Влияние магнолола, регулирующего сигнальный путь SIRT3/AMPK/mTOR, на иммунный баланс Th17/Treg у мышей с язвенным колитом
Язвенный колит (ЯК) - это хроническое воспалительное заболевание кишечника, связанное с дисбиозом микробиоты кишечника. В настоящее время лекарственная терапия (включая 5-аминосалициловую кислоту, кортикостероиды, иммунодепрессанты, биопрепараты и пробиотики) может облегчить симптомы заболевания, однако эти методы лечения ограничены высокой частотой рецидивов и неизбежными побочными эффектами (такими как тошнота, рвота, подавление костного мозга, инфекции и риск развития рака). Поэтому существует острая необходимость в разработке новых и эффективных методов лечения ЯК. Генетические факторы, кишечная среда, иммунный ответ, клеточный апоптоз и инфекция - все эти факторы связаны с ЯК. По имеющимся данным, у больных ЯК нарушена микробиота кишечника, что приводит к повышению проницаемости кишечного эпителиального клеточного барьера и вызывает воспалительные реакции в кишечнике. При прогрессировании ЯК обычно увеличивается количество Т-хелперов 17 (Th17), вызывающих воспаление, в то время как количество регуляторных Т-клеток (Treg), подавляющих воспаление, снижается. Регулирование баланса Th17/Treg путем модуляции микробиоты кишечника может способствовать лечению ЯК. Поэтому регулирование баланса Th17/Treg стало важной целью для лечения ЯК.

Экстракт османтуса - это натуральный продукт, широко распространенный в различных растениях, таких как хризантемы, перец и перилла. Он обладает противовоспалительным, антиоксидантным, противоопухолевым и противовирусным действием. Все больше данных свидетельствует о том, что магнолол может снижать секрецию провоспалительных цитокинов, таких как TNF - α и IL-6, тем самым подавляя воспалительные реакции. Он применяется для лечения заболеваний, связанных с воспалением, включая ЯК. По имеющимся данным, лютеолин оказывает регулирующее действие на микробиоту кишечника и может эффективно влиять на лечение ЯК, регулируя состав и структуру микробиоты кишечника. Однако до сих пор неясно, может ли магнолол регулировать баланс Th17/Treg при ЯК.

Динамический баланс между Treg и Th17 регулируется множеством сигнальных путей, среди которых сигнальный путь AMP-активированной протеинкиназы (AMPK)/маммалианской мишени рапамицина (mTOR) является одним из важных регуляторных путей. Исследования показали, что путем повышения уровня фосфорилирования AMPK и снижения уровня фосфорилирования mTOR можно регулировать дифференцировку Th17/Treg клеток человека, и этот эффект может быть заблокирован ингибитором AMPK-сигнализации Compound C. В декстрансульфат натрия (DSS) - индуцированной модели UC крыс, повышение фосфорилирования AMPK может снизить экспрессию mTOR и уровни различных воспалительных цитокинов, что приводит к снижению дифференцировки Th17 клеток. Молчаливый информационный регулятор 3 (SIRT3) - это противовоспалительный и опухолевый супрессорный ген, который взаимодействует с микробиотой кишечника в процессе опухолеобразования в толстой кишке. Сообщалось, что мыши с дефицитом SIRT3 очень чувствительны к колиту и развитию опухолей. Совет: SIRT3 может быть связан с прогрессированием ЯК. Между тем, SIRT3 также является регулятором пути AMPK/mTOR, и его сверхэкспрессия может повышать фосфорилирование AMPK и понижать фосфорилирование mTOR, подавляя воспаление. Недавнее исследование показало, что магнолол может увеличить экспрессию SIRT3 и предотвратить ишемически-реперфузионное повреждение головного мозга, регулируя сигнальный путь SIRT3/AMPK/mTOR. Таким образом, цель данного исследования - выяснить, связан ли защитный эффект магнолола при ЯК с иммунным балансом Th17/Treg, и проанализировать его механизм, чтобы прояснить защитный эффект магнолола при ЯК и дать рекомендации по лечению ЯК и применению магнолола.

В последние годы традиционная китайская медицина широко используется для лечения ЯК. Все больше исследований показывают, что традиционная китайская медицина играет важную роль в регуляции микробиоты кишечника при лечении ЯК. Osmanthus fragrans - один из наиболее тщательно изученных биофлавоноидов. Флавоноиды являются низкотоксичными природными соединениями, и до сих пор при их использовании не было зарегистрировано серьезных побочных эффектов, что делает их весьма безопасными. В данном исследовании изучалось влияние магнолола на ЯК, вызванный DSS, in vivo. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что магнолол оказывает значительное влияние на ЯК, о чем свидетельствуют снижение веса, оценка по шкале DAI, уменьшение некроза слизистой оболочки и инфильтрации воспалительных клеток. Это согласуется с результатами предыдущих исследований, еще раз подтверждая защитное действие магнолола на ЯК.
Предыдущие исследования показали, что лютеолин может подавлять Th17-ответ при аутоиммунных заболеваниях, опосредованных Т-клетками; он также может оказывать противовоспалительное действие, побуждая CD4+CD25- превращаться в Treg-клетки. Есть также сообщения о том, что лютеолин может подавлять выработку провоспалительных цитокинов, таких как TNF - α, IL-1 β, IL-6 и IL-17 у мышей на модели ЯК; производные османтуса могут оказывать защитное действие in vivo в DSS-индуцированных моделях ЯК путем снижения уровней Th1, Th2 и Th17 клеток. Далее мы изучили влияние магнолола на баланс Th17/Treg, который является одним из важных механизмов, лежащих в основе прогрессирования ЯК. В этом исследовании мы обнаружили значительное снижение процентного содержания Treg-клеток и значительное увеличение процентного содержания Th17-клеток в селезеночных лимфоцитах мышей с ЯК. Соотношение Th17/Treg у мышей с ЯК сильно нарушено. Селезенка является важным иммунным органом, и DSS может вызывать иммунную дисфункцию у мышей с ЯК, что приводит к компенсаторной спленомегалии; лютеолин может уменьшить индекс селезенки и облегчить DSS-индуцированный колит у мышей. Это исследование подтверждает значительный дисбаланс Th17/Treg в селезеночных лимфоцитах мышей с ЯК, что соответствует ЯК человека.
Процесс дифференцировки Th17-клеток опосредован транскрипционной регуляцией ROR γ t. Th17-клетки продуцируют провоспалительные цитокины, включая IL-17, IL-21, IL-22, IL-23 и IL-25, которые способствуют прогрессированию ЯК. Дифференцировка Tregs регулируется Foxp3, и зрелые Tregs экспрессируют высокий уровень Foxp3. Кроме того, Tregs выделяют ингибирующие цитокины, включая IL-10, IL-35 и TGF - β, которые могут подавлять адаптивные и врожденные иммунные реакции. Исследования показали, что увеличенные Th17-клетки вырабатывают высокие уровни IL-17 и IL-23, тем самым способствуя развитию воспаления. Однако дифференцировка Treg подавляется, что приводит к снижению уровня иммуносупрессивных цитокинов, включая IL-10. Устранение дисбаланса Th17/Treg может помочь восстановить иммунный гомеостаз кишечника и уменьшить проявления ЯК. Это исследование показало, что противовоспалительный цитокин IL-10 повысился, а провоспалительные цитокины IL-6, IL-17 и IL-23 снизились в группе лютеолина; совет: Вмешательство магнолола улучшило дисбаланс Th17/Treg в DSS-индуцированной модели ЯК, что согласуется с предыдущими исследованиями; Кроме того, дальнейший анализ показал, что магнолол значительно снизил регуляцию ROR γ t и повысил регуляцию Foxp3 у мышей с ЯК. Благодаря положительной корреляции между ROR γ t и дифференцировкой Th17 клеток, а также положительной корреляции между Foxp3 и дифференцировкой Treg клеток, результаты нашего исследования еще раз доказывают, что магнолол способствует балансу дифференцировки Th17/Treg клеток.
Дифференцировка Th17/Treg-клеток регулируется двумя основными путями передачи питательных веществ - AMPK и mTOR. SIRT3 является эффективной деацетилазой, которая, как было показано, активирует путь AMPK/mTOR для содействия аутофагии, в то время как дефицит SIRT3 может ингибировать путь AMPK/mTOR. В данном исследовании мы обнаружили, что уровень белка SIRT3 и соотношение p-AMPK/AMPK в тканях толстой кишки мышей с ЯК были значительно ниже, чем у нормальных мышей, а соотношение p-mTOR/mTOR было значительно выше, чем у нормальных мышей, что указывает на дефицит SIRT3 у мышей с ЯК и ингибирование активации AMPK. Osmanthus fragrans может регулировать активность AMPK путем модуляции экспрессии сайленсирующих регуляторных белков. Исследование Liu et al. показало, что магнолол может увеличить трансдукцию SIRT3, активировать путь SIRT3/AMPK/mTOR и облегчить ишемическое повреждение головного мозга. Поэтому мы предполагаем, что эффект магнолола на баланс Th17/Treg у мышей UC может быть связан с SIRT3/AMPK/mTOR-путем. Результаты вестерн-блоттинга показали, что магнолол может повышать уровень белка SIRT3 в ткани толстой кишки мышей UC, повышать уровень фосфорилирования AMPK и снижать уровень фосфорилирования mTOR, что подтверждает нашу гипотезу. 3-TYP является селективным ингибитором SIRT3 и, как сообщалось, подавляет экспрессию SIRT3. В данном исследовании для дальнейшего выяснения защитного механизма магнолола на мышах UC мы объединили воздействие магнолола с 3-TYP. Результаты показали, что 3-TYP может значительно подавлять активацию AMPK и значительно ослаблять эффект магнолола на баланс дифференцировки Th17/Treg клеток у мышей с ЯК. Совет: Экстракт османтуса может способствовать балансу Th17/Treg у мышей с ЯК путем активации пути SIRT3/AMPK/mTOR.
Таким образом, магнолол может улучшить дисбаланс Th17/Treg в DSS-индуцированных моделях UC мышей, а механизм его действия может быть связан с активацией SIRT3/AMPK/mTOR пути. Данное исследование предварительно изучило защитный механизм магнолола на мышах с ЯК с точки зрения баланса Th17/Treg, что указывает на то, что магнолол может быть эффективным ингредиентом-кандидатом для лечения кишечного воспаления, обеспечивая перспективный метод лечения ЯК и давая направление для дальнейших исследований механизма улучшения ЯК с помощью магнолола. Например, путь SIRT3/AMPK/mTOR регулирует аутофагию, и вопрос о том, связана ли роль магнолола в ЯК с аутофагией, будет изучен в дальнейших исследованиях. Кроме того, эксперименты на животных являются ключевым звеном доклинических исследований, и в будущих исследованиях будет проведен углубленный анализ токсичности и безопасности магнолола, что заложит основу для развития доклинических исследований и достижения клинического перевода лекарств.