RESUMEN
Antecedentes: El receptor de arilo de hidrocarburos (AHR) juega un
papel importante en el desarrollo de la glándula mamaria, se relaciona con el
factor de crecimiento transformante β1 (TGF-β1) que regula diversos
procesos celulares, por lo que su sobreexpresión puede provocar procesos
patológicos en los animales y afectar su salud y producción. Materiales y Métodos: Se investigaron las
moléculas de flavonoides 3-Metilluteolina, Kaempferol, Resveratrol, Miricetina
y Quercetina. Para el modelado se utilizaron las estructuras de AHR:ARNT
obtenidas del programa Swiss Model, para el acoplamiento el programa MOE
2019.01., y para la determinación de interacciones proteína-proteína (IPP) y
mutaciones de alanina, los servidores Cocomaps (bioCOmplexes Contact MAPS) y Robetta y Rosetta Backrub, respectivamente. Resultados:
Los flavonoides estudiados se unen a interfaces de contacto a nivel de los
dominios bHLH, PAS-A y las interfaces bHLH/PAS-A y PAS-A/PAS-B de la AHR y
pueden exhibir un comportamiento antagónico debido a las interacciones a nivel
de las superficies de contacto para bloquear o modular las interacciones
proteína-proteína entre AHR y ARNT. Conclusiones:
Los cinco flavonoides pueden interactuar a nivel de diferentes interfaces
superficiales del AHR para modular la formación del heterodímero funcional,
actuando como agentes antagonistas. El orden de probabilidad de estas acciones
es mayor con 3-Metilluteolina, Kaempferol, Resveratrol y menor con Miricetina y
Quercetina. La suplementación del pienso con follaje rico en estos flavonoides
podría mejorar la salud y la producción animal.
Palabras clave: Nutrición animal, Receptor de Hidrocarburos de Arilo,
Flavonoides, Reproducción, Factores de Transcripción. (Fuente: DeCS)
ABSTRACT
Background: The Aryl
hydrocarbon receptor (AHR) plays a significant role in the development of the
mammary gland, as it is related to the transforming growth factor β1
(TGF-β1), which regulates several cellular processes. Hence, its
overexpression may lead to pathological processes in the animals, and affect
their health and production. MATERIALS AND METHODS: The 3-methyl luteoline,
kaempferol, resveratrol, myricetin, and quercetin flavonoid molecules were
studied. Modelling relied on the AHR:ARNT structures
obtained from Swiss Model software, for coupling program MOE 2019.01, and to
determine the protein-protein interactions (PPI). The Cocomaps (bioComplexes
Contact MAPS) servers, and Robetta and Rosetta Backruband were used for
determining the mutations of alanine. Results: The flavonoids studied
associated with contact interfaces at the bHLH, PAS-A domain level and the
bHLH/PAS-A and PAS-A/PAS-B of AHR interfaces, and they can undergo an
antagonistic behavior due to the interactions at the contact surface level to
block or modulate the protein-protein interactions between AHR and ARNT. Conclusions:
The five flavonoids can interact at different AHR superficial interfaces to
modulate the formation of the functional heterodimer, acting as antagonist
agents. The order of occurrence probability of these actions is higher with
3-methyl luteoline, kaempferol, resveratrol, and lower with myricetin, and
quercetin. Feed supplementation using foliage rich in these flavonoids might
improve animal health and production.
Keywords: Animal nutrition, Aryl hydrocarbon receptor,
flavonoids, breeding, transcription factors (Source: DeCS)
INTRODUCCIÓN
El concepto “Una sola salud” (en
inglés, One health)
se introdujo a comienzos del año 2000 para poner nombre a una noción conocida
desde hace más de un siglo: la salud
humana y la sanidad
animal son interdependientes
y están vinculadas a los ecosistemas
en los cuales coexisten. Una Salud está relacionada con la seguridad
alimentaria, agricultura sostenible, inocuidad alimentaria, resistencia a los
antimicrobianos, nutrición, sanidad animal y vegetal, pesca y medios de vida,
entre otros aspectos (Collado, Álvarez y Martínez, 2022).
En
correspondencia con lo anterior, la interrelación entre el AHR en la producción
y salud animal se debe a la importancia de este receptor para restaurar los
daños causados por xenobióticos. Por
otro lado, también incluyen aquellos daños que pueden deberse a patógenos o a
dietas indebidas en cerdos luego del destete de las crías y precebas porcinas
por medio del aumento de la interleucina IL-22, y propiciar el restablecimiento
y estabilidad de la microbiota intestinal con el uso de los probióticos para
promover respuestas favorables en los indicadores productivos y de salud (Collado, Rodríguez y
Barreto, 2022).
Los animales y los humanos están
expuestos cada día a multitudes de sustancias químicas en el aire, el agua y
los alimentos. Han desarrollado una batería de enzimas y transportadores
inducibles debido a la activación de receptores xenobióticos (ej: AHR) que
actúan como factores de transcripción para la regulación de sus genes diana que
facilitan la biotransformación y eliminación de estos compuestos (Larigot et al., 2018). El receptor de
hidrocarburos arilo (AHR) es una proteína antigua y altamente conservada que ha
evolucionado durante 600 millones de años y es miembro de la superfamilia de
factores de transcripción basic-helix-loop-helix-Per-ARNT-Sim (bHLH-PAS) y al
igual que el translocador nuclear AHR (ARNT) presenta un dominio heterodimérico
básico hélice-bucle-hélice-Por-ARNT-Sim (bHLH-PAS). Tiene funciones centrales
en el desarrollo y la homeostasis celular, el ritmo circadiano, tiene capacidad
para promover o inhibir la proliferación celular, contribuye en los procesos de
adhesión, que involucran interacciones célula-célula y célula-matriz
extracelular, se ha implicado en procesos reguladores que afectan al sistema
inmunitario, la homeostasis del hígado, el desarrollo cardíaco, la
cicatrización de heridas, la apoptosis, la promoción de tumores y las
enfermedades metabólicas (Schulte et al.,
2017; Wright et al., 2017; Larigot et al., 2018; Han et al., 2021).
La expresión de AHR es esencialmente
ubicua en mamíferos consistente con un papel homeostático de amplio espectro,
sin embargo, los niveles de expresión varían ampliamente entre tejidos con
hígado, timo, pulmón, riñón, bazo y placenta exhibiendo la mayor expresión.
Además, la expresión de AHR está regulada por el desarrollo, y la evidencia más
reciente indica un papel para el AHR en el proceso de desarrollo que afecta la
hematopoyesis, la biología del sistema inmunológico, la diferenciación neural y
la arquitectura del hígado (Wright et al.,
2017). Las consecuencias fisiológicas y toxicológicas de los ligandos de AHR
están mediadas por la vía de señalización de AHR. El AHR sin ligando se
encuentra en el citosol y se asocia con proteínas chaperonas (es decir, Hsp90,
p23 y la proteína 1 que interactúa con AHR). Tras la unión del ligando, el AHR
se traslada al núcleo, donde el AHR ligado forma un complejo heterodimérico con
el translocador nuclear de AHR (ARNT). El heterodímero AHR-ARNT luego se une a
los elementos reactivos de dioxinas (DRE) afines e induce la expresión de una
variedad de genes diana que median amplias consecuencias fisiológicas desde el
metabolismo xenobiótico y la citotoxicidad hasta la función inmunitaria y
vascular normal. La activación de AHR tiene un papel antiinflamatorio e
inmunorregulador general en la inmunidad innata y adaptativa, tanto en estado
estacionario como en escenarios inflamatorios como la autoinmunidad o la
infección (Xing et al., 2012; De Juan
y Segura, 2021; Collado, Álvarez y Martínez, 2022; Collado, Rodríguez y
Barreto, 2022).
Hace ya varios años se conoce que
existe una interrelación entre la señalización del factor de crecimiento transformante
β1(TGF-β1) con el AHR. Asimismo, existen
mecanismos de regulación recíproca entre el AHR y el TGF-β1. El AHR juega
un rol importante en el desarrollo de la glándula mamaria y se ha observado que
su sobreexpresión induce la transformación maligna de las células epiteliales
de mama. El TGF-β1 se expresa en las células epiteliales a lo largo de
todas las fases del desarrollo mamario y regula procesos celulares de
proliferación, diferenciación, migración, invasión y apoptosis. La exposición
del AHR frente a sustancias agonistas (Collado, Álvarez y Martínez, 2022)
aumenta la migración y activa el camino de membrana del AHR, así como las vías
canónicas y no canónicas del TGF-β1 que podrían estar involucradas en el
mecanismo de acción del tóxico, en el caso de exposición a estos agentes. Las
concentraciones ambientales de los mismos modulan las vías de señalización del
AHR y del TGF-β1. Esto podría contribuir a las alteraciones observadas en
la morfogénesis mamaria normal y a exacerbar un fenotipo promigratorio, tanto
en las células epiteliales normales como en las células neoplásicas, generando
un mayor grado de malignidad (Miret, 2018).
Los polifenoles, que se componen en
su estructura química por la presencia de anillos aromáticos con uno o más
grupos hidroxilos. En esta clasificación
se agrupan más de 8000 compuestos que se subdividen, en varios grupos, donde
los más importantes son los ácidos fenólicos, los flavonoides, los estilbenos y
los lignanos (Maury et al., 2020).
Los flavonoides son moduladores de la
actividad del AHR (Desmet et al.,
2021) que protegen contra una variedad de efectos dependientes de AHR (ej:
cáncer, colitis), y por características estructurales mencionadas pueden
interactuar y unirse a diversos aminoácidos presentes en la estructura proteica
del AHR. Por lo que, debido a esto, se
procedió a determinar por medio del acoplamiento molecular la unión de cinco
flavonoides con el AHR, para bloquear a nivel de las interacciones entre
proteínas (AHR y ARNT), la formación del heterodímero funcional y modular sus
actividades celulares.
MATERIALES
Y MÉTODOS
Para el modelado molecular fueron
seleccionados los siguientes flavonoides: 3-Metilleuteolina (3-Methylluteolin),
Kaempferol, Resveratrol, Miricetina (Myricetin) y Quercetina (Quercetin). Entre
paréntesis se escriben los nombres en inglés.
Acoplamiento
molecular:
se utilizó la estructura de los flavonoides mencionados para el modelado, y un
modelo obtenido por SwissModel Web Server del receptor AHR y de su complejo
heterodímero con ARNT utilizando como estructura cristalina de ARNT (PDB: 4zp4)
y la secuencia de AHR como molde. Para la visualización del modelado molecular,
presentación de complejos, poses e interacciones se utilizó el programa MOE
2019.01. Se utilizó el programa servidor Cocomaps (bioCOmplexes Contact MAPS)
para la determinación de contactos atómicos (≤ 6 Å) entre interfases
proteicas del AHR: ARNT (Vangone et al.,
2011). Los residuos de aminoácidos importantes para la interacción
proteína-proteína (IPP), así como la flexibilidad de las mutaciones de alanina,
se determinaron con los servidores web Robetta y Rosetta Backrub acordes a los
protocolos de estos programas. Se consideró que los residuos eran importantes
cuando el ΔΔGunión previsto era mayor o igual a 1,0 kcal mol-1(Kortemme
y Baker, 2002; Kortemme, Kim, y Baker, 2004).
RESULTADOS
Y DISCUSIÓN
La formación del heterodimeros AHR:
ARNT al ser activado por un ligando (agonista) ocurre en el dominio PAS-B del
AHR. La figura 1 ilustra el modelo de la arquitectura estructural (3D) de
interacción obtenido por SwissModel para los dominios de AHR y su unión al
partner pleirotropico ARNT. Las interferencias sobre las IPP que se establecen
por parte de cada monómero (AHR y ARNT), son importantes para modular la
formación del heterodímero funcional.
Figura 1. Arquitectura de la
interacción a nivel de los dominios estructurales relacionados con el proceso
de dimerización entre AHR y ARNT para la formación del heterodímero funcional
AHR: ARNT. Color magenta: AHR. Color verde: ARNT.
Los cinco flavonoides estudiados por
modelación molecular a nivel de la superficie del AHR se unen a las interfaces
de contacto a nivel de los dominios bHLH, PAS-A y de las interfaces bHLH/PAS-A
y PAS-A/PAS-B (Figura 2). Por lo que estos compuestos pueden presentar un
determinado comportamiento antagonista por interacciones a nivel de las
superficies de contacto para bloquear las IPP entre el AHR y ARNT.
Figura 2. Representación esquemática
de la unión de cinco flavonoides en AHR (AHR SwissModel). Color mangenta.
Los cinco flavonoides presentan
diferentes capacidades de modular las interacciones a nivel del AHR con el ARNT
para formar el heterodímero funcional AHR: ARNT. El orden de interferencia es
el siguiente: 3-Methylluteolin, Kaempferol, Resveratrol, Myricetin y Quercetin.
Esto está en correspondencia con lo reportado donde los cuatros primeros
compuestos como antagonistas de la actividad del AHR, y la Quercetin como
agonista/ antagonista (Figura 3) (Zhang, Qin y Safe, 2003).
Figura 3. Estructuras de los cinco
flavonoides moduladores de la actividad de AHR. Porcentajes de interferencia de
la formación del heterodímero funcional AHR: ARNT y a nivel de los monómeros
AHR y ARNT.
El análisis
estructural de los cuatro flavonoles se presenta en la tabla 1, y muestra las
variaciones que presentan estas estructuras químicas en su modo de
unión/interacción con los monómeros AHR y ARNT de forma general. El flavonol de
mejor actividad antagonista para bloquear el complejo del heterodímero AHR:ARNT, fue la 3-Methylluteolin, que constituye la referencia
de comparación para los otros tres flavonoles.
Tabla 1. Análisis estructural de los flavonoles antagonistas a nivel de
las IPP para la formación del heterodímero AHR: ARNT.
|
|
|
Flavonoles
|
R3
|
R5
|
R7
|
R3´
|
R4´
|
R5´
|
Unión
AHR
|
Unión
ARNT
|
|
3-Methylluteolin
|
CH3
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
H
|
60 %
|
40 %
|
|
Kaempferol
|
OH
|
OH
|
OH
|
H
|
OH
|
H
|
60 %
|
 0 %
|
|
Quercetin
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
H
|
 20 %
|
20 %
|
|
Myricetin
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
OH
|
20 %
|
20 %
|
El análisis
de la Relación Estructura Actividad (REA) de estos compuestos antagonistas es
importante para caracterizar su modo de unión con el receptor. Para establecer
interacciones a nivel de la superficie de AHR, los flavonoles tienen que
presentar un grupo hidroxilo (OH) en las posiciones R5, R7
y R3´ del anillo del flavonoide.
La sustitución de un grupo metilo (CH3) por un grupo
hidroxilo (OH) en la posición R3 del
anillo del flavonoide, disminuye las actividades sobre AHR, por lo que de forma
general la Quercetin es menos activa que la 3-Methylluteolin. La sustitución de
un grupo hidroxilo (OH) por un átomo de hidrogeno (H) en la posición R3´
del anillo del flavonoide, disminuye la actividad sobre el ARNT, con lo que se
puede obtener un flavonoide antagonista puro Anti-AHR, y así el Kaempferol es
menos activo que el Quercetin. Por el
contrario, la incorporación de un grupo hidroxilo (OH) en la posición R5´
del anillo del flavonoide, no afecta la unión a cada monómero. De forma
similar, para establecer interacciones a nivel de la superficie de ARNT, los
flavonoles tienen que presentar un grupo hidroxilo (OH) en las posiciones R5,
R7, R3´y R4´ del anillo del flavonoide.
La Quercetina presenta una posible
interacción a nivel de la interface PAS-A/PAS-B de AHR por lo que es lógico de
esperar que presente una dualidad como agonista/ antagonista ya que para la
primera actividad se reporta como unión preferencial a nivel del bolcillo del
dominio PAS-B (LBD) (Figura 4). Los otros cuatro flavonoides se han descrito
como antagonistas del AHR. Como se aprecia en la figura 4, estos pueden de
forma específica unirse a las interfaces bHLH/bHLH, bHLH-PAS-A, PAS-A/PAS-A y
PAS-A/PAS-B de AHR e interferir con la formación del heterodímero AHR: ARNT a
nivel del dominio de estas proteínas relacionado con el proceso de dimerización.
Figura 4. Flavonoides activos que
interfieren las IPP de AHR con ARNT a nivel dominio bHLH de AHR. Interfaces
bHLH/bHLH (circulo negro), bHLH-PAS-A (circulo verde), PAS-A/PAS-A (círculo
rojo) y PAS-A/PAS-B (circulo amarillo).
A nivel de la inteface bHLH en el
dominio bHLH de AHR (Figura 5) se unen tres flavonoides a través de
interacciones hidrofóbicas y enlaces de hidrogeno, por lo que pueden interferir
con la formación del heterodímero por provocar impedimentos estéricos para la
unión del partner ARNT.
Figura 5. Flavonoides activos que
interfieren las IPP de AHR con ARNT a nivel dominio bHLH/bHLH de AHR.
Methylluteolin (rosado), Kaempferol (verde olivo), Resveratrol (anaranjado).
AHR (magenta).
En
la interface interna formada bHLH/PAS-A formada por los dominios bHLH y PAS-A
de AHR se unen solo dos flavonoides de los estudiados, se unen mediante enlaces
de hidrogeno Methylluteolin y Resveratrol (Figura 6).
Figura 6. Flavonoides activos que
interfieren las IPP de AHR con ARNT a nivel de la interface bHLH/PAS-A de AHR.
Methylluteolin (rosado), Resveratrol (anaranjado). AHR (magenta).
El Resveratrol
(3,4′,5-trihidroxi-trans-estilbeno) es un polifenol natural que se
encuentra comúnmente en la piel de uvas, posee actividad antioxidante y
propiedades de captador de radicales libres. Se han informado muchos mecanismos
de acción independientes del eje AHR-CYP1A1 para el el mismo (antagonista no
selectivo de AHR). Aunque inhibe la vía adaptativa de AHR, también permite su
localización nuclear y la unión a elementos alternativos de respuesta a
xenobióticos. La activación de esta vía alternativa de AHR aumenta otro
conjunto de genes asociados con antiinflamatorios y propiedades antioxidantes.
Además, el Resveratrol también se ha descrito como un inhibidor débil de CYP1A1
y protector de los efectos tóxicos de contaminantes ambientales que son
activadores de AHR en pulmón, timo, testículo, próstata, y páncreas (Coelho et al., 2022). Por otro lado, a nivel
del domino estructural PAS-A pueden afectar las IPP los flavonoides
3-Methylluteolin, Kaempferol y Myricetin (Figura 7).
Figura 7. Flavonoides activos que
interfieren las IPP de AHR con ARNT a nivel de la interface PAS-A de AHR.
Methylluteolin (rosado), Kaempferol (verde olivo), Myricetin (verde). AHR (magenta).
La interface formada entre los
dominios PAS-A y PAS-B de AHR es otro sitio de interferencia de los flavonoides
para la formación del heterodímero AHR: ARNT. A este nivel los flavonoides
Quercetin y Kaempferol pueden afectar las IPP Figura 8). En el primer caso, se
describe como modulador agonista/antagonista de la actividad de AHR, por sus
diferentes comportamientos en dependencia del tipo de célula y de la
concentración (Ashida et al., 2000;
Jin et al., 2018; Gasaly, Riveros y
Gotteland, 2020; Desmet et al., 2021;
Han et al., 2021). En este caso,
también contribuye su unión preferencial al dominio de unión del ligando (LBD),
mientras que aquí proponemos que su actividad antagonista puede deberse a IPP a
nivel de superficies, al igual que para Kaempferol y los otros flavonoides
ilustrados previamente (Zhang, Qin y Safe, 2003).
Figura 8. Flavonoides activos que
interfieren las IPP de AHR con ARNT a nivel de la interface PAS-A/PAS-B de AHR.
Quercetin (amarillo), Kaempferol (verde olivo), Myricetin (verde). AHR
(magenta).
Los flavonoides son ligandos de AHR
que han demostrado tener efectos terapéuticos en diversas enfermedades (Park et al., 2019; Bungsu et al., 2021). Pero aún se necesitan más
estudios sobre los mecanismos moleculares exactos de acción a través de la
señalización de AHR para descubrir sus roles potenciales como modulador
inmunológico (Bungsu et al., 2021) y
su participación en procesos fisiológicos y patológicos. Estos elementos se
presentan como limitaciones para arribar a resultados concluyentes. No
obstante, hay evidencia de que los flavonoides son moduladores selectivos de
AHR que exhiben sus actividades agonistas y antagonistas y diferentes potencias
en forma específica de tejido/órgano/especie. Se ha cuestionado la definición de
“agonista” para ligandos que activan AHR, y se propone “modulador” como un
término más apropiado sobre la base de lo anteriormente mencionado (Dolciami et
al., 2020) ya que es difícil predecir su selectividad
agonista/antagonista (Bungsu et al., 2021;
Desmet et al., 2021).
Debido a que las vías de señalización
de TGF-β1 están interrelacionadas con el AHR, tienen dianas comunes como
la proteína retinoblastoma y el factor E2F, que regulan procesos celulares como
el ciclo celular, la apoptosis, la TEM y la diferenciación de las células Treg
y TH17 (Miret, 2018). Cuando se activa
el AHR por la presencia de algún agente toxico, se ha descrito que a dosis
altas (5 µM), el tóxico estimula la vía nuclear del AHR y, en consecuencia, no
solo se reduce la motilidad celular, sino que induce un arresto del ciclo
celular (Miret, 2018).
Los modelos de ratones transgénicos y
el uso de potentes ligandos AHR han sido útiles para comprender si las
alteraciones de la función AHR afectan el sistema reproductor femenino. El papel intrínseco del AHR en el sistema reproductor
femenino está relacionado con las siguientes funciones: i) regulación de la
función ovárica mediante el control del número y crecimiento de los folículos
antrales, como bien la capacidad de producir esteroides y alcanzar la
ovulación; ii) proporcionar un ambiente óptimo para la fertilización, nutrir el
embrión y mantener el embarazo; iii) regular la fertilidad; y iv) controlar la
senescencia reproductiva. Sin embargo, se desconoce si AHR participa en el desarrollo
embrionario del útero y los oviductos. También se desconoce si la participación
de la AHR en la regulación de la senescencia reproductiva está directamente
causada por la vía AHR o si la vía AHR modifica genes relacionados con la
longevidad; si se necesita una combinación de activación y eliminación de la
vía de señalización AHR para regular las funciones del sistema reproductor
femenino; y los ligandos endógenos que activan la vía de señalización de AHR en
el sistema reproductor femenino. Por lo tanto, se requieren estudios
adicionales para dilucidar los complejos mecanismos por los cuales AHR regula
la función reproductiva femenina. Esto facilitará el establecimiento de medidas
de prevención/tratamiento de trastornos reproductivos como la infertilidad, los
abortos y la reducción o ausencia de la vida reproductiva (Hernandez-Ochoa et al., 2009).
Hay evidencias experimentales de que
la proteína AHR se encuentra en todas las células ováricas obtenidas durante
ambas fases del ciclo estral porcino, y sobreexpresada en células de la
granulosa aisladas de folículos preovulatorios en comparación con todos los
tipos de células restantes (Hernandez-Ochoa et
al., 2009).
Se ha observado que el AHR y ARNT
están presentes en las células de la granulosa y de la teca interna de los
folículos medianos y pre ovulatorios, así como en células luteales de cerdas,
ello sugiere un papel de AHR en la regulación de la esteroidogénesis ovárica,
el desarrollo folicular y la formación y mantenimiento del cuerpo lúteo en
cerdas (Jablonska y Ciereszko, 2013). En otro estudio, Pocar et al. (2020) reportaron que la
inhibición de la actividad AHR estuvo asociada con la reducción de la capacidad
de los ovocitos para progresar en la reanudación de la meiosis. Por el contrario, la exposición al
antagonista de AHR Resveratrol redujo tanto la expresión de CYP1A1 como la
capacidad de maduración de los ovocitos, sin afectar la señalización de ERK1/2.
Por otro lado, la relación entre el
AHR y los trastornos hormonales fueron estudiados en un trabajo reciente que
tuvo como objetivo investigar cómo la relación entre el estrés del retículo
endoplásmico en las células de la granulosa del ovario y el AHR podría
contribuir al síndrome de ovario poliquístico (SOP). Usando un modelo murino de
PCOS inducido por dehidroepiandrosterona (DHEA), no observaron ciclicidad en el
ciclo estral y alteración en la morfología ovárica. La administración
subcutánea de CH-223191 (antagonistas de AHR) (10 mg/kg) restauró la pérdida de
ciclicidad y morfología ovárica con una disminución de los folículos antrales
atrésicos, lo que ocurrió simultáneamente con una regulación a la baja en el
eje AHR-CYP1B1 en las células de la granulosa (Coelho et al., 2022).
La familia del TGF-β tiene un
profundo impacto en el sistema reproductor de varios organismos, en los humanos
se relaciona con la función reproductiva femenina normal durante el embarazo y
en diversas patologías ginecológicas. En el mamífero adulto, las proteínas
relacionadas con TGF-β gobiernan el crecimiento y diferenciación de
células somáticas y germinales dentro de las gónadas. Además, los ligandos de
la familia TGF-β están íntimamente implicados en el control de la
ovulación y la fertilización, y en el establecimiento y mantenimiento del
embarazo de la mujer. Varios factores de crecimiento relacionados con
TGF-β también sirven como hormonas endocrinas para integrar el estado
reproductivo de la gónada al estado fisiológico del organismo. Los estudios traslacionales
que utilizan tejidos humanos, células y estudios de asociación de todo el
genoma también implican la señalización anormal de TGF-β en enfermedades
reproductivas femeninas, como la endometriosis, los fibromas uterinos y la
preeclampsia en las mujeres (Monsivais, Matzuk y Pangas, 2017; Larigot et al., 2018).
Posibles
implicaciones del AHR en la salud de la hembra, la reproducción animal, y el
rendimiento del rebaño
En los últimos años, se ha encontrado
una multiplicidad de funciones importantes de AHR, superando su papel original
como un sensor xenobiótico y regulador de la desintoxicación xenobiótica. De
hecho, AHR se ha confirmado como una señal importante molécula que regula y
mantiene la homeostasis en diferentes células, tejidos y órganos. Nuevos datos
destacan la activación del eje AHR-CYP1A1 en los mecanismos de la enfermedad,
lo que justifica el valor putativo de su bloqueo terapéutico. De este modo, es
oportuno investigar y caracterizar mejor las propiedades farmacológicas de los
bloqueadores del eje AHR-CYP1A1, y por lo tanto los bloqueadores de AHR-CYP1A1
podrían ser útiles en el tratamiento de enfermedades crónicas (Coelho et al., 2022).
Factibilidad de
tratamiento con suplementación nutricional basada en metabolitos activos
funcionales de tipo flavonoide
Los
polifenoles son compuestos vegetales naturales y constituyen los antioxidantes
más abundantes en la dieta humana (Ray y Mukherjee, 2021). En general, los
antioxidantes se definen como sustancias capaces de reducir y evitar la
oxidación de un sustrato (proteínas, lípidos,
carbohidratos y ADN) a bajas concentraciones, y están presentes en las
verduras, frutas y cereales que se consumen habitualmente como dietas
naturales, porque son seguros y brindan una gran cantidad de beneficios para la
salud (Yordi et al., 2012; Maury et
al., 2020). Dado que el tracto gastrointestinal es el
órgano principal que degrada a los diferentes componentes presentes en el
alimento animal, la dieta puede considerarse como uno de los factores
esenciales en la funcionalidad, integridad y composición de la microbiota
intestinal. Muchos polifenoles no se absorben y pueden acumularse en el
intestino grueso, donde la microbiota intestinal se metaboliza más ampliamente.
Al asumir roles primarios para promover el bienestar del huésped, este entorno
de salud intestinal se presenta al efecto de influencias externas, incluidos
los patrones dietéticos (Ray y Mukherjee, 2021).
Alrededor
del 400 a. C., Hipócrates dijo que “la muerte se asienta en los intestinos” y
que “la mala digestión es la raíz de todos los males”, lo que indica el papel
esencial del intestino humano en su salud y enfermedad, con lo que los fenoles
y sus metabolitos tienen una influencia positiva en la salud intestinal al
promover la producción de microbiota beneficiosa y controlar la propagación de
bacterias patógenas (Ray y Mukherjee, 2021). La evidencia
acumulada indica que la nutrición puede modular el sistema inmunológico a
través de metabolitos (ej: derivados del triptófano), ya sea producidos por la
digestión del huésped o por el metabolismo de la microbiota intestinal (MI) (Wheeler, Rothhammer y
Quintana, 2017; Zhang, et al., 2020;
De Juan y Segura, 2021; Modoux et al.,
2021; Collado, Rodríguez y Barreto, 2022).
Los flavonoides, se encuentran en los
vegetales en formas glicosiladas. Aunque algunos de ellos puedan ser
deglicosilados por la lactasa intestinal, la mayoría lo son por bacterias del
colon. Los diholosidos y oligosidos liberados por este proceso son rápidamente
fermentados, generando acidos grasos volátiles (AGVs), mientras que la fracción
aglicona también es metabolizada por la MI, resultando en la formación de
diversos metabolitos (Gasaly, Riveros y Gotteland, 2020).
Los flavonoides son una de las clases
principales de ligandos AHR derivados de la dieta. Son una gran clase de
metabolitos secundarios polifenólicos que se distribuyen ampliamente en frutas
y verduras. La Quercetina, la Taxifolina y la Robinetina actúan como agonistas y
pueden activar el AHR, mientras que la Luteolina, actúa como antagonista del
AHR (Ashida et al., 2000; Zhang, Qin
y Safe, 2003; Jin et al., 2018;
Gasaly, Riveros y Gotteland, 2020; Han et
al., 2021). Por lo que los
resultados de la modelación molecular coinciden con lo reportado, en este caso
que la Quercetina actúa como antagonista parcial, y el derivado de la Luteolina
(3-Methylluteolin) actué como antagonista (Zhang, Qin y Safe, 2003), en estos
casos por mediación de un mecanismo de acción a nivel de las diferentes
interfaces superficiales qui especificadas para cada compuesto y monómero.
Por otro lado, la presencia de
flavonoides en la leche bovina puede aportar una fuente de antioxidantes
naturales para el consumidor, lo cual constituye un efecto benéfico para la
prevención de algunos procesos patológicos mediados por radicales libres. Se ha
propuesto para la suplementación nutricional, incluir forrajes que contengan
sustancias antioxidantes como los flavonoides en la ración de las hembras
bovinas en producción, que, siendo biodisponibles en la especie, también se
excretan en la leche en forma activa y en concentraciones equivalentes a las
plasmáticas, con lo que también aportan una protección antioxidante frente al
posible enranciamiento de la leche (Cruz Carrillo y Lizarazo, 2016).
El tratamiento con suplementación
nutricional basado en metabolitos activos funcionales se evidencia con
los resultados publicados, ya que al comparar el contenido de polifenoles
totales en la leche de cabras a las que se les suministró Sulla coronarium L o heno de cebada, se observó un comportamiento
similar para los polifenoles libres en la leche pero en el primer grupo el
contenido de polifenoles totales fue mayor, proporcionando esta planta un valor
adicional en términos de estatus oxidativo (Zapata y Mellado, 2021). Esto
evidencia la utilidad práctica de la suplementación de follajes ricos en
polifenoles para la producción de leche con mejor calidad.
CONCLUSIONES
Los cinco flavonoides estudiados
interactúan a nivel de diferentes interfaces superficiales con el receptor AHR
para bloquear o modular la formación y las actividades celulares del
heterodímero funcional AHR: ARNT, acorde a los resultados del estudio de
acoplamiento molecular. El orden de probabilidad para estas acciones es mayor
para 3-Methylleuteolin, Kaemferol, Resveratrol, y menor con Myricetin y
Quercetin. La Relación Estructura Actividad (REA) para que estos compuestos
sean antagonistas a nivel de la superficie de AHR, los flavonoles tienen que
presentar un grupo hidroxilo (OH) en las posiciones R5, R7
y R3´ del anillo del flavonoide, y para el ARNT, los flavonoles
tienen que presentar un grupo hidroxilo (OH) en las posiciones en las mismas
posiciones anteriores e incluyendo la posición R4´ del anillo del
flavonoide. La suplementación de la alimentación con follajes ricos en estos
flavonoides podría mejorar la salud y la producción animal, acorde a los resultados
de la modelación molecular.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecemos a todos los colaboradores de esta investigación que ha sido parcialmente financiada por la Cooperación Belga al Desarrollo, a través del VLIR-UOS (Consejo de Universidades Flamencas), a través del Proyecto TEAM con referencia CU2017TEA433A102 y CU2019TEA482A102.
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Contribución
de los autores
La
participación de los autores fue la siguiente: Concepción y diseño de la
investigación: OGCG, SJMS, JABV, HDW, EM, PC, redacción del artículo: OGCG,
SJMS, JABV, HDW, EM, PC.
Conflicto
de intereses
Los autores declaran que no existen conflicto de intereses.
, Silvio
José Martínez Sáez **