Část 1: Echinakosid izolovaný z Cistanche Tubulosa domněle stimuluje sekreci růstového hormonu prostřednictvím aktivace receptoru ghrelinu

Echinakosid izolovaný z Cistanche tubulosa domněle stimuluje sekreci růstového hormonu prostřednictvím aktivace receptoru ghrelinu

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 Absolvent Ústavu biotechnologie, Národní univerzita Chung-Hsing, Taichung 402, Tchaj-wan; baby159357520@gmail.com (C.-JW); CMNHEI@mohw.gov.tw (N.-HL); s9755702@gmail.com (Y.-CL)

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

3 Ústav veterinárního lékařství, Národní univerzita Chung-Hsing, Taichung 402, Tchaj-wan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

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

* Korespondence: 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

Přijato: 22. ledna 2019; Přijato: 14. února 2019; Zveřejněno: 17. února 2019

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

Abstraktní:Cistanchedruh, ženšen z pouště, má mnoho biologických aktivit v tradiční čínské lékopise a používá se jako lék proti stárnutí. Tři fenylethanoidové glykosidy –echinakosid, tubulosid A a akteosid – byly detekovány ve vodném extraktu zCistanchetubulosa(Schenk) R. Wight a hlavní složka,echinakosid, byl dále čištěn.Echinakosido koncentraci vyšší než 10_6 M vykazovaly významnou aktivitu pro stimulaci sekrece růstového hormonu buňkami hypofýzy potkana. Podobně jako u hormonu uvolňujícího růstový hormon-6, syntetického analogu ghrelinu, byla stimulace sekrece růstového hormonu echinakosidem inhibována [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-látkou P , inverzní agonista receptoru ghrelinu. Molekulární modelování ukázalo, že všechny tři fenylethanoidní glykosidy adekvátně interagovaly s vazebnou kapsou ghrelinového receptoru a echinakosid vykazoval o něco lepší interakci s receptorem než tubulosid A a akteosid. Výsledky naznačují, že fenylethanoidové glykosidy, zejménaechinakosidjsou aktivními složkami, které jsou údajně zodpovědné za účinky C. tubulosa proti stárnutí a lze o nich uvažovat, že se vyvíjejí jako nepeptidylové analogy ghrelinu.

klíčová slova: cistanchetubulosa;echinakosid; ghrelin; sekrece růstového hormonu; fenylethanoidové glykosidy

Pls klikněte sem pro část 2

Echinakosidv cistanche může zlepšitimunitní systém

1. Úvod

Cistanchedruh (Orobanchaceae), tzv. ženšen pouště, je holoparazitická rostlina vyskytující se v pouštní oblasti severozápadní Číny. U této bylinné medicíny bylo zaznamenáno, že má několik biologických aktivit, jako je úleva od zácpy, dlouhověkost a afrodiziakální vlastnosti v tradiční čínské lékopise [1]. Různé druhy Cistanche jsou běžně pojmenovány podle jejich hostitelů a rostoucích prostředí, jako je Cistanche deserticola YC Ma aCistanchetubulosa(Schenk) R. Wight. C. deserticola, hostitelem Haloxylon ammodendron, který se vyskytuje hlavně ve Vnitřním Mongolsku, byl původně považován za standardní zdroj Cistanche v čínském lékopisu, ale od roku 1984 je v Číně uveden jako ohrožený rostlinný druh. C. tubulosa, hostitelem Tamarix ramosissima pěstovaný v Xinjiang Hetian, má tendenci k rychlému tempu růstu, a tím i zemědělské kultivaci tohoto Molecules 2019, 24, 720; doi:10.3390/molecules24040720 vede k mnohem lepšímu výnosu než tradiční C. deserticola. V současné době jsou oba dva výše uvedené druhy shromážděny v čínském lékopisu [2].

C. deserticolaaC. tubulosazjistilo se, že mají podobné chemické složky a farmakologické aktivity, a proto jsou oba považovány za potenciální bylinný lék na nemoci související se stárnutím [3–5]. Fenylethanolové glykosidy jsou běžnými aktivními složkami, které se nacházejí u těchto dvou druhů, a echinakosid je identifikován jako hlavní fenylethanolový glykosid v C. tubulosa [6]. V posledním desetiletí bylo prokázáno, že echinakosid a extrakt z C. tubulosa bohatý na echinakosid mají mnoho farmakologických aktivit, jako je anti-aging, neuroprotekce, zlepšení učení a paměti, zlepšení srdeční funkce, snížení hyperlipidémie a hyperglykémie a prevence obezitou indukovaného diabetu a metabolického syndromu [7–12].

Ghrelin, známý jako „hormon hladu“, je peptidový hormon složený z 28 aminokyselinových zbytků, ve kterých je třetí serinový zbytek acylován n-oktanoylovou skupinou, která je nezbytná pro jeho biologické funkce [13]. Bylo prokázáno, že ghrelin je endogenním ligandem pro receptor spřažený s G-proteinem nazývaný sekretagog růstového hormonu-1a receptor (GHS-R1a), který je exprimován hlavně v hypotalamu a hypofýze [14]. Aktivace GHS-R1a ghrelinem vede ke stimulaci sekrece růstového hormonu a regulaci několika fyziologických reakcí [15]. Klinické studie ukazují, že exogenní suplementace růstovými hormony by mohla zmírnit příznaky onemocnění souvisejících se stárnutím u starších osob, jako je zvýšení svalové síly a hustoty kostí a zlepšení kvality spánku a kognitivních schopností [16,17]. Při léčbě exogenními růstovými hormony se však objevily obavy ze závažných vedlejších účinků (např. rakovina prostaty, bolesti kloubů, inzulinová rezistence, retence tekutin, syndrom karpálního tunelu a gynekomastie) [18,19]. Stimulace sekrece růstového hormonu ghrelinem prostřednictvím aktivace GHS-R1a byla proto považována za alternativní terapeutický přístup u nemocí souvisejících se stárnutím starších osob a předpokládá se, že její terapeutický účinek je lepší než exogenní suplementace růstového hormonu.

Nedávno bylo prokázáno, že teaghreliny a ginkgogreliny, jedinečné acylované flavonoidní glykosidy nalezené v čaji Chin-shin oolong a listech Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae), indukují sekreci růstového hormonu v primárních buňkách předního laloku krysy prostřednictvím vazby na receptor ghrelinu [20–22 ]. S ohledem na terapeutické účinky Cistanche spp. na nemoci související se stárnutím byly podobné účinkům proti stárnutí čaje Chin-shin oolong a listů Ginkgo biloba, zajímalo nás, zda by farmakologické aktivity fenyletanolových glykosidů mohly být provedeny stejnou cestou jako u teaghrelinů a ginkgogrelinů vazbou na receptor ghrelinu. Nejprve byly ve vodním extraktu C. tubulosa identifikovány tři fenylethanoidové glykosidy – echinakosid, tubulosid A a akteosid. Hlavní složka, echinakosid, byla dále purifikována a zkoumána na svou schopnost stimulovat uvolňování růstového hormonu z buněk krysí hypofýzy prostřednictvím aktivace receptoru ghrelinu. Bylo provedeno molekulární modelování dokování echinakosidu, tubulosidu A a akteosidu na ghrelinový receptor a porovnáno s ohledem na možné interakce ve vazebné kapse.

2. Výsledky

2.1. Separace a identifikace tří hlavních fenylethanolových glykosidů ve vodním extraktu dvou druhů cistanche

Při HPLC analýze dvou druhů Cistanche bylo zjištěno, že C. tubulosa má mnohem vyšší obsah fenylethanolových glykosidů než C. deserticola (obrázek 1A,B). U C. tubulosa byly pozorovány tři hlavní fenylethanolové glykosidy a hmotnostní spektrometrickou analýzou (obrázek 2) byly identifikovány jako echinakosid, tubulosid A a akteosid ve srovnání s HPLC profily a MS daty známých sloučenin publikovaných dříve [23,24]. Podle molekulární fragmentace 785 m/z v MS1 a 623 m/z v MS2 byl hlavní pík ve vodním extraktu C. tubulosa identifikován jako echinakosid (obrázek 2A). Podobně tubulosid A byl přiřazen svou molekulární fragmentací 827 m/z v MS1 a 665, 623 a 782 m/z v MS2 (obrázek 2B); akteosid byl potvrzen molekulární fragmentací 623 m/z v MS1 a 461 m/z v MS2 (obrázek 2C). Echinakosid byl dále purifikován do téměř homogenity (obrázek 1C) a použit v následujících biologických testech.

Obrázek 2. Pokr.

Obrázek 2. Hmotnostní spektrometrické analýzy echinakosidu (A), tubulosidu A (B) a akteosidu (C) ve fragmentaci MS1 (levé panely) a MS2 (pravé panely).

2.2. Účinek Echinakosiduo indukci sekrece růstového hormonu v buňkách hypofýzy potkana

Aby se vyhodnotilo, zda echinakosid může být agonistou receptoru sekretagogu růstového hormonu (GHSR), byl podroben zkoumání indukce sekrece růstového hormonu z primárních buněk předního laloku hypofýzy potkana. Podobně jako GHRP-6, syntetický agonista GHSR, byl echinakosid schopen stimulovat sekreci růstových hormonů z buněk hypofýzy potkana (obrázek 3). Významné zvýšení sekrece růstového hormonu bylo zjištěno, když byly buňky hypofýzy potkana ošetřeny echinakosidem v koncentraci vyšší než 10_6 M po dobu 15 a 30 minut. Bylo zjištěno, že působení echinakosidu (od 10_8 do 10_5 M) po dobu 15 a 30 minut stimuluje sekreci růstového hormonu v buňkách hypofýzy potkana způsobem závislým na dávce. Navíc inverzní agonista GHSR, [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-látka P, zjevně inhiboval stimulační účinky GHRP-6 a echinakosidu na indukci sekrece růstového hormonu z buňky hypofýzy potkana (obrázek 4). Výsledky naznačují, že echinakosid je potenciálním agonistou GHSR.

Obrázek 3. Účinek echinakosidupodávání na sekreci růstového hormonu z buněk hypofýzy. Byla měřena sekrece růstového hormonu (GH) z primárních hypofyzárních buněk potkana

po inkubaci s médiem (kontrola), GHRP-6 (agonista GHSR, 10_7 M) a různými koncentracemi (od 10_8 do10_5 M) echinakosidu (ECH) po dobu 15 (A) a 30 minut (B),

respektive. Data byla prezentována jako průměr o SD s n=6. Úrovně významnosti viděné podleT-test byl * p < 0.05 a ** p < 0,005 oproti kontrole.