pmid: "31680986"
title: "Óleo Essencial de Patchouli e Seus Compostos Derivados Revelaram Efeitos Semelhantes aos Prebióticos em Camundongos C57BL/6J."
authors: "Leong W, Huang G, Khan I, Xia W, Li Y, Liu Y, Li X, Han R, Su Z, Hsiao WLW"
journal: "Frontiers in pharmacology"
pubdate: "2019"
doi: "10.3389/fphar.2019.01229"
source: "PMC Full Text"

Óleo Essencial de Patchouli e Seus Compostos Derivados Revelaram Efeitos Semelhantes aos Prebióticos em Camundongos C57BL/6J.

Autores

Leong W, Huang G, Khan I, Xia W, Li Y, Liu Y, Li X, Han R, Su Z, Hsiao WLW

Periodico

Frontiers in pharmacology (2019)

Conteudo

Óleo Essencial de Patchouli e Seus Compostos Derivados Revelaram Efeitos Semelhantes a Prebióticos em Camundongos C57BL/6J
Pogostemon cablin (Blanco) Benth (PC) é uma planta medicinal chinesa tradicionalmente utilizada para o tratamento de sintomas gastrointestinais. Investigar o efeito prebiótico do óleo essencial de patchouli (PEO) e seus compostos derivados através da modulação da microbiota intestinal (GM). Camundongos C57BL/6J foram tratados com o PEO e três componentes ativos do PEO, i.e. álcool de patchouli (PA), pogostona (PO) e β-patchouleno (β-PAE) por 15 dias consecutivos. Amostras fecais e mucosa foram coletadas para estudos de biomarcadores da GM. PEO, PA, PO e β-PAE melhoram a barreira epitelial intestinal alterando o estado das expressões de E-caderina vs. N-caderina, e aumentando a p-lisozima e Muc 2 da mucosa. Além disso, os tratamentos também facilitam a polarização dos fenótipos de macrófagos M1 para M2, ao mesmo tempo que suprimem as citocinas pró-inflamatórias. DNAs microbianos fecais foram analisados e avaliados quanto à composição da GM por ERIC-PCR e sequenciamento do amplicon 16S rRNA. A diversidade da GM aumentou nos grupos tratados em comparação ao controle. Análises adicionais mostraram que algumas bactérias conhecidas produtoras de ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), e.g. Anaerostipes butyraticus, Butytivibrio fibrisolvens, Clostridium jejuense, Eubacterium uniforme e Lactobacillus lactis foram significativamente enriquecidas nos grupos tratados. Além disso, os principais receptores de SCFAs, GPR 41, 43 e 109a, foram significativamente estimulados na camada epitelial intestinal dos camundongos tratados. Por outro lado, a abundância relativa dos patógenos Sutterlla spp., Fusobacterium mortiferum e Helicobacter spp. foi distintamente reduzida pelos tratamentos com PEO e β-PAE. Nossas descobertas fornecem informações importantes de que a interação dinâmica microbiota/hospedeiro pode desempenhar um papel chave nas atividades farmacológicas de PEO, PA, PO e β-PAE.
Resumo Gráfico
Introdução
Estudos recentes revelaram o papel crítico da microbiota intestinal (GM) na saúde humana através de uma interação dinâmica entre o hospedeiro e a microbiota intestinal. Sabe-se também que a dieta é um fator chave na complexa interação GM–hospedeiro. Recentemente, um grupo de prebióticos dietéticos, representando fibras não digeríveis, polifenóis e polissacarídeos, despertou grande interesse, pois exercem efeitos benéficos ao aumentar as bactérias benéficas no intestino. Mais importante, essas bactérias convertem os alimentos não digeridos em metabólitos funcionais. Os ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs) são os principais metabólitos bacterianos com diversos efeitos benéficos para o metabolismo energético do hospedeiro e as respostas imunes. Estudos em animais e epidemiológicos também revelam que os SCFAs derivados da ingestão de prebióticos reduzem os sintomas de várias doenças difíceis, como autismo, colite ulcerativa, doença de Crohn, bem como câncer.
Medicina Tradicional Chinesa (MTC) compilou milhares de ervas e fórmulas usadas para tratamento de doenças, bem como suplementos dietéticos. Evidências emergentes mostraram que certos constituintes ativos de fitoterápicos chineses possuem efeitos distintos semelhantes a prebióticos, pelos quais a inflamação e a progressão do câncer foram atenuadas. Assim, especula-se que os fitoterápicos chineses podem exercer suas funções medicinais através da modulação da microbiota intestinal (GM) e do ambiente epitelial intestinal em benefício do hospedeiro.
Pogostemon cablin (PC) é uma erva medicinal comumente usada para tratar sintomas gastrointestinais, incluindo resfriados, dores de cabeça, náuseas, vômitos, dor abdominal, diarreia, colite ulcerativa, dispepsia e falta de apetite. O óleo essencial de patchouli (PEO) extraído das folhas de PC é o principal componente ativo e um óleo essencial bem conhecido para diversos fins medicinais. O álcool de patchouli (PA, C15H26O, Figura 1A) é um sesquiterpeno tricíclico. É o principal componente do PC e contribui para o odor pungente do óleo. A pogostona (PO, C12H16O4, Figura 1B) é uma 2H-piranona derivada do PEO. O β-patchouleno (β-PAE, C15H24, Figura 1C), derivado do PEO, é outro sesquiterpenoide hidrocarboneto representativo do PEO. Dessa forma, o PA pode ser convertido em β-PAE pelo suco gástrico, com melhora do resultado farmacológico em animais. Tanto PA quanto PO foram designados como marcadores químicos para o controle de qualidade do PC. PA, PO e β-PAE compõem 39%, 8,9% e 3,0% do PEO, respectivamente. Esses componentes do PC exibiram atividades farmacêuticas comuns e únicas. Por exemplo, relatos mostraram que PEO, PA, PO e β-PAE possuem atividades anti-inflamatória, antioxidante, anticancerígena e imunomoduladora em estudos celulares e animais. Estudos também mostraram que PEO, PA e PO podem suprimir o crescimento de Staphylococcus aureus resistente à meticilina, Escherichia coli e Helicobacterium tanto em experimentos in vitro quanto in vivo.
A estrutura química de (A) PA, (B) PO e (C) β-PAE.
Com base na observação clínica de que a principal ação farmacêutica do patchouli ocorre no trato gastrointestinal, levantamos a hipótese de que as propriedades medicinais do patchouli podem ser exercidas através da modulação da composição da GM. Assim, neste estudo, PEO, PA, PO e β-PAE foram avaliados quanto ao seu impacto na GM usando ERIC-PCR e sequenciamento do gene 16S rRNA. Além disso, foram investigadas e comparadas as citocinas da mucosa e as moléculas de sinalização entre camundongos C57BL/6J saudáveis tratados e controle.
Materiais e Métodos
Fonte de PEO, PA, PO e β-PAE
O PEO foi adquirido da Nanhai Zhongnan Co., Ltd. (Foshan, China; Lote 140801). PA, PO e β-PAE foram extraídos do óleo essencial de patchouli e analisados de acordo com os métodos descritos em relatos anteriores. As purezas de PA, PO e β-PAE são 99%, 98% e 98%, respectivamente.
Animais e Tratamentos
Os camundongos C57BL/6J (com 6 semanas de idade) foram adquiridos da Universidade Chinesa, Hong Kong. Todos os camundongos foram mantidos em um ciclo de 12 horas de luz e escuridão sob temperatura regulada (22 ± 2°C) e umidade (50 ± 10%) com livre acesso a comida e água. Os camundongos foram alimentados com a dieta para roedores PicoLab® 205053 (LabDiet, EUA). Os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Revisão Ética Universitária da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau. Um total de 25 camundongos C57BL/6J machos foram divididos aleatoriamente em cinco grupos e receberam por gavagem doses não tóxicas de PEO (40 mg/kg), e três compostos puros, PA (20 mg/kg), PO (20 mg/kg), β-PAE (20 mg/kg), e o veículo carboximetilcelulose (CMC) a 0,5% e dimetilsulfóxido (DMSO) a 1% para o grupo controle por 15 dias consecutivos, e pentobarbital sódico foi utilizado para eutanásia dos camundongos. Doses não tóxicas foram escolhidas para cada composto testado com base em relatos anteriores.

Extração de DNA Genômico de Amostras Fecais

Amostras fecais de animais foram coletadas de cada camundongo individualmente nos dias D0, D5, D10 e D15, e armazenadas diretamente a −80 °C para extração de DNA posteriormente. O esquema de tratamento foi mostrado na Figura 2A. O QIAamp DNA Stool Mini Kit (QIAGEN) foi utilizado para extrair o DNA genômico seguindo o manual do fabricante e mantido a −20 °C para experimentos posteriores.

PEO, PA, PO e β-PAE melhoraram diferencialmente a barreira epitelial intestinal. (A) Os esquemas de tratamento. (B) Os perfis de peso corporal, consumo de dieta e água (n = 5). (C) Expressões de RNA de p-lisozima, Muc 2, N-caderina e E-caderina avaliadas por qRT-PCR. (D) Expressões de RNA de moléculas de junções estreitas e junções de adesão. (E) Análise de Western blotting para N-caderina e E-caderina na mucosa dos grupos tratado e controle. O comprimento total das 496 membranas de western blot é mostrado na
Figura Suplementar 3
Os dados são apresentados como média ± EPM. A análise estatística foi realizada com ANOVA de uma via. *p ≤ 0,05: **p ≤ 0,01 (n = 3); ***p ≤ 0,001 (n=3).

PCR do Consenso Repetitivo Intergênico Enterobacteriano (ERIC)

Amostras de DNA fecal foram extraídas para analisar regiões ERIC com um par de sequências de primers ERIC: ERIC 1 (5′-ATGTAAGCTCCTGGGGATTCAC-3′) e ERIC 2 (5′-AAGTAAGTGACTGGGGTGAGCG-3′). As condições de PCR foram realizadas conforme descrito anteriormente. Os produtos de ERIC-PCR foram carregados em gel de agarose a 2% e corridos a 100 V por 40 min em TAE 1×. Os padrões de bandas foram visualizados usando o sistema Image Lab 5.2 (Bio-Rad) e digitalizados para análise de agrupamento microbiano usando a ferramenta SIMCA-P 14.1 (Umetrics, Umea, Suécia) com nível de confiança de 95% (p < 0,05).

Análise de Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real Quantitativa (qRT-PCR)
qRT-PCR foi realizada de acordo com nosso estudo anterior. O RNA total das amostras de mucosa intestinal foi isolado com o kit RNeasy Mini (QIAGEN, Hilden, Alemanha) de acordo com o protocolo do fabricante. A condição de trabalho da qRT-PCR seguiu nosso estudo anterior e foi realizada utilizando o sistema de PCR Applied Biosystems ViiA™ 7 (Carlsbad, CA, EUA). O método 2−ΔΔCt foi aplicado para calcular a alteração (fold change) da expressão gênica relativa. ΔΔCt = (Ct tratamento_gene alvo − Ct tratamento_gene de referência) − (Ct controle_gene alvo − Ct controle_gene de referência). A β-actina atuou como controle interno para a quantificação relativa dos genes alvo. As sequências dos primers estão todas listadas na Tabela Suplementar 4.

Análise de Western Blot
A análise de Western blot foi realizada com o método padrão nos lisados proteicos da mucosa de camundongos experimentais individuais. Anticorpos primários incluindo anticorpos específicos contra N-Caderina, E-Caderina (1:1000, Cell Signaling Technology, EUA) e anti-α-tubulina (1:1000, Santa Cruz Biotechnology, EUA). Anticorpo secundário policlonal de cabra anti-imunoglobulinas de coelho/HRP (1:5000, Agilent Dako, Santa Clara). A detecção foi feita por quimioluminescência (Luminol Reagent, Santa Cruz) e visualizada no Amersham Imager 600 (GE Healthcare, EUA). As bandas proteicas relativas foram analisadas com o software ImageJ (MD, EUA). A α-tubulina foi usada como controle interno.

Sequenciamento do Gene 16S rRNA
O Illumina MiSeq (Illumina, San Diego) foi usado para sequenciar as amostras de DNA fecal, visando a região V3–V4 com os primers universais 515F e 806R com código de barras. Os processos detalhados de sequenciamento foram descritos no estudo anterior.

Análise Estatística
SPSS versão 22 e GraphPad Prism 7 foram usados para análise estatística. A normalidade dos dados de táxons bacterianos foi verificada com o teste de Kolmogorov–Smirnov D. ANOVA de uma via (para dados paramétricos) e testes de Kruskal–Wallis (para dados não normais) foram realizados para observar táxons bacterianos significativamente diferentes entre os grupos. A análise de tamanho de efeito por discriminante linear (LEfSe) foi usada para determinar mudanças biológica e estatisticamente consistentes na composição da GM. Os valores de alfa-diversidade foram definidos em 0,05, enquanto o limiar na pontuação logarítmica da análise discriminante linear foi ≥ 2,0. A análise discriminante de mínimos quadrados parciais (PLS-DA) foi realizada para visualizar as mudanças nas comunidades microbianas antes e após os tratamentos (SIMCA-P 14.0, Umetrics, Umea, Suécia), para a qual o nível de confiança foi definido em 95% (p < 0,05). Os dados de alterações de peso, consumo de dieta e água foram analisados estatisticamente usando ANOVA de uma via e teste post hoc de Dunnett com o GraphPad Prism versão 7.0 (GraphPad Software, San Diego, CA, EUA).

Resultados
PEO, PA, PO e β-PAE Melhoraram a Barreira Epitelial Intestinal
Tratamentos com PEO, PA, PO e β-PAE não mostraram diferenças significativas no peso corporal, consumo de comida e água entre os grupos tratados e não tratados (Figura 2B). Muc 2 e p-lisozima são dois genes importantes que codificam mucina e lisozima, respectivamente. A mucina secretada pelas células caliciformes e a lisozima secretada pelas células de Paneth protegem o revestimento epitelial da invasão de patógenos. Observamos que todos os quatro grupos aumentaram significativamente a expressão de Muc 2 (mais adiante). Moléculas de adesão e junções estreitas são duas proteínas importantes associadas à saúde da barreira epitelial intestinal. A E-caderina é uma molécula de adesão chave. A mudança de E-caderina para N-caderina está associada ao mau prognóstico do câncer de cólon. Neste estudo, todos os tratamentos fitoterápicos reduziram a expressão de N-caderina e aumentaram a de E-caderina em camundongos (Figuras 2C, E). Além disso, descobrimos que as moléculas de junção estreita ocludina-1 (ZO-1) e ocludina foram significativamente aumentadas nos grupos tratados (Figura 2D). Por outro lado, a molécula de adesão de células vasculares 1 (VCAM-1) e a molécula de adesão intercelular 1 (ICAM-1), envolvidas na resposta inflamatória, foram proeminentemente reduzidas nos grupos tratados (Figura 2D).
Os Tratamentos Fitoterápicos Facilitaram a Mudança dos Fenótipos M1 para M2, bem como Restabeleceram as Expressões de Citocinas Inflamatórias
É bem conhecido que a GM pode alterar significativamente o microambiente intestinal, por exemplo, o sistema imunológico intestinal e o estado inflamatório. Os macrófagos M1 e M2 são dois tipos de macrófagos associados ao sistema imunológico intestinal e à inflamação. Aqui, mostramos as expressões reduzidas dos marcadores de macrófagos M1 (iNOS e CXCL 10) em todos os grupos tratados por detecção de qRT-PCR. Enquanto isso, a arginase 1 e MR, os marcadores M2, foram significativamente aumentados nos grupos PO e β-PAE (Figura 3A). Além disso, as citocinas pró-inflamatórias, IL-18, TNF-α e Foxp3 foram distintamente reduzidas, enquanto as citocinas anti-inflamatórias, IL-4, IL-10 e IL-13 foram aumentadas em todos os camundongos tratados em comparação com o grupo controle (Figuras 3B, C).
Efeitos de PEO, PA, PO e β-PAE nos fenótipos de macrófagos M1 e M2. (A) Expressões relativas de RNA dos marcadores de macrófagos M1 e M2 por qRT-PCR. (B) e (C) As expressões relativas de RNA das citocinas pró/anti-inflamatórias, respectivamente. Os dados são apresentados como média ± DP, (n = 3). A análise estatística foi realizada com ANOVA de uma via. ∗p ≤ 0,05; ∗∗p ≤ 0,01; ***p ≤ 0,001.
Os Tratamentos Fitoterápicos Alteraram a Composição e Diversidade da GM
DNAs foram isolados a partir de amostras fecais dos dias D0 e D15. ERIC-PCR foi utilizado para analisar a composição da GM. Uma média de 20 bandas foi gerada em cada amostra, e então as bandas foram digitalizadas pelo software Image Lab (versão 3.0) e analisadas com PLS-DA. Os resultados do PLS-DA mostraram uma separação clara entre os grupos tratado e controle nos dias D0 e D15 (Figura 4A). Enquanto isso, os DNAs das amostras fecais de D15 foram analisados adicionalmente por sequenciamento de amplicon 16S no sequenciador MiSeq. Mais de 15 filos e 25 famílias foram detectados. Quando comparado ao grupo controle, a abundância relativa do filo Firmicutes aumentou, enquanto a de Verrucomicrobia diminuiu em todos os grupos tratados. No nível de família, a abundância de Eubacteriaceae e Lachnospiraceae aumentou, no entanto, Verrucomicrobia diminuiu em todos os grupos tratados (Figuras 4B, C). Os resultados da PCoA mostraram um agrupamento significativo entre os grupos tratado e controle (Figura 4D). A análise de α-diversidade mostrou que os índices Observed, Chao 1 e Shannon de todos os grupos tratados aumentaram em comparação com o controle (Figura 4E).
PEO, PA, PO e β-PAE alteraram a composição e a diversidade da GM. (A) Gráficos de PLS-DA dos resultados de ERIC-PCR (n = 5). (B) e (C) Abundância relativa média dos filos e famílias bacterianas dominantes. (D) Gráficos de PCoA dos perfis de GM dos camundongos experimentais usando a matriz UniFrac ponderada. (E) Análise de α-diversidade para a composição da GM.
PA, PO e β-PAE Aumentaram Marcadamente a Abundância Relativa de Bactérias Produtoras de Ácido Lático
Compilamos as bactérias benéficas conhecidas dos grupos controle e tratamento com base nos dados de sequenciamento 16S (Tabela Suplementar 2). Um aumento óbvio da abundância relativa geral de bactérias benéficas foi observado nos camundongos tratados com PEO, PA, PO e β-PAE (Figura 5A). Entre as bactérias benéficas, as bactérias produtoras de ácido lático (LAP) aumentaram marcadamente nos grupos PA, PO e β-PAE (Figuras 5B, C e Tabela Suplementar 3). Os gêneros Lactobacillus e Faecalibacterium aumentaram com os tratamentos com PA e PO, enquanto Bifidobacterium foi proeminentemente realçado nos camundongos tratados com β-PAE. No nível de espécie, descobrimos que as principais bactérias LAP, como Lactobacillus johnsoni, Lactobacillus reuteri, Lactococcus lactis e Faecalibacterium prausnitzii, aumentaram distintamente nos grupos PA e PO. Por outro lado, o tratamento com β-PAE causou um aumento de cerca de 10 vezes de B. longum (Figuras 5B, C). As bactérias LAP produzem ácido lático para manter o equilíbrio do pH intestinal. Relatos também mostram que as bactérias LAP podem melhorar a digestão do hospedeiro e o revestimento intestinal.
PA e PO aumentaram marcadamente a abundância relativa de bactérias LAP. (A) A abundância relativa de bactérias benéficas em todos os grupos tratados. (B) A abundância relativa de bactérias LAP no táxon de gênero. (C) A abundância relativa de bactérias LAP no táxon de espécie. ∗p ≤ 0,05; ∗∗p ≤ 0,01.
Os Tratamentos Fitoterápicos Aumentaram Diferencialmente a Abundância de Bactérias Produtoras de SCFAs e Ativaram os Receptores Sensores de SCFAs na Barreira Epitelial do Hospedeiro

SCFA é um importante metabólito bacteriano e exerce diversas bioatividades através dos receptores acoplados à proteína G que residem na camada epitelial intestinal. A análise LEfSe e o escore LDA mostraram que certas bactérias produtoras de SCFAs, por exemplo, Anaerostipes butyraticus, Clostridium lactatifermentans no grupo PEO, Prevotella spp., Clostridium jejuense e Clostridium populeti no grupo PA, Eubacterium uniforme, Lactobacillus intestinalis e Butytivibrio fibrisolvens no grupo PO, Lactococcus lactis no grupo β-PAE, foram todas significativamente aumentadas (Figuras 6A–D e Figuras Suplementares 2A–D). Para avaliar o impacto dessas bactérias na fisiologia do hospedeiro, testamos as expressões de mRNA de três principais receptores de SCFAs—GPR 41, 43 e 109a usando qRT-PCR, e mostramos que todos os três receptores foram significativamente aumentados em todos os grupos tratados (Figura 6E). Enquanto isso, também observamos que certas bactérias prejudiciais, como Sutterlla spp., Fusobacterium mortiferum e Helicobacter spp., associadas à inflamação gastrointestinal e ao câncer, foram significativamente reduzidas nos grupos PEO e β-PAE (Figuras 6A, D e Figuras Suplementares 2A–D).

PEO, PA, PO e β-PAE enriqueceram a abundância relativa de bactérias produtoras de SCFAs e afetaram suas cascatas moleculares descendentes. (A), (B), (C), (D) Escore LDA para o grupo não tratado versus grupos tratados. (E) A mudança de fold da expressão de mRNA dos receptores de SCFAs (GPR41, 43 e 109a). Os dados são apresentados como média ± DP. A análise estatística foi realizada com ANOVA de uma via. *p ≤ 0,05; **p ≤ 0,01; ***p ≤ 0,001.

Discussão
Patchouli é uma medicina tradicional chinesa para o tratamento de sintomas gastrointestinais. O PEO e seus compostos derivados PA, PO e β-PAE são os principais ingredientes ativos do patchouli que possuem efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes, antimicrobianos, antialérgicos e anticancerígenos com base em estudos celulares e animais. É de nosso interesse investigar se a GM comensal desempenha um papel nos benefícios à saúde do patchouli. Neste estudo, revelamos várias funções novas das ervas que ocorrem no microambiente epitelial intestinal. Em primeiro lugar, observamos a grande melhora das barreiras intestinais dos camundongos tratados, evidenciada pelo aumento das expressões de p-lisozima e Muc 2, ajustando positivamente a razão E-caderina/N-caderina. A regulação negativa da E-caderina e a regulação positiva da N-caderina foram geralmente detectadas em pacientes com colite, doença de Crohn, especialmente com câncer colorretal. As proteínas de junção apertada desempenham um papel importante na estrutura e fisiologia da barreira epitelial intestinal. Nos camundongos tratados, detectamos um aumento marcante tanto da ZO-1 citoplasmática quanto da proteína transmembrana ocludina. Tanto a ZO-1 quanto a ocludina são as principais partes do complexo de junção apertada. A ruptura da integridade das junções apertadas aumentaria a permeabilidade intestinal e a inflamação, e poderia levar ao câncer gastrointestinal. Por outro lado, VCAM-1 e ICAM-1 foram marcadamente reguladas negativamente nos grupos tratados. VCAM e ICAM são expressas principalmente nas células endoteliais e são responsáveis por recrutar os leucócitos para ativar a resposta inflamatória. A elevação de VCAM é conhecida por contribuir para a progressão e metástase do câncer.

A inflamação excessiva poderia causar a destruição da barreira epitelial intestinal. Além de proteger a barreira intestinal, os tratamentos com PEO, PA, PO e β-PAE também forneceram um microambiente intestinal anti-inflamatório para os camundongos tratados. As evidências incluíram a mudança dos macrófagos pró-inflamatórios M1 para os macrófagos anti-inflamatórios M2 com base nas expressões dos biomarcadores M1 (iNOS e CXCL 10) e dos biomarcadores de macrófagos M2 (arginase 1). Além disso, também quantificamos as expressões de citocinas pró-inflamatórias e anti-inflamatórias na mucosa dos camundongos. E os resultados mostraram que as citocinas pró-inflamatórias, por exemplo, IL-1β, IL-18, TNF-α e Foxp3, foram obviamente reduzidas nos grupos tratados. Esse resultado ecoa outros relatórios nos quais a expressão de citocinas pró-inflamatórias induzidas por LPS, TNF-α, IL-1β, iNOS e IL-6, foi inibida pelos tratamentos com PA e PO. Também mostramos que PEO, PA, PO e β-PAE regularam efetivamente as citocinas anti-inflamatórias IL-4 e IL-10.
As alterações da composição da GM após os tratamentos fitoterápicos foram claramente demonstradas nos gráficos PLS-DA e PCoA ( Figura 4 ). O efeito mais importante desses compostos fitoterápicos é o aumento das bactérias produtoras de AGCCs e a ativação dos receptores de AGCCs acoplados à proteína G (GPCRs). Os AGCCs são a principal fonte de energia para as células do cólon e estimulam o crescimento das células epiteliais intestinais. Relatos recentes também demonstraram que os AGCCs, especialmente o butirato, possuem imunomodulação, anti-inflamação, indução de apoptose, ação anticancerígena através da ativação direta ou indireta dos receptores de AGCCs (GPRs 41, 43 e 109a). Os GPRs servem como pontos de contato entre a GM e o hospedeiro. A ligação então desencadeia uma série de cascatas de sinalização no GI. Um estudo mostrou que camundongos deficientes em GPR43 apresentaram inflamação acelerada em modelos de colite, artrite e asma. Outro estudo mostrou que camundongos selvagens livres de germes não conseguiram converter fibra em AGCCs e apresentaram condições inflamatórias agravadas. Outro relato sugeriu que a ativação de GPR109a induziu expressões de moléculas efetoras anti-inflamatórias e preveniu colite e carcinogênese do cólon em estudos animais.

Além do aumento das bactérias produtoras de AGCCs no intestino, descobrimos que PA e PO exercem um forte efeito sobre a abundância das bactérias LAP, especialmente para L. johnsonii, L. reuteri, L. lactis, B. longum e F. prausnitzii. Relatos recentes mostraram que as bactérias LAP colonizam a mucosa do hospedeiro e podem melhorar o revestimento intestinal, a absorção de nutrientes e reduzir os sintomas de intolerância à lactose e outras alergias alimentares. Vale a pena mencionar que os tratamentos fitoterápicos também diminuem significativamente a abundância relativa de patógenos, incluindo Sutterlla spp., F. mortiferum e Helicobacter spp. A alta abundância de Sutterlla spp. foi detectada em pacientes com autismo e doença inflamatória intestinal. F. mortiferum e Helicobacter spp. foram claramente indicados como impulsionadores de inflamação/câncer gastrointestinal em estudos clínicos.

Conclusão

Em resumo, nosso estudo demonstrou que PEO, PA, PO e β-PAE possuem um efeito significativo semelhante a prebióticos no modelo de camundongo C57BL/6J. Os tratamentos fitoterápicos melhoraram a barreira epitelial intestinal ao restaurar as expressões de E-caderina e N-caderina, aumentar a regulação da expressão dos genes p-lisozima e Muc 2, e suprimir as expressões de citocinas pró-inflamatórias. Os dados de sequenciamento 16S mostraram que os tratamentos fitoterápicos modularam positivamente a composição da GM, na qual a abundância relativa de bactérias produtoras de AGCCs e bactérias LAP foi aumentada, enquanto certas bactérias patogênicas foram reduzidas. Importante, os tratamentos também estimularam significativamente as expressões dos GPRs 41, 43 e 109a do hospedeiro, que desempenham papéis críticos na homeostase intestinal. Nosso estudo sugere que a interação dinâmica microbiota/hospedeiro pode ser responsável, pelo menos em parte, pelas atividades farmacológicas do PEO e seus constituintes derivados.

Declaração de Disponibilidade de Dados
Os dados foram submetidos ao SRA NCBI sob o ID do projeto: PRJNA542252.
Declaração de Ética
Nome completo do comitê de ética: Comitê de Revisão de Ética Universitária da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau Os camundongos C57BL/6J (com 6 semanas de idade) foram adquiridos da Universidade Chinesa, Hong Kong. Todos os camundongos foram mantidos em ciclo claro/escuro de 12 horas, sob temperatura controlada (22 ± 2 °C) e umidade (50 ± 10%), com livre acesso a comida e água. Os camundongos foram alimentados com Dieta para Roedores PicoLab® 205053 (LabDiet, EUA). O pentobarbital sódico foi utilizado para a eutanásia dos camundongos.
Contribuições dos Autores
WL realizou experimentos com animais, coleta de amostras fecais, Eric-PCR, qPCR, montagem dos dados e escreveu parte do artigo. GH realizou experimentos com animais e escreveu o artigo. IK realizou análise de dados e gerou as figuras. XL, WX e RH realizaram experimentos com animais. YCL, YHL e ZS extraíram a erva medicinal. A supervisão de WH delineou o projeto de pesquisa, interpretou e discutiu os resultados, revisou e aprovou a versão final do manuscrito.
Financiamento
Este estudo foi financiado pelo Fundo de Desenvolvimento da Ciência e Tecnologia, RAEM (Nº do processo FDCT130-2016-A3 & 0054-2018-A2) para WH.
Conflito de Interesses
Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.
Abreviaturas
CMC, Carboximetilcelulose; DMSO, Dimetilsulfóxido; ERIC, Consenso Intergênico Repetitivo de Enterobactérias; GM, Microbiota intestinal; ICAM-1, Molécula de adesão intercelular 1; LAP, Produção de ácido lático; PA, Álcool de patchouli; PC, Pogostemon cablin; PEO, Óleo essencial de patchouli; PLS-DA, Análise discriminante de mínimos quadrados parciais; PO, Pogostona; qRT-PCR, Reação em cadeia da polimerase quantitativa em tempo real; SCFAs, Ácidos graxos de cadeia curta; TCM, Medicina tradicional chinesa; VCAM-1, Molécula de adesão celular vascular 1; ZO-1, Zônula oclusiva-1; β-PAE, β-patchouleno; LDA, Análise de Discriminante Linear.
Material Suplementar
O Material Suplementar deste artigo pode ser encontrado online em: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2019.01229/full#supplementary-material
Referências
Efeitos protetores da pogostona de Pogostemonis Herba contra úlcera gástrica induzida por etanol em ratos
Saponinas herbais triterpenoides aumentam bactérias benéficas, diminuem bactérias redutoras de sulfato, modulam o microambiente intestinal inflamatório e exercem efeitos preventivos contra o câncer em camundongos ApcMin/+
Saponinas dietéticas de quatro chás de ervas populares exercem efeitos prebióticos na microbiota intestinal de camundongos C57BL/6
O enxerto tumoral induz alterações na microbiota intestinal em camundongos nus atímicos na presença e ausência de saponinas medicinais de Gynostemma
Ensaio clínico randomizado: biomarcadores do microbioma intestinal estão associados à resposta clínica a uma dieta baixa em FODMAP em crianças com síndrome do intestino irritável
Helicobacter pylori na Saúde e na Doença
Ácidos graxos de cadeia curta no cólon humano
Atividades Antioxidante e Antimicrobiana de Pogostemon cablin (Blanco) Benth
O papel dos ácidos graxos de cadeia curta na interação entre dieta, microbiota intestinal e metabolismo energético do hospedeiro
Pirossequenciamento de Amplicons FLX Codificados por Tag Bacteriana (bTEFAP) para Estudos de Microbioma: Diversidade Bacteriana no Íleo de Porcos Infectados por Salmonella Recém-Desmamados
Uma mutação direcionada de terminação de cadeia no gene Apc de camundongos resulta em múltiplos tumores intestinais (direcionamento gênico/câncer colorretal/modelo animal para doença humana)
Estudo experimental sobre os efeitos antinociceptivos e antialérgicos do óleo de patchouli
Os ginsenosídeos Rb3 e Rd reduzem a formação de pólipos enquanto restauram a microbiota intestinal disbiótica e o microambiente intestinal em camundongos ApcMin/+
Potencial imunomodulador do álcool de patchouli isolado de Pogostemon cablin (Blanco) Benth (Lamiaceae) em camundongos
O álcool de patchouli, um óleo essencial de Pogostemon cablin, exibe atividade antitumorigênica em células de câncer colorretal humano
Microbiota intestinal: Um novo território potencial para direcionamento de medicamentos
Cistoscopia de fluorescência com aminolevulinato de hexila: uma nova ferramenta diagnóstica para o fotodiagnóstico do câncer superficial de bexiga - um estudo multicêntrico
Polissacarídeos de cogumelos de Ganoderma lucidum e Poria cocos revelam funções prebióticas
Análise genômica identifica associação de Fusobacterium com carcinoma colorretal
Diversidade de macrófagos intestinais em doenças inflamatórias intestinais
Medicina tradicional chinesa: Equilibrando o ecossistema intestinal
A Microbiota Intestinal e os Transtornos do Espectro Autista
Atividade anti-Candida albicans e farmacocinética de pogostona isolada de Pogostemonis Herba
Atividade anti-inflamatória do álcool de patchouli isolado de Pogostemonis Herba em modelos animais
A pogostona suprime a produção de mediadores pró-inflamatórios e protege contra choque endotóxico em camundongos
A N-caderina pode substituir estruturalmente a E-caderina durante o desenvolvimento intestinal, mas leva à formação de pólipos
Transformação do álcool de patchouli em β-patchouleno pelo suco gástrico: β-patchouleno é mais eficaz na prevenção de lesão gástrica induzida por etanol
O efeito modulador de infusões de chá verde, chá oolong e chá preto na microbiota intestinal em camundongos obesos induzidos por dieta rica em gordura
Regulação da inflamação pela interleucina-4: uma revisão de "alternativas."
A microbiota intestinal e a saúde do hospedeiro: Uma nova fronteira clínica
Regulação das respostas inflamatórias pela microbiota intestinal e pelo receptor de quimioatração GPR43
Dieta, microbiota intestinal e respostas imunes
Análise do Genoma de Bactérias Produtoras de Ácido Lático de Grau Alimentar: Do Básico às Aplicações
Uma avaliação abrangente de isolados da mucosa colônica de Sutterella wadsworthensis de doença inflamatória intestinal
Fenótipos de macrófagos durante o reparo tecidual
As teaflavinas melhoram a barreira intestinal de monocamadas de células Caco-2 através da expressão de Ocludina, Claudina-1 e ZO-1 mediada pela proteína quinase ativada por AMP
Uma assinatura microbiana para a doença de Crohn
Atividade antibacteriana in vitro e in vivo da Pogostona
Influência microbiana na tolerância e oportunidades de intervenção com prebióticos/probióticos e lisados bacterianos
Efeitos da microbiota no câncer: dos riscos às terapias
Microbiota intestinal, metabólitos e imunidade do hospedeiro
Funções da microbiota intestinal: metabolismo de nutrientes e outros componentes alimentares
Molécula de adesão celular vascular-1 (VCAM-1) - Uma visão crescente sobre seu papel na tumorigenicidade e metástase
Um papel fundamental da E-caderina na homeostase intestinal e maturação das células de Paneth
Descoberta e explicação de biomarcadores metagenômicos
Relação entre microbiota intestinal e colite ulcerativa: Mecanismos e aplicação clínica de probióticos e transplante de microbiota fecal
Ativação de Gpr109a, receptor para niacina e o metabólito comensal butirato, suprime a inflamação e carcinogênese colônica
Isolamento do (-)-álcool de patchouli do óleo de patchouli por destilação fracionada e cristalização
Efeitos protetores da pogostona contra lesão pulmonar aguda induzida por LPS em camundongos via regulação das vias de sinalização Keap1-Nrf2/NF-κB
O óleo essencial de patchouli, Pogostemon cablin: Uma revisão
Microbiotas de pacientes com CU exibem metabolismo alterado e capacidade reduzida de BAL colonizar o muco
Aumento da abundância de Sutterella spp. e Ruminococcus torques nas fezes de crianças com transtorno do espectro autista
Efeito anti-inflamatório do álcool de patchouli isolado de Pogostemonis Herba em macrófagos RAW264.7 estimulados por LPS
(-)-Álcool de patchouli protege contra apoptose, estresse oxidativo e resposta inflamatória induzidos pela urease de Helicobacter pylori em células epiteliais gástricas humanas
Análise quantitativa e de impressão digital de Pogostemon cablin baseada em GC-FID combinada com quimiometria
Proteínas de junção oclusiva em doenças gastrointestinais e hepáticas
Um estudo farmacocinético do álcool de patchouli após administração oral única de álcool de patchouli ou óleo de patchouli em ratos
Atividade anti-inflamatória do β-patchouleno isolado do óleo de patchouli em camundongos