une augmentation des niveaux intracellulaires de ROS induit un stress oxydatif. Le stress oxydatif attaque la membrane mitochondriale, entraînant une diminution du potentiel membranaire, des lésions mitochondriales et des troubles fonctionnels qui, à leur tour, déclenchent des défauts de production d'énergie et une augmentation des ROS, créant ainsi un cercle vicieux. Les mitochondries endommagées et dysfonctionnelles sont éliminées de manière sélective par l'autophagie mitochondriale, ce qui contribue à réduire la production de ROS et à prévenir les dommages oxydatifs aux cellules normales. H2O2 est le principal ROS endogène dans les cellules, qui peut être produit par presque tous les facteurs de stress oxydatif et qui peut se diffuser librement à l'intérieur et à l'extérieur des cellules, provoquant un déséquilibre dans le système antioxydant oxydatif. Par conséquent, cette expérience évalue indirectement les niveaux de ROS en détectant la teneur en H2O2. Les résultats de la recherche ont montré que les niveaux de H2O2, de potentiel membranaire et d'ATP chez les rats dont la rate est déficiente ont diminué, ce qui indique une altération de la fonction mitochondriale. Le traitement aux polysaccharides d'Atractylodes macrocephala et au n-butanol a amélioré de manière significative la fonction mitochondriale, ce qui peut être réalisé en favorisant l'autophagie mitochondriale et en augmentant la clairance des mitochondries endommagées.

En résumé, nous supposons que les polysaccharides et les composants n-butanol de l'Atractylodes macrocephala peuvent réguler la déficience de la rate en améliorant les troubles de l'autophagie dans le tissu de l'antre gastrique et en rétablissant la fonction mitochondriale. En outre, les polysaccharides et les composants du n-butanol après une friture avec du son sont significativement plus efficaces que le produit brut.