Protective Effects of Myricetin Against Valproic Acid-Induced Endoplasmic Reticulum Stress, Apoptosis and Inflammation in Rats: Molecular Docking Analysis of PERK and IRE1

Resumen Técnico: Efectos Protectores de la Miricetina contra la Toxicidad Inducida por Ácido Valproico

Planteamiento del Problema
El ácido valproico (VPA) es un fármaco antiepiléptico de amplio espectro de primera línea, ampliamente utilizado para la epilepsia, el trastorno bipolar y el dolor neuropático. Sin embargo, su administración a largo plazo o en dosis altas se asocia con una hepatotoxicidad y nefrotoxicidad significativas. Los mecanismos subyacentes a esta toxicidad involucran la inducción de estrés del Retículo Endoplasmático (RE), inflamación y apoptosis. Específicamente, la exposición al VPA desencadena la Respuesta a Proteínas Desplegadas (UPR) a través de sensores como la Proteína Quinasa R similar al Retículo Endoplasmático (PERK) y la Enzima 1 que Requiere Inositol (IRE1), lo que conduce a la activación de vías inflamatorias (p. ej., p38 MAPK, TNF-α, IL-1β) y estrés oxidativo (indicado por los niveles de Malondialdehído/MDA). Si bien existen inhibidores sintéticos para las vías de estrés del RE, existe la necesidad de investigar compuestos naturales que puedan mitigar estos efectos adversos sin introducir nuevas toxicidades. La miricetina (MYR), un flavonol con propiedades antioxidantes conocidas, se hipotetizó que protegería contra el daño tisular inducido por VPA mediante la modulación de estas vías moleculares específicas.

Metodología
El estudio empleó un enfoque multifacético que combinó la experimentación animal in vivo con el modelado molecular in silico:

• Modelo Animal: Treinta y seis ratas Wistar-Albino macho fueron divididas en cuatro grupos (n=9): Control (salino), VPA (500 mg/kg, intraperitoneal), VPA + MYR50 (50 mg/kg oral) y VPA + MYR100 (100 mg/kg oral). Los tratamientos se administraron durante 15 días.
• Análisis Bioquímico: Se midieron los niveles séricos de enzimas hepáticas (AST, ALT, ALP), marcadores de función renal (BUN, Creatinina) y perfiles lipídicos. Los homogeneizados de tejido de hígado y riñón se analizaron para estrés oxidativo (MDA), citocinas inflamatorias (TNF-α, IL-1β) y marcadores de estrés del RE/apoptosis (PERK, IRE1, p38 MAPK, JNK, Bcl-2) mediante ELISA.
• Histopatología: Los tejidos de hígado y riñón fueron fijados, seccionados y teñidos con Hematoxilina–Eosina (H&E). Las lesiones se calificaron de forma semicuantitativa basándose en la degeneración, inflamación y necrosis.
• Acoplamiento Molecular y Dinámica:
  • PERK: Se realizaron simulaciones de acoplamiento (AutoDock 4.2) utilizando la estructura cristalina (PDB: 4G31) para comparar la afinidad de unión de MYR frente al ATP y los inhibidores sintéticos (AMG44, derivados de GSK).
  • IRE1: Se realizaron simulaciones de dinámica molecular (MD) (500 ns) utilizando Amber20 en el dominio quinasa de IRE1α (PDB: 6W3B). El estudio analizó la Desviación Estándar de la Raíz Cuadrática Media (RMSD), la Fluctuación de la Raíz Cuadrática Media (RMSF) y las distancias críticas de puentes salinos (Lys599–Glu612) para evaluar la estabilidad estructural y los cambios conformacionales tras la unión de MYR en comparación con el ATP.

Resultados Clave

• Protección Bioquímica: La administración de VPA elevó significativamente los niveles séricos de AST, ALT, ALP, BUN y perfiles lipídicos (TC, TG, LDL), indicando disfunción hepática y renal. El tratamiento con MYR tanto a 50 como a 100 mg/kg atenuó significativamente estas elevaciones. Respecto a la glucosa plasmática, la dosis de 50 mg/kg produjo una reducción estadísticamente significativa en comparación con el grupo VPA, mientras que la reducción observada en el grupo de 100 mg/kg no alcanzó la significancia estadística.
• Modulación del Estrés del RE e Inflamación: El VPA aumentó significativamente los niveles hepáticos y renales de PERK, IRE1, p38 MAPK y citocinas proinflamatorias (TNF-α, IL-1β). El tratamiento con MYR redujo significativamente estos niveles, lo que sugiere la supresión del eje de estrés del RE-UPR y las cascadas inflamatorias descendentes. Aunque el texto señala que la dosis de 50 mg/kg produjo una mayor reducción en los niveles de TNF-α e IL-1β que la dosis de 100 mg/kg en algunos casos, los datos histológicos generales indican un efecto protector dependiente de la dosis, donde la dosis de 100 mg/kg proporcionó una mejora histológica superior.
• Estrés Oxidativo y Marcadores de Apoptosis: El VPA indujo una peroxidación lipídica significativa (elevación de MDA) en ambos tejidos. La MYR redujo significativamente los niveles de MDA en ambas dosis. Respecto a Bcl-2, el VPA aumentó los niveles en ambos tejidos (interpretado por los autores como una respuesta antiapoptótica compensatoria al estrés). El tratamiento con MYR redujo significativamente los niveles de Bcl-2 renal hacia los valores de control, mientras que las reducciones hepáticas no fueron estadísticamente significativas. Los niveles de JNK no mostraron cambios significativos entre los grupos.
• Hallazgos Histopatológicos: El VPA causó degeneración hepatocellular severa, necrosis e infiltración inflamatoria, así como necrosis tubular renal y atrofia glomerular. El tratamiento con MYR revirtió notablemente estos daños estructurales, con la dosis de 100 mg/kg mostrando una mejora histológica más prominente en el riñón, sugiriendo un efecto protector dependiente de la dosis.
• Interacciones Moleculares:
  • PERK: La MYR exhibió una energía libre de unión (ΔG) de −7.52 kcal/mol, ligeramente más favorable que la del ATP (−7.20 kcal/mol), lo que sugiere que puede competir por el bolsillo de unión de ATP, aunque con una afinidad menor que los inhibidores sintéticos como AMG44 (−14.47 kcal/mol).
  • IRE1: Las simulaciones de MD revelaron que el complejo unido a MYR era estructuralmente más estable (menor RMSD) que el complejo unido a ATP. La MYR restringió la flexibilidad de la hélice αC y del lazo de activación y "bloqueó" la distancia catalítica Lys599–Asp711, lo que sugiere que actúa como un inhibidor competitivo que estabiliza la conformación activa mientras previene las transiciones dinámicas necesarias para la catálisis.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores concluyen que la miricetina posee potencial terapéutico para prevenir o reducir la toxicidad hepática y renal asociada al VPA. El estudio postula que la MYR ejerce sus efectos protectores a través de un mecanismo multiobjetivo:

1. Atenuación del Estrés Oxidativo: Mediante la reducción de la peroxidación lipídica (MDA).
2. Supresión de la Inflamación: Mediante la disminución de los niveles de TNF-α e IL-1β.
3. Modulación del Estrés del RE: Mediante la regulación a la baja de la expresión de PERK e IRE1 y la inhibición de la vía p38 MAPK.
4. Interacción Molecular Directa: Los datos in silico respaldan la hipótesis de que la MYR puede interactuar directamente con los dominios quinasa de PERK e IRE1, actuando potencialmente como un inhibidor competitivo de ATP.

El artículo mantiene un tono modesto respecto a estas afirmaciones moleculares, reconociendo que, si bien el acoplamiento y las simulaciones de MD sugieren la unión directa e inhibición, se requieren estudios experimentales adicionales para confirmar los efectos inhibitorios directos de la MYR sobre PERK e IRE1 in vivo. El estudio destaca el potencial de los flavonoides naturales como coadyuvantes para mitigar los efectos secundarios de agentes farmacéuticos esenciales pero tóxicos como el ácido valproico.