Évaluation du mécanisme d’un sirop à base de plantes traditionnel pour le traitement de l’anémie à l’aide de la métabolomique hépatique

Cette étude introduit principalement l’application de la métabolomique hépatique dans l’étude de l’efficacité du sirop Shi-Liu-Bu-Xue dans le traitement de l’anémie.

En tant que médicament ouïghour bien connu, le sirop Shi-Liu-Bu-Xue (SLBXS) est largement utilisé pour traiter l’anémie en Chine depuis plus de 20 ans. Cependant, les mécanismes sous-jacents de son efficacité dans le traitement de l’anémie restent incertains. Dans cette étude, la métabolomique hépatique a été principalement utilisée pour déterminer les mécanismes de régulation potentiels de la SLBXS dans le traitement de l’anémie. Un profilage métabolomique hépatique a été effectué pour caractériser le mécanisme d’action de SLBXS dans un modèle murin d’anémie induit par l’acétylphénylhydrazine. Il a été démontré que SLBXS diminue l’indice hépatique, le nombre de globules blancs et le nombre de plaquettes, tout en augmentant le nombre de globules rouges, l’hémoglobine et les taux d’hématocrite. Les cibles principales ont été sélectionnées pour la vérification à l’aide du transfert Western. SLBXS a démontré un effet thérapeutique significatif sur l’anémie principalement en régulant le métabolisme du galactose et la voie de signalisation HIF-1, comme l’indique la régulation négative des protéines HIF-1α, NOS3, VEGFA et GLA dans les tissus hépatiques de souris anémiques. Cette étude clarifie les mécanismes potentiels de régulation du métabolisme hépatique par l’administration de SLBXS dans le traitement de l’anémie.

L’anémie est un problème de santé mondial urgent et répandu, qui touche 25 % de la population mondiale et des personnes de tous âges, en particulier les adolescents et les femmes enceintes ^1,2,3. Il est associé à un risque accru de travail prématuré et de mortalité maternelle et peut entraîner des troubles du développement physique et une altération des performances cardiovasculaires⁴. Cette condition peut également avoir un impact négatif sur l’état de santé des adolescents, entraînant des infections et une insuffisance cardiaque⁵. Les traitements actuels comprennent principalement la transfusion sanguine, la supplémentation en fer et le traitement à l’érythropoïétine. Cependant, ces traitements présentent des inconvénients et des effets secondaires indésirables, tels que l’anaphylaxie, les troubles gastro-intestinaux, la surcharge en fer et l’urticaire¹. Par conséquent, il est crucial d’identifier des médicaments efficaces avec moins d’effets secondaires pour traiter l’anémie.

La médecine traditionnelle chinoise, y compris la médecine ouïghoure, offre plusieurs avantages, tels que des formulations multi-ingrédients, des effets multi-cibles, des interactions multi-liens et moins d’effets secondaires dans la prévention et le traitement des maladies multifactorielles. Le sirop Shi-Liu-Bu-Xue (SLBXS) est un agent traditionnel notable de la médecine ouïghoure utilisé pour les toniques sanguins et la production de sang. Il est reconnu comme un médicament régulateur du sang qui peut réduire la chaleur du foie et a été inclus dans les directives pour l’utilisation clinique de médicaments minoritaires pour le traitement de l’anémie. Il est également homologué par l’Administration nationale chinoise des aliments et des médicaments (Z20026094)^6,7,8. Au cours des deux dernières décennies, le SLBXS a été largement utilisé en Chine pour traiter les affections liées à l’anémie. Cependant, ses mécanismes potentiels pour traiter l’anémie restent inconnus et nécessitent des recherches plus approfondies. La métabolomique, qui examine les réponses métaboliques dynamiques des systèmes biologiques à la maladie, aux interventions médicamenteuses ou aux conditions environnementales⁹, est de plus en plus utilisée pour élucider les mécanismes d’action de la médecine traditionnelle chinoise en évaluant les changements dans les biomarqueurs métaboliques dans les échantillons biologiques à la suite de stimuli externes ^9,10.

En conséquence, une approche métabolomique hépatique a été adoptée dans cette étude pour déterminer les mécanismes thérapeutiques sous-jacents de la SLBXS dans le traitement de l’anémie. Tout d’abord, un modèle murin d’anémie induit par l’acétylphénylhydrazine (APH) a été établi. Ensuite, les voies métaboliques des métabolites endogènes ont été étudiées à l’aide de métabolomique hépatique avec chromatographie en phase gazeuse couplée spectrométrie de masse (GC-MS) et de méthodes de données multivariées après administration de SLBXS. Enfin, des cibles clés ont été analysées expérimentalement pour élucider les effets anti-anémiques et les mécanismes moléculaires des SLBXS.

Toutes les procédures expérimentales ont été approuvées par le Comité d’éthique des animaux de laboratoire de l’Université de médecine chinoise du Hubei (HBUCMS201912015). Les souris C57BL/6 mâles (poids 20-22 g) ont été logées dans une pièce spécifique exempte d’agents pathogènes avec une humidité relative de 50 %-60 % et une température de 22 °C ± 2 °C, soumises à un cycle de 12 h de lumière/12 h d’obscurité, et ayant un accès libre à la nourriture et à l’eau. Avant le début de l’expérience, toutes les souris ont eu une semaine pour s’acclimater à l’environnement. Les souris ont été réparties au hasard dans l’un des quatre groupes suivants (n = 12) : contrôle, modèle, sirop Fu-Fang-E-Jiao (FFEJS, un médicament positif, administré par voie intragastrique à 7,8 ml/kg) et SLBXS (administré par voie intragastrique à 11,7 ml/kg). Les souris des groupes témoin et modèle ont reçu des volumes égaux de solution saline. Les souris de tous les groupes ont reçu une administration intragastrique des médicaments correspondants une fois par jour pendant 2 semaines. Les détails des médicaments, des réactifs et de l’équipement utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matières.

1. Etablissement d’un modèle d’anémie chez la souris

1. Peser 2 g d’acétylphénylhydrazine (APH) à l’aide d’une balance électronique et les transférer dans un bécher de 150 ml. Ajouter 100 ml de solution saline et remuer à l’aide d’une tige de verre jusqu’à ce que l’APH soit complètement dissous.
2. Établir le modèle murin de l’anémie en injectant par voie sous-cutanée 2 % d’APH comme préparé à l’étape 1.1 les 1er^{, 4e et 7e} jours à des doses de 200 mg/kg, 100 mg/kg et 100 mg/kg, respectivement¹¹.
   REMARQUE : À partir du premier jour, les souris des groupes FFEJS (7,8 mL/kg) et SLBXS (11,7 mL/kg) ont reçu une administration intragastrique une fois par jour pendant 2 semaines. Les souris des groupes témoin et modèle ont reçu des volumes égaux de solution saline une fois par jour pendant 2 semaines.

2. Détermination de l’indice hépatique

1. À la fin de l’expérience, pesez chaque souris à l’aide d’une balance électronique.
2. Anesthésier les souris en inhalant 2 % d’isoflurane. Pressez le globe oculaire des souris pour le rendre hyperémique et saillant. Retirez rapidement le globe oculaire à l’aide d’une pince et recueillez le sang dans des tubes d’échantillon héparinisés.
3. Fixez les souris anesthésiées de l’étape 2.2 à une plaque de manipulation chirurgicale.
4. Faites une incision complète le long de la ligne médiane de l’abdomen à l’aide d’un scalpel. Disséquez soigneusement et isolez le tissu hépatique intact¹², puis mesurez son poids à l’aide d’une balance électronique.
   REMARQUE : L’indice hépatique de chaque souris est calculé à l’aide de la formule suivante : Indice hépatique = poids du foie/poids corporel.

3. Analyse hématologique

1. Secouez doucement le tube contenant l’échantillon de sang hépariné de l’étape 2.2 pour éviter la coagulation du sang.
2. Placez l’échantillon de sang sous l’aiguille d’injection pour vous assurer qu’il est complètement immergé dans l’aiguille.
3. Cliquez sur le bouton Détection automatique pour mesurer le nombre de globules rouges (RBC), l’hématocrite (HCT), le nombre de globules blancs (GB), le taux d’hémoglobine (HGB) et le nombre de plaquettes (PLT) à l’aide d’un analyseur d’hémocytes entièrement automatique.

4. Étude de la métabolomique hépatique

1. Préparation d’échantillons de foie
   1. Homogénéiser les échantillons de tissu hépatique (50 mg) de l’étape 2.4 avec 1 mL de méthanol pré-refroidi. Centrifuger à 18 759 x g pendant 10 min à 4 °C pour éliminer le précipité.
   2. Transférer 200 μL de surnageant dans un flacon d’échantillon à l’aide d’une pipette et sécher sous vide dans un lyophilisateur à 35 °C pendant 2 h.
   3. Faire réagir les échantillons séchés avec 40 μL d’une solution à 40 mg/mL de chlorhydrate de méthoxyamine dans de la pyridine pendant 90 min à 30 °C. Ensuite, ajoutez 80 μL de N-méthyl-N-(triméthylsilyl)trifluoroacétamide (MSTFA) avec 1 % de triméthylchlorosilane (TMCS) et incubez pendant 60 min à 37 °C.
   4. Ajouter 10 μL de n-hexane dans le flacon pour terminer la réaction de dérivatisation.
2. Analyse métabolique hépatique
   1. Analysez les échantillons dérivés, (1 μL), à l’aide d’un système GC-MS. Séparez les dérivés à l’aide d’une colonne capillaire DB-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm).
      REMARQUE : Les conditions du programme de température du four ont été réglées comme suit : 60 °C pendant 1 min ; augmenter à 325 °C à une vitesse de 10 °C/min et maintenir pendant 10 min. Les températures de l’injecteur, de la source d’ions et du MS ont été réglées à 250 °C, 230 °C et 150 °C, respectivement. L’hélium (99,999 %) a été utilisé comme gaz porteur à un débit de 1,1 mL/min, et le rapport de séparation a été réglé à 10:1. Une énergie de faisceau d’électrons de 70 eV et un temps de retard de solvant de 5,9 min ont été utilisés.
3. Traitement et analyse des données
   1. Acquérez et convertissez des données GC-MS brutes à l’aide du logiciel compatible MassHunter.
   2. Effectuer une analyse spectrale à l’aide de l’outil AMDIS (Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System)¹².
   3. Identifiez tous les métabolites à l’aide des bases de données NIST et HMDB (voir la table des matériaux).
   4. Importez les données dans l’outil MetaboAnalyst pour l’analyse discriminante des moindres carrés partiels (PLS-DA), les tests t, l’analyse de trajectoire et l’analyse de réseau¹².

5. Analyse par transfert Western

1. Extraire les protéines totales du tissu hépatique de souris
   1. Ajouter 50 mg de tissu hépatique de l’étape 2.4 et 250 μL de lysat cellulaire dans un homogénéisateur en verre de 1 mL et broyer sur de la glace pendant 5 min.
   2. Transvaser l’homogénat de tissu hépatique de l’étape 5.1.1 dans un tube de microcentrifugation de 1,5 mL à l’aide d’une pipette, puis centrifuger à 18 759 x g pendant 10 min à 4 °C. Transférez ensuite le surnageant dans un nouveau tube de 1,5 mL à l’aide d’une pipette.
2. Déterminer les concentrations de protéines et prétraiter les échantillons de protéines
   1. Ajouter 2 μL de surnageant de l’étape 5.1.2, 18 μL de PBS et 180 μL de solution de travail BCA à une plaque de microtitration⁸ à 96 puits.
   2. Faites osciller la plaque sur un oscillateur pendant 30 s, laissez-la pendant 30 min à 37 °C et déterminez l’absorbance à 562 nm à l’aide d’un lecteur de microplaques.
3. Séparez les protéines totales à l’aide de SDS-PAGE, transférez-les sur des membranes de fluorure de polyvinylidène et bloquez avec 5 % de lait écrémé⁸.
4. Incuber les membranes à partir de l’étape 5.3 avec des anticorps primaires contre HIF-1α (1:1000), VEGFA (1:1000), GLA (1:1000), NOS3 (1:1000) et β-actine (1:5000) pendant une nuit à 4 °C.
5. Placez les membranes de l’étape 5.4 dans une boîte d’incubation d’anticorps, ajoutez 10 ml de TBST et agitez horizontalement à 111 x g à température ambiante pour éliminer les anticorps primaires non liés trois fois pendant 5 minutes chacune.
6. Ajouter 200 μL d’IgG (H + L)-HRP (1:1000) de chèvre anti-lapin à chaque membrane de l’étape 5.5 et incuber pendant 2 h à température ambiante. Ensuite, répétez l’étape 5.5 pour éliminer l’anticorps secondaire non lié (IgG (H + L) anti-lapin de chèvre).
7. Ajoutez 200 μL de solution chimiluminescente ECL ultra-haute sensibilité à la surface de chaque membrane à partir de l’étape 5.6 et visualisez immédiatement les bandes de protéines à l’aide d’un système d’analyse automatique par imagerie par chimiluminescence.

6. Analyse statistique

1. Analysez les données à l’aide d’un logiciel statistique et graphique avec une ANOVA à un facteur suivie d’un test de Tukey.
2. Présentez les résultats sous forme de moyenne ± écart-type (ET) et considérez une valeur P < 0,05 comme statistiquement significative.

Pour confirmer l’établissement réussi du modèle murin d’anémie et analyser l’effet de SLBXS sur l’anémie, l’indice hépatique et les paramètres hématologiques ont d’abord été étudiés. La figure 1 illustre que le groupe modèle a montré une diminution significative (P < 0,01) du nombre de globules rouges (GR), de l’hémoglobine (HGB) et de l’hématocrite (HCT) par rapport au groupe témoin. À l’inverse, l’indice hépatique, le nombre de globules blancs (GB) et le nombre de plaquettes (PLT) dans le groupe modèle étaient nettement plus élevés (P < 0,05 ou P < 0,01). Ces résultats confirment que le modèle d’anémie a été établi avec succès. L’indice hépatique, le GB et le PLT étaient significativement plus faibles dans le groupe SLBXS par rapport au groupe modèle (P < 0,05 ou P < 0,01), tandis que les diminution des globules rouges, des HGB et des HCT dans le groupe modèle étaient nettement plus élevées après le traitement par SLBXS (P < 0,05 ou P < 0,01). Il n’y avait pas de différence significative entre les paramètres dans les groupes SLBXS et Fu-Fang-E-Jiao Syrup (FFEJS). Ces résultats indiquent que les SLBXS peuvent améliorer les symptômes de l’anémie.

La figure 2 présente des chromatogrammes ioniques totaux (TIC) typiques d’échantillons de foie des groupes témoin, modèle, SLBXS et FFEJS. Des différences marquées sont évidentes dans les profils de métabolites entre les groupes témoin, modèle, SLBXS et FFEJS.

L’analyse discriminante des moindres carrés partiels (PLS-DA) est une méthode statistique supervisée utilisée pour l’analyse discriminante, qui modélise la relation entre l’expression des métabolites et la classe d’échantillon pour prédire la classe d’échantillon. Le graphique des scores PLS-DA (figure 3A) montre une séparation nette entre les groupes de contrôle, de modèle, de SLBXS et de FFEJS. Le graphique de score entre le groupe de contrôle et le groupe de modèle est illustré à la figure 3B, où le groupe de modèles est significativement séparé du groupe de contrôle. Cela indique que l’anémie perturbe le métabolisme normal chez la souris, confirmant que le modèle d’anémie a été développé avec succès. La figure 3C montre le graphique du score PLS-DA basé sur le modèle et les groupes SLBXS. La valeur de l’importance de la variable en projection (VIP) a été calculée pour évaluer dans quelle mesure le profil d’expression de chaque métabolite influence la classification des groupes d’échantillons et pour aider à identifier les métabolites marqueurs clés. Une valeur VIP >1,0 est généralement utilisée comme critère de dépistage (figure 3D). Une validation croisée a ensuite été utilisée pour valider le modèle PLS-DA établi. Comme le montre la figure 3E, le modèle présentait de bonnes valeurs R² (0,95) et Q² (0,86), ce qui indique que le modèle PLS-DA était fiable avec un risque minimal de surapprentissage. Les métabolites avec un > VIP 1 et un P < 0,05 ont été classés comme métabolites différentiels. Au total, 29 métabolites différentiels ont été identifiés (voir le tableau 1). Les résultats suggèrent que SLBXS pourrait réguler à la hausse des métabolites tels que le xylose, le tétracosane, l’alpha-tocophérol et le D-glucose tout en régulant à la baisse les métabolites comme la porphine. L’analyse de l’enrichissement de ces 29 métabolites différentiels, réalisée à l’aide de MetaboAnalyst, a révélé qu’ils étaient liés à 15 voies. Parmi celles-ci, le métabolisme du galactose et la dégradation du lactose (P < 0,05) ont été identifiés comme les voies métaboliques les plus pertinentes impliquées dans le traitement de l’anémie par SLBXS (Figure 3F et Figure 4).

La figure 5 montre que les niveaux d’expression protéique de HIF-1α, VEGFA, GLA et NOS3 étaient significativement élevés dans le groupe modèle par rapport au groupe témoin (P < 0,01). SLBXS a significativement inversé la régulation positive de l’expression de HIF-1α, VEGFA, GLA et NOS3 observée dans le groupe modèle (P < 0,01).

Figure 1 : Effets de SLBXS sur l’indice hépatique et la routine sanguine périphérique de souris souffrant d’anémie après 14 jours d’administration. (A) SLBXS a diminué l’indice hépatique. (B) SLBXS a augmenté les niveaux de RBC. (C) SLBXS a diminué les niveaux de globules blancs. (D) SLBXS a augmenté les niveaux de HGB. (E) SLBXS a augmenté les niveaux de HCT. (F) SLBXS a diminué les niveaux de PLT. Contrôle vs modèle, *P < 0,05, **P < 0,01 ; Modèle vs FFEJS ou SLBXS, ^#P < 0,05, ^##P < 0,01. SLBXS, sirop Shi-Liu-Bu-Xue ; GR, globules rouges ; GBC, globules blancs ; HGB, hémoglobine ; HCT, hématocrite ; PLT, plaquettes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Analyse des différences métaboliques d’échantillons de foie provenant de différents groupes de souris dans le système GC-MS. TIC des échantillons de foie obtenus à partir des groupes témoin (A), modèle (B), SLBXS (C) et FFEJS (D). TIC, chromatogrammes d’ions totaux ; SLBXS, sirop Shi-Liu-Bu-Xue ; FFEJS, sirop Fu-Fang-e-Jiao. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Analyse des données des différences métaboliques dans des échantillons de foie de différents groupes de souris. Graphiques du score PLS-DA hépatique des groupes contrôle, modèle, SLBXS et FFEJS (A) ; Graphiques de score PLS-DA des groupes de contrôle et de modèle (B) ; Graphiques de score PLS-DA (C), graphiques de score VIP (D) et validation croisée (E) entre le modèle et les groupes SLBXS à l’aide d’une analyse métabolomique ; Analyse de l’enrichissement de la voie des métabolites différentiels (F). SLBXS, sirop Shi-Liu-Bu-Xue ; FFEJS, sirop Fu-Fang-e-Jiao. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Le réseau réglementaire de SLBXS pour le traitement de l’anémie. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Détermination des niveaux de protéines HIF-1α, VEGFA, GLA et NOS3 dans le foie de souris par Western blot. (A) Différentes bandes protéiques représentatives. (B) Analyse statistique des niveaux d’expression de différentes protéines. Les données sont présentées sous la forme d’écart-type moyen (n = 3), **P < 0,01 vs. le groupe témoin ; ^##P < 0.01 vs. le groupe de modèles. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Résumé des métabolites différentiels. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

L’anémie est une maladie courante qui touche de nombreuses personnes dans le monde, en particulier dans les pays en développement¹. En Chine, les patients utilisent fréquemment la médecine traditionnelle chinoise, y compris la médecine ouïghoure, pour soulager les signes et les symptômes de l’anémie. Le SLBXS est un médicament ouïghour utilisé dans la pratique clinique depuis de nombreuses années ; Cependant, son mécanisme d’action exact contre l’anémie reste mal compris¹³. Dans cette étude, un modèle murin d’anémie induite par l’acétylphénylhydrazine (APH) a été établi pour élucider les mécanismes sous-jacents de la SLBXS dans le traitement de l’anémie par analyse métabolomique.

La métabolomique est un outil précieux pour diagnostiquer les maladies, découvrir des biomarqueurs potentiels et explorer la pathogenèse des maladies grâce à l’analyse qualitative et quantitative des métabolites de petites molécules dans des échantillons biologiques. Dans cette étude, l’acétylphénylhydrazine (APH) a été utilisée pour construire un modèle d’anémie. L’APH est un agent oxydant puissant qui provoque des dommages oxydatifs lents et progressifs aux érythrocytes, notamment en interférant avec la glucose-6-phosphate déshydrogénase, favorisant la dénaturation de l’hémoglobine (HGB) et la formation de corps de Heinz. Il détruit également directement les protéines membranaires et les lipides des érythrocytes, entraînant la lyse, la rupture et la désintégration membranaires des érythrocytes, entraînant une anémie hémolytique^14,15. Le foie, étant la plus grande glande digestive du corps humain, joue un rôle crucial dans le stockage de l’énergie et la régulation métabolique, en maintenant l’équilibre entre le métabolisme et le catabolisme¹⁶. Dans cette étude, l’hypertrophie du foie des souris modèles a été considérablement soulagée après 14 jours d’administration de SLBXS. D’autres études sont nécessaires pour déterminer si le foie est un organe cible probable pour le SLBXS et pour élucider les mécanismes associés. Par conséquent, la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) a été utilisée pour détecter les métabolites dans le foie de souris atteintes d’anémie. L’analyse métabolomique a identifié vingt-neuf biomarqueurs et deux voies métaboliques clés : le métabolisme du galactose et la dégradation du lactose.

De nombreux composants actifs, notamment les tanins, les flavonoïdes, les alcaloïdes et les acides organiques, ont été signalés dans la grenade^17,18. Ces ingrédients exercent divers effets pharmacologiques, notamment des activités antioxydantes, anti-inflammatoires, antibactériennes et antitumorales. Les preuves suggèrent que le jus de grenade est plus puissant que le vin rouge et le thé vert en termes d’activité antioxydante en raison de sa teneur plus élevée en polyphénols^19,20. Ces composés présentent leurs effets antioxydants par le biais de plusieurs mécanismes, notamment le piégeage ou la neutralisation des radicaux libres, la chélation des métaux, l’affectation des voies de signalisation cellulaire et la régulation de l’expression des gènes^19,20. De plus, l’extrait de grenade est riche en flavonoïdes, qui renforcent les effets antioxydants en réduisant les niveaux de malondialdéhyde et de peroxyde d’hydrogène et en augmentant les activités de la catalase, de la superoxyde dismutase, de la glutathion peroxydase et de la glutathion réductase dans le foie²¹. Des lapins blancs sains traités avec de l’extrait de grenade ont montré des changements significatifs dans le nombre d’érythrocytes, les taux d’hémoglobine (HGB) et les concentrations moyennes de HGB dans les érythrocytes, ainsi qu’un allongement significatif du temps de saignement et de prothrombine, une élévation marquée des taux de protéine C (protéine anticoagulante) et de composés thrombine-antithrombine, et une réduction dose-dépendante de l’agrégation plaquettaire et de la concentration de fibrinogène. Sur la base des résultats des tests hématologiques et de coagulation, on peut supposer que la grenade peut avoir des effets anti-anémiques et cardioprotecteurs²². Dans la médecine traditionnelle indienne, des matières végétales telles que le jus de grenade sont utilisées comme complément alimentaire pour traiter l’anémie ferriprive, peut-être liée à la promotion de l’absorption du fer²³.

Pour élucider davantage le mécanisme de la SLBXS dans le traitement de l’anémie, une analyse métabolomique complète a été effectuée. Les métabolites impliqués dans le réseau d’interaction étaient l’alpha-tocophérol, le D-xylitol, la niacinamide, le D-glucose et le lactose, tandis que les cibles étaient HIF1A, VEGFA, NOS3 et GLA. L’alpha-tocophérol (vitamine E) a des propriétés antioxydantes qui inhibent la lyse prématurée des globules rouges en empêchant l’oxydation des acides gras polyinsaturés dans la membrane des globules rouges²⁴. Il peut donc agir comme un agent érythropoïétique potentiel en réduisant la lyse érythrocytaire prématurée et en diminuant la fragilité des globules rouges²⁵. Le xylitol, à des doses non toxiques, peut atténuer l’hémolyse induite par les APH. Son effet antihémolytique peut être attribué à son rôle dans la production de NADPH, qui protège contre les dommages oxydatifs dus à l’absence de mitochondries dans les globules rouges. Cela aide à maintenir les niveaux de glutathion et protège l’hémoglobine, les protéines fonctionnelles et d’autres composants structurels contre les dommages peroxydatifs^26,27. Le nicotinamide est un précurseur de la synthèse de la coenzyme I (NAD) et de la coenzyme II (NADP) chez l’homme²⁸. Le NAD est un cofacteur important pour de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme énergétique²⁹. Le D-glucose, le lactose et le GLA sont des composants clés du métabolisme du galactose. En tant que facteur de transcription sensible à l’oxygène important, HIF-1α est essentiel dans la voie d’adaptation à l’hypoxie et est considéré comme le principal régulateur des réponses transcriptionnelles homéostatiques dans les cellules et les tissus^30,31. HIF-1α est rapidement dégradé par la prolylhydroxylase (PHD) dans des conditions normoxiques, mais dans des conditions hypoxiques, la PHD est inhibée, conduisant à l’accumulation de HIF-1α³². HIF-1α active les gènes qui contrôlent l’homéostasie cellulaire de l’oxygène, y compris ceux impliqués dans la production de globules rouges, la consommation d’oxygène, la vasculogenèse et le métabolisme mitochondrial³³. Le VEGFA est une cytokine qui agit principalement sur les cellules endothéliales vasculaires et qui est exprimée dans de nombreuses cellules spécialisées lors de l’ischémie et de l’hypoxie³⁴. NOS3 (eNOS) se trouve principalement dans l’endothélium des vaisseaux coronaires et la surface luminale du cœur, participant au métabolisme de l’arginine et de la proline et catalysant la production d’oxyde nitrique (NO). Le NO agit comme un puissant vasodilatateur en activant la guanylate cyclase soluble dans les cellules musculaires lisses³⁵. De plus, le NO interagit avec les espèces réactives de l’oxygène produites par les érythrocytes pour générer des espèces réactives d’oxyde d’azote, réduisant ainsi les dommages oxydatifs³⁶.

Enfin, les résultats de la métabolomique ont été validés à l’aide du Western blot. Les résultats ont montré que les niveaux de HIF-1α, VEGFA, GLA et NOS3 ont diminué après le traitement par SLBXS par rapport à ceux du groupe modèle. HIF-1α, VEGFA et NOS3 sont des cibles importantes dans la voie de signalisation HIF-1, tandis que GLA est une cible clé dans le métabolisme du galactose. Ces résultats suggèrent que les SLBXS peuvent influencer à la fois la voie de signalisation HIF-1 et la voie métabolique du galactose, démontrant un effet combiné dans le traitement de l’anémie. De nombreuses études ont mis en évidence les rôles significatifs des voies métaboliques du HIF-1 et du galactose dans le traitement de l’anémie et des maladies associées. L’anémie réduit la capacité de transport d’oxygène du sang, entraînant une hypoxie tissulaire. HIF-1α s’accumule dans les cellules dans des conditions hypoxiques, et des niveaux élevés de HIF-1α améliorent l’expression de l’EPO et du VEGF, contribuant à un microenvironnement hématopoïétique stable, facilitant le transport des nutriments et de l’oxygène et protégeant les cellules des dommages hypoxiques^37,38. Il a été démontré que l’activation de la voie HIF-1 stimule l’érythropoïèse, augmente les taux d’hémoglobine, corrige les états anémiques et améliore l’homéostasie du fer³⁹. L’amélioration de l’hypoxie après le traitement par SLBXS explique la réduction de l’expression de la protéine dans la voie HIF-1 observée dans le groupe SLBXS. La GLA (α-galactosidase A) est une exo-glycosidase qui cible les galacto-oligosaccharides tels que le stachyose, le raffinose et le mélibiose, ainsi que les polysaccharides ramifiés comme le galactomannane et le galactoglucomannane en catalysant l’hydrolyse des résidus de galactose terminaux liés à l’α-1,6⁴⁰. Le galactose est essentiel au métabolisme cellulaire car il facilite la production et le stockage d’énergie dans divers tissus corporels et sert de précurseur de la glycosylation⁴¹. La supplémentation en galacto-oligosaccharides peut améliorer l’absorption du fer dans l’intestin des rats et augmenter le taux d’hémoglobine sanguine^{de 42}. Dans cette étude, nous avons étudié les mécanismes sous-jacents de la SLBXS dans le traitement de l’anémie en utilisant une combinaison de métabolomique et de pharmacologie en réseau. Nous avons constaté que la voie de signalisation HIF-1 et la voie métabolique du galactose sont significativement importantes dans le traitement de l’anémie avec SLBXS. Cette étude fournit de nouvelles informations sur les mécanismes de la SLBXS dans le traitement de l’anémie. Les recherches futures devraient se concentrer davantage sur l’identification et la compréhension des ingrédients actifs impliqués.

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Ce travail a été soutenu par le Plan spécial de formation pour les talents scientifiques et technologiques minoritaires, la Fondation des sciences naturelles de la région autonome ouïghoure du Xinjiang (2020D03021), les Fonds pour le programme clé de médecine traditionnelle chinoise de l’Université de médecine chinoise du Hubei (2022ZZXZ004) et le programme d’équipe d’innovation Tianshan (2020D14030).