Oxinflammation affects transdifferentiation to myofibroblasts, and Trichilia silvatica extract controls the oxinflammatory response: a preclinical analysis

Abstract

Controlling oxidative stress and inflammation (OxInflammation) is a major challenge during the tissue repair process, this may be due to a lack of understanding of the main mechanisms involved in this process or the absence of therapies that promote effective control of key molecules in tissue recovery. Added to this is the presence of chronic diseases that can further impair tissue repair, including diabetes mellitus. Thus, it is increasingly necessary to search for treatments that can control the OxInflammation process. Therefore, understanding these mechanisms is essential to develop effective therapeutic approaches for the treatment of various pathologies. In order to fill these gaps in knowledge, we produced three studies. The first aimed to understand the potential for modulation of inflammation and oxidative stress of plants such as Trichilia silvatica C.DC. In the second, the objective was to understand how the OxInflammation process can influence the transdifferentiation of fibroblasts into myofibroblasts and thus compromise the skin repair process. In the third, the aim was to verify the phytochemical characterization of T. silvatica extracts and how exposure to plant extracts of T. silvatica can control the oxinflammation process in macrophage cell cultures and thus control the harmful effects of oxidative stress and inflammation on cells. The systematic review followed the PRISMA guidelines, and searches were performed on Medline (PubMed), Scopus and Web of Science platforms. The included studies were limited to those that used diabetic murine models with excisional wounds. Bias analysis and methodological quality assessments were performed using the SYRCLE tool. The results confirm that oxinflammation generated by diabetes impairs the transformation of fibroblasts into myofibroblasts by affecting the expression of several growth factors, most notably transforming growth factor beta (TGF-ß) e o NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3 (NLRP3). OxInflammation in diabetes also compromises pathways such as SMAD, c- Jun N-terminal kinase, protein kinase C and caspase activation pathways, nuclear factor kappa beta, leading to cell death. In the second study (experimental study), it was observed that hydroalcoholic extracts of the leaf and stem of the plant T. silvatica promoted an increase in free radical scavenging (DPPH and FRAP analysis); above 50%, both of the leaf and the stem. In addition, exposure to the extract of T. silvatica increased cell viability and proliferation, in addition to protecting cells from oxidative stress caused by exposure to H2O2. Concentrations of 100 µg/ml and 250 µg/ml of the extracts increased catalase (CAT) activity, however reduced superoxide dismutase (SOD) activity and nitric oxide concentration. The leaf and stem extracts at concentrations of 100 µg/ml and 250 µg/ml reduced the expression of pro-inflammatory cytokines NFk-ß, TNF-a and COX-2, while the concentration of 250 µg/ml of leaf and 100 µg/ml of stem were able to increase the expression of IL-10 and H1F1 (anti-inflammatory). These results show that the T. silvatica extract revealed the presence of terpenes/steroids, coumarins, condensed tannins and phenolic acids, including chlorogenic and caffeic acids, in addition to having the potential to regulate the inflammatory response and oxidative stress in macrophages. These findings show that this therapy may represent a promising treatment to control the OxInflammation process and thus accelerate the healing process of various diseases. Keywords: Meliaceae; inflammation; oxidative stress; healing; diabetes mellitus; antioxidant; activity.O controle do estresse oxidativo e da inflamação (OxInflammation) é um grande desafio durante o processo de reparo tecidual, seja pela falta de entendimento dos principais mecanismos envolvidos neste processo, ou pela ausência de terapias que promovam o controle eficaz de moléculas chave na recuperação tecidual. Soma-se a isto a presença de doenças crônicas que podem prejudicar ainda mais o reparo tecidual, entre elas podemos destacar o diabetes mellitus. Assim, é cada vez mais necessário a busca por tratamentos que consigam controlar o processo de OxInflamation. Portanto, entender esses mecanismos é fundamental para desenvolver abordagens terapêuticas eficazes para o tratamento de diversas patologias. Com o objetivo de preencher estas lacunas no conhecimento produzimos três estudos. O primeiro teve como objetivo entender o potencial para modulação da inflamação e do estresse oxidativo de plantas como a Trichilia silvatica C.DC. No segundo, o objetivo foi entender como o processo de OxInflammation pode influenciar a transdiferenciação de fibroblastos em miofibroblastos e assim comprometer o processo de reparo cutâneo. No terceiro, o objetivo foi verificar a caracterização fitoquímica dos extratos de T. silvatica e como a exposição a extratos vegetais de T. silvatica pode controlar o processo de OxInflammation em cultura de células de macrófagos e assim controlar os efeitos lesivos do estresse oxidativo e da inflamação sobre as células. A revisão sistemática seguiu as diretrizes PRISMA, e as buscas foram realizadas nas plataformas Medline (PubMed), Scopus e Web of Science. Os estudos incluídos foram limitados àqueles que usaram modelos murinos diabéticos com feridas excisionais. A análise de viés e as avaliações de qualidade metodológica foram realizadas usando a ferramenta SYRCLE. Os resultados confirmam que a OxInflamation gerada pelo diabetes prejudica a transformação de fibroblastos em miofibroblastos ao afetar a expressão de vários fatores de crescimento, mais notavelmente o fator de crescimento transformador beta (TGF-ß) e o NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3 (NLRP3). A OxInflammation no diabetes também compromete vias como SMAD, c-Jun N-terminal kinase, proteína kinase C e vias de ativação da caspase, do fator nuclear kappa beta, levando à morte celular. No segundo estudo (estudo experimental), observou-se que extratos hidroalcoólicos da folha e caule da planta T. silvatica promoveram um aumento no sequestro de radicais livres (análise de DPPH e FRAP); acima de 50%, tanto da folha como do caule. Além disso, a exposição ao extrato de T. silvatica aumentou a viabilidade e proliferação celular, além de proteger as células do estresse oxidativo causado pela exposição ao H 2 O 2 . As concentrações 100 µg/ml e 250 µg/ml dos extratos aumentaram a atividade da catalase (CAT), no entanto reduziram a atividade da superóxido dismutase (SOD) e a concentração de óxido nítrico. Os extratos da folha e caule nas concentrações 100 µg/ml e 250 µg/ml reduziram a expressão das citocinas pró-inflamatórias NFk-ß, TNF-a e COX-2, enquanto a concentração de 250 µg/ml da folha e 100 µg/ml de caule foram capazes de aumentar a expressão de IL-10 e H1F1 (anti-inflamatória). Estes resultados mostram que o extrato de T. silvatica revelou a presença de terpenos/esteroides, cumarinas, taninos condensados e ácidos fenólicos, incluindo os ácidos clorogênico e cafeico, além de ter potencial para regular a resposta inflamatória e o estresse oxidativo em macrófagos. Estes achados mostram que esta terapia pode representar um tratamento promissora para controlar o processo de OxInflammation e assim acelerar o processo de cura de várias doenças. Palavras-chave: Meliaceae ; inflamação; estresse oxidativo; cicatrização; diabetes mellitus; atividade antioxidante