Dio 2: Ehinakozid izoliran iz Cistanche Tubulosa navodno stimulira lučenje hormona rasta putem aktivacije receptora grelina

Ehinakozid izoliran iz Cistanche tubulosa navodno stimulira lučenje hormona rasta aktivacijom grelinskog receptora

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,* i Jason TC Tzen 1,*

1 Institut za biotehnologiju, Nacionalno sveučilište Chung-Hsing, Taichung 402, Tajvan; baby159357520@gmail.com (C.-JW); CMNHEI@mohw.gov.tw (N.-HL); s9755702@gmail.com (Y.-CL)

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

3 Odjel za veterinarsku medicinu, Nacionalno sveučilište Chung-Hsing, Taichung 402, Tajvan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

4 Institut za diplomske studije farmakognozije, Medicinsko sveučilište Taipei, Taipei 110, Tajvan

* Dopisivanje: gm@koda.com.tw (C.-HC); TCTZEN@dragon.nchu.edu.tw (JTCT); Tel.: plus 886-4-22840328 (lok. 776) (JTCT); Faks: plus 886-4-22853527 (JTCT)

Akademski urednik: Pinarosa Avato

Primljeno: 22. siječnja 2019.; Prihvaćeno: 14. veljače 2019.; Objavljeno: 17. veljače 2019

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

Sažetak:Cistanchevrste, pustinjski ginseng, zabilježeno je da posjeduje mnoge biološke aktivnosti u tradicionalnoj kineskoj farmakopeji i koristi se kao lijek protiv starenja. Tri feniletanoidna glikozida — ehinakozid, tubulozid A iakteozid— otkriveni su u vodenom ekstraktuCistanche tubuloza(Schenk) R. Wight i glavni sastojak, ehinakozid, dodatno je pročišćen. Ehinakozid u koncentraciji višoj od 10_6 M pokazao je značajnu aktivnost u poticanju lučenja hormona rasta stanica hipofize štakora. Slično hormonu koji oslobađa hormon rasta-6, sintetskom analogu grelina, stimulaciju lučenja hormona rasta ehinakozidom inhibirala je [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-tvar P , inverzni agonist receptora grelina. Molekularno modeliranje pokazalo je da su sva tri feniletanoidna glikozida u odgovarajućoj interakciji s veznim džepom grelinskog receptora, a ehinakozid je pokazao nešto bolju interakciju s receptorom od tubulozida A i akteozida. Rezultati sugeriraju da su feniletanoidni glikozidi, posebice ehinakozid, aktivni sastojci navodno odgovorni za učinke C. tubulosa protiv starenja i može se smatrati da se razvijaju kao nepeptidni analozi grelina.

Ključne riječi: cistanchetubuloza; ehinakozid; grelin; izlučivanje hormona rasta; feniletanoidni glikozidi

Kliknite ovdje za 1. dio; Kliknite ovdje za 3. dio

ehinakoziducistancheima mnogo učinaka

Slika 4.Inhibicija [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-tvari P (antagonist GHSR) na stimulativne učinke lučenja GH pomoću GHRP-6 i liječenja ehinakozidom.

Stanice primarnog prednjeg režnja hipofize štakora inkubirane su s GHRP{{0}} (10_7 M) i ehinakozidom (10_5 M) u prisutnosti i odsutnosti [D-Arg1, D-Phe5 , D-Trp7,9, Leull]-tvar P (0,5 uM) 15 min.

Podaci su predstavljeni kao sredstva o SD s n =6. Razine značajnosti koje je vidio T test bile su * p < 0.05 u odnosu na kontrolu, # p < 0.05 i ## p < 0,005 značajne razlike između stupaca.

2.3. Molekularno spajanje ehinakozida, tubulozida A i akteozida na grelinski receptor

U usporedbi s GHRP-6, tri feniletanol glikozida uC. tubulosa—ehinakozid, tubulozid A i akteozid—podvrgnuti su molekularnom modeliranju i pristajanju na vezni džep receptora grelina, GHSR. Rezultati su pokazali da sva trifeniletanolglikozidimogli vezati za grelinski vezni džep GHSR-a, iako su njihove interakcije unutar veznog džepa bile relativno slabe u usporedbi s GHRP-6 (Slika 5A). Dvije vrste međumolekulskih interakcija, H-vezovanje i slaganje, nastale su izmeđuehinakozidi GHSR (Slika 5B). Između ehinakozida i GHSR formirano je šest H-veza; dva između C6 hidroksilne skupine šećernog ostatka i S207 GHSR-a, jedan između C6 hidroksilne skupine šećernog ostatka i V205 GHSR-a, jedan između C2 hidroksilne skupine šećernog ostatka i N305 GHSR-a, jedan između C2 hidroksilne skupine glikozida ostatka i R283 GHSR, i jedan između C3 hidroksilne skupine dihidroksi fenil etanolnog ostatka i Q120 GHSR. Formirana je jedna interakcija slaganja između kavene kiseline ehinakozida i F309 GHSR-a. Samo jedna vrsta međumolekularne interakcije, H-veza, formirana je između tubulozida A i GHSR (Slika 5C). Nastalo je pet H-veza izmeđutubulozidA i GHSR; dva između C3 hidroksilne skupine ramnoznog ostatka i N305 GHSR-a, jedan između hidroksilne skupine kafeinske kiseline ostatka i G208 GHSR-a, jedan između hidroksilne skupine dihidroksi fenil etanolnog ostatka i R283 GHSR-a, i jedan između C4 glikozida ostatak i Q120 GHSR. Između akteozida i GHSR-a formirane su dvije vrste međumolekulskih interakcija, H-vezovanje i slaganje (slika 5D). Između akteozida i GHSR formirane su četiri H-veze; dva između C2 i C3 hidroksilne skupine ramnoznog ostatka i N305 GHSR-a, jedan između hidroksilne skupine ostatka kafeinske kiseline i C198 GHSR-a, i jedan između hidroksilne skupine dihidroksi fenil etanolnog ostatka i E124 GHSR-a. Onestacking interakcija nastala je između dihidroksi fenil etanolne jedinice akteozida i F220 GHSR. U skladu s tim, afiniteti vezanja (kemijska energija) koje je izračunao GEMDOCK pokazali su da ehinakozid, tubulozid A i akteozid posjeduju usporedivu snagu interakcije ligand-receptor, dok je ehinakozid pokazao malo bolju interakciju s receptorom od tubulozida A i akteozida kada se pričvrsti na vezni džep receptora grelina konstruiranog s džepnim prostorom koji zauzima GHRP-6 (Tablica 1).

Slika 5.Modeliranje četiri liganda, GHRP-6 (A),ehinakozid(B), tubulozid A (C) i akteozid (D) spajaju se s GHSR,

i detaljnu međumolekularnu interakciju u tim složenim strukturama. Lijeva ploča: ligandi (struktura kuglica-štapić) na mjestu vezivanja grelina GHSR (struktura vrpce). Srednja ploča:

aminokiseline (struktura štapića) bliske ligandima (struktura kuglica-štapić) u ovim složenim strukturama. Desna ploča: detaljna intermolekularna interakcija između liganada i GHSR. Aminokiseline GHSR

uključeni u stvaranje interakcije s ligandima prikazani su u kvadratima. Označene su udaljenosti H-vezivanja (crvene linije), naboj-naboj (zelena linija) i interakcije (plave linije).

Stol 1.Kemijska energija koju je izračunao GEMDOCK za interakciju između veznog džepa receptora grelina (GHSR) i tri feniletanoidna glikozida (ehinakozid, tubulozid A i akteozid).

3. Rasprava

U literaturi se grelin (poznat kao endogeni hormon) iehinakozidpronađeni kao glavni feniletanoidni glikozid u vrstama Cistanche dokumentirano je da posjeduju nekoliko ekvivalentnih fizioloških aktivnosti, uključujući učinke protiv starenja vjerojatno preko osovine hipotalamus-hipofiza-gonade. Doista, i grelin iehinakozidpredloženi su kao terapijski lijekovi za Alzheimerovu bolest i Parkinsonovu bolest [3,4,8,25–27]. U ovoj smo studiji pokazali da ehinakozid izoliran iz C. tubulosa može stimulirati lučenje hormona rasta iz primarnih stanica prednje hipofize štakora navodno preko GHSR aktivacije na način sličan grelinu. Čini se da stimulacija lučenja hormona rasta izazvana ehinakozidom podupire dobro poznate učinke vrste Cistanche protiv starenja, a feniletanoidni glikozidi, posebno ehinakozid, aktivni su sastojci koji su navodno odgovorni za terapeutske učinke.

Procijenjeno na temelju relativne sposobnosti stimuliranja lučenja hormona rasta iz stanica hipofize štakora,ehinakozidčinilo se da je približno 100 puta slabiji od GHRP-6, budući da su usporedive aktivnosti stimulacije primijećene izmeđuehinakozidod 10_5 M i GHRP-6 od 10_7 M za tretmane od 15 i 30 min (Slika 3). Relativne aktivnosti ehinakozida i GHRP-6 u induciranju lučenja hormona rasta bile su u dobrom skladu s molekularnim modeliranjem, budući da je GHRP-6 u snažnoj interakciji s ostacima oko veznog džepa GHSR-a putem tri vrste interakcija— H-veza, naboj-naboj i interakcija—dok je ehinakozid djelovao u interakciji s GHSR-om putem dvije vrste interakcije—H-veze i slaganja (Slika 5). Posebno je istaknuto da interakcija naboj-naboj između pozitivno nabijene amonijeve skupine GHRP-6 i negativno nabijenog E124 GHSR-a igra ključnu ulogu u vezanju GHRP-6 na receptor grelina [28]. Moguće je da se relativno slab stimulirajući učinak ehinakozida na indukciju lučenja hormona rasta iz stanica hipofize štakora uglavnom može pripisati nedostatku interakcije naboj-naboj u veznom džepu GHSR-a.

Prema ispitivanju aktivnosti u ovoj studiji (Slika 3), minimalna učinkovita koncentracija ehinakozida (Mr 786) za stimulaciju lučenja hormona rasta iz stanica hipofize štakora je oko 10_6 M. Za odraslu osobu od 65 kg, volumen krvi je približno 5 L (65 kg × 1/13 =1 kg ≈ 5 L), pa je stoga potrebno oko 4 mg ehinakozida da se postigne koncentracija od {{10}} M( 5L × 10_6 M × 786=3.93 mg). Otprilike 20 mg ehinakozida ekstrahira se iz 1 g osušene stabljike C. tubulosa [24]. Za dobivanje 4 mg ehinakozida potrebno je 0,2 g osušene stabljike C. tubulosa.

Obično se u pripremi lijekova dodaje više od 1 g osušene stabljike C. tubulosa. Stoga se čini da je učinkovita doza ehinakozida u dobrom skladu s empirijskim uzimanjem C. tubulosa kao biljnog lijeka protiv starenja. Naravno, učinkovita doza ehinakozida trebala bi biti veća od gornje procjene, budući da se dostupnost ehinakozida smanjuje nakon crijevne apsorpcije i prolaska kroz krvno-moždanu barijeru. Potrebni su daljnji pokusi kako bi se točno odredila učinkovita doza ehinakozida kod životinja.

U našim prethodnim studijama, teagrelin i ginkgogrelin, jedinstveni acilirani flavonoidni glikozidi izolirani iz Chin-shin oolong čaja i lišća Ginkgo bilobe, također su pokazali da induciraju lučenje hormona rasta stanica hipofize štakora putem vezanja na receptor grelina [20,22]. Zanimljivo je da je također utvrđeno da je minimalna učinkovita koncentracija teagrelina ili ginkgogrelina za stimulaciju lučenja hormona rasta iz stanica hipofize štakora oko 10_6 M, i stoga ekvivalentna

onom od ehinakozida. Međutim, sadržaj teagrelina i ginkgogrelina u Chin-shin oolong čaju i lišću Ginkgo bilobe bio je relativno nizak; bilo je otprilike 1 mg teaghrelina u 1 g Chin-shin oolong čaja i 0.33 mg ginkgogrelina u 1 g listova Ginkgo biloba za razliku od 20 mg ehinakozida u 1 g od C. tubulosa. Stoga su učinkovite doze za konzumaciju Chin-shin oolong čaja i lišća Ginkgo bilobe oko 5-10 g odnosno 10-20 g. Čini se da drastična razlika u učinkovitoj dozi konzumiranja između C. tubulosa (0,2 g) i Chin-shin oolong čaja ili lišća Ginkgo bilobe objašnjava zašto se C. tubulosa koristi kao biljni lijek protiv starenja, dok se Chin-shin oolong čaj i Ginkgo biloba listovi se konzumiraju kao biljni čajevi.