Del 2: Echinacoside isolerad från Cistanche Tubulosa stimulerar förmodat utsöndring av tillväxthormon via aktivering av ghrelinreceptorn

Echinakosid isolerad från Cistanche tubulosa Stimulerar förmodat utsöndring av tillväxthormon via aktivering av ghrelinreceptorn

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,* och 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 Institutionen för veterinärmedicin, National Chung-Hsing University, Taichung 402, Taiwan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

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

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

Akademisk redaktör: Pinarosa Avato

Mottaget: 22 januari 2019; Godkänd: 14 februari 2019; Publicerad: 17 februari 2019

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

Abstrakt:Cistanchearter, öknens ginseng, har registrerats ha många biologiska aktiviteter i traditionell kinesisk farmakopé och har använts som anti-aging medicin. Tre fenyletanoidglykosider - echinakosid, tubulosid A ochakteosid—påvisades i vattenextraktet avCistanche tubulosa(Schenk) R. Wight och huvudbeståndsdelen, echinacoside, renades ytterligare. Echinakosid med en koncentration högre än 10_6 M visade signifikant aktivitet för att stimulera utsöndring av tillväxthormon från hypofysceller från råtta. I likhet med tillväxthormonfrisättande hormon-6, en syntetisk analog av ghrelin, hämmades stimuleringen av tillväxthormonutsöndring av echinakosid av [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substans P , en omvänd agonist av ghrelinreceptorn. Molekylär modellering visade att alla tre fenyletanoidglykosiderna interagerade adekvat med bindningsfickan hos ghrelinreceptorn, och echinakosid visade en något bättre interaktion med receptorn än tubulosid A och acteosid. Resultaten tyder på att fenyletanoidglykosider, särskilt echinakosid, är aktiva beståndsdelar som förmodligen är ansvariga för anti-aging effekterna av C. tubulosa och kan anses utvecklas som icke-peptidylanaloger av ghrelin.

Nyckelord: cistanchetubulosa; echinakosid; ghrelin; utsöndring av tillväxthormon; fenyletanoidglykosider

Snälla klicka här till del 1; Snälla klicka här till del 3

echinakosidicistanchehar många effekter

Figur 4.Hämning av [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substans P (GHSR-antagonist) på stimulerande effekter av GH-utsöndring av GHRP-6 och echinakosidbehandling.

Primära hypofysceller från råtta inkuberades med GHRP{{0}} (10_7 M) och echinakosid (10_5 M) i närvaro och frånvaro av [D-Arg1, D-Phe5 D-Trp7,9, Leull]-substans P (0,5 uM) under 15 min.

Data presenterades som medel o SD med n =6. Signifikansnivåer som sågs av T-testet var * p < 0.05 mot kontrollen, # p < 0.05 och ## p < 0.005 signifikanta skillnader mellan kolumner.

2.3. Molekylär dockning av Echinacoside, Tubulosid A och Acteosid till Ghrelin-receptorn

I jämförelse med GHRP-6, de tre fenyletanolglykosiderna iC. tubulosa—echinakosid, tubulosid A och acteosid – utsattes för molekylär modellering och dockning till bindningsfickan hos ghrelinreceptorn, GHSR. Resultaten visade att alla trefenyletanolglykosiderkunde binda till ghrelinbindningsfickan hos GHSR, även om deras interaktioner i bindningsfickan var relativt svaga i jämförelse med GHRP-6 (Figur 5A). Två typer av intermolekylär interaktion, H-bindning och stapling, bildades mellanechinakosidoch GHSR (Figur 5B). Sex H-bindningar bildades mellan echinakosid och GHSR; två mellan C6 hydroxylgruppen i sockerdelen och S207 i GHSR, en mellan C6 hydroxylgruppen i sockerdelen och V205 i GHSR, en mellan C2 hydroxylgruppen i sockerdelen och N305 i GHSR, en mellan C2 hydroxylgruppen i glykosiden del och R283 av GHSR, och en mellan C3-hydroxylgruppen i dihydroxifenyletanoldelen och Q120 i GHSR. En staplingsinteraktion bildades mellan koffeinsyran av echinacoside och F309 av GHSR. Endast en typ av intermolekylär interaktion, H-bindning, bildades mellan tubulosid A och GHSR (Figur 5C). Fem H-bindningar bildades mellantubulosidA och GHSR; två mellan C3-hydroxylgruppen i rhamnosdelen och N305 i GHSR, en mellan hydroxylgruppen i koffeinsyradelen och G208 i GHSR, en mellan hydroxylgruppen i dihydroxifenyletanoldelen och R283 i GHSR och en mellan C4 i glykosiden och Q120 av GHSR. Två typer av intermolekylära interaktioner, H-bindning och stapling, bildades mellan akteosid och GHSR (Figur 5D). Fyra H-bindningar bildades mellan akteosid och GHSR; två mellan C2- och C3-hydroxylgrupperna i rhamnosdelen och N305 i GHSR, en mellan hydroxylgruppen i koffeinsyradelen och C198 i GHSR, och en mellan hydroxylgruppen i dihydroxifenyletanoldelen och E124 i GHSR. Enstackande interaktion bildades mellan dihydroxifenyletanoldelen av akteosid och F220 av GHSR. Följaktligen visade bindningsaffiniteter (kemisk energi) beräknade av GEMDOCK att echinakosid, tubulosid A och acteosid hade jämförbar styrka av ligand-receptorinteraktion, medan echinakosid uppvisade en något bättre interaktion med receptorn än tubulosid A och acteosid vid dockning till bindningsfickan. av ghrelinreceptorn konstruerad med fickutrymmet upptaget av GHRP-6 (tabell 1).

Figur 5.Modellering av fyra ligander, GHRP-6 (A),echinakosid(B), tubulosid A (C) och acteosid(D) som dockar in i GHSR,

och den detaljerade intermolekylära interaktionen i dessa komplexa strukturer. Vänster panel: ligander (kulstavsstruktur) i ghrelinbindningsstället för GHSR (bandstruktur). Mittpanel:

aminosyrorna (stick-struktur) nära ligander (ball-stick-struktur) i dessa komplexa strukturer. Höger panel: detaljerad intermolekylär interaktion mellan ligander och GHSR. Aminosyrorna i GHSR

involverade i bildandet av interaktion med ligander visas i kvadrater. Avstånd för H-bindning (röda linjer), laddningsladdning (grön linje) och interaktion (blå linjer) indikeras.

Bord 1.Kemisk energi beräknad av GEMDOCK för interaktionen mellan bindningsfickan hos ghrelinreceptorn (GHSR) och tre fenyletanoidglykosider (echinakosid, tubulosid A och acteosid).

3. Diskussion

I litteraturen, ghrelin (känd som ett endogent hormon) ochechinakosidsom hittats som en viktig fenyletanoidglykosid i Cistanche-arter har dokumenterats ha flera likvärdiga fysiologiska aktiviteter, inklusive anti-aging effekter, förmodligen genom hypotalamus-hypofys-gonadala axeln. Ja, både ghrelin ochechinakosidföreslogs vara terapeutiska läkemedel vid Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom [3,4,8,25–27]. I denna studie visade vi att echinakosid isolerad från C. tubulosa kan stimulera utsöndring av tillväxthormon från primära hypofysceller från råtta via GHSR-aktivering på ett sätt som liknar ghrelin. Stimuleringen av utsöndring av tillväxthormon som utlöses av echinakosid verkar stödja de välkända anti-aging effekterna av Cistanche-arter, och fenyletanoidglykosider, särskilt echinakosid, är aktiva beståndsdelar som förmodligen är ansvariga för de terapeutiska effekterna.

Uppskattad från den relativa förmågan att stimulera utsöndring av tillväxthormon från hypofysceller från råtta,echinakosidverkade vara ungefär 100 gånger svagare än GHRP-6, eftersom jämförbara stimuleringsaktiviteter observerades mellanechinakosidav 10_5 M och GHRP-6 av 10_7 M för behandlingar på 15 och 30 minuter (Figur 3). De relativa aktiviteterna av echinakosid och GHRP-6 för att inducera utsöndring av tillväxthormon stämde väl överens med den molekylära modelleringen, eftersom GHRP-6 starkt interagerade med resterna runt bindningsfickan av GHSR via tre typer av interaktion— H-bindning, laddningsladdning och interaktion – medan echinakosid interagerade med GHSR via två typer av interaktion – H-bindning och stapling (Figur 5). Det har särskilt framhållits att laddning-laddningsinteraktionen mellan den positivt laddade ammoniumgruppen av GHRP-6 och den negativt laddade E124 av GHSR spelar en avgörande roll i bindningen av GHRP-6 till ghrelinreceptorn [28]. Möjligen kan den relativt svaga stimulerande effekten av echinakosid på induktionen av tillväxthormonutsöndring från råtthypofysceller huvudsakligen tillskrivas avsaknaden av laddning-laddningsinteraktion i bindningsfickan av GHSR.

Enligt aktivitetsanalysen i denna studie (Figur 3) är den minimala effektiva koncentrationen av echinakosid (Mr 786) för stimulering av tillväxthormonutsöndring från hypofysceller från råtta cirka 10_6 M. För en vuxen på 65 kg, blodvolymen är cirka 5 L (65 kg × 1/13 =1 kg ≈ 5 L), och därför krävs cirka 4 mg echinakosid för att nå en koncentration av {{10}} M( 5L × 10_6 M × 786=3,93 mg). Ungefär 20 mg echinacoside extraheras från 1 g av den torkade stammen av C. tubulosa [24]. För att få 4 mg echinakosid krävs 0,2 g av den torkade stammen av C. tubulosa.

Vanligtvis tillsätts mer än 1 g av den torkade stammen av C. tubulosa vid framställning av läkemedel. Därför verkar den effektiva dosen av echinakosid vara i god överensstämmelse med den empiriska konsumtionen av C. tubulosa som anti-aging örtmedicin. Naturligtvis bör den effektiva dosen av echinakosid vara högre än ovanstående uppskattning, eftersom tillgängligheten av echinakosid tenderar att minska efter intestinal absorption och passera genom blod-hjärnbarriären. Ytterligare experiment krävs för att exakt bestämma den effektiva dosen av echinakosid hos djur.

I våra tidigare studier visades också teaghrelin och ginkgoghrelin, unika acylerade flavonoidglykosider isolerade från Chin-shin oolong-te och Ginkgo biloba-blad, inducera tillväxthormonutsöndring av råtthypofysceller via bindning till ghrelinreceptorn [20,22]. Intressant nog visade sig den minimala effektiva koncentrationen av antingen teaghrelin eller ginkgoghrelin för stimulering av utsöndring av tillväxthormon från hypofysceller från råtta också vara runt 10_6 M, och därmed ekvivalent

till den för echinacoside. Emellertid var innehållet av teaghrelin och ginkgoghrelin i Chin-shin oolong-teet och Ginkgo biloba-bladen relativt lågt; det fanns ungefär 1 mg teaghrelin i 1 g Chin-shin oolong-te och 0.33 mg ginkgoghrelin i 1 g Ginkgo biloba-blad i motsats till 20 mg echinacoside i 1 g av C. tubulosa. Därför är de effektiva konsumtionsdoserna av Chin-shin oolong-te och Ginkgo biloba-blad runt 5–10 g respektive 10–20 g. Den drastiska skillnaden i effektiv konsumtionsdosering mellan C. tubulosa (0,2 g) och Chin-shin oolong-te eller Ginkgo biloba-blad verkar förklara varför C. tubulosa används som ett anti-aging örtmedicin medan Chin-shin oolong-te och Ginkgo biloba bladen konsumeras som örttedrycker.