Del 2: Echinacoside isolert fra Cistanche Tubulosa stimulerer antatt veksthormonsekresjon via aktivering av ghrelinreseptoren

Echinacoside isolert fra Cistanche tubulosa stimulerer antatt veksthormonsekresjon via aktivering av ghrelinreseptoren

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,* og Jason TC Tzen 1,*

1 Graduate Institute of Biotechnology, National Chung-Hsing University, 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 Institutt for veterinærmedisin, National Chung-Hsing University, Taichung 402, Taiwan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

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

* Korrespondanse: gm@koda.com.tw (C.-HC); TCTZEN@dragon.nchu.edu.tw (JTCT); Tlf.: pluss 886-4-22840328 (ekst. 776) (JTCT); Faks: pluss 886-4-22853527 (JTCT)

Akademisk redaktør: Pinarosa Avato

Mottatt: 22. januar 2019; Godkjent: 14. februar 2019; Publisert: 17. februar 2019

Ta kontakt med:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakt:Cistanchearter, ørkenens ginseng, har blitt registrert å ha mange biologiske aktiviteter i tradisjonell kinesisk farmakope og har blitt brukt som antialdringsmedisin. Tre fenyletanoidglykosider - echinakosid, tubulosid A ogakteosid—ble påvist i vannekstraktet avCistanche tubulosa(Schenk) R. Wight og hovedbestanddelen, echinacoside, ble ytterligere renset. Echinakosid med en konsentrasjon høyere enn 10_6 M viste signifikant aktivitet for å stimulere veksthormonsekresjon av rottehypofyseceller. I likhet med veksthormonfrigjørende hormon-6, en syntetisk analog av ghrelin, ble stimuleringen av veksthormonsekresjon av echinakosid hemmet av [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substans P , en invers agonist av ghrelinreseptoren. Molekylær modellering viste at alle de tre fenyletanoidglykosidene interagerte tilstrekkelig med bindingslommen til ghrelinreseptoren, og echinakosid viste en litt bedre interaksjon med reseptoren enn tubulosid A og acteosid. Resultatene tyder på at fenyletanoidglykosider, spesielt echinacoside, er aktive bestanddeler som antas å være ansvarlige for antialdringseffektene av C. tubulosa og kan anses å utvikle seg som ikke-peptidylanaloger av ghrelin.

Nøkkelord: cistanchetubulosa; echinacoside; ghrelin; veksthormonsekresjon; fenyletanoidglykosider

Vennligst klikk her til del 1; Vennligst klikk her for del 3

echinacosideicistanchehar mange effekter

Figur 4.Hemming av [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substans P (GHSR-antagonist) på stimulerende effekter av GH-sekresjon av GHRP-6 og echinacoside-behandling.

Primære fremre hypofyseceller fra rotter ble inkubert med GHRP{{0}} (10_7 M) og echinacoside (10_5 M) i nærvær og fravær av [D-Arg1, D-Phe5 , D-Trp7,9, Leull]-substans P (0,5 uM) i 15 min.

Data ble presentert som middel o SD med n =6. Signifikansnivåer sett av T-testen var * p < 0.05 versus kontrollen, # p < 0.05 og ## p < 0.005 signifikante forskjeller mellom kolonnene.

2.3. Molekylær dokking av Echinacoside, Tubuloside A og Acteoside til Ghrelin-reseptoren

Sammenlignet med GHRP-6 er de tre fenyletanolglykosidene iC. tubulosa—echinacoside, tubulosid A og acteosid – ble utsatt for molekylær modellering og dokking til bindingslommen til ghrelinreseptoren, GHSR. Resultatene viste at alle trefenyletanolglykosiderkunne binde seg til ghrelinbindingslommen til GHSR, selv om deres interaksjoner i bindingslommen var relativt svake sammenlignet med GHRP-6 (figur 5A). To typer intermolekylær interaksjon, H-binding og stabling, ble dannet mellomechinacosideog GHSR (figur 5B). Seks H-bindinger ble dannet mellom echinacoside og GHSR; to mellom C6 hydroksylgruppen til sukkerdelen og S207 i GHSR, en mellom C6 hydroksylgruppen til sukkerdelen og V205 til GHSR, en mellom C2 hydroksylgruppen til sukkerdelen og N305 til GHSR, en mellom C2 hydroksylgruppen til glykosid del og R283 av GHSR, og en mellom C3 hydroksylgruppen til dihydroksyfenyletanoldelen og Q120 av GHSR. En stablingsinteraksjon ble dannet mellom koffeinsyren til echinacoside og F309 av GHSR. Bare én type intermolekylær interaksjon, H-binding, ble dannet mellom tubulosid A og GHSR (Figur 5C). Fem H-bindinger ble dannet mellomtubulosidA og GHSR; to mellom C3-hydroksylgruppen til rhamnosedelen og N305 til GHSR, en mellom hydroksylgruppen til koffeinsyredelen og G208 til GHSR, en mellom hydroksylgruppen til dihydroksyfenyletanoldelen og R283 i GHSR, og en mellom C4-en til glykosid del og Q120 av GHSR. To typer intermolekylære interaksjoner, H-binding og stabling, ble dannet mellom akteosid og GHSR (figur 5D). Fire H-bindinger ble dannet mellom acteosid og GHSR; to mellom C2- og C3-hydroksylgruppene til rhamnose-delen og N305 i GHSR, en mellom hydroksylgruppen til koffeinsyredelen og C198 i GHSR, og en mellom hydroksylgruppen til dihydroksyfenyletanoldelen og E124 i GHSR. Enstablende interaksjon ble dannet mellom dihydroksyfenyletanol-delen av akteosid og F220 av GHSR. Følgelig viste bindingsaffiniteter (kjemisk energi) beregnet av GEMDOCK at echinakosid, tubulosid A og acteosid hadde sammenlignbar styrke på ligand-reseptorinteraksjon, mens echinakosid viste en litt bedre interaksjon med reseptoren enn tubulosid A og acteosid ved dokking til bindingslommen av ghrelinreseptoren konstruert med lommerommet okkupert av GHRP-6 (tabell 1).

Figur 5.Modellering av fire ligander, GHRP-6 (A),echinacoside(B), tubulosid A (C) og akteosid (D) dokker inn i GHSR,

og den detaljerte intermolekylære interaksjonen i disse komplekse strukturene. Venstre panel: ligander (ball-stick-struktur) i ghrelinbindingsstedet til GHSR (båndstruktur). Midtpanel:

aminosyrene (pinnestruktur) nær ligander (ball-stick struktur) i disse komplekse strukturene. Høyre panel: detaljert intermolekylær interaksjon mellom ligander og GHSR. Aminosyrene til GHSR

involvert i dannelsen av interaksjon med ligander er vist i firkanter. Avstander for H-binding (røde linjer), ladningsladning (grønn linje) og interaksjon (blå linjer) er indikert.

Tabell 1.Kjemisk energi beregnet av GEMDOCK for interaksjonen mellom bindingslommen til ghrelinreseptoren (GHSR) og tre fenyletanoidglykosider (echinakosid, tubulosid A og acteosid).

3. Diskusjon

I litteraturen er ghrelin (kjent som et endogent hormon) ogechinacosidefunnet som et viktig fenyletanoidglykosid i Cistanche-arter ble dokumentert å ha flere tilsvarende fysiologiske aktiviteter, inkludert anti-aldringseffekter antagelig gjennom hypothalamus-hypofyse-gonadal akse. Faktisk, både ghrelin ogechinacosideble foreslått å være terapeutiske legemidler ved Alzheimers sykdom og Parkinsons sykdom [3,4,8,25–27]. I denne studien viste vi at echinakosid isolert fra C. tubulosa kan stimulere veksthormonsekresjon fra primære fremre hypofyseceller hos rotter, antatt via GHSR-aktivering på en måte som ligner på ghrelin. Stimuleringen av veksthormonsekresjon utløst av echinakosid ser ut til å støtte de velkjente antialdringseffektene til Cistanche-arter, og fenyletanoidglykosider, spesielt echinakosid, er aktive bestanddeler som antas å være ansvarlige for de terapeutiske effektene.

Estimert fra den relative evnen til å stimulere veksthormonsekresjon fra rottehypofyseceller,echinacosideså ut til å være omtrent 100 ganger svakere enn GHRP-6, ettersom sammenlignbare stimuleringsaktiviteter ble observert mellomechinacosideav 10_5 M og GHRP-6 av 10_7 M for behandlinger på 15 og 30 minutter (figur 3). De relative aktivitetene til echinacoside og GHRP-6 for å indusere veksthormonsekresjon var i god overensstemmelse med den molekylære modelleringen, ettersom GHRP-6 interagerte sterkt med restene rundt bindingslommen til GHSR via tre typer interaksjon— H-binding, ladningsladning og interaksjon – mens echinacoside interagerte med GHSR via to typer interaksjon – H-binding og stabling (Figur 5). Spesielt har det blitt fremhevet at ladningsladningsinteraksjonen mellom den positivt ladede ammoniumgruppen til GHRP-6 og den negativt ladede E124 av GHSR spiller en kritisk rolle i bindingen av GHRP-6 til ghrelinreseptoren [28]. Muligens kan den relativt svake stimulerende effekten av echinacoside på induksjon av veksthormonsekresjon fra rottehypofyseceller hovedsakelig tilskrives mangelen på ladningsladningsinteraksjon i bindingslommen til GHSR.

I følge aktivitetsanalysen i denne studien (figur 3), er den minimale effektive konsentrasjonen av echinacosid (Mr 786) for stimulering av veksthormonsekresjon fra rottehypofyseceller rundt 10_6 M. For en voksen på 65 kg, blodvolumet er omtrent 5 L (65 kg × 1/13 =1 kg ≈ 5 L), og derfor kreves det omtrent 4 mg echinakosid for å nå en konsentrasjon på {{10}} M( 5L × 10_6 M × 786=3,93 mg). Omtrent 20 mg echinacoside ekstraheres fra 1 g av den tørkede stammen til C. tubulosa [24]. For å få 4 mg echinacosid kreves det 0,2 g av den tørkede stammen til C. tubulosa.

Vanligvis tilsettes mer enn 1 g av den tørkede stammen til C. tubulosa ved fremstilling av legemidler. Derfor ser den effektive dosen av echinacosid ut til å være i god overensstemmelse med det empiriske forbruket av C. tubulosa som antialdringsurtemedisin. Selvfølgelig bør den effektive dosen av echinakosid være høyere enn anslaget ovenfor, da tilgjengeligheten av echinakosid har en tendens til å bli redusert etter intestinal absorpsjon og passering gjennom blod-hjerne-barrieren. Ytterligere eksperimenter er nødvendig for å nøyaktig bestemme den effektive dosen av echinacosid hos dyr.

I våre tidligere studier ble teaghrelin og ginkgoghrelin, unike acylerte flavonoidglykosider isolert fra Chin-shin oolong te og Ginkgo biloba blader, også vist å indusere veksthormonsekresjon av rottehypofyseceller via binding til ghrelinreseptoren [20,22]. Interessant nok ble den minimale effektive konsentrasjonen av enten teaghrelin eller ginkgoghrelin for stimulering av veksthormonsekresjon fra rottehypofyseceller også funnet å være rundt 10_6 M, og dermed ekvivalent

til echinacoside. Imidlertid var innholdet av teaghrelin og ginkgoghrelin i Chin-shin oolong-te og Ginkgo biloba-blader relativt lavt; det var omtrent 1 mg teaghrelin i 1 g Chin-shin oolong-te og 0.33 mg ginkgoghrelin i 1 g Ginkgo biloba-blader i motsetning til 20 mg echinacoside i 1 g av C. tubulosa. Derfor er de effektive forbruksdosene av Chin-shin oolong-te og Ginkgo biloba-blader henholdsvis rundt 5–10 g og 10–20 g. Den drastiske forskjellen i effektiv forbruksdosering mellom C. tubulosa (0,2 g) og Chin-shin oolong-te eller Ginkgo biloba-blader ser ut til å forklare hvorfor C. tubulosa brukes som antialdringsurtemedisin mens Chin-shin oolong-te og Ginkgo biloba blader konsumeres som urtetedrikker.