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May 11, 2023

El efecto del aceite esencial de Lavandula Coronopifolia sobre las propiedades biofísicas de las corrientes de activación de desensibilización y desactivación en los receptores ionotrópicos

Informes científicos volumen 13,

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 8417 (2023) Citar este artículo

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La creciente incidencia del cáncer y la falta de intervenciones terapéuticas efectivas para muchas enfermedades neurológicas como el Alzheimer y la epilepsia nos ha llevado a investigar la composición y los efectos del aceite de Lavandula coronopifolia de Palestina en las células cancerosas y las subunidades del receptor AMPA en el cerebro debido a la gran cantidad de gama de propiedades beneficiosas del aceite esencial (AE) de Lavandula coronopifolia. Se usó GC/MS para analizar la química de EO de L. coronopifolia. La citotoxicidad y los efectos biofísicos de EO en los receptores AMPA se investigaron utilizando MTS y técnicas electrofisiológicas. Los resultados de GC-MS revelaron que el AE de L. coronopifolia tiene un alto contenido de eucaliptol (77,23 %), β-pineno (6,93 %) y α-pineno (4,95 %). El EO mostró actividades de selectividad antiproliferativas más significativas contra las líneas celulares de cáncer HepG2 que las líneas celulares HEK293T con valores IC50 de 58.51 y 133.22 µg/mL, respectivamente. El AE de L. coronopifolia afectó la cinética del receptor AMPA (desensibilización y desactivación) y prefirió los receptores homoméricos GluA1 y heteroméricos GluA1/A2. Estos hallazgos indican el uso terapéutico potencial de L. coronopifolia EO en el tratamiento selectivo de líneas celulares de cáncer HepG2 y enfermedades neurodegenerativas.

Las terapias botánicas y los suplementos herbales se han expandido dramáticamente en los últimos años. Desde hace muchos años, los aceites esenciales (AE) se extraen de plantas aromáticas para producir un extracto que contiene varios compuestos volátiles1, terpenos y contenido fenólico2.

Lavandula (a menudo conocida como lavanda) es un género que tiene 45 especies que se encuentran principalmente en climas tropicales y subtropicales de todo el mundo. Durante miles de años, las hierbas de este género se han utilizado en medicina alternativa para curar migrañas, dolores de cabeza y dolores, guiados por sus propiedades antiflatulencia, antirreumáticas, antidiuréticas y antiepilépticas, entre muchas otras cosas. Se hicieron conocidas por sus beneficios medicinales, cosméticos y culinarios3,4.

Lavandula coronopifolia Poir es una pequeña planta herbácea parecida a un arbusto, peluda y perenne, con un olor aromático acre. Crece en llanuras desérticas y ambientes rocosos, principalmente en regiones tropicales y subtropicales. Las hojas de la planta tienen dos o tres pinnatisectas con lóbulos oblongo-lineales y agudos5.

Muchas flavonas de hidroxilo, como luteolina, isocutellarién e hipolaetina, fueron aisladas e identificadas a partir de partes aéreas secas de L. coronopifolia por El-Garf et al. en 1999. Esta fue la primera vez que se consideró seriamente a L. coronopifolia6. Se encontraron muchas actividades biológicas significativas en L. coronopifolia, como propiedades hepatoprotectoras7, antimicrobianas8, antioxidantes9 y antidiabéticas10.

Una evaluación realizada en 2018 por la Organización Mundial de la Salud (OMS) mostró que se produjeron alrededor de 18 millones de casos de tumores y 9,5 millones de muertes por tumores en todo el mundo. A pesar del progreso en la investigación de la citotoxicidad, los desafíos complejos aún impiden encontrar una cura11. La OMS ha informado que alrededor del 35% de la mortalidad por cáncer está asociada con la nutrición humana. Cientos de sustancias derivadas de plantas tienen un papel en la profilaxis, desde la mutación de células normales a malignas.

Se ha demostrado que el aceite de lavanda aumenta el tono inhibitorio del sistema nervioso, así como también tiene un impacto neuroprotector contra la isquemia cerebral, donde la excitotoxicidad es causada por la falta de oxígeno en el cerebro. También se utiliza para tratar la enfermedad de Alzheimer (EA), que se caracteriza por una disminución en la activación de los receptores de ácido α-amino-3-hidroximetil-4-isoxazolil-propiónico (AMPAR) y pérdida de sinapsis12,13,14,15 . Más aún, en el caso de la isquemia cerebral, los AMPAR estaban implicados en la permeabilidad de la barrera hematoencefálica16. Lavandula officinalis, otro tipo de lavanda, contiene propiedades antiepilépticas que inhiben la liberación de glutamato en el sistema nervioso central17.

Los AMPAR son ensamblajes de receptores tetraméricos con cuatro subunidades únicas (GluA1-GluA4) expresadas en configuraciones homoméricas o heteroméricas que brindan variedad funcional y determinan el tráfico de AMPAR18. Debido a que la heteromerización es un mecanismo crucial para controlar las funciones y la dinámica del receptor AMPA, la mayoría de las subunidades AMPAR se ensamblan como heterómeros en lugar de homómeros19. Cada subunidad del receptor AMPA comprende un dominio amino terminal extracelular, tres dominios transmembrana y un dominio carboxilo terminal intracelular. El dominio extracelular contiene el sitio de unión para el glutamato y otros ligandos, mientras que los dominios transmembrana forman el canal iónico a través del cual pasan los iones en respuesta a la unión del ligando. El dominio carboxilo-terminal es responsable de varias interacciones proteína-proteína y modificaciones postranscripcionales que regulan la actividad y el tráfico del receptor20.

Los AMPAR del cerebro juegan un papel esencial en la transmisión excitatoria rápida, donde cualquier alteración en su número o función conduce a cambios a largo plazo en la plasticidad sináptica. El curso temporal de la corriente postsináptica excitatoria muestra que la eliminación rápida de los neurotransmisores de la hendidura sináptica se asocia con la desactivación rápida de los AMPAR en numerosas sinapsis centrales. Además, la desensibilización de AMPAR en presencia de glutamato unido a los receptores AMPAR desempeña una función en la regulación de la neurotransmisión, particularmente durante períodos de actividad sináptica de alta frecuencia o retrasos en la eliminación de glutamato. Los AMPAR deben recuperarse de la desensibilización antes de que puedan reactivarse. En consecuencia, la desensibilización y recuperación de AMPAR influye en la amplitud, duración y frecuencia del campo de activación neuronal21.

La patogenia de numerosos trastornos neurológicos y psiquiátricos, incluidos, entre otros, epilepsia, accidente cerebrovascular, enfermedad de Parkinson, enfermedad de Alzheimer y depresión, se ha relacionado con la función interrumpida de AMPAR. La activación excesiva de AMPAR puede causar excitotoxicidad y daño neuronal, lo que lleva al desarrollo de estos trastornos. Por el contrario, la función AMPAR deteriorada puede contribuir al desarrollo de la depresión. Por lo tanto, la investigación de los mecanismos de regulación de AMPAR y la identificación de nuevos agentes que modulen su actividad son cruciales para desarrollar terapias efectivas para estos trastornos22,23.

Evitar la sobreactivación de AMPAR es fundamental para mantener una función neuronal saludable. Esto se puede lograr mediante el uso de inhibidores químicos o naturales de la cinética de AMPAR. Esta investigación examina la composición química del aceite esencial producido a partir de hojas de Lavandula coronopifolia y sus posibles efectos citotóxicos. Además, queremos comprender cómo los aceites esenciales afectan los AMPAR y cómo afectan su cinética. Nuestros resultados arrojarán luz sobre el potencial terapéutico del aceite esencial de L. coronopifolia como modulador de la actividad AMPAR.

Las hojas de Lavandula coronopifolia se obtuvieron de la gobernación de Jenin en Palestina; la Lavandula coronopifolia no está protegida ni regulada en Palestina porque es silvestre y no existe legislación que prohíba su investigación. Las hojas de la planta de Lavandula coronopifolia se recolectaron según los estándares de la OMS para evaluar las medicinas a base de hierbas y la legislación. Todos los métodos siguieron las pautas y la legislación institucional, nacional e internacional aplicable. El Dr. Nidal Jaradat, farmacognosista de la Universidad Nacional An-Najah, con un código de espécimen de comprobante de pharm-PCT-1367, realizó la identificación y depósito de plantas en el Laboratorio de Farmacognosia. Después de lavar completamente las hojas, se extrajo el AE de la planta de L. coronopifolia por hidrodestilación24; 1 L de agua destilada suspendida 0,1 kg de partes aéreas frescas. El EO se extrajo utilizando hidrodestilación con un aparato Clevenger utilizando presión de aire a 100 °C durante 150 min. Se utilizó carbonato de calcio en el procedimiento de purificación química para preservar el AE de L. coronopifolia, se mantuvo a 2–8 °C hasta su uso posterior, y el rendimiento fue del 2,15 % del peso total.

Los componentes de EO de la planta L. coronopifolia se analizaron utilizando un cromatógrafo de gases Perkin Elmer Clarus 500. Esta máquina se conectó a un espectrómetro de masas Perkin Elmer Clarus 560. Se utilizó la columna capilar de sílice fundida Perkin Elmer Elite-5 (espesor de película de 0,25 µm, 30 m × 0,25 mm) para la separación. A una velocidad de 4 °C/min, la temperatura de la columna aumentó de 50 °C durante 5 min a 280 °C. Todas las ejecuciones cromatográficas se realizaron con flujo de helio a una velocidad de 1 ml/min. Se insertó 0,2 µl de AE ​​de L. coronopifolia purificado en modo split con una relación de split de 1:50 ya 250 °C. Los espectros de masas hicieron coincidir los componentes de la muestra con los de la biblioteca o los estándares higiénicos. Las duraciones e índices de retención de GC corroboraron los partidos25.

Se cultivaron células de cáncer de cuello uterino (HeLa), carcinoma hepatocelular (Hep3B y HepG2), cáncer de mama (MCF-7) y riñón embrionario humano (HEK293T) (ATCC, Rockville, MD, EE. UU.) en medios RPMI-1640 y se complementaron con 1 % Estreptomicina/Penicilina, 1% L-glutamina y 10% suero bovino fetal. Antes de sembrar 2,5 × 104 células por pocillo en placas de 96 pocillos, las células se cultivaron a 37 °C en un entorno con 5 % de CO2. Todas las concentraciones de EO medidas (500, 300, 100, 50 y 10 µg/mL) se examinaron 24 h después de 48 h de cultivo. Se siguieron las directrices del fabricante (Promega Corporation, Madison, WI) para evaluar la viabilidad de las células examinadas utilizando el ensayo de proliferación celular (MTS) CellTilter 96®Aqueous One Solution. El procedimiento se completó agregando 20 μL de solución MTS por 100 μL de medio e incubando el medio a 37 °C durante dos horas. A 490 nm se midió la absorbancia26,27.

Todas las construcciones de subunidades AMPAR en esta investigación se realizaron utilizando la isoforma flip. Las plantillas para GluA1-3 (Q-form/flip) las proporcionó inicialmente SF Heinemann (Salk Institute, La Jolla, CA). Se prepararon células HEK293T (obtenidas de Sigma, Alemania) para la transfección, creciendo en Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) (Sigma, EE. UU.) que contenía 10 % de FBS (suero fetal bovino), 0,1 mg/ml de estreptomicina y piruvato de sodio 1 mM ( Biological Industries; Beit-Haemek, Israel), complementando el medio con incubación a 37 °C y 5% CO2. Se usó un sitio de entrada de ribosoma interno corriente abajo para introducir ADN de AMPAR de tipo salvaje en el plásmido pRK5 diseñado para crear una proteína fluorescente verde mejorada (EGFP; Clontech, Palo Alto, CA) con una proporción de cotransfección de 1:9 (pEGFP-C1: GluA subunidad), la proteína codificada en el vector GFP con sus elementos reguladores para una expresión eficiente en las células HEK293T. Realizamos transfecciones transitorias de células HEK293T con el ADN del plásmido utilizando jetPRIME (Polyplus: New York, NY), como se explicó anteriormente en nuestro trabajo28,29,30,31. Las células descansaron durante 36 h antes de las grabaciones electrofisiológicas o las imágenes estereomicroscópicas colocándolas en cubreobjetos recubiertos con Laminin (1 mg/mL; Sigma, Alemania), se seleccionaron las células que exhibían la mayor cantidad de fluorescencia. Los registros de corriente de celda completa (parche-abrazadera) se recopilaron utilizando amplificadores de abrazadera de parche integrados con sistema de adquisición de datos (IPA, Sutter Instruments, Novato, CA) y un sistema de intercambio de solución rápida que se logró mediante el uso de un traductor piezoeléctrico (Automate Scientific, Berkeley , CA) controlando una pipeta de vidrio theta de dos cilindros. Un barril contenía el externo (solución de lavado) y el otro contenía la solución de EO de L. coronopifolia con glutamato añadido (10 mM). La solución extracelular contenía KCl 2,8 mM, NaCl 150 mM, CaCl2 2 mM, MgCl2 0,5 mM y HEPES 10 mM, todos los cuales se habían ajustado a pH 7,4 usando NaOH. Se utilizó vidrio de borosilicato para fabricar electrodos de parche; la solución de la pipeta se llenó con CsF 110 mM, CsCl 30 mM, NaCl 4 mM, CaCl2 0,5 mM, EGTA 10 mM y HEPES 10 mM. Se ajustó a pH 7,2 usando CsOH y la resistencia del electrodo fue de 2–4 MΩ. El tiempo y la tasa de intercambio de la solución se calcularon a partir de los potenciales de unión en la punta abierta de la pipeta de parche después de los registros y, en general, oscilaron entre 200 y 300 us (10–90 % de tiempo de subida). Se usaron dos exponenciales que ajustaban la disminución actual del 90 al 95 por ciento del pico a la corriente de referencia para calcular las constantes de tiempo para la desactivación (τw deact) y la desensibilización (τw des). La tau ponderada (τw) se obtuvo como τw = (τf x af) + (τs x as), donde af y as son las amplitudes de los componentes exponenciales rápido (τf) y lento (τs), respectivamente. Medimos las corrientes de desactivación y desensibilización utilizando 10 mM de agonista (glutamato) durante 1 ms y 500 ms, respectivamente. Con un potencial de -60 mV, pH 7,4 y temperatura ambiente (20–23 °C), la corriente eléctrica se registró a una frecuencia de muestreo alta ajustando la frecuencia a 10 kHz, y el ruido de alta frecuencia se filtró a través de un ajuste de filtro de paso bajo a 2 kHz, digitalizado por SutterPatch Software v. 1.1.1 (Sutter Instruments). Todas las pruebas se realizaron en diferentes células recolectadas de al menos 7–9 transfecciones independientes (separadas en el tiempo). Empleamos a Igor Pro7 (Wave Metrics, Inc) para nuestro análisis de datos. El material complementario incluye grabaciones de células enteras registradas y análisis de datos completos (Tabla S1).

Las diferencias estadísticas entre los grupos y el tipo salvaje se examinaron mediante un análisis de varianza (ANOVA) de una vía, y la significación se estableció como * p < 0,05; ** p < 0,01; ns, no significativo, considerándose valores de *** p < 0,05 como indicativos de significación estadística. El número de células HEK293T analizadas por el aceite de Lavandula Coronopifolia (n = 8) se presenta como media ± SEM. Las relaciones concentración-respuesta se ajustaron como curvas compuestas usando GraphPad Prism versión 6.01 (GraphPad Software) a la ecuación de Hill. Todos los resultados fueron representativos de al menos tres experimentos independientes.

El análisis GC-MS de L. coronopifolia EO identificó dieciséis componentes; La Tabla 1 representa el 100 por ciento del área cromatográfica. La figura 1 muestra la separación de los componentes más abundantes del eucaliptol (1,8-cineol), β-pineno, α-pineno y alcanfor en función de sus tiempos de retención. El eje x del cromatograma representaría el tiempo, mientras que el eje y representaría la intensidad de las señales detectadas por el espectrómetro de masas. Cada pico en el cromatograma correspondería a un compuesto específico en la muestra. La altura y el área del pico serían proporcionales a la concentración del compuesto en la muestra. En este caso, el compuesto más abundante, el eucaliptol (1,8-cineol), estaría representado por el pico más grande del cromatograma, seguido de los picos más pequeños de β-pineno, α-pineno y alcanfor, que representaron 77,23, 6,93, 4,95 y 3,79%, respectivamente. Los monoterpenoides oxigenados (84,05%) y los hidrocarburos monoterpénicos (15,95%) fueron las principales clases fitoquímicas del AE de L. coronopifolia.

Cromatograma GC-MS del aceite esencial de Lavandula coronopifolia.

El cromatograma GC-MS podría usarse para identificar los componentes individuales del aceite esencial, confirmar su presencia y determinar sus concentraciones relativas. Los componentes más abundantes del aceite fueron eucaliptol (1,8-cineol), β-pineno, α-pineno y alcanfor,

Como lo demuestran los resultados del ensayo MTS, L. coronopifolia EO tiene efectos citotóxicos contra el cáncer de mama (MCF-7), el carcinoma hepatocelular (Hep3B y HepG2) y las células tumorales del cáncer de cuello uterino (HeLa) de una manera dependiente de la dosis. El porcentaje de inhibición celular se presenta en la Figura S1 además de los valores IC50, que muestra el grado en que una sustancia o tratamiento reduce el crecimiento o la viabilidad de las células, expresado como porcentaje de las células de control no tratadas con la sustancia o el tratamiento. Sin embargo, L. coronopifolia AE mostró el mejor efecto citotóxico contra las células HepG2 con un valor de IC50 igual a 58.51 ± 2.23 µg/mL, ya que las células HepG2 fueron fuertemente afectadas por varios compuestos como Jugl anthraquinone C derivado de Juglans mandshurica, Anethum graveolens EO, y otros naturales diferentes32,33,34. Este EO fue 2 veces más selectivo para la línea celular de cáncer HepG2 en comparación con la línea celular HEK293T, mientras que la relación de selectividad se redujo en las otras líneas celulares (Hep3B, HeLa y MCF-7) porque los valores IC50 fueron 489.22 ± 1,89, 444,77 ± 2,4 y > 500 µg/ml para las líneas celulares de cáncer Hep3B, HeLa y MCF-7, respectivamente. Nuestro objetivo se logró de manera efectiva al observar el impacto inhibidor aparente y evitar la inducción de la muerte celular o el logro de la saturación. Las diferencias observadas en los valores de IC50 en varias líneas de células cancerosas y células HEK293T ofrecen información importante sobre las características inhibitorias del aceite esencial de lavandula coronopifolia. Estos datos tienen importancia ya que ayudan en la identificación de subtipos de cáncer particulares que pueden ser más susceptibles al tratamiento dirigido con el aceite esencial. La evaluación de los valores de IC50 en diversas líneas de células cancerosas y células normales contribuye a comprender la potencia y selectividad relativas de los aceites esenciales en función de su composición. Las observaciones mencionadas anteriormente tienen ramificaciones prospectivas para los tratamientos de precisión contra el cáncer y las características biofísicas de los receptores AMPA, lo que abre vías para esfuerzos de investigación adicionales.

La técnica patch-clamp de células completas se usó para investigar los cambios actuales de las células transfectadas para evaluar si L. coronopifolia EO inhibe las subunidades AMPAR homoméricas y heteroméricas (es decir, GluA1 y GluA1/A2, GluA2 y GluA2/A3). Primero se administró glutamato (10 mM) a la célula durante 500 ms para recolectar las mediciones de corriente evocadas, y luego las células se expusieron a la solución de EO de L. coronopifolia. Antes de la exposición al EO de L. coronopifolia, los valores actuales estaban representados por A, mientras que los siguientes a las exposiciones al aceite estaban representados por AI (todos los análisis de datos se muestran en la Tabla S1). En todas las subunidades de tipo AMPA investigadas, hubo una ligera reducción en las amplitudes de corriente (AI) (Tabla S1); sin embargo, esta disminución de las corrientes en todas las subunidades de AMPAR analizadas fue insuficiente para considerarse una inhibición del receptor de AMPA, ya que la relación A/AI fue menos del doble. El EO de L. coronopifolia redujo la amplitud de todas las subunidades homoméricas y heteroméricas casi una vez (Fig. 2).

El efecto del aceite esencial de Lavandula coronopifolia en las corrientes de las subunidades homoméricas y heteroméricas del receptor AMPA. La figura (a) muestra los registros de amplitudes (pA) de células enteras obtenidos de subunidades de tipo AMPAR que expresan HEK293T (es decir, GluA1, GluA1/A2, GluA2 y GluA2/A3), realizadas a −60 mV, pH 7,4, y 22 °C después de tratar la célula con glutamato 10 mM (azul) solo, y Glu con una concentración fija de 120 μM de aceite de Lavandula coronopifolia (rojo) durante 500 ms. La concentración de aceite de Lavandula coronopifolia fue elegida por su mayor efecto sin afectar la salud de las células. Las figuras (b, c, d,) ye muestran la relación A/AI, donde A representa la corriente generada por glutamato solo, y AI representa la corriente provocada por glutamato + aceite de Lavandula coronopifolia. Los datos que se muestran son la media ± SEM; n = 8 (número de celdas de parche en la configuración de celda completa). La significancia se calculó mediante ANOVA de una vía, ns, no significativa.

El siguiente paso fue determinar la eficacia de L. coronopifolia EO en las propiedades de activación biofísica de AMPAR para determinar las potencias farmacológicas. Una estrategia terapéutica potencial es la desensibilización y desactivación de AMPAR para aliviar la actividad AMPAR excitatoria persistente (Tabla S1). Los AMPAR se desensibilizan cuando las células HEK293T se exponen al glutamato durante 500 ms. Nuestros hallazgos indican que L. coronopifolia EO ha afectado las subunidades probadas desde post-L. coronopifolia EO redujo los valores de tau (τw des) en aproximadamente una vez (Fig. 3). Cuando las células HEK293T se trataron con L. coronopifolia EO, la tasa de desensibilización de GluA1 disminuyó en un factor superior a uno. Además, el impacto de EO de L. coronopifolia no está acoplado en subunidades homoméricas o heteroméricas ya que se afectan casi de la misma manera (Fig. 3).

Efecto de Lavandula coronopifolia sobre la tasa de desensibilización de las subunidades AMPAR. El aceite de lavandula coronopifolia modifica el tiempo de desensibilización de AMPAR (τw des) de las células HEK293T que expresan subunidades de tipo AMPAR (GluA1, GluA1/A2, GluA2 y GluA2/A3) en 500 ms. La Figura (a) muestra el registro actual de células completas que se realizó al exponer subunidades de tipo AMPAR a glutamato (Glu) solo (10 mM) (negro) o Glu con aceite de Lavandula coronopifolia a una concentración fija de 120 μM (rojo). Las figuras (b, c, d,) ye muestran las trazas obtenidas en presencia (rojo) y ausencia (negro) de aceite de Lavandula coronopifolia. G representa el glutamato 10 mM usado en el experimento, indicado arriba del trazo actual. Los datos se muestran como media ± SEM; n = 8 (número de celdas de parche en la configuración de celda completa). Significación (ANOVA de una vía): * p < 0,05; ** p < 0,01; ns, no significativo.

El valor de desactivación (τw deact) para el receptor GluA1, por otro lado, aumentó aproximadamente al doble después de la aplicación del AE de L. coronopifolia, mientras que los valores de GluA1/A2, GluA2 y GluA2/A3 aumentaron alrededor de una vez (Fig. 4). ). El AE de L. coronopifolia fue generalmente efectivo para influir en los procesos de desensibilización y desactivación.

Efecto de Lavandula coronopifolia sobre la tasa de desactivación de las subunidades AMPAR. El aceite de lavandula coronopifolia modifica el tiempo de desactivación de AMPAR (τw deact) de las células HEK293T que expresan subunidades de tipo AMPAR (GluA1, GluA1/A2, GluA2 y GluA2/A3) en 1 ms. La Figura (a) muestra el registro actual de células completas que se realizó al exponer subunidades de tipo AMPAR a glutamato (Glu) solo (10 mM) (negro) o Glu con aceite de Lavandula coronopifolia a una concentración fija de 120 μM (rojo). Las figuras (b, c, d,) ye muestran las trazas obtenidas en presencia (rojo) y ausencia (negro) de aceite de Lavandula coronopifolia. G representa el glutamato 10 mM usado en el experimento, indicado arriba del trazo actual. Los datos se muestran como media ± SEM; n = 8 (número de celdas de parche en la configuración de celda completa). Significación (ANOVA de una vía): * p < 0,05; ** p < 0,01; ns, no significativo.

Esta investigación analizó la composición química del aceite esencial de Lavandula coronopifolia, así como sus efectos citotóxicos en varias líneas celulares de cáncer y el impacto en las corrientes celulares de la subunidad del receptor AMPA. Las actividades farmacológicas de los componentes químicos del AE de Lavandula coronopifolia investigados en esta investigación, eucaliptol, β-pineno, α-pineno y alcanfor, son bien conocidas por sus propiedades antibacterianas35, antifúngicas36 y antiinflamatorias37. Se ha descubierto que estos componentes, junto con los monoterpenoides oxigenados y los hidrocarburos monoterpénicos que se encuentran comúnmente en los aceites esenciales de lavanda, poseen otras actividades farmacológicas, como antioxidantes38, efectos antimicrobianos y anticancerígenos. En particular, estudios recientes han demostrado que el AE de Lavandula coronopifolia tiene potentes efectos citotóxicos contra varias líneas de células cancerosas, incluidas MCF-7, HeLa, HepG2 y Hep3B. En particular, el valor IC50 de 58,51 ± 2,23 µg/mL para las células HepG2 fue más bajo que el informado para otros compuestos naturales con actividad anticancerígena conocida, como Jugl anthraquinone C derivado de Juglans mandshurica y Anethum graveolens EO32. Además, se encontró que la proporción de selectividad era más alta para las células HepG2 en comparación con otras líneas celulares de cáncer, lo que sugiere que el AE de Lavandula coronopifolia puede ser prometedor como agente anticancerígeno selectivo.

Curiosamente, la composición química del AE de Lavandula coronopifolia puede variar según una variedad de factores, como el origen geográfico, la temperatura, las condiciones de humedad relativa, el suelo, la genética y el grado de madurez39. Por ejemplo, un estudio previo de Aburjai et al. encontraron que el 1,8-cineol comprendía del 7,32 al 25,43 % del AE de L. coronopifolia de Jordania, mientras que los monoterpenos oxigenados constituían del 80,60 al 85,56 %, seguidos de los hidrocarburos monoterpénicos (5,99 a 8,12 %)40. En contraste con nuestros hallazgos, Messaoud et al. informaron que el transocimeno (26,9 %), el carvacrol (18,5 %), el bisaboleno (13,1 %) y el mirceno (7,5 %) eran los principales componentes del EO de las partes aéreas de L. coronopifolia (hojas y flores) de Túnez y que los hidrocarburos monoterpénicos (46,2%) fueron el grupo más abundante, seguido de los monoterpenos oxigenados38. Del mismo modo, Hassan et al. estudiaron el AE de L. coronopifolia de Arabia Saudita e identificaron el fenol-2-amino-4,6-bis (1,1-dimetiletilo) (51,18%) como el componente principal. Estos hallazgos resaltan la variabilidad de la composición química del AE de Lavandula coronopifolia y subrayan la importancia de considerar estos factores al evaluar sus propiedades farmacológicas8.

En general, la combinación de potentes efectos farmacológicos y la composición química variada de Lavandula coronopifolia EO lo convierte en un objetivo intrigante para futuras investigaciones y usos terapéuticos. Un estudio futuro podría concentrarse en descubrir los componentes químicos precisos responsables de su potencial anticancerígeno, así como encontrar las mejores condiciones de cultivo y extracción para maximizar el rendimiento y la potencia.

Los AMPAR abundan en las membranas postsinápticas de las espinas dendríticas, son muy activos y entran y salen de las sinapsis. Cuando el glutamato se adhiere, los AMPAR se activan, abriendo el poro y permitiendo la entrada de iones de Na+ (junto con la salida de K+) para despolarizar el compartimento postsináptico41,42. Los AMPAR también facilitan la entrada de Ca2+, lo que tiene consecuencias significativas para la plasticidad a través de la activación de los sistemas de señalización dependientes de Ca2+43. La desregulación de la plasticidad de AMPAR se ha relacionado con diversas afecciones clínicas, como la enfermedad de Alzheimer, los trastornos del espectro autista, la enfermedad de Parkinson, la epilepsia, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la isquemia y la adicción a las drogas44. La sobreactivación de AMPAR es potencialmente excitotóxica, provoca neurotoxicidad inmediata o retardada y tiene importantes implicaciones para la salud mental45.

Este estudio probó el AE de L. coronopifolia en subunidades homoméricas y heteroméricas. Los heterotetrámeros de AMPAR son la forma más común de receptores cerebrales, aumentando considerablemente el número de subtipos funcionales. Son posibles los homómeros de AMPAR, aunque se prefieren los heterómeros favorecidos de GluA1–GluA4 en diferentes combinaciones46. La subunidad GluA2 se encuentra en muchos complejos de receptores AMPA, lo que limita la permeabilidad al Ca2+ y los valores bajos de conductancia de un solo canal47. Además, los receptores AMPA que contienen GluA1 sin duda arrojarán luz sobre nuevas estrategias terapéuticas para tratar la demencia y los trastornos cognitivos relacionados con la edad del Alzheimer.

Era esencial investigar y comprender las propiedades biofísicas de activación de los receptores AMPA para tratar las enfermedades mencionadas. Las medidas AMPAR son medidas empíricas del decaimiento actual desde el estado activo hasta la desactivación de AMPAR. El decaimiento medido de la corriente que sigue a la eliminación del glutamato después de un breve tiempo de estimulación determina la desactivación48. Al mismo tiempo, la desensibilización es una propiedad cinética de los receptores en la que los canales se ligan pero se cierran (desensibilizan) durante un tiempo predecible. Las subunidades auxiliares y el empalme del ARN controlan el grado de desensibilización, que tiene funciones fisiológicas esenciales del glutamato dependiendo de la cinética del glutamato en la hendidura sináptica y está involucrada en la protección de las neuronas del efecto neurotóxico49. La entrada de calcio a través de AMPAR no se controla cuando la composición, la función o la cinética de desensibilización de la subunidad AMPAR están alteradas; las vías aguas abajo están sobreactivadas50. Posteriormente, gestionar la desactivación y la desensibilización, fundamentales para crear la respuesta sináptica, podría contribuir al desarrollo de tratamientos contra el cáncer.

Se descubrieron cantidades significativas de eucaliptol, β-pineno y α-pineno en el AE extraído de las hojas de L. coronopifolia. Los estudios de citotoxicidad in vitro revelaron que el OE era potencialmente citotóxico, especialmente en las células cancerosas HepG2, e inhibía estas líneas celulares cancerosas dos veces más selectivamente que las líneas celulares HEK293T. El AE de L. coronopifolia también mostró efectos neuroprotectores, lo que demuestra su potencial futuro como fuente confiable de fitofármacos. Se requerirían estudios preclínicos sobre L. coronopifolia EO para establecer su seguridad y eficacia, pero los hallazgos informados aquí son intrigantes y sugieren posibles aplicaciones futuras prometedoras.

El artículo incluye todos los datos utilizados para respaldar los hallazgos del estudio actual.

Aceites esenciales

Lavandula coronopifolia

enfermedad de alzheimer

Ácido α-amino-3-hidroximetil-4-isoxazolil-propiónico

Receptor de ácido α-amino-3-hidroximetil-4-isoxazolil-propiónico

Riñón embrionario humano

Análisis de varianza de una sola vía

Glutamato

La esclerosis lateral amiotrófica

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Descargar referencias

Los autores desean agradecer a la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad Nacional An-Najah.

Departamento de Ciencias Biomédicas, Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, Universidad Nacional An-Najah, Nablus, Palestina

Mohammad Qneibi, Shorooq Suboh y Sosana Bdir

Departamento de Farmacia, Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, Universidad Nacional An-Najah, Nablus, Palestina

Nidal Jaradat, Mohammed Hawash, Linda Issa, Leen Yahya, Adan Abu Khait y Amjaad Warasneh

Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional An-Najah, Nablus, Palestina

Nawaf Al-Maharik

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Correspondencia a Mohammad Qneibi o Nidal Jaradat.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Qneibi, M., Jaradat, N., Al-Maharik, N. et al. El efecto del aceite esencial de Lavandula Coronopifolia sobre las propiedades biofísicas de las corrientes de activación de desensibilización y desactivación en los receptores ionotrópicos. Informe científico 13, 8417 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35698-0

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Recibido: 16 Octubre 2022

Aceptado: 22 de mayo de 2023

Publicado: 24 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35698-0

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