ČÁST 1 Izolace a identifikace fenylethanoidních glykosidů z Aloysia Polystachya a její aktivita jako inhibitorů monoaminoxidázy-A
Mar 10, 2022
Jaký je důvod, proč mohou Cistanche Actosidy inhibovat aktivitu enzymů?
Princip antioxidačního účinku Cistanche
Afiliace
1 Departamento de Biotecnologia em Plantas Medicinais, Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP), Ribeirão Preto, SP, Brazílie2 Departamento de Química, Faculdade de Filosofifia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de Pão Paulo Preto, Ribeirão Pretogre (Universidade de São Paulo Preto , SP, Brazílie
Klíčová slova
aloysia polystachya, verbenaceae, antidepresivní aktivita, fenylethanoidy, inhibitory monoaminooxidázy
Abstraktní
Aloysia polystachya je používána jako sedativum a antidepresivum domorodými populacemi Argentiny a Paraguaye, ale sloučeniny spojené s těmito aktivitami nebyly stanoveny. Pomocí ultravýkonné kapalinové chromatografie-hmotnostní spektrometrie jsme oddělili a identifikovali hlavní složky hydroethanolového extraktu A. polystachya a potvrdili přítomnost akteosidu,isoacteosid, 6'-acetylakteosida 4',4''',5,5''-tetrahydroxy-6,6'',3'''-trimethoxy-[C7–O–C7'']-biflavon NMR spektroskopií. Inhibiční aktivity hydroethanolového extraktu a purifikovaných fenylethanoidových glykosidů proti monoaminooxidáze-A byly hodnoceny pomocí standardního fluorometrického testu. Hydroethanolový extrakt inhiboval aktivitu monoaminooxidázy-A způsobem závislým na dávce s IC5{{20}} 9,2 µg/ml, zatímco selektivní inhibitor monoaminooxidázy clorgylin vykazoval IC50 0,06 µg/ml ( 0,22 uM). Akteosid byl nejsilnějším inhibitorem monoaminooxidázy-A (hodnota IC50 5 µM), zatímcoisoacteosida 6'-acetylakteosidvykazovaly hodnoty IC50 kolem 10 uM. Výsledky ukázaly, že bylo zjištěno, že fenylethanoidy z hydroethanolového extraktu A. polystachya mají inhibiční aktivitu proti monoaminooxidáze-A. Je pravděpodobné, že způsob působeníakteosidyje víceúčelový, zahrnuje downregulaci zánětlivých molekul a neutralizaci oxidačních reakcí a také inhibici monoaminooxidázy-A.
Pro více informací prosím kontaktujte:joanna.jia@wecistanche.com
Cistanche deserticola má mnoho účinků, klikněte sem a dozvíte se více
Úvod
Podle nedávné zprávy Světové zdravotnické organizace [1] trpí více než 320 milionů lidí (4,4 procenta světové populace) depresemi a úzkostnými poruchami, přičemž v důsledku těchto duševních problémů je ročně spácháno kolem 800 tisíc sebevražd. . Přestože je dostupná léčba syntetickými antidepresivy, mnoho pacientů trpí nežádoucími účinky, jako je sucho v ústech, zácpa, závratě, rozmazané vidění, zvýšená chuť k jídlu, přibírání na váze, nespavost a problémy s ledvinami [2]. Z tohoto důvodu se v léčbě několika typů duševních poruch používají přístupy využívající komplementární a alternativní medicínu, včetně fytoterapie [3].
Různé preklinické a klinické studie poskytly důkazy na podporu přínosů léčiv na rostlinné bázi v léčbě obecných a specifických úzkostných poruch [4, 5]. Zvláště zajímavé jsou výzkumy anxiolytických vlastností Aloysia polystachya (Griseb.) Moldenke (Verbenaceae), aromatického druhu vyskytujícího se hlavně v Argentině a Paraguayi. Podle etnofarmakologických studií místní populace používají rostlinu, která je běžně známá jako burrito, jako zažívací, sedativní a antidepresivní tonikum [6, 7]. Přestože anxiolytické a antidepresivní vlastnosti hydroethanolických extraktů z A. polystachya byly potvrzeny preklinickými studiemi [8–10], nebyly provedeny žádné fytochemické výzkumy s cílem identifikovat sloučeniny spojené s těmito aktivitami. Již dříve bylo prokázáno, že antidepresivní účinky některých léčivých rostlin, například Hypericum perforatum L. (Hy-pericaceae) a Peganum harmala L. (Nitrariaceae), jsou spojeny s inhibicí monoaminooxidázy-A (MAO-A) [11–13]. Rodina MAO je distribuována v centrálním a periferním nervovém systému a nadměrná exprese těchto enzymů podporuje oxidační deaminaci monoaminů se snížením hladin neurotransmiterů serotoninu, norepinefrinu a dopaminu, což vede k nástupu psychiatrických poruch. Takové deaminační procesy také vytvářejí látky, jako je peroxid vodíku, volné radikály a aldehydy, které jsou zodpovědné za oxidační stres buněk. MAO existují ve dvou hlavních izoformách, které se liší distribucí, substrátovou specifitou a citlivostí na inhibitory. Izoforma MAO-A hraje důležitou roli u deprese a úzkostných poruch, zatímco MAO-B se podílí na neurodegenerativních onemocněních [13–17]. Ve světle výše uvedeného jsme předpokládali, že anxiolytické a antidepresivní vlastnosti A. polystachya se odvozují alespoň částečně z přítomnosti inhibitorů MAO-A. Abychom tuto hypotézu otestovali, identifikovali jsme aktivní složky přítomné v hydroethanolovém extraktu z listů A. polystachya a hodnotili účinky surového extraktu a hlavních složek z něj izolovaných na aktivitu MAO-A.
Výsledky a diskuse
Hydroethanolový extrakt z listů A. polystachya byl podroben ultravýkonné kapalinové chromatografii-hmotnostní spektrometrii (UPLC-MS) a takto získaný chromatogram je uveden na ▶obr. 1a. Hlavní složky extraktu byly purifikovány sloupcovou chromatografií a reverzní fázovou vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (RP-HPLC) a identifikovány jako akteosid (syn verbascoside), isoacteosid, 6'-acetylacteosid a 4',4',5 ,5'-tetrahydroxy-6,6'',3'-trimethoxy-[C7–O–C7'']-biflavon srovnáním jejich 1H- a 13C-NMR, HSQC, HMBC (▶Tabulka 1S, 2S, Podpůrné informace) a MS data (▶Obr. 1b-e) s hodnotami uváděnými v literatuře [18–20]. Koncentrace akteosidu v hydroethanolickém extraktu, jak bylo stanoveno pomocí HPLC, byla 108,65 ± 1,3 ug/mg sušeného extraktu. To představuje první záznam složek extraktů listů z A. polystachya, ačkoli esenciální olej rostliny byl analyzován již dříve a bylo zjištěno, že obsahuje monoterpeny karvon a limonen jako hlavní složky [21]. Surový hydroethanolový extrakt z listů A. polystachya inhiboval aktivitu MAO-A v závislosti na dávce (▶Obr. 2a) s IC50 9,2 µg/ml, zatímco selektivní inhibitor MAO klorgylin vykazoval IC50 0,06 µg/ml (0,22 uM). Vyčištěnéakteosidytaké vykazoval inhibiční aktivity proti MAO-A (▶obr. 2b), přičemž akteosid představoval nejnižší hodnotu IC50 5 µM (3,1 µg/ml) a následněisoacteosids IC50 10,1 uM (6,3 ug/ml) a 6'-acetylakteosids IC50 9,5 uM (6,3 ug/ml). Inhibice MAO-A vede k obnovení hladin serotoninu, norepinefrinu, dopaminu a tyraminu, což jsou klíčové neurotransmitery při kontrole úzkosti a deprese [16]. Přítomnost různých inhibitorů MAO-A v listech A. polystachya tedy alespoň částečně vysvětluje dříve uváděnou antidepresivní a anxiolytickou aktivitu tohoto druhu [8–10]. Použití vícesložkových rostlinných směsí může být výhodné při léčbě onemocnění komplexní etiologie, jako je úzkost, deprese a další neurologické stavy. V současné době je použití fytomedicíny při léčbě nemocí, které postihují nervový systém, založeno na paradigmatu multi-cílově zaměřených ligandů, tj. léčiv, která mají vícecílové aktivity vyplývající z přítomnosti látek, jako jsou polyfenoly s anti- zánětlivé, antioxidační a MAO inhibiční vlastnosti, které jsou schopny poskytnout neuroprotekci [20,22–25]. Stojí však za zmínku, že polární charakter polyfenolických látek by mohl bránit interakcím s jejich molekulárními cíli. Nicméně klinické studie prokázaly, že kontakt mezi polyfenolickými látkami a nepolárními sekundárními metabolity přítomnými v extraktech může modifikovat permeabilitu buněčných membrán a usnadnit příjem polárních sloučenin [23]. Komplexní rostlinné extrakty obsahující vícecílová činidla, která interagují se svými receptory pleiotropním způsobem, tedy vytvářejí farmakologický synergismus, který ovlivňuje četné procesy, včetně pohybu polárních metabolitů přes buněčné membrány. V této souvislosti Li a kol. [26] použili model zebrafish, aby demonstrovali, že akteosid může pronikat hematoencefalickou bariérou, a navrhli, že fenylethanoidní glykosid může mít potenciální terapeutický účinek u Parkinsonovy choroby. Monoaminergní neurotransmitery jsou hlavním cílem moderních antidepresiv, protože jejich nedostatek je zodpovědný za oslabující příznaky deprese. Nedávná studie in vivo prokázala, že ethanolové a vodné extrakty Lippia citriodora (Verbenaceae) a jejich hlavní složka akteosid vykazovaly anxiolytické, hypnotické a svalově relaxační účinky a tyto vlastnosti byly částečně připisovány interakci s gama typu A. -receptor kyseliny aminomáselné (GABAA) [27]. Klinické studie odhalily, že léky se schopností blokovat zánětlivé cytokiny, jako je TNF- nebo jiné složky zánětlivé signální dráhy, například cyklooxygenáza-2 (COX{25}}), jsou účinné při snižování depresivní symptomy u pacientů s revmatoidní artritidou, psoriázou a rakovinou, stejně jako u pacientů trpících závažnými psychiatrickými poruchami [28]. V této souvislosti bylo hlášeno, že akteosid může zeslabit produkci a uvolňování zánětlivých molekul, jako je oxid dusnatý (NO), TNF- a interleukin 12 (IL-12) v lipopolysacharidu/interferonu-gama (LPS /IFN-)-stimulované makrofágy [29], stejně jako histamin a kyselina arachidonová v žírných buňkách RBL-2H3 [30]. Kromě toho je akteosid schopen snížit hladiny TNF-, IL-1, IL-8, IL-6 a NO a aktivovat kaspázu-1, jaderný faktor -kappa-B
(NF-κB), NO syntáza a aktivační protein-1 [31] indukované IL-32 a/nebo LPS v TH-1 buňkách a makrofázích [32]. Některé z těchto zánětlivých mediátorů, jako jsou IFN, IL-6, IL-8 a IL-1, byly nalezeny v abnormálních hladinách ve vzorcích periferních i posmrtných tkání od depresivních jedinců a byly spojeny s příznaky deprese [33]. Aktivace těchto molekul psychosociálními stresory může podpořit významné funkční změny v mozku vedoucí k rozvoji depresivního chování a dalších psychiatrických poruch. IFN, IL-1 a TNF- mohou například zvýšit expresi a funkci serotoninových, noradrenalinových a dopaminových receptorových pump, a tak snížit dostupnost těchto neurotransmiterů v synaptické štěrbině [28]. Kromě toho mohou IFN-, IL-6, TNF- a oxidační stres aktivovat indoleamin 2,3-dioxygenázu (IDO), enzym zodpovědný za degradaci tryptofanu, a tím snížit koncentraci primárního prekurzoru syntéza serotoninu [34].Akteosid, isoacteosida 6'-acetylakteosidobsahují hydroxyfenylethylové a caffeoylové skupiny, o kterých je známo, že jsou spojeny s antioxidačními vlastnostmi [35, 36], a samotný akteosid vykazuje značnou antioxidační aktivitu [37]. Studie to ukázalyakteosidinhibuje agregaci -amyloidního peptidu (A ) v závislosti na dávce, funguje jako neuroprotektivní činidlo a zlepšuje paměť, a tyto vlastnosti byly připisovány antioxidační aktivitě činidla [38,39]. Vzhledem k tomu, že při léčbě neurologických poruch se používá řada druhů bohatých na fenoly s antioxidačními vlastnostmi [15], bylo navrženo, že antidepresivní a anxiolytické účinkyfenylethanoid glykosidyizolované z A. polystachya mohou také vyplývat z jejich antioxidačních aktivit. Tento předpoklad podpořili Xu et al. [40], kteří předložili důkazy týkající se vztahu mezi zvýšeným oxidačním stresem a depresí/úzkostí. Na základě výše uvedeného docházíme k závěru, že antidepresivní vlastnosti hydroethanolového extraktu z listů A. polystachya a purifikovaných fenylethanoidů z nich izolovaných lze vysvětlit vícecílovými způsoby účinku zahrnujícími inhibici MAO-A, downregulaci zánětlivých molekul a neutralizace oxidačních reakcí. Zde prezentované výsledky tedy podporují naši původní hypotézu, že anxiolytické a antidepresivní aktivity hydroethanolového extraktu A. polystachya vyplývají, alespoň částečně, z inhibice MAO-A. Vztah mezi strukturou a aktivitou fenylethanoidních glykosidů identifikovaných v této studii však vyžaduje další pozornost, aby bylo možné navrhnout nové molekuly pro léčbu specifických neurologických poruch.
Materiály a metody
Přírodní materiál
Listy A. polystachya byly sklizeny ve Farmácii da Natureza da Terra de Ismael (Jardinópolis, SP, Brazílie) v lednu 2016. Rostlinný materiál identifikovala Dr. Lúcia Rossi (Instituto Botânico, São Paulo, SP, Brazílie) a voucherový exemplář byl uložen v Herbáři léčivých rostlin v UNAERP s číslem voucheru
HPM-1213. Povolení k hodnocení bioaktivity extraktů z brazilských rostlin udělil Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (č. 02001.005074/2011-19).
Příprava hydroethanolického extraktu Aloysia polystachya
Listy (1000 g) byly sušeny po dobu 72 hodin v sušárně s cirkulujícím vzduchem při 45 stupních, rozmělněny na prášek a protlačeny sítem s 40-oky. Práškový materiál byl ponořen do směsi voda:ethanol (20:80; obj./obj.) po dobu 7 dnů a následně filtrován přes filtrační papír Whatman č. 41. Filtrát byl zredukován do sucha na rotační odparce a lyofilizován, čímž bylo získáno 130,2 g suchého surového extraktu, což vedlo k poměru lékového extraktu 7,6:1.
fenylethanoid Glykosidyvcistanche
