Efectos antidiabéticos del extracto etanólico de Scrophularia striata mediante la supresión de la expresión de Pdx1 e Ins1 en tejidos pancreáticos de ratas diabéticas

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 9813 (2022) Citar este artículo

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Uno de los factores que provoca un desequilibrio metabólico grave y cambios anormales en muchos tejidos, especialmente en el páncreas, es la enfermedad patológica de la diabetes mellitus. Por lo tanto, en este estudio, se investigaron los efectos terapéuticos de Scrophularia striata utilizando un modelo animal en el control de la lesión diabética y las complicaciones pancreáticas causadas por la diabetes. Un total de 66 ratas (peso 220–250 g) se dividieron aleatoriamente en: grupo de control sano (ratas sin diabetes que recibieron propilenglicol como disolvente); Grupo de control diabético; 3 grupos experimentales sanos (que recibieron el extracto con dosis de 100, 200 y 400 mg/kg pc/día); 3 grupos de tratamiento; y 3 grupos de pretratamiento. Se indujo diabetes en ratas mediante STZ intraperitoneal (60 mg/kg de peso corporal). Se midieron FBS, HbA1c e insulina después de 4 semanas. La expresión de los genes Pdx1 e Ins1 se evaluó mediante RT-PCR. La evaluación histológica también se realizó con tinción H&E. Los datos fueron analizados por SPSS ver20 utilizando las pruebas ANOVA y Tukey. Mediante el tratamiento con extracto etanólico de S. striata, estos factores estuvieron cerca del rango normal. La expresión de los genes Pdx1 e Ins1 aumentó en las ratas tratadas con extracto de S. striata. El análisis de los datos obtenidos indica el efecto de S. striata en la mejora de las complicaciones de la diabetes en ratas y puede considerarse con fines terapéuticos.

Uno de los trastornos más antiguos conocidos es la diabetes mellitus (DM) en humanos1. Se supone que la DM, debido al estrés inherente a los estilos de vida modernos y a la creciente prevalencia de la diabetes, se está convirtiendo en un importante problema de salud pública que afecta a millones de personas en todo el mundo. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2025, 300 millones de personas tendrán diabetes. La diabetes mellitus es una enfermedad patológica y, como resultado, provoca graves desequilibrios metabólicos y cambios anormales en muchos tejidos, especialmente en el páncreas, donde el estrés oxidativo desempeña un papel importante en la etiología. El estrés oxidativo elevado debido a un nivel alto de azúcar en sangre persistente y crónico se prueba en modelos animales diabéticos y experimentales, destruyendo así la actividad del sistema de defensa antioxidante y produciendo así radicales libres2,3,4. En la diabetes mellitus, los cambios en los mecanismos de defensa de la eliminación de radicales libres endógenos pueden provocar una inhibición ineficaz de las especies reactivas del oxígeno, lo que provoca daño oxidativo y daño tisular. Se ha sugerido daño tisular y la estreptozotocina actúa como agente diabético debido a su capacidad para destruir las células β pancreáticas, posiblemente por el mecanismo de los radicales libres5,6.

El páncreas es el lugar de síntesis, almacenamiento y secreción de insulina7. En los islotes pancreáticos existe una compleja cascada de señalización para la secreción de insulina estimulante de la glucosa que incluye canales de potasio sensibles a ATP (KATP). En presencia de glucosa, un aumento en la relación ATP/ADP intracelular hace que los canales KATP se cierren, lo que resulta en la despolarización de la membrana plasmática, la entrada de calcio extracelular y la activación de la exocitosis. El islote de la membrana plasmática celular tiene canales KATP, aunque la mayoría de los canales KATP se encuentran en las membranas de los gránulos secretores. Los canales KATP del páncreas tienen cuatro subunidades receptoras reguladoras de sulfonilurea (SUR1) y cuatro subunidades formadoras de poros de potasio (Kir6.2)8. Una de las enfermedades autoinmunes crónicas es la diabetes tipo 1 (DT1), en la que las células beta productoras de insulina del páncreas se destruyen, lo que provoca un nivel alto crónico de azúcar en sangre. En las últimas décadas se han descrito anomalías exocrinas pancreáticas en términos de anatomía y función. No está claro si los cambios exógenos en la diabetes tipo 1 son relevantes para eventos genéticos, inmunológicos y ambientales idénticos que conducen a la destrucción de las células beta y son secundarios a la pérdida funcional de las células β. Por tanto, la insulina actúa como agente trófico del compartimento exocrino9.

El objetivo principal del cuidado de los pacientes diabéticos es minimizar el riesgo de complicaciones microvasculares y macrovasculares volviendo a la normalidad la presión arterial y los perfiles lipídicos y glucémicos. El objetivo particular del control de la glucemia es alcanzar un rango normal de hemoglobina glucosilada (HbA1c), porque un buen control de la glucemia es importante para disminuir el riesgo de complicaciones microvasculares a largo plazo en la diabetes tipo 1 y 210. La HbA1c se puede medir en cualquier momento del día, independientemente de la duración del ayuno o del contenido de la comida anterior. También se puede analizar mediante un dispositivo portátil con una pequeña muestra de sangre11. El análisis de hemoglobina glucosilada (HbA1c) en sangre permite obtener evidencia del nivel promedio de glucosa en sangre de una persona durante los últimos 2 a 3 meses, que es la vida media de los glóbulos rojos (RBC)12.

Existe amplia evidencia de que la regeneración y función de las células β en el páncreas adulto están mediadas en parte por la homeocaja 1 pancreática y duodenal (Pdx1), y que los cambios en la expresión están asociados con alteraciones en la expresión de genes diana, incluida la insulina 1 (Ins1). )4. Pdx1 es un importante factor de transcripción necesario para el desarrollo pancreático y mantiene la función distintiva de las células β, especialmente la regulación de la secreción normal de glucosa e insulina13,14. El primer factor de transcripción producido en el páncreas en crecimiento es Pdx1, y la falta de este factor causa agenesia pancreática debido a la incapacidad de generar una variedad de células de conductos, exocrinas o endocrinas. La eliminación condicional de Pdx1 de la formación de células β por las líneas Cre de insulina conduce a hiperglucemia15,16. Estudios anteriores han demostrado que Pdx1 desempeña un papel importante en la diabetes y que la reducción de la expresión de Pdx1 exacerba la diabetes17,18.

Scrophularia striata, conocida como “Teshnedari” de la familia Scrophulariaceae, es una de las hierbas medicinales tradicionales más importantes y ampliamente utilizada en el oeste de Irán19. Esta hierba es una planta anual o perenne que tiene una flor cigomorfa y una flor de 5 pétalos, y el cáliz tiene lóbulos y su fruto es una cápsula con muchas semillas. Se ha informado que Scrophularia striata tiene algunos efectos medicinales que incluyen efectos analgésicos, antimicrobianos, nefróticos, supresores del óxido nítrico, antitumorales, protectores hepáticos y antiinflamatorios20,21,22,23. Debido a los efectos medicinales de las plantas Scrophularia striata y sus efectos secundarios, hasta el momento no se han estudiado. En este estudio, utilizando un modelo animal, se investigaron los efectos de esta planta en la prevención del daño al páncreas y sus funciones inducido por la diabetes.

Todo el mantenimiento y los procedimientos de los animales se realizaron de acuerdo con las recomendaciones establecidas por el Comité de Ética Animal de la Universidad Islámica de Azad, así como con las pautas de los NIH de los Estados Unidos (publicación no. 85-23). El Comité de Ética aprobó los protocolos de la Universidad Islámica Azad. Todos los procedimientos quirúrgicos se llevaron a cabo bajo anestesia profunda y se hicieron todos los esfuerzos posibles para minimizar el sufrimiento. El estudio se informa de acuerdo con las pautas de ARRIVE (https://arriveguidelines.org).

En este estudio, se compraron 66 ratas Wistar (de 5 semanas de edad) en el rango de peso de 180 a 200 g del Instituto Pasteur, Teherán, Irán. Fueron trasladados al Centro de cría de animales de laboratorio del Parque Científico y Tecnológico de la Universidad Azad de Teherán. Los animales se mantuvieron en un centro de cría de animales de laboratorio con jaulas de fibra de vidrio (15 × 30 × 35 cm) y un ciclo de 12 h de luz/12 h de oscuridad y temperatura (22 ± 2 °C), luz con un rango de humedad relativa de 40– 60%. Las ratas fueron alimentadas con un alimento particular obtenido de Behparvar Company, Teherán, Irán. Se utilizó agua del grifo para mantener la hidratación y los tubos experimentales se utilizaron en cada jaula como suministro de agua con suficiente agua y alimento durante el experimento. Todos los cuidados de los animales de investigación y laboratorio se realizaron respondiendo a la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (Consejo Nacional de Investigaciones, 2012). Cuando su peso alcanzó los 220-250 g, se inició el experimento.

Se utilizó estreptozotocina (STZ; Sigma Aldrich, EE. UU.) para inducir diabetes. Utilizamos tampón citrato de sodio 0,1 M (pH = 4,5) como disolvente STZ. STZ se disolvió en una dosis de 60 mg/kg de peso corporal y se inyectó por vía intraperitoneal en ratas durante una inyección única de STZ24. La glucosa en sangre se controló 48 h después de la inyección de STZ. Para medir el nivel de glucosa sérica inactiva, se utilizaron cintas glucométricas (SD CODEFREE BLOOD GLUCOSE METER TEST TIPS 50 T; SD Biosensor Inc, Corea del Sur) en la vena de la cola de la rata. Si la glucemia medida era superior a 300 mg/dl, se consideraba rata diabética25.

Utilizamos tampón citrato de sodio 0,1 M (pH = 4,5) como disolvente STZ. STZ se disolvió en una dosis de 60 mg/kg de peso corporal y se inyectó por vía intraperitoneal en ratas durante una inyección única de STZ24. La glucosa en sangre se controló 48 h después de la inyección de STZ. Para medir el nivel de glucosa sérica inactiva, se utilizaron cintas glucométricas (SD CODEFREE BLOOD GLUCOSE METER TEST TIPS 50 T; SD Biosensor Inc, Corea del Sur) en la vena de la cola de la rata. Si la glucemia medida era superior a 300 mg/dl, se consideraba rata diabética25.

Scrophularia striata (Teshnedari) es una planta regional que se recogió a una altitud de 1427 m de la cadena montañosa de Zagros (Ilam, Irán). Un espécimen de comprobante (No. 12-68353) está depositado en el Laboratorio de Herbario de la Rama de Investigación y Ciencia de la Universidad Islámica de Azad, Teherán, Irán, y fue identificado por la misma Universidad. Para la extracción se utilizó la parte floral de la planta, cabe mencionar también que esta planta crece y fue recolectada en primavera. Obtuvimos el permiso para la recolección de muestras de acuerdo con todas las directrices institucionales y la legislación pertinentes. El uso de plantas en el presente estudio cumple con lineamientos internacionales, nacionales y/o institucionales.

La deshidratación es el paso principal de todos los pasos de la preparación de la planta para la extracción. Después de la recolección, las plantas debían limpiarse con agua incluso antes del paso de deshidratación. Luego, se utilizó el método de remojo para extraer el material vegetal. El método de remojo se realizó dos veces para asegurar una extracción eficiente del material. Cada 200 g de Scrophularia striata seca recibieron 400 mL de alcohol etílico (Merck, Alemania), y su mezcla se colocó en oscuridad durante 72 h. La mezcla se pasó tres veces a través de papel de filtro. Luego de la última etapa de filtración, se colocó en un lugar oscuro para evaporar lentamente el alcohol. El extracto seco después de la preparación se almacenó a 0–4 °C en el refrigerador del laboratorio. Finalmente, el extracto seco se disolvió en propilenglicol (PROPILENGLICOL FOOD GRADE; Pure Organic Ingredients, USA) para obtener las dosis requeridas (100, 200 y 400 mg/kg). cada dosis de 100, 200 y 400 mg/kg pc/día disuelta en 1CC de propilenglicol23.

Las ratas se dividieron aleatoriamente en 11 grupos (n = 6: grupo de control sano (que recibió como disolvente propilenglicol, que es el disolvente del medicamento extraído); grupo de control diabético (inducido con 60 mg/kg de peso corporal de estreptozotocina); tres grupos sanos experimentales. grupos (que recibieron el extracto a 100, 200 y 400 mg/kg pc/día), tres grupos de tratamiento experimental (que recibieron el extracto a 100, 200 y 400 mg/kg pc/día) y tres grupos de pretratamiento (que recibieron el extracto a 100, 200 y 400 mg/kg pc/día). En este experimento, los grupos de pretratamiento estaban sanos al comienzo del experimento. En los grupos de pretratamiento, se realizó alimentación forzada diaria con disolvente durante 2 semanas antes y después de la inyección de STZ a las 3 dosis especificadas. Los otros grupos también se sometieron a alimentación forzada diaria con la solución de extracto y el disolvente durante 4 semanas. 48 h después de la inyección de STZ al grupo de control diabético, a los grupos de tratamiento experimental y a los grupos de pretratamiento se midió el nivel de glucosa en sangre y se confirmó el nivel de glucosa en sangre de las ratas diabéticas mediante medir una concentración de glucosa en sangre superior a 300 mg/dL.

Después de completar 4 semanas de medicación para todos los grupos, a las ratas de cada grupo se les diseccionó un corazón bajo anestesia, se les extrajo sangre directamente de sus corazones y luego se centrifugó. Se recolectaron muestras de sangre mediante punción cardíaca para medir algunos factores bioquímicos, incluido el azúcar en sangre en ayunas (FBS), la hemoglobina A1c (HbA1c) y la insulina; el suero se separó rápidamente y luego se dividieron en alícuotas y se almacenaron a -70 °C. Además, los tejidos pancreáticos se fijaron en formalina al 10% para su examen histopatológico.

El día de la disección, la rata estuvo en ayunas durante 12 h para anestesiarla con ketamina (80 mg/kg) y xilazina (10 mg/kg)26. Se recogieron secciones transversales de todos los lóbulos del páncreas, se fijaron en frascos codificados que contenían una solución tampón de formaldehído y luego se incluyeron en parafina. Se tiñeron secciones de 5 µm de tamaño con hematoxilina y eosina (H&E) y se examinaron mediante microscopía óptica. El estado del daño histológico se consideró para atrofia, fibrosis y estado de regeneración como negativo, leve, moderado y severo27.

Después del período de experimento, todos los animales fueron pesados con una balanza digital, luego anestesiados con ketamina (80 mg/kg) y xilazina (10 mg/kg) y se tomaron muestras de sangre de sus corazones. El suero se separó mediante centrifugación a 10.000 xg durante 10 minutos y la hemoglobina A1c (HbA1c) se midió mediante un ensayo inmunoturbidimétrico mejorado con látex con un kit de detección cuantitativa de HbA1c (Pars Azmoon, Teherán, Irán) utilizando un método fotométrico. El azúcar en sangre en ayunas (FBS) se midió mediante un método fotométrico con un kit de detección de cantidad de glucosa (GOD-PAP) (Pars Azmoon, Teherán, Irán), y la insulina sérica se midió mediante un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas utilizando un kit ELISA de insulina de ratón ( Kit ELISA de insulina de ratón (ab277390) según las instrucciones del fabricante28,29,30.

El ARN total se extrajo de las muestras inmediatamente después del muestreo de acuerdo con protocolos estándar utilizando un kit de purificación de ARN (GeneJET™ RNA Purification Kit # K0732, Thermo Scientific—Fermentas, Letonia). El ARN total se trató con DNasa para eliminar el ADN genómico contaminado utilizando reactivos de eliminación de DNasa (DNasa I, libre de RNasa (# EN0521) Fermentas, Letonia), según el protocolo del fabricante. La calidad del ARN se evaluó mediante electroforesis en gel de agarosa y espectroscopia UV. El ADNc se sintetizó utilizando un kit de síntesis de ADNc de transcripción de primera cadena (Thermo Scientific -Fermmentas, Letonia), según el protocolo del fabricante. Después de secuenciar los tipos de genes Pdx1 e Ins1 y encontrar secuencias específicas de las especies, los cebadores se diseñaron con el software oligo7 y se publicaron en el sitio web del NCBI. El gen de la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) se utilizó para la normalización como gen de referencia endógeno. Los cebadores fueron Pdx1 directo 5'CCTTTCCCGAATGGAACCGA3', Pdx1 inverso 5'TTTTCCACGCGTGAGCTTTG3' e Ins1 directo 5'GTCAAACAGCACCTTTGTGGT3' e Ins1 inverso 5'AGAAACCACGTTCCCCACAC3'. Se utilizó electroforesis en gel de agarosa para evaluar el tamaño previsto de las amplitudes de PCR de los genes. Se prepararon curvas estándar para cada gen utilizando diluciones en serie (1:4) de ADNc fusionado a partir de ARN total extraído de las muestras. En cada experimento, el valor de R2 fue la curva estándar N.° 0,99, y los experimentos de control sin plantilla dieron como resultado la ausencia de una señal detectable. La RT-PCR cuantitativa se realizó utilizando SYBR Green (Thermo Scientific Maxima SYBR Green/ROX qPCR Master Mix (2×) # K0221, Thermo Scientific—Fermentas, Letonia). Se realizó un método por triplicado para la PCR cuantitativa en tiempo real utilizando un sistema de PCR rápido en tiempo real 7900HT con un módulo de bloque rápido de 96 semanas (Applied Biosystems, Foster City, CA, EE. UU.). Los datos de PCR se obtuvieron mediante el software Sequence Detector (SDS versión 2.3 Rev C Patch, Applied Biosystems) y se cuantificaron mediante el método de curva estándar. Este software trazó la intensidad de fluorescencia en tiempo real y seleccionó el umbral dentro de la fase lineal del perfil del amplicón. El software trazó una curva estándar del ciclo en el umbral versus la cantidad de ARN extraído. Se midieron muestras en una placa para un gen diana y sus valores de Ct estaban en el rango lineal de la curva estándar. En la prueba qPCR, se repitieron valores atípicos o fallas de muestra para cada gen. La fórmula de Pfafle se utiliza para calcular la proporción. La PCR cuantitativa en tiempo real y el análisis de los datos de expresión se realizaron en base a un estudio previo31.

La estreptozotocina (STZ, S0130) se adquirió de Sigma-Aldrich (EE. UU.). Se adquirió tampón citrato de sodio 0,1 M (pH 4,5) de Biochemazone (Canadá). La cinta glucométrica (TIRAS DE PRUEBA PARA MEDIDOR DE GLUCOSA EN SANGRE SD CODEFREE 50 T) se adquirió de SD Biosensor Inc (Corea del Sur). El alcohol etílico se adquirió de Merck (Alemania). El propilenglicol de calidad alimentaria se adquirió de Pure Organic Ingredients (EE. UU.). La ketamina (ketamina al 10%) y la xilacina (xilacina al 2%) se adquirieron en Alfasan (Países Bajos). El kit de detección cuantitativa de HbA1c y el kit de detección de cantidad de glucosa (GOD-PAP) se adquirieron de Pars Azmoon (Teherán, Irán). El kit ELISA de insulina de ratón (kit ELISA de insulina de ratón (ab277390)) se adquirió de Abcam (Cambridge, Reino Unido). Kit de purificación de ARN (GeneJET™ RNA Purification Kit # K0732), reactivos de eliminación de ADNasa (DNasa I, libre de ARNasa (# EN0521)), kit de síntesis de ADNc de transcripción y SYBR Green para RT-PCR cuantitativa (Thermo Scientific Maxima SYBR Green/ROX qPCR Master Mix (2x) # K0221) se adquirieron de Thermo Scientific -Fermmentas (Letonia).

Todos los datos fueron analizados estadísticamente mediante el software SPSS-20. Después de confirmar la normalidad de los datos, se realizaron análisis de varianza unidireccional (ANOVA-one way) y prueba de Tukey. Los resultados se presentan como media ± SE M. Se utilizó inferencia estadística.

Según la Fig. 1, FBS y HbA1c aumentaron en el grupo simulado en comparación con el grupo de control. Además, la FBS se redujo significativamente en el grupo de tratamiento de 400 en comparación con los grupos simulado y de control (P = 0,71 y P = 1, respectivamente). Por otro lado, el índice de HbA1c se redujo en todos los grupos de tratamiento, experimentales sanos y previos al tratamiento en comparación con los grupos simulados y de control, lo cual fue significativo en 200 grupos experimentales sanos y 100 experimentales previos al tratamiento (P = 0,01 y P = 0,005). Sin embargo, la insulina disminuyó significativamente en el grupo simulado en comparación con el grupo de control (P = 0,018), y todos los grupos sanos experimentales y de tratamiento aumentaron significativamente el índice de insulina de manera dependiente de la dosis.

El efecto de los extractos de S. striata sobre la insulina, FBS y HbA1c. Los datos se expresan como media ± DE; n = 6 para cada grupo. 100, S. striata 100 mg/kg de peso corporal; 200, S. striata 200 mg/kg de peso corporal; 400, S. striata 400 mg/kg de peso corporal. Se mostraron diferencias significativas en comparación con los grupos simulado y control P ≤ 0,05 * y P ≤ 0,05 **, respectivamente. Se aplicaron ANOVA y Tukey para evaluar los datos.

La expresión genética se comparó entre grupos según ∆∆ ct y el cambio en veces. Según un análisis de ∆∆ ct, cuando el valor de ∆∆ ct en un grupo es bajo, la expresión genética será mayor. Además del cambio, cualquier valor de cambio en un grupo es alto, por lo tanto, la expresión genética también será alta. Como resultado, en el grupo simulado, la expresión de los genes Pdx1 e Ins1 se comparó con la del grupo de control. En todos los demás grupos, la expresión del gen Ins1 aumentó en comparación con la del grupo simulado. De lo contrario, la expresión del gen Pdx1 simplemente aumentó en el grupo de tratamiento 400 en comparación con el grupo simulado. El efecto de S. striata fue dosis dependiente (Tablas 1, 2, 3 y Gráfico 1).

Los resultados de la expresión genética.

Los resultados histopatológicos del páncreas se muestran en la Tabla 4. El estudio histológico mostró que los tejidos del páncreas del grupo de control tenían un estado de atrofia y fibrosis y un estado de regeneración negativos. Los tejidos del páncreas en el grupo simulado mostraron un estado de atrofia y fibrosis moderado y un estado de regeneración negativo.

Como se muestra en la Fig. 2, no se observaron cambios tisulares significativos en el grupo simulado (Fig. 2A), que era sano y en el grupo sano experimental tratado con 400 mg/kg de extracto de S. striata (Fig. 2C); mientras que en el grupo de control diabético se observó degeneración en las células de los islotes de Langerhans y se observó cierto grado de atrofia y fibrosis en la estructura del páncreas (Fig. 2B). En el grupo de pretratamiento (400 mg/kg de extracto de S. striata) se observó un estado normal de la ascitis (Fig. 2D). Finalmente, en el grupo de tratamiento (400 mg/kg de extracto de S. striata) los islotes de Langerhans mejoraron en celularidad en comparación con el grupo de control y están algo estructuralmente más cerca del grupo simulado, lo que indica la efectividad del tratamiento (Fig. 2E). .

Hallazgos histopatológicos de los efectos del extracto etanólico de Scrophularia striata en los tejidos del páncreas de los grupos estudiados. 28 días después del experimento, se evaluaron muestras de tejidos de páncreas con tinción con hematoxilina de Harris-eosina (A) simulada, (B) control, (C) experimental sana (sana + Scrophularia striata 400 mg/kg), (D) pretratamiento (tratada antes y después de la inyección de STZ con S. striata 400 mg/kg), (E) Tratamiento (diabético + S. striata 400 mg/kg). No se observaron cambios histopatológicos en los tejidos del páncreas con islotes de Langerhans simulados (A) y sanos experimentales (C) (flechas) y la ascitis se observa en un patrón normal. En el grupo control (B) se muestra degeneración en las células de los islotes de Langerhans (flechas), y atrofia y fibrosis en la estructura del páncreas. En el grupo de pretratamiento (D) se muestra el estado normal de la ascitis. Todas estas lesiones se atenuaron notablemente en el tratamiento con S. striata (400 mg/kg) (E) (H&E *200).

La hiperglucemia persistente y crónica reduce la actividad del sistema de defensa antioxidante y por tanto provoca la producción de radicales libres. Los niveles elevados de radicales libres junto con la falla del sistema antioxidante natural generalmente causan disfunción celular y muerte. El estrés oxidativo se genera en situaciones diabéticas y puede estar implicado en el desarrollo de disfunción de las células beta del páncreas32.

A pesar de numerosos estudios sobre la patogénesis de la diabetes mellitus (DM) y nuevas estrategias terapéuticas en los últimos años, los mecanismos moleculares de la patogénesis de la DM y la acción antidiabética de los fármacos siguen siendo en gran medida desconocidos. En la presente investigación, ratas diabéticas STZ alimentadas con extracto etanólico de Scrophularia striata (en dosis de 100, 200 y 400 mg/kg de peso corporal) por día durante 4 semanas consecutivas mostraron reducciones significativas de glucosa en sangre y hemoglobina Ac1 (HbA1c) y aumentos en los niveles de insulina en sangre. . Estas observaciones concuerdan con un estudio que mostró concentraciones elevadas de glucosa en sangre en ratas hiperglucémicas STZ en comparación con ratas de control33. Este potencial hipoglucemiante, además de confirmar el uso tradicional de esta planta como hipoglucemiante, ha sido reportado en la literatura34. Estudios fitoquímicos sobre Scrophularia striata han demostrado la presencia de compuestos como flavonoides, ácido cinámico, fenilpropanoide, neptrina, glucósido flavonoide, acteósido1, quercetina y glucósido fenilpropanoide35,36,37. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha informado que la actividad biológica de estos compuestos tenga un efecto hipoglucemiante. Los flavonoides son un grupo de fenólicos de plantas secundarias con fuertes propiedades antioxidantes. Estudios independientes han demostrado que los flavonoides tienen efectos antidiabéticos38. Por lo tanto, se predice que el mismo grupo de compuestos (p. ej., flavonoides) responderá a las propiedades antidiabéticas y antioxidantes de S. striata. Nuestros resultados indicaron que el extracto etanólico de Scrophularia striata puede producir una estimulación dosis dependiente de la liberación de insulina en ratas.

El efecto de la hipoglucemia en las plantas puede deberse a la presencia de sustancias similares a la insulina en las plantas, la estimulación de las células B para producir más insulina, la fibra que se encuentra en las plantas en niveles altos para interferir con la absorción de carbohidratos o el efecto de las plantas. regenerativo sobre tejido pancreático39,40,41. Teóricamente, las plantas hipoglucemiantes funcionan a través de varios mecanismos, como modificar la sensibilidad a la insulina, aumentar la secreción de insulina dependiente de la glucosa y estimular la regeneración de los islotes de Langerhans en el páncreas de ratas diabéticas inducidas por STZ. Además, en diversos estudios científicos se ha destacado el papel de los compuestos antioxidantes en la protección y tratamiento de la diabetes. Por ejemplo, el tratamiento de animales diabéticos inyectados con STZ con N-acetil-L-cisteína (NAC), un conocido antioxidante, prohíbe los niveles altos de azúcar en sangre al reducir el estrés oxidativo y restaurar la función de las células beta38. Por otro lado, se ha demostrado que la STZ causa daño selectivo a las células beta pancreáticas42. Por lo tanto, el contenido de insulina de las células beta disminuyó en ratas diabéticas de control no tratadas; sin embargo, en los grupos de tratamiento con Scrophularia striata, este contenido de insulina pancreática aumentó.

Existe amplia evidencia de que la regeneración y función de las células β en el páncreas adulto están mediadas en parte por la homocaja 1 pancreática y duodenal (Pdx1), y los cambios en su expresión están asociados con alteraciones en la expresión de genes diana, incluida la insulina 1 (Ins -1)4. En dos estudios previos, se encontró que Pdx1 y un subconjunto de otros factores de transcripción importantes enriquecidos en islotes estaban significativamente disminuidos en las células β de los islotes con diabetes mellitus tipo 2 (DM2) humana43,44. En este estudio, también indicamos que el extracto etanólico de Scrophularia striata aumentó la expresión del gen Ins-1. El aumento de los niveles de expresión de los genes Pdx1 e Ins1 puede estar relacionado con el efecto de metilación de Scrophularia striata en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para evaluar los genes metilados implicados en la regeneración del páncreas mediante la administración de Scrophularia striata.

Según los resultados del presente estudio, se confirmaron los efectos antidiabéticos del extracto etanólico de S. striata. Además, se observó que el extracto de S. striata tiene el efecto de reducción de FBS y HbA1c, además tiene un efecto creciente sobre la insulina sérica. Además, se observó que el extracto estudiado era eficaz en el páncreas al aumentar la expresión de los genes Pdx1 e Ins1. Generalmente, el extracto etanólico de S. striata, debido a sus propiedades antioxidantes, puede considerarse un medicamento beneficioso en el tratamiento de la diabetes y las complicaciones del tejido pancreático debidas a la diabetes. Se necesitan más estudios de los mecanismos detallados. Este estudio ha confirmado otros estudios sobre las propiedades antidiabéticas y protectoras de S. striata en la diabetes. Por lo tanto, estudios adicionales pueden confirmar estos hallazgos.

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Agradecemos al Sr. Muhammadnajad del Centro de Investigación de Biología del Cáncer de la Universidad de Ciencias Médicas de Teherán por la prueba de patología. Los autores de este manuscrito no tienen conflictos de intereses que declarar. También nos gustaría agradecer al Dr. Hojat Dehghanbanadaki por su ayuda en el análisis de los datos.

Modara Nasiri

Dirección actual: Empresa de investigación ubicada en el Parque Científico y Tecnológico de la Universidad Islámica de Azad, Araz Fidar Azma, Teherán, Irán.

Ciencias Médicas de Teherán, Universidad Islámica de Azad, Teherán, Irán

Armieti Babaiedarzi, Saba Ghanbari y Maryam Mehrad seresht

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Biológicas, Rama Norte de Teherán, Universidad Islámica de Azad, Teherán, Irán

Modara Nasiri

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AB y SG y MMS: búsqueda e investigación, pago de tasa de investigación. MN: Gerente de proyecto, proporcionar el laboratorio, seleccionar el tema de investigación.

Correspondencia a Modara Nasiri.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Babaiedarzi, A., Ghanbari, S., Mehrad seresht, M. et al. Efectos antidiabéticos del extracto etanólico de Scrophularia striata mediante la supresión de la expresión de Pdx1 e Ins1 en tejidos pancreáticos de ratas diabéticas. Informe científico 12, 9813 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13698-w

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Recibido: 08 de diciembre de 2021

Aceptado: 17 de mayo de 2022

Publicado: 13 de junio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13698-w

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