APLICACIONES ANTI-INFLAMATORIOS DE LA MELITINA, UN COMPONENTE PRINCIPAL DEL VENENO DE ABEJAS: MECANISMO DETALLADO DE ACCIÓN Y EFECTOS ADVERSOS

Gihyun Lee,Hyunsu Bae  

                                   

Figura . Los mecanismos principales de las actividades anti-inflamatorias de la melitina. La melitina suprime vías de señalización de TLR2, TLR4, CD14, NEMO, y PDGFRß. Mediante la inhibición de estas vías la melitina disminuye la activación de p38, ERK1 / 2, AKT, PLCγ1 así como la translocación de NF-kappa B en el núcleo. Esta inhibición resulta en reducción de la inflamación en la piel, aorta, las articulaciones, el hígado y el tejido neuronal. TLR, Toll-like receptor; CD, grupo de diferenciación; NEMO, modulador esencial factor nuclear kappa-B; PDGFRß, crecimiento derivado de plaquetas beta receptor del factor.

Aplicaciones terapéuticas de los efectos anti-inflamatorios de la melitina

 Inflamación de la piel

El acné vulgar es una enfermedad de la piel a largo plazo del folículo del pelo en la cara y parte superior del tronco, y Propionibacterium acnes ( P. acnes ) es la principal causa de la inflamación del acné. Toll-like receptor 2 (Toll-like receptor 2) también conocido como TLR2 es una proteína que en humanos está codificada por el gen TLR2 . TLR2 también ha sido designado como CD282 ( grupo de diferenciación 282). TLR2 es uno de los receptores tipo peaje y juega un papel en el sistema inmune . TLR2 es una proteína de membrana , un receptor, que se expresa en la superficie de ciertas células y reconoce sustancias extrañas y transmite señales apropiadas a las células del sistema inmune) de señalización activadas por P. acnes provoca queratinocitos y monocitos que secretan citoquinas pro-inflamatorios, incluyendo TNF-α, IL-1β, IL-8. Una amplia gama de agentes, incluidos los antibióticos, se utiliza para suprimir la inflamación en el acné vulgar, pero los antibióticos pueden causar efectos secundarios.

Se investigaron los efectos antiinflamatorios del tratamiento con melitina en células HaCaT en Pacnes  muertas por calor. El tratamiento con melitina atenuó el aumento de la fosforilación de IKK, I? B, NF-kB, así como p38 en células HaCaT muertas por calor de P. acnes. Estos datos muestran que el tratamiento con melitina inhibe la producción de citoquinas inflamatorias en P. acnés inducida, a través del bloqueo de la señalización de p38 MAPK y señalización NF-kappa B, así como en las células HaCaT. Además, el efecto antiinflamatorio de la melitina se examinó en vivo en P. acnes inducida en modelo animal de la enfermedad inflamatoria de la piel. En el modelo animal, los tratados con melitina muestran una redución muy marcada de P. acnes.

Otro estudio muestra la acción inhibidora de la melitina contra P. acnés inducida por apoptosis y la inflamación en células THP-1 de monocitos humanos.  El tratamiento con melitina suprimió la escisión de la caspasa-3, -8, y PARP en P. acnes tratadas con THP-1 células monocíticas;  Además, la administración de la melitina disminuyó significativamente la expresión de TNF-α e IL-1β.

Enfermedades Neurodegenerativas

In vitro los ensayos han puesto de manifiesto el potencial de la melitina como un agente para la prevención de enfermedades neurodegenerativas. Luna et al. mostraron que la melitina tiene un potente efecto supresor sobre las respuestas pro-inflamatorias de microglia BV2 y sugirió que la melitina puede tener potencial para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas acompañadas con la activación microglial. La melitina suprime la expresión de NO y iNOS mediante el bloqueo de la activación inducida por LPS de NF-kB en la línea celular microglial BV2. Estos resultados indican que la melitina suprime la expresión de la COX-2 / PGE2 que resulta en propiedades anti-inflamatorias. Mientras tanto, Han et al. haninvestigado los efectos anti-apoptóticos de la melitina en un modelo de citotoxicidad inducida por el uso H 2 O 2 de la línea celular de neuroblastoma humano SH-SY5Y . El tratamiento con melitina aumentó la viabilidad celular y la disminución de la fragmentación de ADN apoptótico. La melitina inhibe el H 2 O 2 inducido por la disminución del factor anti-apoptótico Bcl-2 y la expresión del factor de crecimiento expresión pro-apoptótica Bax.

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo progresivo que afecta las neuronas motoras en el cerebro y la médula espinal, dando como resultado debilidad y atrofia de los músculos. Yang et al. mostraron que el tratamiento con melitina  mejora la capacidad anti-neuroinflamatoria del proteasoma en el SNC de modelo ALS ratones. En este modelo, la administración de la melitina reduce la fosforilación de p38 y el número de células de la microglia en el tronco cerebral y la médula espinal; además, en los ratones tratados con melitina se redujo la muerte neuronal en la médula espinal y una mejora del control de la función motora.

Por otra parte, la melitina alivia el mal plegamiento de las proteínas mediante la activación de las chaperonas(Las proteínas chaperonas son un conjunto de proteínas presentes en todas las células, muchas de las cuales son proteínas de choque térmico, cuya función es la de ayudar al plegamiento de otras proteínas recién formadas en lasíntesis de proteínas. Estas chaperonas no forman parte de la estructura primaria de la proteína funcional, sino que sólo se unen a ella para ayudar en su plegamiento, ensamblaje y transporte celular a otra parte de la célula donde la proteína realiza su función) y la reducción de la modificación post-transcripcional de α-sinucleína, un importante proceso de patogénesis de la ELA. Los resultados demuestran los efectos anti-neuroinflamatorios de la melitina. Aunque el principal problema de la ELA se produce en el SNC, ELA también afecta a otros órganos, incluyendo el hígado, el bazo y pulmón. El tratamiento con melitina atenúa la inflamación y estimula la señalización para la supervivencia celular en el bazo y el pulmón en un modelo animal de ELA. La administración de la melitina suprime la expresión de CD14 y Iba-1 (proteínas inflamatorias) en el pulmón de ratones sintomáticos ALS. Además, la melitina aumenta la expresión de pERK y Bcl-2 (factores de supervivencia celular) y suprime la expresión de C14 y COX-2 en el bazo de ratones con ELA sintomáticos.

Dantas et al. ha examinado los efectos farmacológicos de la melitina en ratones, con especial énfasis en los comportamientos relacionados con  neuronas dopaminérgicas. Los animales fueron sometidos a pruebas de comportamiento, tales como la prueba de apomorfina rotación, prueba de la catalepsia, y la prueba de campo abierto. Los resultados mostraron que los ratones tratados con melitina ven los efectos causados por la apomorfina reducidos, aunque no hay ninguna alteración en la actividad motora o efectos catalépticos con tratamiento de melitina. Los autores informaron que la melitina exhibe propiedades anti-psicóticas y podría ser una alternativa para el tratamiento de trastornos psicóticos, reduciendo los efectos secundarios de los medicamentos neurolépticos. La melitina también disminuye estereotipos inducidos por apomorfina. Los datos indican la actividad anti-psicótica de melitina en un modelo de ratones.

Aterosclerosis

La aterosclerosis es una enfermedad inflamatoria en la que se acumula placa en las arterias. Este trastorno inflamatorio crónico de las arterias es una de las principales causas de muerte en adultos.La placa se compone de colesterol, los triglicéridos, los restos de células muertas, y las células inmunes. En la placa, las células inmunes inflamatorias, incluyendo las células T cooperadoras y macrófagos producen citocinas inflamatorias, un disparador principal del crecimiento de la placa. La modulación de la señalización de NF-kB, que desempeña un papel fundamental en la apoptosis y la proliferación celular, es considerada como una posible diana terapéutica para el tratamiento de la aterosclerosis.

La melitina en estudios en vitro  muestran un efecto en la proliferación y la apoptosis de las células del músculo liso vascular (CMLV). La vía de señalización NF-kB se investigó como un potente mecanismo de la apoptosis de aorta en rata VSMCa.

La melitina suprime no solo la fosforilación de β-tirosina del receptor del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGFR), sino también la transducción de señales intracelulares aguas abajo en la VSMCa aórtica de rata y bloquea la fosforilación de AKT inducida por la señal del PDGRF. Además, la fosforilación de la quinasa media regulada por señal extracelular, una señal de NF-kappa B corriente arriba, está ligeramente suprimida por el tratamiento con melitina. El tratamiento con melitina, además, induce la expresión de proteínas pro-apoptóticas, incluyendo p53, Bax, y la caspasa-3, pero disminuye la expresión de laproteína anti-apoptótica de Bcl-2. Además, en experimentos in vivo  demuestran que el tratamiento con melitina suprime la aterosclerosis a través de funciones atero-protectoras en ratones con alto contenido de grasa / LPS tratados.  El tratamiento con melitina reduce los niveles de colesterol total y triglicéridos y recupera corazón y la aorta. Además, la melitina disminuye los niveles de expresión de TNF-α, IL-1β, VCAM-1, ICAM-1, y TGF-1 en ratones ateroscleróticos.

Cho et al. utilizaron espectrometría de masas y electroforesis en gel para dilucidar los mecanismos anti-ateroscleróticas de la melitina. Identificaron las proteínas expresadas diferencialmente por el tratamiento con melitina en CMLV humanas estimuladas por TNF-α. En sus experimentos, el análisis de proteómica identificó 33 proteínas con diferentes patrones de expresión coherente después del tratamiento con melitina. Las proteínas identificadas incluyen proteínas anti-apoptóticas como como la proteína de estrés-70 y la anexina A1, varias moléculas diana de la inflamación y la proliferación tales como la prohibitina, anexina-1, y calreticulin fueron identificados. Además, la vía de análisis de la señal intracelular muestra que EGFR y NF-kappa B son las principales moléculas de señalización de la inflamación en TNF-alfa CMLV humanos tratados.

Inflamación del hígado

Parque et al. informó de que la melitina atenúa la lesión hepática, la inflamación y la fibrosis hepática. La melitina inhibe la secreción de TNF-α y la expresión de IL-1β y IL-6 en las células estrelladas hepáticas (HSC) activadas. La melitina atenúa la inflamación y la fibrosis mediante la inhibición de la vía de señalización de NF-kappa B en la fibrosis hepática tioacetamida inducida.Además, sugirieron que la respuesta inflamatoria regulada puede afectar al efecto anti-fibrótico de la melitina en las HSC activadas. Se demuestra que la melitina inhibe la insuficiencia hepática mediante el bloqueo de la señalización NF-kB y las vías de apoptosis en el modelo de ratón de insuficiencia hepática D-galactosamina / inducida por LPS.

La melitina reduce la alta tasa de letalidad, alivia lesión patológica hepática, atenúa las respuestas inflamatorias hepáticas e inhibe la apoptosis de hepatocitos.

En hepatocitos TNF-a-tratada, la melitina inhibe la unión de NF-kappa B al ADN, así como la actividad del promotor de NF-kappa B, lo que sugiere que la melitina inhibe la apoptosis de los hepatocitos a través de supresión de la activación de NF-kB.  Recientemente, se demostró que la administración de la melitina atenúa la inflamación y la fibrosis de la vía biliar.

Los resultados experimentales sugieren que la melitina puede tener aplicaciones terapéuticas en la lesión hepática crónica. La Figura resume los principales mecanismos de la acción anti-inflamatoria de la melitina.

El presente estudio demostró que el BV, <10 y la melitina presentan actividad antinociceptiva en modelos experimentales de dolor nociceptivo y inflamatorio. Los resultados también indican que múltiples componentes del BV, actuando por diferentes mecanismos, contribuyen a su actividad antinociceptiva.

Inicialmente, se observó que el BV  inhibe ambas fases de la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído. La primera fase de esta respuesta está asociada con la activación directa por formaldehído de los receptores de potencial transitorio ankyrin (TRPA) -1 receptores que están presentes en los nociceptores. La segunda fase de esta respuesta nociceptiva, marcadamente inhibida por fármacos anti-inflamatorios , está asociado con la estimulación de TRPA1 y también con el desarrollo de una respuesta inflamatoria desencadenada por muchosmediadores  (tales como la interleuquina -1β (IL), IL-6, IL-8 y el factor de necrosis tumoral (TNF) -α , eicosanoides y NO). Como el BV inhibe ambas fases de la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído, se muestra un perfil mixto parecida a la de los fármacos que inhiben el procesamiento central de la respuesta nociceptiva o reduce directamente la excitabilidad de los nociceptores y también el de los fármacos que inducen sus efectos a través de la inhibición de la producción o la acción de los diferentes mediadores de la inflamación.

La demostración de la actividad antinociceptiva del BV está en línea con las manifestaciones de que el BV inhibe la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído en ratones y ratas. El BV también presentó una actividad antinociceptiva en el modelo de la placa caliente, ya que aumentó la latencia para la visualización de la respuesta nociceptiva. La respuesta nociceptiva en este modelo es inhibida por fármacos que inhiben el procesamiento nociceptivo central, como opiáceos , antidepresivos tricíclicos y los fármacos anticonvulsivos . La actividad antinociceptiva de AMV en este modelo proporciona apoyo adicional a la inhibición de la primera fase de la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído y también a la sugerencia de que tal actividad, al menos en parte, puede no implicar la inhibición de la producción o la acción de mediadores inflamatorios .

<10 y melitina inhibe la segunda fase, pero no la primera fase, de la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído.

Estos resultados están en línea con la observación de que tanto <10 y melitina fallidos para aumentar la latencia de la respuesta nociceptiva en el modelo de placa caliente.

Tales resultados indican que la <10 y melitina presentan una actividad que se asemeja más a la de los fármacos anti-inflamatorios y menos que la de fármacos de acción central. Se ha demostrado que la melitina inhibe la activación de PLA 2 y la producción de mediadores inflamatorios tales como NO y otras especies reactivas de oxígeno, la prostaglandina E 2 y citocinas inflamatorias. En total, los efectos inducidos por el BV, <10 y la melitina en los dos modelos nociceptivos utilizados en el presente estudio indican que el BV contiene componentes que inducen un efecto antinociceptivo como resultado de la activación de diferentes mecanismos. Estos resultados y otros ya publicados proporcionan evidencias de que parte de la actividad antinociceptiva del BV puede estar asociada con la inhibición de la producción o acción de los mediadores inflamatorios, se investigó si el BV, <10 y melitina, además de la inhibición de la respuestas nociceptivas inducidas por formaldehído, también inhibieron el edema inducido por este estímulo inflamatorio. Se observó que el BV, pero no el <10 o melitina, inhibieron el edema inducido por formaldehído. Estos resultados indican que la actividad antinociceptiva del BV puede estar al menos en parte relacionada con un efecto anti-inflamatorio. Además, se proporcionan pruebas de que los componentes de masa molecular superior a 10 kDa contribuyen más eficazmente a este efecto. Claramente, el BV contiene diferentes componentes que presentan actividades antinociceptivas y antiinflamatorias. Parece que los componentes con una masa molecular mayor que 10 kDa son esenciales para la antiedema, pero no para la actividad antinociceptiva.

Este resultado conduce a la sugerencia de que la melitina, el componente principal del BV, puede contribuir a la actividad antinociceptiva de ambos BV y <10. Sin embargo, el BV libre de melitina también inhibió la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído. Por lo tanto, aunque la melitina presenta actividad antinociceptiva, no es el único componente que contribuye a la actividad antinociceptiva del BV.

La demostración de que la melitina induce dos efectos opuestos, nocicepción y antinocicepción (presente estudio), se suma a los resultados que muestran que el BV también presenta tal perfil. Se obtuvo evidencia convincente de que el BV presenta tal perfil en el protocolo en el que el BV, administrado en el dorso (inyección sc) de los animales, inhibió la respuesta nociceptiva inducida por el mismo BV inyectado en el dorso de la pata.

Como la inyección de BV en el dorso de los animales probablemente induce una molestia, es posible que sus antinociceptivos resultados provengan de una activación no específica de mecanismos antinociceptivos endógenos asociados con la exposición previa a un estímulo nocivo. La antinocicepción asociada con la exposición a los estímulos que inducen la incomodidad y el dolor es ampliamente conocido y se han propuesto varios mecanismos para explicar este fenómeno. Para explorar esta posibilidad, se evaluaron los efectos inducidos por venenos obtenidos a partir de otras especies, T. serrulatus y B. jararaca . Estos venenos indujeron una respuesta nociceptiva, como ya se ha informado.Sin embargo, estos venenos no inhibieron la respuesta nociceptiva inducida por formaldehído. Estos resultados indican claramente que la actividad antinociceptiva del BV, <10 y melitina no es resultado de una activación no específica de mecanismos antinociceptivos endógenos, sino de la acción de los diferentes componentes que inhiben específicamente el procesamiento nociceptivo, tanto en elsistema nervioso periferico y en el nervioso central.