Partea 2:Echinacozid izolat din Cistanche Tubulosa stimulează putativ secreția de hormon de creștere prin activarea receptorului ghrelin

Echinacoside izolate din Cistanche tubulosa putatively stimulează secreția de hormon de crestere prin activarea receptorilor Ghrelin

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,* și Jason T. C. Tzen 1,*

1 Graduate Institute of Biotechnology, National Chung-Hsing University, Taichung 402, Taiwan; baby159357520@gmail.com (C.-J.W.); CMNHEI@mohw.gov.tw (N.-H.L.); s9755702@gmail.com (Y.-C.L.)

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

3 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung-Hsing, Taichung 402, Taiwan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

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

* Corespondență: gm@koda.com.tw (C.-H.C.); TCTZEN@dragon.nchu.edu.tw (J.T.C.T.); Tel.: +886-4-22840328 (ext. 776) (J.T.C.T.); Fax: +886-4-22853527 (J.T.C.T.)

Editor academic: Pinarosa Avato

Primit: 22 ianuarie 2019; Acceptat: 14 februarie 2019; Publicat: 17 Februarie 2019

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

Abstract:Cistanchespecii, ginseng din deșert, a fost înregistrată pentru a poseda multe activități biologice în farmacopeea tradițională chineză și a fost folosit ca medicament anti-imbatranire. Trei glicozide feniletanoide - echinacozidă, tubulozidă A șiacteosid—au fost detectate în extractul de apă dinCistanche tubulosa(Schenk) R. Wight și principalul constituent, echinacozidul, a fost purificat în continuare. Echinacozida de o concentrație mai mare de 10_6 M afișat activitate semnificativă pentru a stimula secretia de hormon de crestere de celule pituitare șobolan. Similar cu hormonul eliberarea hormonului de crestere-6, un analog sintetic de ghrelin, stimularea secretiei de hormon de crestere de echinacozid a fost inhibat de [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substanță P, un agonist invers al receptorului ghrelin. Modelarea moleculară a arătat că toate cele trei glicozide feniletanoide au interacționat în mod adecvat cu buzunarul de legare al receptorului ghrelinei, iar echinacozidul a afișat o interacțiune puțin mai bună cu receptorul decât tubulozidul A și acteosidul. Rezultatele sugerează că glicozidele feniletanoide, în special echinacozidele, sunt constituenți activi responsabili pentru efectele anti-îmbătrânire ale C. tubuloză și pot fi considerați a dezvolta ca analogi non-peptidil ai ghrelinei.

Cuvinte cheie: cistanchetubuloză; echinacoside; ghrelin; secreția de hormon de creștere; glicozide feniletanoide

Pls click aici la partea 1；Pls click aici la partea 3

echinacozidăîncistancheare multe efecte

Figura 4.Inhibarea [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substanță P (antagonist GHSR) asupra efectelor stimulatorii ale secreției de GH prin GHRP-6 și tratamentul cu echinacozide.

Celulele pituitare primare anterioare de șobolan au fost incubate cu GHRP-6 (10_7 M) și echinacozidă (10_5 M) în prezența și absența[D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substanță P (0,5 uM) timp de 15 min.

Datele au fost prezentate ca mijloace o SD cu n =6. Nivelurile de semnificație observate de testul T au fost * p< 0.05="" versus="" the="" control,="" #="" p="">< 0.05="" and="" ##="" p="">< 0.005="" significant="" differences="" between="">

2.3. Andocare moleculară a Echinacoside, Tubuloside A, și Acteoside la receptorul Ghrelin

În comparație cu GHRP-6, cele trei glicozide de feniletanol dinC. tubulosa—echinacozidă, tubuloside A, și acteoside-au fost supuse modelării moleculare și andocare la buzunarul de legare a receptorului ghrelin, GHSR. Rezultatele au arătat că toate cele treifeniletanolGlicozides-ar putea lega de buzunarul de legare ghrelin al GHSR, deși interacțiunile lor în buzunarul de legare au fost relativ slabe în comparație cu GHRP-6 (Figura 5A). S-au format două tipuri de interacțiune intermoleculară, H-bonding și stivuire întreechinacozidăși GHSR (Figura 5B). S-au format șase legături H între echinacozidă și GHSR; două între grupul de zahăr C6 hydoxyl de zahăr moiety și S207 din GHSR, unul între grupul C6 hidroxil de hidratare a zahărului și V205 din GHSR, unul între grupul C2 hidroxil de zahăr moiety și N305 din GHSR, unul între grupul hidroxil C2 de moiety glicozidă și R283 de GHSR, și unul între grupul hidroxil C3 de dihidroxifenil etanol moiety și Q120 de GHSR. S-a format o interacțiune de stivuire între acidul cafeic al echinacozidei și F309 din GHSR. Un singur tip de interacțiune intermoleculară, H-bonding, a fost format între tubuloside A și GHSR (Figura 5C). S-au format cinci legături H întretubulosideA și GHSR; două între grupul hidroxil C3 de rhamnose moiety și N305 de GHSR, unul între grupul hidroxil de moiety acid cafeic și G208 de GHSR, unul între grupul hidroxil de dihidroxixie etanol moiety și R283 de GHSR, și unul între C4 de moiety glicozide și Q120 de GHSR. Două tipuri de interacțiuni intermoleculare, H-bonding și stivuire, s-au format între acteosid și GHSR (Figura 5D). S-au format patru legături H între acteosidă și GHSR; două între grupele hidroxil C2 și C3 de moiety rhamnose și N305 de GHSR, unul între grupul hydoxyl de acid cafeic moiety și C198 de GHSR, și unul între grupul hidroxil de dihidroxi fenil etanol moiety și E124 de GHSR. S-a format o interacțiune între etanolul difoxilic fenil de acteosid și F220 din GHSR. În consecință, afinitățile de legare (energia chimică) calculate de GEMDOCK au arătat că echinacozidul, tubulozidul A și acteosidul aveau o rezistență comparabilă a interacțiunii ligand-receptor, în timp ce echinacozidul prezenta o interacțiune ceva mai bună cu receptorul decât tubulosidele A și acteleozidul atunci când acosta în buzunarul receptorului ghrelin construit cu spațiul de buzunar ocupat de GHRP-6 (tabelul 1).

Figura 5.Modelarea a patru liganzi, GHRP-6 (A),echinacozidă(B), tubuloside A (C) și acteoside (D) andocare în GHSR,

și interacțiunea intermoleculară detaliată în aceste structuri complexe. Panoul din stânga: liganzi (structura ball-stick) în locul de legare ghrelin ghrer (structura panglicii). Panoul din mijloc:

aminoacizii (structura bastonului) aproape de liganzi (structura ball-stick) în aceste structuri complexe. Panoul din dreapta: interacțiune intermoleculară detaliată între liganzi și GHSR. Aminoacizii din GHSR

implicate în formarea interacțiunii cu liganzii sunt prezentate în pătrate. Sunt indicate distanțele de lipire H (linii roșii), încărcare (linie verde) și interacțiune (linii albastre).

Tabelul 1.Energia chimică calculată de GEMDOCK pentru interacțiunea dintre buzunarul de legare al receptorului ghrelinei (GHSR) și trei glicozide feniletanoide (echinacozidă, tubulozidă A și acteozidă).

3. Discuții

În literatura de specialitate, ghrelin (cunoscut ca un hormon endogen) șiechinacozidăgăsit ca un glicozid feniletanoid majore în speciile Cistanche au fost documentate să posede mai multe activități fiziologice echivalente, inclusiv efecte anti-imbatranire probabil prin hipotalamus- axa hipofizo-gonadal. Într-adevăr, atât ghrelin, cât șiechinacozidăau fost propuse a fi medicamente terapeutice în boala Alzheimer și boala Parkinson [3,4,8,25-27]. În acest studiu, am arătat că echinacoside izolate din C. tubulosa ar putea stimula secretia de hormon de crestere din șobolan celulele pituitare primare anterioare putatively prin activarea GHSR într-un mod similar cu ghrelin. Stimularea secreției de hormon de creștere declanșată de echinacozidă pare să susțină efectele anti-îmbătrânire bine recunoscute ale speciilor Cistanche, iar glicozidele feniletanoide, în special echinacozidul, sunt constituenți activi responsabili pentru efectele terapeutice.

Estimat la capacitatea relativă de stimulare a secreției de hormon de creștere din celulele pituitare de șobolan,echinacozidăpărea să fie de aproximativ 100 de ori mai slab decât GHRP-6, deoarece s-au observat activități de stimulare comparabile întreechinacozidăde 10_5 M și GHRP-6 de 10_7 M pentru tratamente de 15 și 30 min (Figura 3). Activitățile relative de echinacoside și GHRP-6 în inducerea secreției de hormon de creštere au fost în bună acord cu modelarea moleculară, ca GHRP-6 puternic interacționat cu reziduurile din jurul buzunarul de legare a GHSR prin intermediul a trei tipuri de interacțiune-H-lipire, taxa de încărcare, și interacțiune-în timp ce echinacoside interacționat cu GHSR prin intermediul a două tipuri de interacțiune-H-lipire și stivuire (Figura 5). În special, s-a subliniat faptul că interacțiunea dintre grupul de amoniu încărcat pozitiv de GHRP-6 și E124 din GHSR încărcat negativ joacă un rol esențial în legarea GHRP-6 de receptorul ghrelinei [28]. Eventual, efectul stimulator relativ slab al echinacoside pe inducerea secreției de hormon de creștere din celulele pituitare de șobolan ar putea fi atribuită în principal lipsei de interacțiune de încărcare în buzunarul de legare a GHSR.

Conform testului de activitate în acest studiu (Figura 3), concentrația minimă eficace de echinacozidă (Dl 786) pentru stimularea secreției de hormon de creștere din celulele pituitare de șobolan este în jur de 10_6 M. Pentru un adult de 65 kg, volumul sanguin este de aproximativ 5 L (65 kg × 1/13 = 1 kg ≈ 5 L) și, prin urmare, este necesar aproximativ 4 mg de echinacozidă pentru a ajunge la o concentrație de 10_6 M(5L × 10_6 M × 786 = 3,93 mg). Aproximativ 20 mg de echinacozidă este extrasă din 1 g de tulpină uscată de C. tubulosa [24]. Pentru a obține 4 mg de echinacozidă, este nevoie de 0,2 g de tulpină uscată de C. tubulosa.

De obicei, mai mult de 1 g de tulpină uscată de C. tubulosa se adaugă în prepararea medicamentelor. Prin urmare, doza eficace de echinacozid pare a fi în acord bun cu consumul empiric de C. tubulosa ca medicament pe bază de plante anti-imbatranire. Desigur, doza eficientă de echinacozidă trebuie să fie mai mare decât estimarea de mai sus, deoarece disponibilitatea echinacozidei tinde să fie redusă după absorbția intestinală și trecerea prin bariera hemato-encefalică. Sunt necesare experimente suplimentare pentru a determina exact doza eficientă de echinacozidă la animale.

În studiile noastre anterioare, teaghrelin și ginkgoghrelin, glicozide flavonoide acilate unic izolate din ceai de oolong Chin-shin și ginkgo biloba frunze, de asemenea, s-au dovedit a induce secretia de hormon de crestere de celule pituitare șobolan prin legarea de receptor ghrelin [20,22]. Interesant, concentrația minimă eficientă de teaghrelin sau ginkgoghrelin pentru stimularea secreției de hormon de creștere din celulele pituitare de șobolan, de asemenea, sa dovedit a fi în jur de 10_6 M, și, astfel, echivalent

la cea a echinacosidei. Cu toate acestea, conținutul de teaghrelin și ginkgoghrelin în ceai oolong Chin-shin și frunze de Ginkgo biloba au fost relativ scăzute; a existat aproximativ 1 mg de teaghrelin în 1 g de ceai oolong Chin-shin și 0,33 mg de ginkgoghrelin în 1 g de frunze de Ginkgo biloba, în contrast cu 20 mg de echinacozidă în 1 g de C. tubulosa. Prin urmare, dozele efective de consum de ceai oolong Chin-shin și frunze de Ginkgo biloba sunt în jur de 5-10 g și, respectiv, 10-20 g. Diferența drastică în doza de consum eficient între C. tubulosa (0.2 g) și Chin-shin ceai oolong sau Ginkgo biloba frunze pare să explice de ce C. tubulosa este folosit ca un medicament anti-imbatranire pe bază de plante în timp ce Chin-shin ceai oolong și Ginkgo biloba frunze sunt consumate ca băuturi de ceai din plante.