Etude sur les composants chimiques ayant une activité inhibitrice d'HDAC dans Epimedium sagittatum
Dans les cellules eucaryotes, les histones désacétylases (HDAC) restaurent la charge positive des histones en supprimant les groupes acétyles des résidus lysine de l'histone centrale, se liant ainsi étroitement à l'ADN chargé négativement pour former une chromatine structurellement dense et inhiber la transcription de gènes spécifiques. L'activation anormale des HDAC est étroitement liée à des maladies telles que la tumorigenèse et le développement anormal des tissus. Les inhibiteurs d'histone désacétylase (HDACi) mis au point ont été appliqués dans la pratique clinique. Par exemple, SAHA et Romidpesion sont devenus des médicaments thérapeutiques pour les tumeurs de la peau et les tumeurs lymphocytaires périphériques. Les inhibiteurs d'HDAC ont des structures diverses, notamment des acides gras à chaîne courte tels que l'acide butyrique et la trichostatine A, des peptides cycliques, ainsi que des flavonoïdes tels que la génistéine et le kaempférol, ce qui en fait un sujet d'actualité pour la découverte de nouveaux médicaments. L'Epimedium est un médicament traditionnel chinois qui tonifie les reins et les os, avec des effets tels que le renforcement des muscles et des os, la résistance aux rhumatismes et l'amélioration des fonctions hépatiques et rénales. Des études pharmacologiques ont révélé les effets de l'Epimedium sur l'amélioration de la fonction sexuelle, la régulation des hormones, la modulation de l'immunité, et la prévention et le traitement de l'ostéoporose. L'Epimedium contient plus de 140 types différents de flavonoïdes, mais il existe peu de rapports de recherche sur les principes actifs anti-ostéoporose de l'Epimedium basés sur le mécanisme d'inhibition de l'HDAC. Cet article présente les résultats de notre criblage et de l'identification des principes actifs inhibiteurs d'HDAC dans l'Epimedium sagittatum en s'appuyant sur la traçabilité de l'activité.

Cette expérience a permis de déterminer que le site solvant présentant une forte inhibition de l'activité HDAC par l'extrait d'éthanol 70% d'Epimedium sagittatum était le site d'acétate d'éthyle, qui a été traité avec la résine d'adsorption macroporeuse D101. Les produits d'élution de l'éthanol 40% et 60% étaient les sites actifs inhibiteurs d'HDAC (voir figure 1). Onze composés ont été identifiés grâce à la séparation par chromatographie sur colonne et à l'analyse spectrale guidée par l'activité. Parmi eux, les glycosides flavonoïdes non substitués par l'isopentène (composé 1) et les glycosides flavonoïdes (composés 2 à 10) ont tous montré une activité inhibitrice de l'HDAC plus forte que l'icariine, ce qui indique que ces composants sont les principaux ingrédients actifs dans l'inhibition de l'activité de l'HDAC dans cette plante. Parmi les 9 glycosides flavonoïdes isolés, 6 étaient des kaempférols-3-O-glucosides, y compris le composé 5 avec un rendement élevé (kaempférol-3-O-β - D-glucopyranoside), ce qui indique que le kaempférol-3-O-glucoside a une activité inhibitrice relativement forte sur l'HDAC. Les composés ayant une activité plus faible sont les composés 7 et 8. En raison de l'estérification d'un ou deux groupes hydroxyles sur le groupe de sucre avec l'acide coumarique, l'activité inhibitrice de l'HDAC de 7 et 8 est inférieure à celle de l'isorhamnétine-3-O-glucoside (9 et 10), ce qui indique que l'estérification de l'acide coumarique sur le groupe de sucre du kaempférol-3-O-glucoside peut affaiblir l'activité inhibitrice de l'HDAC (voir le tableau 3). Toutefois, étant donné que le kit de criblage des inhibiteurs d'HDAC fournit des HDAC extraites du noyau des cellules HeLa, qui est un mélange contenant différents sous-types d'HDAC, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer quelle(s) activité(s) (fonction(s)) d'HDAC est (sont) inhibée(s) par les flavonoïdes trouvés dans Epimedium sagittatum.

Comme mentionné précédemment, l'inhibition de l'HDAC peut également être obtenue en régulant son expression dans les cellules. Notre étude sur les cellules HeLa a montré (comme le montre la figure 2) que le kaempférol-3-O-alpha-L-actanopyranoside (3), le kaempférol-3-O-bêta-D-xylopyranoside (4) et le kaempférol-3-O-bêta-D-glucopyranoside (5) n'avaient pas d'effet significatif sur l'expression des HDAC de type I, mais pouvaient inhiber de manière significative l'HDAC6 dans les HDAC de type II (composés 3 et 4). Les composés 5) et HDAC10 (composés 4 et 5) sont des inhibiteurs de l'expression protéique des HDAC flavonoïdes récemment découverts ; parmi eux, 4 inhibent simultanément l'expression protéique d'autres HDAC de classe II (HDAC4-7) et de classe IV (HDAC9-11), et leurs effets méritent d'être étudiés de manière plus approfondie.

Les HDAC jouent un rôle important dans la régulation de la transcription cellulaire, la progression du cycle cellulaire et les activités de croissance et de développement en désacétylant les histones centrales pour supprimer la transcription de gènes spécifiques. Les HDACi sélectifs peuvent agir sur les HDAC surexprimés, permettant aux gènes supprimés de s'exprimer normalement, jouant ainsi un rôle dans le traitement de maladies telles que les tumeurs, l'arthrite et la dysplasie tissulaire. Par exemple, HDAC1-2 (type I) assure la médiation de la réparation des dommages à l'ADN et est fortement exprimée dans divers tissus cancéreux tels que le cancer du poumon et le cancer gastrique. Pendant la radiothérapie des tumeurs, l'utilisation simultanée d'inhibiteurs d'HDAC1-2 peut empêcher les cellules tumorales de réparer l'ADN et favoriser l'apoptose des cellules cancéreuses. L'expression anormale de HDAC8 (type I) et de HDAC10 (type II) est une caractéristique de la progression et de la malignité du neuroblastome. L'inhibiteur de HDAC6-8-10 TH34 peut induire l'apoptose des cellules tumorales, l'interruption de la mitose et l'arrêt du cycle cellulaire, conduisant à la mort des cellules tumorales ; la combinaison de TH34 et d'acide rétinoïque peut produire un effet synergique. L'augmentation de l'expression des HDAC4-6-7 (type II) entraîne une diminution des facteurs de transcription clés Runx2 et Qstelix pendant la différenciation des ostéoblastes, ce qui est défavorable à la formation des ostéoblastes ; l'augmentation de l'expression du gène et de la protéine HDAC6 peut également induire une déformation et un raccourcissement des cils primitifs dans les ostéoblastes, ce qui entraîne une diminution du nombre de cellules ciliées, inhibant ainsi la fonction ALP des ostéoblastes et empêchant efficacement la maturation ostéogénique induite par la protéine morphogénétique osseuse (BMP). L'inhibition de l'expression ou de la fonction de HDAC6 et HDAC4 facilitera la différenciation des ostéoblastes et la formation osseuse, tout en protégeant la densité osseuse.

Les données de cette étude révèlent pour la première fois que le kaempférol-3-O-glucoside (composés 3, 4 et 5) de l'Epimedium sagittatum a des effets similaires à ceux d'un inhibiteur d'HDAC, et leurs effets inhibiteurs sur l'expression de la protéine HDAC6 fournissent des preuves expérimentales permettant de l'identifier comme un ingrédient actif potentiel contre l'ostéoporose et les tumeurs, avec les caractéristiques structurelles du kaempférol-3-O-glucoside de l'herbe Epimedium.