Cistanche Herba har antidepressiv effekt ved kronisk uforutsigbart stress
Mar 20, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com
Yang Li, et al
ABSTRAKT
Cistanche tubulosa, en art av Cistanches Herba, ble nylig bekreftet å ha antidepressiv effekt på rotter med inchronic unpredictable stress (CUS) ved å gjenopprette homeostase av intestinal mikrobiota. I denne artikkelen tar vi sikte på å utforske den metabolske profilen til C. tubulosa i normale og CUS-induserte depressive modellrotter in vitro og in vivo. Ved å bruke UPLC-Q-TOF-MS, in vitro gastrointestinal metabolisme avCistanche tubulosa ekstrakt(CTE) ble evaluert i både normale og CUS-rotter. Samtidig in vivo metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)hos normale og deprimerte rotter ble også undersøkt i rotteurin og avføring. Totalt 20 og 26 metabolitter ble karakterisert fra in vitro og in vivometabolisme i henholdsvis normale og CUS-rotter. CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble metabolisert til aglykoner og nedbrytningsprodukter av fenyletanoidglykosider (PhGs) og iridoidglykosider enten av normal eller deprimert rotte-tarmmikrobiota in vitro. Fase II-metabolitter av aglykoner og nedbrytningsprodukter av PhG og iridoidglykosider var hovedmetabolitter i rotteurin og avføring. I tillegg var den metabolske evnen til å generere sekundære glykosider og aglykoner i depressiv rotte-tarmmikrobiota mye svakere enn i normal rotte-tarmmikrobiota, som ble tilskrevet de forstyrrede glykosidhydrolasene produsert av tarmmikrobiota i CUS-deprimerte rotter. Resultatene av denne studien la grunnlaget for å forstå den metabolske prosessen og den terapeutiske mekanismen til CTEs antidepressive egenskap.
Nøkkelord: Cistanche tubulosa, Depresjon Metabolisme, In vitro, In vivo, Intestinal mikrobiota
1. Introduksjon
Cistanches Herba er offisielt registrert som de tørkede saftige stilkene av Cistanche deserticola (YC Ma) og C. tubulosa (Schrenk), som brukes til å behandle nyremangel, impotens, kvinnelig infertilitet, morbidleukoré, kraftig metroragi og senil obstipasjon [1]. Moderne farmakologiske studier har vist at Cistanches Herba har forskjellige biologiske aktiviteter som anti-nevrodegenerasjon, immunregulering og anti-inflammasjon [2,3]. Våre tidligere undersøkelser har bekreftet detCistanche tubulosa ekstrakt(CTE), som består av 48,6 prosent fenyletanoidglykosider (PhGs), 6,9 prosent iridoidglykosider og 20,0 prosent totale sakkarider, kan markant lindre depressive symptomer på kronisk uforutsigbart stress (CUS)-indusert depressive rotter ved gjenopprette homeostase av tarmmikrobiota [4]. Nyere studier indikerer at endringer i intestinal mikrobiota-sammensetning var assosiert med utvikling og progresjon av depresjon [5,6]. Den relative forekomsten av de mikrobielle slektene ble markert forstyrret i CUS-depressive modellrotter sammenlignet med normale kontroller [7]. Hos deprimerte pasienter ble mangfoldet og rikdommen av intestinal mikrobiota også betydelig endret [8]. Dessuten ble forskjellige forbindelser inkludert fenyletanoidglykosider (PhGs) og iridoidglykosider betraktet som hovedbestanddelene i Cistanches Herba [2,3], som lett ble metabolisert til deres sekundære glykosider og aglykoner inkludert hydroksytyrosol (HT), 3,4-dihydroksyfenetyl glykosid, deglykosylert geniposidinsyre, etc. av menneskelig tarmmikrobiota. Disse metabolittene absorberes lettere gjennom tarmen og utøver biologisk aktivitet i samsvar med prototypekomponenten[9–11]. Derfor tror vi at under forekomsten og utviklingen av depresjon, vil forstyrrelsen av intestinal mikroflorastruktur uunngåelig påvirke metabolismen av orale tradisjonelle kinesiske medisiner (TCM) i mage-tarmkanalen, i tillegg til å påvirke den fysiologiske tilstanden til verten. De fleste av de eksisterende metabolske dataene til Cistanches Herba kommer fra metabolske studier på friske dyr [12–15]. Derfor vil det være av mer klinisk betydning å undersøke den metabolske profilen til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i patologisk tilstand ved å belyse dets bioaktive komponenter og forstå virkningsmekanismen for dens antidepressive effekt.
I den nåværende studien tar vi sikte på å karakterisere de metabolske profilene til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i både friske og CUS-induserte depressive modellrotter ved ultra-ytelses væskekromatografi quadrupol time-of-flight massespektrometri (UPLC-Q-TOF-MS). Magesaft, tarmvæske og mikrobiota fra normale og depressive patologiske rotter har blitt brukt til å simulere den metabolske prosessen til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i mage-tarmkanalen in vitro, uavhengig og sekvensielt. In vivo-metabolitter blir også belyst etter oral administrering av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)hos normale og CUS-rotter. Denne studien gir ny innsikt i metabolismen og aktive metabolitter av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)for depresjon.
2. Materiale og metoder
2.1. Materiale
Tørkede stilker av C. tubulosa ble samlet fra Hetian County (Xinjiang, Kina). Kupongprøvene ble autentisert av prof. Xiaobo Li og deponert ved herbariet til School of Pharmacy, Shanghai Jiao Tong University (Shanghai, Kina). Ekstraksjonsmetoden ble brukt som spesifisert i vår forrige publikasjon [4]. DeCistanche tubulosa ekstrakt(CTE) prøver ble lagret ved 4 grader og løst opp igjen med sterilt vann før bruk. De sterile vannløsningene til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)prøven ble deretter filtrert gjennom en 0.22 μm membran, og filtratene ble samlet i sterile rør.
Echinacoside ble levert av Dr. Pengfei Tus laboratorium, PekingUniversity (Beijing, Kina). Acteosid, isoacteosid, 2'-acetylacteosid og cistanosid A ble kjøpt fra Sichuan Weikeqi BiologicalTechnology Co., Ltd. (Chengdu, Kina). Hydroksytyrosol, koffeinsyre, 3,4-dihydroksybenzenpropionsyre, 3-hydroksyfenylpropionsyre og 3-fenylpropionsyre ble kjøpt fra Aladdin IndustrialInc. (Shanghai, Kina). Renheten til hver komponent ble bestemt til å være > 95 prosent ved HPLC-UV. Acetonitril av HPLC-kvalitet ble kjøpt fra Merck (Darmstadt, Tyskland). Avionisert vann ble fremstilt fra destillert vann ved bruk av et Milli-Q vannrensesystem (Millipore, Bedford, MA, USA). Alle andre reagenser og kjemikalier som ble brukt var av analytisk kvalitet.
2.2. Dyreforsøk
Sprague-Dawley hannrotter (200 ± 20 g) ble anskaffet fra Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Company (Beijing, Kina), og holdt i Laboratory Animal Center ved Shanghai JiaoTong University (Shanghai, Kina). Dyrene ble holdt i grupper under kontrollert romtemperatur (25 ± 2 grader, 55 ± 10 prosent relativ fuktighet) med en lys-mørke-syklus på 12:12 timer. Rottene fikk fri tilgang til vanlig laboratorierottemat og vann i 1 uke. Dyrefasilitetene og protokollene ble godkjent av Animal Ethics Committee ved Shanghai Jiao Tong University (Shanghai, Kina).
Etter en ukes akklimatisering ble tolv naive rotter tilfeldig delt inn i to grupper (n=6), kontrollgruppen og gruppen med kronisk uforutsigbart stress (CUS). CUS-rotter ble utviklet som i vår forrige rapport [4], som ble utsatt for en rekke stressfaktorer: hvitstøy (100 dB) i 1 time, lavintensitets stroboskopisk belysning over natten (120 blink/min), vannmangel i 24 timer, tom vannflasker i 1 time (etter vannmangel), matmangel i 24 timer, fysisk tilbakeholdenhet (1−2 timer), tvungen svømming (5 min), skittent bur i 24 timer (200 ml vann i 100 g sagflis), haleklemme ( 1 min), sjokk i 30 minutter, 45 graders burtilt i 24 timer og belysning over natten (12 timer). Stressorer ble påført kontinuerlig og tilfeldig i 4 uker, detaljert ordning er beskrevet i tabell S1. Etter 4 uker med stress ble sukrosepreferansetesten, åpen felttest og nyhetsundertrykt fôringstest utført som beskrevet tidligere [4]. Omrisset av CUS og atferdstesten er vist i Fig. S1. Etter atferdstester ble minst 4 fekalpellets oppnådd fra hver rotte og plassert i sterile koniske rør for in vitro analyse av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)metabolisme.
2.3. Gastrointestinal metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normal og CUS rotte in vitro
2.3.1. Metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i simulert mage- og tarmsaft
Femti milligram CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble tilsatt til henholdsvis 10 mL simulert magesaft og tarmjuice. Deretter CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble inkubert ved 37 grader i 4 timer i magesaft og 6 timer i tarmjuice. Den dyrkede blandingen (1 mL) ble stoppet med 3 mL vannmettet n-butanol umiddelbart ved 0 og 4 timer i magesaft, og ved 0 og 6 timer i intestinaljuice. Behandlingsmetoden for prøven som ble brukt var som tidligere beskrevet [9].
2.3.2. Metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normal og CUS rotte intestinal mikrobiota
Ferske prøver av normale og CUS-rotter ble først blandet og homogenisert med 25 ganger volumet av GAM-buljong. Sedimenter ble fjernet ved filtrering gjennom tre stykker gasbind. Suspensjonen ble deretter inkubert ved 37 grader i en anaerob inkubator der luften ble erstattet med en gassblanding (H2 5 prosent, CO2 10 prosent, N2 85 prosent). Femti milligram CTE ble tilsatt til 5 ml normal og CUS rottefekal suspensjon separat, og suspensjonen ble inkubert ved 37 grader i 48 timer. Den dyrkede blandingen ble fjernet og ekstrahert med vannmettet n butanol ved 0, 12, 24 og 48 timer. Prøvebehandlingsmetoden ble tidligere beskrevet [9].
2.3.3. Sekvensiell metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av magesaft, tarmjuice, normal og CUS-rotte-tarmmikrobiota
For det første 100 mg CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble tilsatt 1{{10}} mL simulert magesaft og inkubert ved 37 grader i 4 timer. Hele reaksjonen ble stoppet med 3 ganger volumet av vannmettet n-butanol, og sentrifugert ved 3000 rpm i 15 minutter, etterfulgt av fordampning av supernatanten under en strøm av nitrogen gass på 37 grader. For det andre ble resten oppløst i 0,4 ml sterilt vann, tilsatt til 8 ml simulert tarmjuice og inkubert ved 37 grader i 6 timer. Prøven med magesaft ble tilberedt på samme måte. Til slutt ble resten oppløst i 0,3 ml sterilt vann, tilsatt til henholdsvis 6 ml normal og CUS rottefekal suspensjon og inkubert ved 37 grader i 48 timer i en anaerobicinkubator. En milliliter av reaksjonen ble stanset med 3 ml vannmettet n-butanol umiddelbart ved 0 og 4 timer i magesaft, ved 0 og 6 timer i tarmsaft og ved 0, 12, 24 og 48 timer i tarmmikrobiota av rotter . Prøven ble behandlet identisk CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i simulert magesaft.
2.4. Metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normal og CUS rotte in vivo
Hver rotte i de to gruppene ble deretter plassert i et individuelt metabolsk bur. Etter faste over natten som bare ga fri tilgang til vann, ble alle rottene administrert oralt med 2 ml vann via mageslange. Blanke urin- og fekale prøver ble samlet fra alle rotter fra 0 timer til 12 timer. Videre, CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)(400 mg/kg) ble administrert ved sonde. Urin- og avføringsprøver ble samlet fra 0 timer til 24 timer. Alle urin- og fekale prøver ble lagret ved -80 grader umiddelbart.
Urin- og avføringsprøver fra normal- og CUS-rotter ble forbehandlet som tidligere beskrevet [12]. Alle resulterende prøver ble analysert med UPLC-Q-TOF-MS.
2.5. Analytisk metode
UPLC ble utført på et Waters ACQUITY UPLC-system (WatersCorp., Milford, MA, USA) med en ACQUITY UPLC BEH C18-kolonne (100 mm × 2,1 mm id, 1,7 μm, Waters Corp. , USA) ved gradienteluering ved bruk av {{10}},1 prosent maursyreacetonitril (A) og 0,1 prosent maursyre i vann (B) med en strømningshastighet på 0,4 ml/min. . Gradientprofilen var: 0–5 min (A: 5–20 prosent ), 5–7,5 min (A: 20–30 prosent ), 7,5–10 min (A: 30–70 prosent ), 10–11 min (A) : 70–100 prosent), og ble holdt i 1,5 min. Gradienten ble resirkulert tilbake til 5 prosent på 0,5 minutter og ble holdt i 2,5 minutter for neste kjøring. Injeksjonsvolumet var 3 μL. Temperaturen på kolonneovnen var satt til 35 grader.
Massespektrometri ble utført ved å bruke et Waters Vion IMS massespektrometer (Waters Corp., Milford, MA, USA). Ionisering ble utført i negativ elektrospray-modus (ESI−). MS-parametrene var som følger: kapillærspenning, −2.0 kV; kjeglespenning, 20 V; kildetemperatur, 120 grader ; desolvasjonstemperatur, 500 grader ; gassstrømmer med kjegle og desolvasjon, henholdsvis 50 og 1000 L/t. For nøyaktig massemåling ble leucin-enkefalin brukt som låsemasse for å generere et [M–H]-ion (m/z 554.2615). Et MSE (Mass SpectrometryElevatedEnergy) eksperiment i to skannefunksjoner ble utført som følger: funksjon 1 (lavenergi): m/z 50–1000, 0,25 s skannetid, 0,02 s interscan forsinkelse, 6 eV kollisjonsenergi; funksjon 2 (høy energi): m/z50–1000, 0,25 s skannetid, 0,02 s inter-skanningsforsinkelse, kollisjonsenergirampe på 20–45 eV.
2.6. Databehandling
Dataene ble behandlet ved bruk av UNIFI 1.8.1-programvare (Waters Corp.,Milford, MA, USA) for metabolitteridentifikasjon innenfor de nøyaktige, fullskannede rådataene samlet inn gjennom MSE. Forbindelser ble identifisert basert på nøyaktig masse, fragmenter i høyenergi-massespektrometri. Intensitetsterskelen ble satt til 100,0 tellinger. Målidentifikasjonen, fragmentmatchtoleransen og andre parametere ble automatisk satt.
3. Resultater
3.1. Atferdsendringer i CUS-indusert depresjonsrotte
Rottene med CUS-induserte depressive symptomer ble vurdert ved atferdstester, inkludert sukrosepreferansetest, åpen felttest og nyhetsundertrykt fôringstest. Studentens t-test avslørte at sukrosepreferanse i sukrosepreferansetest (p < 0,001),="" total="" distanse="" dekket="" i="" åpne="" felttesten="" (p="">< 0,001)="" og="" latens="" for="" å="" spise="" i="" nyhetsundertrykt="" matingstest="" (p="">< 0,01)="" var="" signifikant="" forskjellig="" sammenlignet="" med="" kontrollgruppen="" etter="" 4-ukers="" cus-behandling="" (fig.="" 1).="" disse="" funnene="" indikerte="" at="" den="" kroniske="" uforutsigbare="" stressmodellen="" ble="" vellykket="">
3.2. Karakterisering av kjemiske bestanddeler i CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)
En omfattende analyse av prototypebestanddeler av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble utført av UPLC-Q-TOF-MS. Totalt 27 bestanddeler fra CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble oppdaget og foreløpig karakterisert, inkludert 20 PhG, 5 iridoid- og iridoidglykosider og 2 oligosakkarider. Detaljert informasjon, inkludert retensjonstid, nøyaktige MS- og MS/MS-fragmentioner, er oppført i støtteinformasjon (tabell S2) for å gi innsikt i strukturen til disse kjemiske komponentene. UPLC-Q-TOF-MS totalt ionekromatogram (TIC) av CTE ble vist i fig. S2.
3.3. Gastrointestinal metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normal og CUS rotte in vitro
I denne studien, de potensielle metabolittene til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normale og CUS-rotter in vitro ble detektert fra TIC-ene og identifisert med en kombinasjon av elementære sammensetninger og MS/MS-fragmentmassespektra etter å ha sammenlignet dem med kontrollprøvene. Alle metabolittene fra CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i simulert mage- og tarmsaft er normal og CUS-rottetarmmikrobiota oppført i tabell 1.
3.3.1. Metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i simulert mage- og tarmsaft
Syv metabolitter av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i simulert magesaft ble foreløpig identifisert ved nøyaktig masse- og MSE-fragmentinformasjon: M1 (m/z315.1074, C14H20O8, 1.66 min), M4 (m/z 459.1501, C20H28O12, 2.36 min), M5 (m/z 450, C105.C105. 2,60 min), M7 (m/z179,0338, C9H8O4, 2,85 min), M12 (m/z 785,2481, C35H46O20, 4,77 min), M16 (m/z 827,2580, C37H48O73 min, og Mz. .1968, C29H36O15, 5,81 min). Deglykosylering, dehydroksylering, dehydrogenering og isomerisering ble ansett som de viktigste metabolske veiene for CTE i magesaft. M4 og M5 ble funnet å ha en molekylvekt på 2 Da og 16 Da lavere enn deres prototypekomponent, koffeoylakteosid, og dermed identifisert som henholdsvis dets dehydrogenerte og dehydroksylerte produkter. M12 ble identifisert som en isomer av echinakosid, og produserte de samme ionene som echinakosid ved m/z 623.2178, 477.1601, 315.1055, 161.0237.
Samme metabolitter ble påvist etter CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)inkubasjon i intestinaljuice. Det er bemerkelsesverdig at koffeoylgruppen i C-6′-posisjonen i PhGs lett ble metabolisert av fordøyelsesenzymer i tarmjuice for å produsere dekoffeylmetabolitter og koffeinsyre.
3.3.2. Metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av normal og CUS rotte intestinal mikrobiota
Totalt 20 metabolitter biotransformert fra CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i normal ratintestinal mikrobiota ble oppdaget og identifisert (fig. 2). Fra resultatene ble det observert at PhG ble degradert til aglykon hydroksytyrosol (HT) M2 (m/z 153.0550, C8H10O3, 1.78 min), og koffeinsyre (CA) M7 (m/z 179.0338, C9H8O4 min), deretter 2.85 ble videremetabolisert til M3 (m/z 163,0390, C9H8O3, 2,02 min), M6 (m/z181,0501, C9H10O4, 2,76 min), M10 (m/z 195,0655, C10H1204, 4,15 min.) og M10 (m/z 195,0655, C10H12O4, 4,15 min.), , C9H10O3, 4,36 min) gjennom dehydroksylering, reduksjon og metylering. I tillegg er de sentrale metabolske banene som produserte direkte metabolitter av PhG-prototypeforbindelser fra CTE i normal tarmmikrobiota av rotter reduksjon, metoksylering, deglykosylering, koffeoyl, dehydrogenering og isomerisering.
Etter inkubasjon i CUS-indusert depresjon rotte intestinal mikrobiota, CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble omdannet til 20 metabolitter gjennom de samme metabolske veier som normale rotter.
3.3.3. Sekvensiell metabolisme av CTE av magesaft, tarmjuice, normal og CUS-rotte-tarmmikrobiota
Etter sekvensiell inkubasjon i magesaft, tarmjuice, normal og CUS rotte-tarmmikrobiota, CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble metabolisert til 14 metabolitter (inkludert 8 med magesaft, 7 med intestinal juice, 11 med normal og 10 med CUS rotte intestinal mikrobiota). Blant disse var M2(HT) og M11 (3-hydroksyfenylpropionsyre, 3-HPP) de endelige metabolittene til PhG etter sekvensiell inkubasjon av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i magesaft, tarmjuice og tarmmikrobiota. Det var ingen signifikant forskjell i metabolitter mellom normal rotte og CUS-rotte.
M8, M9, M14, M17, M19 og M20 ble bare påvist i den uavhengige metabolismen av CTE av normal og CUS-rotte-tarmmikrobiota. Disse metabolittene var hovedsakelig metabolske mellomprodukter som hadde blitt fullstendig metabolisert til endelige metabolitter i studiet av den sekvensielle metabolismen av CTE og er derfor vanskelig å påvise.
3.3.4. Forskjeller mellom metabolsk hastighet av CTE ved normal og CUS ratintestinal mikrobiota
For å belyse forskjellene mellom metabolsk hastighet av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ved normal og CUS rotte intestinal mikrobiota, ble det relative innholdet av 27 prototypeforbindelser og 20 metabolitter etter inkubering med magesaft, tarmjuice, normal og CUS rotte intestinal mikrobiota bestemt separat og sekvensielt (tabell S3 og S4). Resultatene indikerte at selv om det ikke var noen signifikante forskjeller mellom CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)metabolitter av normale og depressive rotter, ble det observert en signifikant forskjell i deres metabolske hastigheter. For eksempel ble C2 og C5 identifisert som 8-epilogansyre eller dens isomer. De ble fullstendig metabolisert i normale prøver innen 12 timers inkubering. I patologisk deprimert rotte-tarmmikrobiota ble de imidlertid grundig metabolisert etter 48 timers inkubasjon. Det var tydelig at stoffskiftet hos den normale rotten var raskere enn hos CUS-rotten. Lignende resultater ble oppdaget fra C18 (isoacteosid). Dessuten er det bemerkelsesverdig at topparealet til M12 (isomerisering av echinacosid) og M16 (isomerisering av tubulosid A) i normale prøver var mye større enn i CUS-prøver, noe som indikerer at isomeriseringsreaksjonen til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)var mer utbredt i normal rotte intestinal mikrobiotahan i depresjon rotte intestinal mikrobiota.
3.4. Metabolisme av CTE av normal og CUS rotte in vivo
Ved å sammenligne biologiske prøver av den CTE-behandlede gruppen med blankbiologiske prøver, totalt 26 metabolitter (forbindelse 1–26) av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)unormale og CUS-rotter ble påvist (tabell 2). Typiske UPLC-kromatogrammer av urinprøver fra normale og CUS-rotter er presentert i fig. 3.
3.4.1. Karakterisering av metabolittene til CTE i normal og CUS-raturin
Totalt 18 in vivo metabolitter av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i normale rotter ble urinprøver foreløpig identifisert. Nedbrytningsmetabolitter av PhG inkludert HT og CA, og deres videre sulfatering (forbindelse 1, 2, 3, 5, 8 og 16), metylering (6, 21, 22 og 24) og metoksyleringsmetabolitter (13 og 14) var hovedmetabolitter i normal rotteurin. Iridoidglykosider ble lett metabolisert til aglykoner (23, 25 og 26) gjennom deglykosylering. Det er bemerkelsesverdig at ingen prototypekomponent ble oppdaget i den normale rotteurinprøven.
I den depressive rotteurinprøven, 22 metabolitter av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble oppdaget og karakterisert. Én prototypeforbindelse, 8-epilogansyre, ble påvist i patologisk rotteurin. Andre metabolitter var i samsvar med de som ble funnet i normal rotteurin, inkludert sulfaterte metabolitter (1, 2, 3, 8, 10 og 16), metylerte metabolitter (6, 11, 19 og 22), metoksylerte metabolitter (13 og 14) av HT og CA, og teaglykoner av iridoidglykosider (25 og 26).
3.4.2. Karakterisering av metabolittene til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i normal og CUS rotteavføring
I denne studien, bare én metabolitt (forbindelse 20, 3-HPP) av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble identifisert i normal rotteavføring. De fleste PhG-er ble først degradert til CA og gjennomgikk følgelig videre metabolisme til den viktigste mikrobielle metabolitten, 3-HPP. I avføringsprøven fra CUS-rotten ble 3 metabolitter testet karakterisert, inkludert sulfatert 3-HPP (forbindelse 16) og sulfatert HT (forbindelse 2 og 3).
3.4.3. Forskjeller mellom in vivo-metabolitter av CTE hos normale og CUS-rotter
Etter oral administrering av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt), viste in vivo-metabolittene åpenbare forskjeller i friske og depressive modellrotter. 21 metabolitter (forbindelse 1–3, 5, 6, 8–14, 16, 17 og 19–26) ble påvist i både friske og CUS-rotteprøver. Forbindelse 23 (deglykosylert geniposidinsyre) ble bare identifisert i friske rotteprøver, mens forbindelsene 4 (HT), 7 (8-epilogansyre), 15 (3, 4-dihydroksybenzenpropionsyre) og 18 ({{ 19}}HPP-glukuronidkonjugering) ble bare påvist i CUS-modellrotteprøver. Oppsummert ble prototypebestanddeler bare påvist i CUS-rotter, mens flere fase II-metabolitter ble oppdaget hos normale rotter.
4. Diskusjon
I denne studien ble tre in vitro-inkubasjonsmodeller inkludert magesaft, tarmjuice, normal og CUS-rottetarmmikrobiota brukt uavhengig og sekvensielt for å undersøke den gastrointestinale metabolske profilen til CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)in vitro. Det ble funnet at PhGs og iridoidglykosider i CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble lett metabolisert til deres sekundære glykosider og aglykoner av CUS-indusert depressiv rotte-tarmmikrobiota. Etter det, in vivo metabolisme av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i normale og CUS-rotter ble også verifisert. De foreslåtte metabolske veiene for CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)i friske og CUS-induserte depressive rotter er vist i fig. 4. PhGs, som echinacosid og acteosid, ble metabolisert til HT og CA, og CA gjennomgikk videre metabolisme til sin viktigste mikrobielle metabolitt, 3-HPP. HT, CA og 3-HPP ble deretter metabolisert til deres sulfaterte, metylerte og metoksylerte metabolitter. Iridoidglykosider inkludert geniposidinsyre, kankanosid A og kankanosid N ble metabolisert til deres aglykoner gjennom deglykosylering. Disse demonstrerte videre at PhGs og iridoidglykosider i CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble lett metabolisert til sekundære glykosider og aglykoner i CUS-rotter. Disse metabolittene viser normalt bedre intestinal absorpsjon og biotilgjengelighet for å bli ytterligere absorbert i blodet for å utøve biologisk aktivitet [16–18]. Det er verdt å merke seg at isomerisering var utbredt for PhG i mage-tarmkanalen, relevante metabolitter ble identifisert etter å ha blitt sammenlignet med UPLC-retensjonstiden for deres prototypeforbindelser basert på en optimalisert ideell UPLC-gradientprofil.
Koffeinsyre var det primære nedbrytningsproduktet av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)av depressiv patologisk rotte intestinal mikrobiota. Tidligere publikasjoner rapporterte at koffeinsyre gir antidepressive-lignende effekter i tvungen svømmetest hos mus. Både hjerneavledet nevrotrofisk faktor (BDNF) mRNA-nivå i frontal cortex og TrkB mRNA-nivå i theamygdala ble signifikant redusert etter tvungen svømmetest, og den tidligere reduksjonen ble signifikant hemmet av koffeinsyre [19]. Hydroksytyrosol var aglykonet til PhGs, som beskytter nevrogenese og kognitiv funksjon ved å forhindre stressindusert nedregulering av nevralt protein BDNF [20]. Derfor er det nødvendig å være mer oppmerksom på noen bioaktive metabolitter (dvs. HT og CA) transformert av tarmmikrobiota etter oral administrering.
I tillegg gir de nåværende funnene bevis på at i depressiverat intestinal mikrobiota, var den metabolske evnen til å generere sekundære glykosider og aglykoner markant svakere enn den unormale tarmmikrobiotaen hos rotter. Årsaken tilskrives sannsynligvis depresjon-induserte strukturelle endringer i tarmmikrobiotaen, som fører til redusert aktivitet av metabolske enzymer produsert av tarmmikrobiota [21]. Interessant nok viste en tidligere studie at phylum Bacteroidetes kodet for de mest tallrike glykosidhydrolase- og polysakkaridlyase-genene for glykosidhydrolysen og spaltningen av komplekse karbohydrater med en eliminasjonsmekanisme [22]. Spesifikt, Bacteroides spp. inkludert B. caccae, B. dorei, B. finegoldii,B. fragilis, B. intestinalis, B. ovatus, B. thetaiotaomicron, B. uniformis og B. xylanisolvens viste et dominerende totalt antall gener som koder for GH-er og PL-er. Parabacteroides distasonis har også de samme egenskapene [22]. Våre tidligere studier bekreftet at 28-dagers kronisk uforutsigbar stressstimulering reduserte relative overflod av slektene Bacteroides, Parabacteroides, Butyricimonas og Weissella, mens den økte Ruminococcus og Deinococcus hos rotter [4]. Det er bemerkelsesverdig at Bacteroides og Parabacteroides var de to mest utbredte mikrobielle taxaene som utgjorde omtrent 20 prosent relativ overflod hos normale rotter. Etter CUS-behandling ble den relative forekomsten av Bacteroides og Parabacteroides kraftig redusert til omtrent 5 prosent hos depressive modellrotter. Derfor vil dette uunngåelig føre til reduksjon i det totale antallet GH- og PL-enzymer hos CUS-rotter, og forstyrrer videre den deglykosylerte reaksjonen av CUS-depressiv tarmmikrobiota etter oral administrering av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)hos modellrotter.
5. Konklusjon
I denne studien ble UPLC-Q-TOF-MS-teknikken etablert og brukt for å screene og identifisere metabolitter avCistanche tubulosaekstrakti normale og CUS-depressive rotter in vitro og in vivo. Resultatene viste at CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)ble metabolisert til aglykoner og nedbrytningsprodukter av PhGs og iridoidglykosider av både frisk og deprimert tarmmikrobiota. Etter oral administrering av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt), ble fase II-metabolitter av aglykoner og nedbrytningsprodukter av PhG og iridoidglykosider hovedsakelig funnet i rotteurin. Den metabolske evnen til å generere sekundære glykosider og aglykoner i depressiv ratintestinal mikrobiota var mye svakere enn den i den normale rottens tarmmikrobiota, som ble tilskrevet de forstyrrede glykosidehydrolasene produsert av intestinal mikrobiota i CUS-deprimerte rotter. Denne studien gir et nytt perspektiv for de senere utvikling av CTE(Cistanche tubulosa ekstrakt)som et potensielt antidepressivum.
Anerkjennelser
Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra Kinas nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogram (2017YFC1702400).
Vedlegg A. Tilleggsdata
Tilleggsdata til denne artikkelen kan finnes online på HTTPS://doi.org/10.1016/j.jchromb.2019.121728
Fra: ' In vitro og in vivo metabolisme avCistanche tubulosa ekstrakti normale og kroniske uforutsigbare stressinduserte depressive rotter' avYang Li, et al
---Journal of Chromatography B 1125 (2019) 121728
Referanser
[1] Chinese Pharmacopoeia Commission, The Pharmacopeia of the People's Republic of China, 2015 utg., China Medical Science Press, Beijing, Kina, 2015, s. 135 Del I.
[2] Y. Jiang, P.-F. Tu, Analyse av kjemiske bestanddeler i Cistanche-arter, J. Chromatogr. 1216 (2009) 1970–1979.
[3] Z. Fu, X. Fan, X. Wang, X. Gao, Cistanches Herba: en oversikt over dens kjemi, farmakologi og farmakokinetiske egenskaper, J. Ethnopharmacol. (2017), https://doi.org/10.1016/j.jep.2017.10.015.
[4] Y. Li, Y. Peng, P. Ma, H. Yang, H. Xiong, M. Wang, C. Peng, P. Tu, X. Li, Antidepressiva-lignende effekter avCistanche tubulosa ekstraktpå kroniske uforutsigbare stressrotter gjennom restaurering av tarmmikrobiota homeostase, Front. Pharmacol. (2018), https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00967.
[5] JA Foster, MV Neufeld, Tarm-hjerneakse: hvordan mikrobiomet påvirker angst og depresjon, Trends Neurosci. 36 (2013) 305–312.
[6] E. Sherwin, TG Dinan, JF Cryan, Nylig utvikling i å forstå rollen til tarmmikrobiotaen i hjernens helse og sykdom, Ann. NY Acad. Sci. 12 (2017) e0177977.
[7] Y. Meng, H. Jia, Z. Chao, Y. Yong, Z. Yang, M. Yang, Z. Zou, Variations in gut microbiota and fecal metabolic phenotype assosiert med depresjon ved 16S rRNA-gensekvensering og LC/ MS-basert metabolomikk, J. Pharm. Biomed. Anal. 138 (2017) 231–239.
[8] JR Kelly, Y. Borre, BC O', E. Patterson, AS El, J. Deane, PJ Kennedy, S. Beers, K. Scott, G. Moloney, Transfering the blues: depression-associated gut microbiota induces nevroatferdsendringer hos rotte, J. Psychiatr. Res.. 82 (2016) 109–118.
[9] L. Yang, P. Ying, M. Wang, P. Tu, X. Li, Human gastrointestinal metabolism of the Cistanches Herba vannekstrakt in vitro: belysning av den metabolske profilen basert på omfattende metabolittidentifikasjon i magesaft, tarm juice, menneskelige tarmbakterier og tarmmikrosomer, J. Agric. Food Chem. 65 (2017) 7447–7456.
[10] Y. Li, G. Zhou, S. Xing, P. Tu, X. Li, Identifikasjon av echinacoside-metabolitter produsert av humane tarmbakterier ved bruk av ultra-ytelses væskekromatografi/quadrupol time-of-flight massespektrometri, J. Agric. Food Chem. 63 (2015) 6764–6771.
[11] Y. Li, G. Zhou, Y. Peng, P. Tu, X. Li, Screening og identifisering av tre typiske fenylethanoid-glykosider-metabolitter fra Cistanches Herba av humane tarmbakterier ved bruk av UPLC/Q-TOF-MS, J. Pharm. Biomed. Anal. 118 (2016) 167–176.
[12] L. Yang, P. Ying, M. Wang, G. Zhou, Y. Zhang, X. Li, Rask screening og identifisering av forskjellene mellom metabolitter av Cistanche deserticola og C. tubulosa vannekstrakt i rotter ved UPLC- Q-TOF-MS kombinert mønstergjenkjenningsanalyse, J. Pharm. Biomed. Anal. 131 (2016) 364–372.
[13] C. Q, P. Y, B. X, Z. W, C. L, L. X, Karakteriserer systematisk metabolittene av echinacosid og acteosid fra Cistanche tubulosa i rotteplasma, galle, urin og avføring basert på UPLC-ESI-Q-TOF-MS, Biomed. Chromatogr. 30 (2016) 1406–1415.
[14] Y. Wang, H. Hao, G. Wang, P. Tu, Y. Jiang, Y. Liang, L. Dai, H. Yang, L. Lai, C. Zheng, En tilnærming til å identifisere sekvensielle metabolitter av et typisk fenyletanoidglykosid, echinakosid, basert på væskekromatografi-ionefelle-tid på
flymassespektrometrianalyse, Talanta 80 (2009) 572–580.
[15] C. Jia, H. Shi, W. Jin, K. Zhang, Y. Jiang, M. Zhao, P. Tu, Metabolism of echinacoside, a good antioxidant, in rotter: isolation and identification of its galle metabolites, Drug Metab. Dispos. 37 (2009) 431–438.
[16] J. Xu, HB Chen, SL Li, Forstå de molekylære mekanismene for samspillet mellom urtemedisiner og tarmmikrobiota, Med. Res. Rev. 37 (2017) 1140–1185.
[17] H. Liu, J. Yang, F. Du, X. Gao, X. Ma, Y. Huang, F. Xu, W. Niu, F. Wang, Y. Mao, Absorpsjon og disponering av ginsenosider etter oral administrering av Panax notoginseng-ekstrakt til rotter, Drug Metab. Dispos. 37 (2009) 2290–2298.
[18] JM Laparra, Y. Sanz, S. Schaffer, F. Visioli, Interactions of gut microbiota with functional food components and nutraceuticals, Pharmacol. Res. 61 (2010) 219–225.
[19] H. Takeda, M. Tsuji, T. Yamada, J. Masuya, K. Matsushita, M. Tahara, M. Iimori, T. Matsumiya, Koffeinsyre demper reduksjonen i kortikalt BDNF-mRNA-uttrykk indusert ved eksponering for tvunget svømmestress hos mus, Eur. J. Pharmacol. 534 (2006) 115–121.
[20] A. Zheng, L. Hao, C. Ke, X. Jie, Z. Xuan, L. Yuan, C. Cong, J. Liu, Z. Feng, Maternal hydroksytyrosoladministrasjon forbedrer nevrogenese og kognitiv funksjon hos prenatalt stresset avkom, J. Nutr. Biochem. 26 (2015) 190–199.
[21] H. Li, J. He, W. Jia, Påvirkningen av tarmmikrobiota på legemiddelmetabolisme og toksisitet, Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 12 (2016) 31.
[22] KA El, F. Armougom, JI Gordon, D. Raoult, B. Henrissat, Overfloden og variasjonen av karbohydrataktive enzymer i den menneskelige tarmmikrobiota, Nat. Rev. Microbiol. 11 (2013) 497–504.
