Triterpenos de Hibiscus sabdariffa L. con efecto multimodal PPARδ/γ y AMPKα1: estudios in vivo, in vitro e in silico Public Deposited
Los receptores activados por proliferadores de peroxisomas(PPAR)son receptores nucleares dependientes de ligando. Hasta la fecha se han descrito tres isoformas: alfa (α), delta/beta (δ/β) y gamma (γ), que regulan la expresión de genes involucrados en la incorporación y oxidación de lípidos(PPARαy PPARδ), así como en el metabolismo y captación de glucosa(PPARγ). La diabetes tipo 2 (DT2)y otras enfermedades asociadas al síndrome metabólico (SM)se caracterizan por desbalanceen el metabolismo de lípidos y carbohidratos. Por esta razón, los PPAR se consideran blancos terapéuticos para el tratamiento de DT2, obesidad, esteatosis hepática, enfermedad cardiovascular y SM. El tejido adiposo y el músculo esquelético participan en la homeostasis energética, jugando un papel fundamental en el metabolismo de glucosa y lípidos. Setrata de tejidos insulino sensibles involucrados en la resistencia a la insulina, en la cual los PPAR desempeñan un papel importante. Hibiscus sabdariffa L. es una planta cuyos cálices son utilizados tradicionalmente como diurético y agente antiobesidad. Estudios farmacológicos indican que H. sabdariffa tiene efecto antihipertensivo y diurético, así comoefectos sobre el metabolismo, como agente antiobesidady antidiabético. Por estos motivos, H. sabdariffa puede ser considerada como una fuente interesante de compuestos con acción sobre los PPAR. Estudios previos mostraron que el extracto diclorometánico de H. sabdariffa(HS-DCM) posee efecto antihiperglucemiante, con acción dual sobre PPARδ/γ y sus genes río abajo (FATP y GLUT4,respectivamente),en adipocitos 3T3-L1.Sin embargo, aún se desconocen, tanto las moléculas responsables de dicha acción, como los mecanismos de acción involucrados. Los agonistas duales específicos de PPARδ/γtienen la posibilidad de revertir el desbalance metabólico presente en la DT2 y otras enfermedades metabólicas, ya que, por un lado, se favorece la incorporación de glucosa y lípidos; mientras que, por otro lado, se aumenta la oxidación de lípidos a través de la β-oxidación, existiendo la posibilidad de evitar los efectos adversos que se han observado con el uso de los agonistas de PPARγ (glitazonas).La vía AMPKα1es considerada una vía principalmente involucrada en el catabolismo de lípidos y la biogénesis mitocondrial. Además, se sabe que regula positivamente a PPARδque,en conjunto, participan en dichos procesos. Por otro lado, la vía Akt2regula a PPARγ y procesos metabólicos como la adipogénesis, incorporación de glucosa y lípidos. Ambos procesos moleculares y metabólicos se encuentran asociados a procesos sensibilizadores de insulina. Por lo tanto, éstas son vías que deben ser analizadas para elucidar los mecanismos por medio de los cuales elHS-DCM ejerce su acción sobre PPARδ/γ.Para el aislamiento de los compuestos presentes en el HS-DCM, éste fue sometido a cromatografía en columna abierta (CC),analizando las fracciones obtenidas por cromatografía en capa fina(CCF). De este proceso se seleccionaron 4 fracciones mayoritarias y se evaluó su efecto sobre la expresión del RNAm de PPARδ, PPARγ, FATP y GLUT4 en adipocitos 3T3-L1 y mioblastos C2C12. La fracción F3 mostró efecto dual PPARδ/γen ambas líneas celulares. Esta fracción se sometió a un nuevo fraccionamiento en CC, resultando en 2 subfracciones:F3-1 y F3-2. Ambas sub fracciones mostraron efecto dual PPARδ/γ, siendo F3-2 más potente, incluso en comparación con L-165041 y pioglitazona en ambas líneas celulares. Se procedió entonces a la identificación delos componentes mayoritarios en F3-1 y F3-2medianteCG/EM. Los constituyentes principales enF3-1 fueron: ácido linoleico, ácido palmítico, ácido oleico y lupeol. En F3-2 fueron α-amirina y lupeol. Con estos compuestos se realizó un docking molecular para PPAR, en dondeα-amirina y lupeol mostraron una fuerza de unión mayor a L-165041 yα-amirina mayor apioglitazona. Posteriormente,α-amirina y lupeol mostraron efecto sobre la expresión de RNAm y producción de proteínas de PPARδ, PPARγ, FATP y GLUT4, además de activar la vía AMPKα1, siendo α-amirina la más activa, sin afectarla vía Akt2. El efecto de α-amirina y lupeol sobre GLUT4 fue corroborado mediante inmunodetección en cultivo de mioblastosC2C12; nuevamente α-amirina exhibió mayor efecto que pioglitazona. Por su parte, el lupeol mostró un efecto similar al de pioglitazona. Por último,α-amirina y lupeol redujeron la acumulación de lípidos en adipocitos3T3-L1y tuvieron efecto antihiperglucemiante en ratones CD1.LA α-amirina y el lupeol se perfilan como moléculas interesantes con efectos antidiabéticos que involucran la activación dual de PPARδ/γ que, en conjunto con AMPKα1,regulan el metabolismo dela glucosa y de lípidos, exhibiendo un buen potencial para el tratamiento de la DT2 y otras enfermedades asociadas al SM. Ambos compuestos se proponen para el desarrollo de nuevos fármacos multimodales, relevantes dentro de las nuevas tendencias de tratamiento para enfermedades metabólicas.
Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are ligand-dependent nuclear receptors. Three isoforms of PPAR, alpha(α), delta/beta (δ/β) and gamma (γ), all involved in the metabolism of glucose and lipids, have been describedto date. PPARsregulate the expression of genes involved in the incorporation and oxidation of lipids (PPARαand PPARδ), as well as in the metabolism and glucose uptake (PPARγ).Type 2 diabetes (T2D) and other diseases associated with the metabolic syndrome (MS) are characterized by the imbalance of lipid and carbohydrate metabolism. This is why PPAR are considered therapeutic targets in the treatment of diseases such as T2D, obesity, hepatic steatosis, cardiovascular disease, and MS.Adipose tissue and skeletal muscle are tissues that play an important role in energy homeostasis and havea fundamental role in the metabolism of glucose and lipids. They are insulin-sensitive tissues, being the most compromised tissues in insulin resistance, where PPARsplay an important role.Hibiscus sabdariffaL. is a plant whose chalices are traditionally used as a diuretic and anti-obesity agent. Pharmacological studies reportthat H. sabdariffahas anti-hypertensive and diuretic effect, and other properties with effects on metabolism, as anti-obesity and anti-diabetic agents.H. sabdariffais considered an interesting source of compounds that can act through PPAR.Previous studies have reported that dichloromethane extract of H. sabdariffa(HS-DCM) has anti-hyperglycemic activity and dual effect on PPARδ/γand theirregulatedFATP and GLUT4 genes, respectively, in 3T3-L1 adipocytes. However, activemolecules andthe mechanismsby which HS-DCMexertstheireffectsare yet unknown.The finding of that the PPARδ/γ dual agonists mightreverse the metabolic imbalance present in T2D and other metabolic diseases.On the one hand,the incorporation of glucose and lipids is favored, and on the other,it increases the oxidation of the latter through β-oxidation, avoiding the adverse effects observed in the use of glitazones.The AMPKα1 pathway is mainly involved in lipid metabolism and mitochondrial biogenesis;in addition, it is known that itregulatesPPARδ, and that bothparticipate in these processes. On the other hand, the Akt2 pathway regulates PPARγ and regulates metabolic processes such as adipogenesis, incorporation of glucose and lipids. Both molecular and metabolic processes are associated with insulin sensitizing processes andare important ways for to elucidate the mechanism by which HS-DCM exerts the dual effect on PPARδ/γ in associationwith AMPKα1 and Akt2.HS-DCM was subjected to open-column (OC) chromatography and monitored by thin layer chromatography (TLC), fourmajor fractions of the extract were selected and evaluated on mRNA expression of PPARδ,PPARγ, FATP and GLUT4 in 3T3 adipocytes -L1 and myoblastsC2C12.Fraction F3 showed dual effect of PPARδ/γin a similar manner in both cell lines. Subsequently F3 was subjected to new fractionation in OC, resulting in 2 sub-fractions; F3-1 and F3-2. Both sub-fractionsshowed dual effect PPARδ/γ, however, F3-2 had a more potent effect, including greater than L-165041 and pioglitazone in both cell lines. Next, the major components of F3-1 and F3-2 were elucidated through GCMS. The main constituents in F3-1 werelinoleic acid, palmitic acid, oleic acid and lupeol, on the other hand, in F3-2 were α-amyrin and lupeol. Thesecompounds were subjected to molecular couplingwith PPARin silico, where α-amyrin and lupeol showeda greater binding-strengththan L-165041, beingα-amyrin greater than pioglitazone. Subsequently, α-amyrinand lupeol increased themRNA expression and production of PPARδ, PPARγ, FATP and GLUT4, showing activationof the AMPKα1 pathway, beingthe α-amyrin most active. The α-amyrin did not show effect on Akt2. The effect of α-amyrinand lupeol on GLUT4 by immunohistochemistry in culture of C2C12 myoblastsshowedthat α-amyrin has a greater effect than pioglitazone. On the other hand, lupeol showeda similar effect as pioglitazone. Finally, α-amyrin and lupeol decreasedthe accumulation of lipids in 3T3-L1adipocytes and hadan anti-hyperglycaemic effect in normal CD1 mice. Therefore, α-amyrin and lupeol can beproposedas two interesting molecules with antidiabetic effects through the dual activation of PPARδ/γ,that together with AMPKα1,may explain the effects on glucose and lipidsobserved withH. sabdariffa,with possibilities for the T2D control. Thesecompounds can beproposed for the development of new multimodal drugs, relevantsin the new trends of treatment of metabolic diseases.
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