Deel 2: Echinacoside geïsoleerd uit Cistanche Tubulosa stimuleert vermoedelijk de secretie van groeihormoon via activering van de ghreline-receptor

Echinacoside geïsoleerd uit Cistanche tubulosa stimuleert vermoedelijk de secretie van groeihormoon via activering van de ghreline-receptor

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,* en 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 Afdeling Diergeneeskunde, Nationale Chung-Hsing Universiteit, Taichung 402, Taiwan; wychen@dragon.nchu.edu.tw

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

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

Academisch redacteur: Pinarosa Avato

Ontvangen: 22 januari 2019; Geaccepteerd: 14 februari 2019; Gepubliceerd: 17 februari 2019

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

Abstract:Cistanchesoort, de ginseng van de woestijn, is geregistreerd om vele biologische activiteiten te bezitten in de traditionele Chinese farmacopee en is gebruikt als anti-verouderingsmedicijn. Drie fenylethanoïde glycosiden: echinacoside, tubuloside A enacteoside—werden aangetroffen in het waterextract vanCistanche tubulosa(Schenk) R. Wight en het hoofdbestanddeel, echinacoside, werden verder gezuiverd. Echinacoside met een concentratie hoger dan 10_6 M vertoonde significante activiteit om de secretie van groeihormoon door hypofysecellen van ratten te stimuleren. Net als bij groeihormoon-releasing hormoon-6, een synthetisch analoog van ghreline, werd de stimulatie van de secretie van groeihormoon door echinacoside geremd door [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-stof P , een inverse agonist van de ghreline-receptor. Moleculaire modellering toonde aan dat alle drie de fenylethanoïde glycosiden adequaat interageerden met de bindende pocket van de ghreline-receptor, en echinacoside vertoonde een iets betere interactie met de receptor dan tubuloside A en acteoside. De resultaten suggereren dat fenylethanoïde glycosiden, met name echinacoside, actieve bestanddelen zijn die vermoedelijk verantwoordelijk zijn voor de anti-verouderingseffecten van C. tubulosa en kunnen worden beschouwd als niet-peptidyl-analogen van ghreline.

trefwoorden: cistanchetubulosa; echinacoside; ghreline; secretie van groeihormoon; fenylethanoïde glycosiden

Pls klik hier om deel 1; Pls klik hier om deel 3

echinacosideincistancheheeft veel effecten

Figuur 4.Remming van [D-Arg1, D-Phe5, D-Trp7,9, Leu11]-substantie P (GHSR-antagonist) op stimulerende effecten van GH-secretie door GHRP-6 en behandeling met echinacoside.

Primaire hypofysevoorkwabcellen van ratten werden geïncubeerd met GHRP{{0}} (10_7 M) en echinacoside (10_5 M) in aanwezigheid en afwezigheid van [D-Arg1, D-Phe5 , D-Trp7,9, Leu11]-stof P (0,5 uM) gedurende 15 minuten.

Gegevens werden gepresenteerd als gemiddelden o SD met n =6. Significantieniveaus gezien door de T-test waren * p < 0.05 versus de controle, # p < 0.05 en ## p < 0.005 significante verschillen tussen kolommen.

2.3. Moleculaire koppeling van echinacoside, tubuloside A en acteoside aan de ghreline-receptor

In vergelijking met GHRP-6 zijn de drie fenylethanolglycosiden inC. tubulosa—echinacoside, tubuloside A en acteoside - werden onderworpen aan moleculaire modellering en koppeling aan de bindende zak van de ghreline-receptor, GHSR. De resultaten toonden aan dat alle driefenylethanolglycosidenkonden binden aan de ghreline-bindende pocket van GHSR, hoewel hun interacties binnen de bindende pocket relatief zwak waren in vergelijking met GHRP-6 (Figuur 5A). Twee soorten intermoleculaire interactie, H-binding en stapeling, werden gevormd tussenechinacosideen GHSR (Figuur 5B). Zes H-bindingen werden gevormd tussen echinacoside en GHSR; twee tussen de C6-hydroxylgroep van suikergedeelte en S207 van GHSR, één tussen de C6-hydroxylgroep van suikergedeelte en V205 van GHSR, één tussen de C2-hydroxylgroep van suikergedeelte en N305 van GHSR, één tussen de C2-hydroxylgroep van glycoside eenheid en R283 van GHSR, en één tussen de C3-hydroxylgroep van dihydroxyfenylethanoleenheid en Q120 van GHSR. Eén stapelinteractie werd gevormd tussen het cafeïnezuur van echinacoside en F309 van GHSR. Slechts één type intermoleculaire interactie, H-binding, werd gevormd tussen tubuloside A en GHSR (Figuur 5C). Er werden vijf H-bindingen gevormd tussentubulosideA en GHSR; twee tussen de C3-hydroxylgroep van rhamnose-eenheid en N305 van GHSR, één tussen de hydroxylgroep van cafeïnezuureenheid en G208 van GHSR, één tussen de hydroxylgroep van dihydroxyfenylethanoleenheid en R283 van GHSR, en één tussen de C4 van glycoside groep en Q120 van GHSR. Twee soorten intermoleculaire interacties, H-binding en stapelen, werden gevormd tussen acteoside en GHSR (Figuur 5D). Er werden vier H-bindingen gevormd tussen acteoside en GHSR; twee tussen de C2- en C3-hydroxylgroepen van rhamnose-eenheid en N305 van GHSR, één tussen de hydroxylgroep van cafeïnezuureenheid en C198 van GHSR, en één tussen de hydroxylgroep van dihydroxyfenylethanoleenheid en E124 van GHSR. Er werd een stapelinteractie gevormd tussen de dihydroxyfenylethanolgroep van acteoside en F220 van GHSR. Dienovereenkomstig toonden bindingsaffiniteiten (chemische energie) berekend door GEMDOCK aan dat echinacoside, tubuloside A en acteoside een vergelijkbare sterkte van ligand-receptorinteractie bezaten, terwijl echinacoside een iets betere interactie met de receptor vertoonde dan tubuloside A en acteoside bij het koppelen aan de bindingpocket van de ghreline-receptor geconstrueerd met de pocketruimte ingenomen door GHRP -6 (Tabel 1).

Figuur 5.Modellering van vier liganden, GHRP-6 (A),echinacoside(B), tubuloside A (C) en acteoside (D) koppelen aan GHSR,

en de gedetailleerde intermoleculaire interactie in deze complexe structuren. Linkerpaneel: liganden (ball-stick-structuur) in de ghreline-bindingsplaats van GHSR (lintstructuur). Middenpaneel:

de aminozuren (stick-structuur) dichtbij liganden (ball-stick-structuur) in deze complexe structuren. Rechter paneel: gedetailleerde intermoleculaire interactie tussen liganden en GHSR. De aminozuren van GHSR

die betrokken zijn bij de vorming van interactie met liganden, worden weergegeven in vierkanten. Afstanden van H-binding (rode lijnen), lading-lading (groene lijn) en interactie (blauwe lijnen) worden aangegeven.

Tafel 1.Chemische energie berekend door GEMDOCK voor de interactie tussen de bindende pocket van de ghreline-receptor (GHSR) en drie fenylethanoïde glycosiden (echinacoside, tubuloside A en acteoside).

3. Discussie

In de literatuur worden ghreline (bekend als een endogeen hormoon) enechinacosidegevonden als een belangrijk fenylethanoïde glycoside in Cistanche-soorten, werd gedocumenteerd dat ze verschillende gelijkwaardige fysiologische activiteiten bezitten, waaronder anti-verouderingseffecten, vermoedelijk via de hypothalamus-hypofyse-gonadale as. Inderdaad, zowel ghreline alsechinacosidewerden voorgesteld als therapeutische geneesmiddelen bij de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson [3,4,8,25-27]. In deze studie toonden we aan dat echinacoside geïsoleerd uit C. tubulosa de secretie van groeihormoon uit primaire hypofysecellen van de rat zou kunnen stimuleren, vermoedelijk via GHSR-activering op een manier die vergelijkbaar is met ghreline. De stimulering van de secretie van groeihormoon veroorzaakt door echinacoside lijkt de algemeen erkende anti-verouderingseffecten van Cistanche-soorten te ondersteunen, en fenylethanoïde glycosiden, met name echinacoside, zijn actieve bestanddelen die vermoedelijk verantwoordelijk zijn voor de therapeutische effecten.

Geschat op basis van het relatieve vermogen om de secretie van groeihormoon door de hypofysecellen van ratten te stimuleren,echinacosideleek ongeveer 100 keer zwakker te zijn dan GHRP-6, aangezien vergelijkbare stimulatie-activiteiten werden waargenomen tussen:echinacosidevan 10_5 M en GHRP-6 van 10_7 M voor behandelingen van 15 en 30 min (Figuur 3). De relatieve activiteiten van echinacoside en GHRP-6 bij het induceren van de secretie van groeihormoon kwamen goed overeen met de moleculaire modellering, aangezien GHRP-6 een sterke wisselwerking had met de residuen rond de bindingsholte van GHSR via drie soorten interactie: H-binding, lading en interactie - terwijl echinacoside interactie aanging met GHSR via twee soorten interactie - H-binding en stapelen (Figuur 5). Er is met name benadrukt dat de interactie tussen lading en lading tussen de positief geladen ammoniumgroep van GHRP-6 en de negatief geladen E124 van GHSR een cruciale rol speelt bij de binding van GHRP-6 aan de ghreline-receptor [28]. Mogelijk kan het relatief zwakke stimulerende effect van echinacoside op de inductie van groeihormoonsecretie door hypofysecellen van ratten voornamelijk worden toegeschreven aan het ontbreken van interactie tussen lading en lading in de bindingsholte van GHSR.

Volgens de activiteitstest in dit onderzoek (Figuur 3) is de minimale effectieve concentratie van echinacoside (Mr 786) voor de stimulatie van groeihormoonsecretie door hypofysecellen van ratten ongeveer 10_6 M. Voor een volwassene van 65 kg, het bloedvolume is ongeveer 5 l (65 kg × 1/13 =1 kg ≈ 5 l), en er is dus ongeveer 4 mg echinacoside nodig om een ​​concentratie van {{10}} M( 5L × 10_6 M × 786=3,93 mg). Uit 1 g gedroogde stengel van C. tubulosa wordt ongeveer 20 mg echinacoside geëxtraheerd [24]. Om 4 mg echinacoside te verkrijgen, is 0,2 g van de gedroogde stengel van C. tubulosa nodig.

Gewoonlijk wordt meer dan 1 g van de gedroogde stengel van C. tubulosa toegevoegd bij de bereiding van geneesmiddelen. Daarom lijkt de effectieve dosering van echinacoside goed in overeenstemming te zijn met de empirische consumptie van C. tubulosa als anti-aging kruidengeneesmiddel. Natuurlijk moet de effectieve dosering van echinacoside hoger zijn dan de bovenstaande schatting, aangezien de beschikbaarheid van echinacoside de neiging heeft te verminderen na intestinale absorptie en het passeren van de bloed-hersenbarrière. Verdere experimenten zijn nodig om de effectieve dosering van echinacoside bij dieren precies te bepalen.

In onze eerdere onderzoeken werd ook aangetoond dat teaghreline en ginkgoghreline, unieke geacyleerde flavonoïde glycosiden geïsoleerd uit Chin-shin oolong-thee en Ginkgo biloba-bladeren, de secretie van groeihormoon door rattenhypofysecellen induceren via binding aan de ghreline-receptor [20,22]. Interessant is dat de minimale effectieve concentratie van ofwel teaghreline of ginkgoghreline voor de stimulatie van groeihormoonsecretie door hypofysecellen van ratten ook rond 10_6 M bleek te zijn, en dus equivalent

aan die van echinacoside. Het gehalte aan teaghreline en ginkgoghreline in Chin-shin oolong-thee en Ginkgo biloba-bladeren was echter relatief laag; er was ongeveer 1 mg teaghreline in 1 g Chin-shin oolong-thee en 0.33 mg ginkgoghreline in 1 g Ginkgo biloba-bladeren in tegenstelling tot de 20 mg echinacoside in 1 g van C. tubulosa. Daarom zijn de effectieve consumptiedoseringen van Chin-shin oolong-thee en Ginkgo biloba-bladeren respectievelijk ongeveer 5-10 g en 10-20 g. Het drastische verschil in effectieve consumptiedosering tussen C. tubulosa (0,2 g) en Chin-shin oolong-thee of Ginkgo biloba-bladeren lijkt te verklaren waarom C. tubulosa wordt gebruikt als een anti-aging kruidengeneesmiddel, terwijl Chin-shin oolong-thee en Ginkgo biloba bladeren worden geconsumeerd als kruidentheedranken.