Ergotioneína como terapia antioxidante: mecanismos celulares de adaptação redox em camundongos transgênicos para anemia falciforme

Abstract

O estudo avaliou os efeitos moduladores e antioxidantes da ergotioneína (ERT) na expressão gênica, interação com proteínas-chave e atividade enzimática em camundongos com anemia falciforme (AF). Foram avaliados três grupos: SA (controle, transgênicos para hemoglobina S + fetal), SS (AF não tratado) e SSERT (AF tratado com ERT, 35 mg/kg, via oral, por 60 dias). Células progenitoras da medula óssea foram utilizadas para análise de RT-qPCR, em pseudoquintuplicados, de membros de vias de sinalização central de biologia redox (Atf4, Nfe2l2, Foxo3, Cat, Sod1, Gpx1, Prdx1, Trx e Txnip), do transportador específico de ERT (Slc22a4); um fator de iniciação da tradução eucariótica (Eif2s1); inflamação (Nlrp3); e hematopoiese (Kit1 e Rps19bp1). Análises in silico, para previsão de modos de ligação, estabilidade estrutural dos complexos e avaliação da afinidade de ligação entre ERT e proteínas chave reguladoras (FOXO3, PRDX1, 14-3-3, TXNIP e ATF4) foram realizadas. As atividades enzimáticas da catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) foram avaliadas, em eritrócitos, por espectrofotometria. As análises estatísticas foram realizadas pelo General Linear Model, no formato one-way ANOVA, seguido pelo teste post hoc de Bonferroni. Os camundongos SS exibiram expressão aumentada de Nfe2l2 (~9 vezes), Foxo3 (~3 vezes), Cat (~4 vezes) e Gpx1 (~6 vezes), enquanto Atf4, Trx1, Sod1, Prdx1 e Eif2s1 foram inibidos, em comparação com camundongos SA, sugerindo comprometimento das vias adaptativas redox, de acordo com a fisiopatologia da doença. Em contraste, os camundongos SSERT mostraram aumento dos transcritos de Atf4 (~3 vezes), Ywhaz (~3,5 vezes), Cat (~2 vezes), Sod1 (~1,7 vezes), Trx1 (~3 vezes) e Txnip (~6 vezes), em comparação com o grupo SS, enquanto os níveis de Eif2s1 foram restaurados aos valores de SA, indicando recuperação da capacidade tranducional. A expressão de Slc22a4 foi significativamente induzida em ambos os grupos com AF, corroborando adaptabilidade em resposta a lesões oxidativas, com camundongos SSERT exibindo a maior expressão (~2 vezes vs. SS), provavelmente associada a efeito positivo do tratamento com ERT, favorecendo a internalização do composto. Além disso, a ERT induziu um aumento de Rps19bp1 (~6 vezes) e a redução do Kit1 (~6 vezes vs. SS), indicando uma mudança na regulação hematopoiética, enquanto a expressão de Nlrp3 foi reduzida (~1,5 vezes) em camundongos SSERT, sugerindo um efeito anti-inflamatório. As análises in silico revelaram que a ERT exibiu as afinidades de ligação mais fortes com FoxO3, PRDX1 e 14-3 3, sugerindo potenciais interações regulatórias que influenciam a estabilidade do FoxO3, sua translocação nuclear e modulação redox. Portanto, apoiando seu possível papel na eritropoiese e na adaptação ao estresse oxidativo. A administração de ERT também modulou o status redox através da manutenção da atividade enzimática (um aumento da atividade da GPx) para mitigar o estresse oxidativo. Em conclusão, ERT apresentou uma ação citoprotetora in vivo como um modulador de amplo espectro que atua em vias essenciais da homeostase redox, inflamação e eritropoiese, ressaltando seu potencial terapêutico para o tratamento da AF.

The study evaluated the modulatory and antioxidant effects of ergothioneine (ERT) on gene expression, ERT's interaction with key proteins, and antioxidant enzyme activity in mice with sickle cell anemia (SCA). Three groups were evaluated: SA (control, transgenic for hemoglobin S + fetal), SS (untreated SCA), and SSERT (SCA treated with ERT, 35 mg/kg, orally, for 60 days). Bone marrow progenitor cells were used for RT-qPCR analysis, in pseudo quintuplicates, of members of central signaling pathways of redox biology (Atf4, Nfe2l2, Foxo3, Cat, Sod1, Gpx1, Prdx1, Trx, and Txnip), of the specific ERT transporter (Slc22a4); an initiation factor of eukaryotic translation (Eif2s1); inflammation (Nlrp3); and hematopoiesis (Kit1 and Rps19bp1). In silico analyses were performed to predict binding modes, structural stability of complexes, and evaluation of binding affinity between ERT and key regulatory proteins (FOXO3, PRDX1, 14-3-3, TXNIP, and ATF4). The enzymatic activities of catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) were evaluated, in erythrocytes, by spectrophotometry. Statistical analyses were performed by the General Linear Model, in the one-way ANOVA format, followed by the Bonferroni post hoc test. SS mice exhibited increased expression of Nfe2l2 (~9-fold), Foxo3 (~3-fold), Cat (~4-fold), and Gpx1 (~6-fold), while Atf4, Trx1, Sod1, Prdx1, and Eif2s1 were inhibited, compared to SA mice, suggesting impairment of redox adaptive pathways, according to the pathophysiology of the disease. In contrast, the SSERT mice showed increased transcripts of Atf4 (~3-fold), Ywhaz (~3.5-fold), Cat (~2-fold), Sod1 (~1.7-fold), Trx1 (~3-fold), and Txnip (~6-fold), compared to the SS group, while Eif2s1 levels were restored to SA values, indicating recovery of translational capacity. The expression of Slc22a4 was significantly induced in both groups with SCA, corroborating adaptability in response to oxidative injury, with SSERT mice exhibiting the highest expression (~2-fold vs. SS), probably associated with a positive effect of ERT treatment, favoring the internalization of the compound. In addition, ERT treatment induced an increase of Rps19bp1 (~6-fold) and the reduction of Kit1 (~6-fold vs. SS), indicating a change in hematopoietic regulation. At the same time, Nlrp3 expression was reduced (~1.5-fold) in SERT mice, suggesting an anti inflammatory effect. In silico analyses revealed that ERT exhibited the strongest binding affinities with FoxO3, PRDX1, and 14-3-3, suggesting potential regulatory interactions that influence FoxO3's stability, nuclear translocation, and redox modulation. Therefore, supporting its possible role in erythropoiesis and adaptation to oxidative stress. ERT administration also modulated redox status through the maintenance of enzyme activity (an increase in GPx activity) to mitigate oxidative stress. In conclusion, ERT presented an in vivo cytoprotective action as a broad-spectrum modulator that acts on essential pathways of redox homeostasis, inflammation, and erythropoiesis, highlighting its therapeutic potential for SCA treatment.