Časť 1: Echinakozid izolovaný z Cistanche Tubulosa údajne stimuluje sekréciu rastového hormónu prostredníctvom aktivácie receptora grelínu

Echinakozid izolovaný z Cistanche tubulosa údajne stimuluje sekréciu rastového hormónu prostredníctvom aktivácie receptora grelínu

Chieh-Ju Wu 1, Mei-Yin Chien 2, Nan-Hei Lin 1, Yi-Chiao Lin 1, Wen-Ying Chen 3, Chao-Hsiang Chen 2,4,* a Jason TC Tzen 1,*

1 Absolventský inštitút biotechnológie, Národná univerzita Chung-Hsing, Taichung 402, Taiwan; baby159357520@gmail.com (C.-JW); CMNHEI@mohw.gov.tw (N.-HL); s9755702@gmail.com (Y.-CL)

2 Ko Da Pharmaceutical Co. Ltd., Taoyuan 324, Taiwan; rd1@koda.com.tw

3 Katedra veterinárnej medicíny, Národná univerzita Chung-Hsing, Taichung 402, Taiwan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

4 Graduate Institute of Pharmacognosy, Taipei Medical University, Taipei 110, Taiwan

* Korešpondencia: gm@koda.com.tw (C.-HC); TCTZEN@dragon.nchu.edu.tw (JTCT); Tel.: plus 886-4-22840328 (ext. 776) (JTCT); Fax: plus 886-4-22853527 (JTCT)

Akademický redaktor: Pinarosa Avato

Prijaté: 22. januára 2019; Prijaté: 14. februára 2019; Zverejnené: 17.2.2019

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakt:Cistanchedruh, ženšen z púšte, má podľa tradičnej čínskej farmakopei mnoho biologických aktivít a používa sa ako liek proti starnutiu. Tri fenyletanoidové glykozidy –echinakozid, tubulozid A a akteozid boli detegované vo vodnom extrakte zCistanchetubulosa(Schenk) R. Wight a hlavná zložka,echinakozid, bol ďalej čistený.Echinakozids koncentráciou vyššou ako 10_6 M vykazovala významnú aktivitu na stimuláciu sekrécie rastového hormónu bunkami hypofýzy potkanov. Podobne ako v prípade hormónu uvoľňujúceho rastový hormón-6, syntetického analógu ghrelínu, stimuláciu sekrécie rastového hormónu echinakozidom inhibovala [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-látka P , inverzný agonista grelínového receptora. Molekulárne modelovanie ukázalo, že všetky tri fenyletanoidové glykozidy adekvátne interagovali s väzbovou kapsou ghrelínového receptora a echinakozid vykazoval o niečo lepšiu interakciu s receptorom ako tubulozid A a akteozid. Výsledky naznačujú, že fenyletanoidové glykozidy, najmäechinakozid, sú aktívne zložky, ktoré sú údajne zodpovedné za účinky C. tubulosa proti starnutiu a možno ich považovať za nepeptidové analógy ghrelínu.

Kľúčové slová: cistanchetubulosa;echinakozid; ghrelin; sekrécia rastového hormónu; fenyletanoidové glykozidy

Pls kliknite sem pre časť 2

Echinakozidv cistanche môže zlepšiťimunitný systém

1. Úvod

Cistanchedruh (Orobanchaceae), takzvaný púštny ženšen, je holoparazitická rastlina vyskytujúca sa v púštnej oblasti severozápadnej Číny. V tradičnej čínskej liekopise bolo zaznamenané, že tento bylinný liek má niekoľko biologických účinkov, ako je úľava od zápchy, dlhovekosť a afrodiziakálne vlastnosti [1]. Rôzne druhy Cistanche sú bežne pomenované podľa ich hostiteľov a rastúceho prostredia, ako napríklad Cistanche deserticola YC Ma aCistanchetubulosa(Schenk) R. Wight. C. deserticola, ktorého hostiteľom je Haloxylon ammodendron, ktorý sa vyskytuje najmä vo Vnútornom Mongolsku, bol pôvodne považovaný za štandardný zdroj Cistanche v Čínskom liekopise, ale od roku 1984 je v Číne uvedený ako ohrozený rastlinný druh. C. tubulosa, hostiteľom je Tamarix ramosissima pestovaná v Xinjiang Hetian, má tendenciu vlastniť rýchle tempo rastu, a teda poľnohospodárske pestovanie tohto Molecules 2019, 24, 720; doi:10.3390/molecules24040720 druhov vedie k oveľa lepšiemu výnosu ako tradičná C. deserticola. V súčasnosti sú oba vyššie uvedené druhy zhromaždené v Čínskom liekopise [2].

C. deserticolaaC. tubulosazistilo sa, že majú podobné chemické zložky a farmakologické aktivity, preto sa obe považujú za potenciálny bylinný liek na choroby súvisiace so starnutím [3–5]. Fenyletanolové glykozidy sú bežné aktívne zložky nachádzajúce sa v týchto dvoch druhoch a echinakozid je identifikovaný ako hlavný fenyletanolový glykozid v C. tubulosa [6]. V poslednom desaťročí sa preukázalo, že echinakozid a extrakt z C. tubulosa bohatý na echinakozid majú mnohé farmakologické aktivity, ako je anti-aging, neuroprotekcia, zlepšenie učenia a pamäti, zlepšenie srdcovej funkcie, zníženie hyperlipidémie a hyperglykémie a prevencia obezitou indukovaného diabetu a metabolického syndrómu [7–12].

Ghrelín, známy ako „hormón hladu“, je peptidový hormón zložený z 28 aminokyselinových zvyškov, v ktorých je tretí serínový zvyšok acylovaný n-oktanoylovou skupinou, ktorá je nevyhnutná pre jeho biologické funkcie [13]. Ukázalo sa, že ghrelín je endogénnym ligandom pre receptor spojený s G-proteínom nazývaný sekretagog rastového hormónu-1a receptor (GHS-R1a), ktorý je exprimovaný najmä v hypotalame a hypofýze [14]. Aktivácia GHS-R1a ghrelínom má za následok stimuláciu sekrécie rastového hormónu a reguláciu viacerých fyziologických reakcií [15]. Klinické štúdie ukazujú, že exogénna suplementácia rastovými hormónmi by mohla u starších ľudí zmierniť symptómy chorôb súvisiacich so starnutím, ako je zvýšenie svalovej sily a hustoty kostí a zlepšenie kvality spánku a kognitívnych schopností [16,17]. Pri liečbe exogénnymi rastovými hormónmi sa však objavili obavy zo závažných vedľajších účinkov (napr. rakovina prostaty, bolesti kĺbov, inzulínová rezistencia, retencia tekutín, syndróm karpálneho tunela a gynekomastia) [18,19]. Stimulácia sekrécie rastového hormónu ghrelínom prostredníctvom aktivácie GHS-R1a sa preto považovala za alternatívny terapeutický prístup pre choroby súvisiace so starnutím starších ľudí a predpokladá sa, že jej terapeutický účinok je lepší ako exogénna suplementácia rastového hormónu.

Nedávno bolo preukázané, že teagrelíny a ginkgogrelíny, jedinečné acylované flavonoidové glykozidy nachádzajúce sa v čaji Chin-shin oolong a listoch Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae), indukujú sekréciu rastového hormónu v primárnych bunkách prednej hypofýzy potkanov prostredníctvom väzby na ghrelínový receptor [20–22 ]. Vzhľadom na terapeutické účinky Cistanche spp. na choroby súvisiace so starnutím boli podobné ako účinky proti starnutiu čaju Chin-shin oolong a listov Ginkgo biloba, zaujímalo nás, či by sa farmakologické aktivity fenyletanolových glykozidov mohli realizovať rovnakou cestou ako teagrelínov a ginkgogrelínov väzbou na receptor grelínu. Po prvé, vo vodnom extrakte C. tubulosa boli identifikované tri fenyletanoidové glykozidy – echinakozid, tubulozid A a akteozid. Hlavná zložka, echinakozid, sa ďalej purifikovala a skúmala sa na svoju schopnosť stimulovať uvoľňovanie rastového hormónu z buniek hypofýzy potkanov prostredníctvom aktivácie receptora grelínu. Uskutočnilo sa molekulárne modelovanie dokovania echinakozidu, tubulozidu A a akteozidu na ghrelínový receptor a porovnalo sa z hľadiska možných interakcií vo väzbovej kapse.

2. Výsledky

2.1. Separácia a identifikácia troch hlavných fenyletanolových glykozidov vo vodnom extrakte dvoch druhov cistanche

Pri HPLC analýze dvoch druhov Cistanche sa zistilo, že C. tubulosa má oveľa vyšší obsah fenyletanolových glykozidov ako C. deserticola (obrázok 1A,B). Tri hlavné fenyletanolové glykozidy boli pozorované v C. tubulosa a identifikované ako echinakozid, tubulozid A a akteozid hmotnostnou spektrometrickou analýzou (obrázok 2) v porovnaní s HPLC profilmi a MS dátami známych zlúčenín publikovaných predtým [23,24]. Podľa molekulovej fragmentácie 785 m/z v MS1 a 623 m/z v MS2 bol hlavný pík vo vodnom extrakte C. tubulosa identifikovaný ako echinakozid (obrázok 2A). Podobne tubulozid A bol priradený svojou molekulovou fragmentáciou 827 m/z v MS1 a 665, 623 a 782 m/z v MS2 (obrázok 2B); akteozid bol potvrdený molekulárnou fragmentáciou 623 m/z v MS1 a 461 m/z v MS2 (obrázok 2C). Echinakozid sa ďalej purifikoval na takmer homogenitu (obrázok 1C) a použil sa v nasledujúcich biologických testoch.

Obrázok 2. Pokr.

Obrázok 2. Hmotnostné spektrometrické analýzy echinakozidu (A), tubulozidu A (B) a akteozidu (C) vo fragmentácii MS1 (ľavé panely) a MS2 (pravé panely).

2.2. Účinok echinakoziduo indukcii sekrécie rastového hormónu v bunkách hypofýzy potkanov

Aby sa vyhodnotilo, či by echinakozid mohol byť agonistom receptora sekretagogu rastového hormónu (GHSR), bol podrobený skúmaniu indukcie sekrécie rastového hormónu z primárnych buniek prednej hypofýzy potkana. Podobne ako GHRP-6, syntetický agonista GHSR, echinakozid dokázal stimulovať sekréciu rastových hormónov z buniek hypofýzy potkanov (obrázok 3). Významné zvýšenie sekrécie rastového hormónu sa zistilo, keď boli bunky hypofýzy potkanov ošetrené echinakozidom s koncentráciou vyššou ako 10_6 M počas 15 a 30 minút. Zistilo sa, že liečba echinakozidom (od 10_8 do 10_5 M) počas 15 a 30 minút stimuluje sekréciu rastového hormónu v bunkách hypofýzy potkana spôsobom závislým od dávky. Okrem toho inverzný agonista GHSR, [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-látka P, zjavne inhiboval stimulačné účinky GHRP-6 a echinakozidu na indukciu sekrécie rastového hormónu z bunky hypofýzy potkana (obrázok 4). Výsledky naznačujú, že echinakozid je potenciálnym agonistom GHSR.

Obrázok 3. Účinok echinakozidupodávania na sekréciu rastového hormónu z buniek hypofýzy. Merala sa sekrécia rastového hormónu (GH) z primárnych buniek hypofýzy potkanov

po inkubácii s médiom (kontrola), GHRP-6 (agonista GHSR, 10_7 M) a rôznymi koncentráciami (od 10_8 do10_5 M) echinakozidu (ECH) počas 15 (A) a 30 minút (B),

resp. Údaje boli prezentované ako priemer o SD s n=6. Úrovne významnosti videné podľaT-test bol * p < 0.05 a ** p < 0,005 oproti kontrole.