Voortgang van het onderzoek naar het anti-osteoporosemechanisme van fenylethanolglycosiden uit Cistanche Deserticola

Abstract:Cistancheis een kostbaar voedend medicinaal materiaal, bekend als "woestijn ginseng", en heeft een extreem hoge medicinale en eetbare waarde. Farmacologische studies hebben dat bevestigdCistancheheeft anti-oxidatie, anti-ontsteking, anti-vermoeidheid, anti-aging, anti-osteoporose, laxeermiddel, leverbescherming, immuunregulatie en andere farmacologische effecten, waaronderfenylethanol glycosidenzijn een van de belangrijkste actieve ingrediënten. In de afgelopen jaren is het anti-osteoporose-effect vanfenylethanol glycosideninCistancheheeft brede aandacht gekregen.Echinacosideenverbascosidezijn de representatieve componenten. De onderzoeksvoortgang van het metabolische transformatieproces en de producten in vivo en in vitro, evenals de farmacodynamiek en het werkingsmechanisme vananti-osteoporoseworden beoordeeld om als referentie te dienen voor het experimentele onderzoek, de ontwikkeling van geneesmiddelen en gezondheidsvoeding en de klinische toepassing van Cistanche.

Trefwoorden:Cistanche;fenylethanol glycosiden; metabolisme in vivo en in vitro;anti-osteoporose; farmacodynamiek; werkingsmechanisme

Osteoporose(OP) is een systemische botmetabole ziekte gekenmerkt doorverminderde botdichtheid, verminderde botsterkte, botweefsel schade, verlies van botmassa en botmineralen,verhoogde botfragiliteit, en vatbaarheid voor fracturen[1] ], wat vaker voorkomt bij ouderen, is een gezondheidsprobleem geworden waarmee de wereld wordt geconfronteerd, waardoor de mensen van de wereld zich grote zorgen maken [2]. Geneesmiddelen die botvorming bevorderen, botresorptie remmen en dubbele effecten hebben, worden voornamelijk klinisch gebruikt om osteoporose te voorkomen en te behandelen. In de westerse geneeskunde hebben calcitonine [3], bisfosfonaten [4], oestrogeensubstitutietherapie [5], selectieve oestrogeenreceptormodulatoren [6], denosumab [7], ranesel strontiumzuur [8] voor de behandeling van osteoporose, deze medicijnen hebben veiligheidsproblemen, langdurig gebruik van deze medicijnen zal in verschillende mate cardiovasculaire en cerebrovasculaire aandoeningen, veneuze trombo-embolie, borstkanker en andere bijwerkingen veroorzaken [9].

75 procent fenylethanolglycosiden Cistanche-extract

Cistanche (Cistanche YCMa) is een van de traditionele Chinese medicinale materialen voor tonics, ook bekend als Da Yun en Cistanche. 10], voor het eerst opgenomen in "Shen Nong Baicao Jing", vermeld als topklasse [11], zoet, zout, warm, behorend tot de niermeridiaan, dikke darmmeridiaan, bekend als "woestijnginseng". Cistanche is een overblijvend parasitair kruid, dat voornamelijk parasiteert op de wortels van woestijn- en woestijnzandbindende planten zoals het geslacht Haloxylon en het geslacht Salix. Momenteel zijn er ongeveer 22 soorten in de wereld, die voornamelijk worden verspreid in de warme en droge streken van Eurazië. Er zijn 5 soorten Cistanche in China, die voornamelijk worden verspreid in Binnen-Mongolië, Xinjiang, Qinghai, Ningxia en andere woestijnen en woestijnen in het noordwesten van China[12]. Cistanche is al sinds de oudheid een plant voor zowel medicijnen als voedsel. Een groot aantal literatuur laat zien dat Cistanche anti-veroudering [13], anti-ontsteking [14], anti-oxidatie [15], anti-osteoporose [16], anti-depressie [17] heeft. Het heeft biologische effecten zoals bevochtigende darmen en laxeermiddel [18], dus zeer hoge economische waarde [19]. Volgens de theorie van de traditionele Chinese geneeskunde is de belangrijkste oorzaak van osteoporose een tekort aan lever, milt en nier [20]. Cistanche heeft het effect van verkwikkende nier-yang en komt ten goede aan essentie en bloed. Moderne studies hebben aangetoond dat Cistanche anti-osteoporose-effecten heeft [16, 21-22] en kan worden gebruikt voor de behandeling van osteoporose. Fenylethylglycosiden zijn een van de belangrijkste actieve componenten van Cistanche. Ten eerste stelt de "Pharmacopee van de Volksrepubliek China" duidelijk dat echinacoside en verbascoside, de representatieve componenten van fenylethanolglycosiden, de kwaliteitscontrolecomponenten van Cistanche zijn [10]. De absolute biologische beschikbaarheid (F, procent) van echinacoside is 0,83 procent [23], en de orale biologische beschikbaarheid (F, procent) van verbascoside is 0,12 procent [24], wat vergelijkbaar is met de fenylethanolglycosiden van Cistanche. Activiteit spreekt tegen. Natuurlijke medicijnen hebben meestal de kenmerken van een uitgebreid presystemisch metabolisme en hun actieve metabolieten kunnen het algehele medicinale effect uitoefenen [25]. Daarom analyseert dit artikel hun metabole transformatieproces in vivo en in vitro en metabolieten, en bepaalt vervolgens het therapeutische effect ervan op osteoporose. actieve ingrediënten, farmacodynamiek en werkingsmechanisme.

1 In vivo en in vitro metabolisme van fenylethanolglycosiden in Cistanche

1.1 In vivo metabolisme-onderzoek van fenylethanolglycosiden in Cistanche Li et al. [26] gebruikte UHPLC-Q-TOF-MS om de urine, ontlasting en serum van ratten te bestuderen die oraal waterextracten van Cistanche kregen toegediend, en identificeerde voorlopig 71 metabolieten van Cistanche. Onder hen zijn er 25 prototypecomponenten en 46 metabolieten. Studies hebben aangetoond dat fenylethanolglycosiden voornamelijk worden gemetaboliseerd in het maagdarmkanaal van ratten. Cui et al. [27] diende 200 mg / kg echinacoside en verbascoside oraal toe aan ratten, verzamelde hun plasma, gal, ontlasting en urine en verwerkte de verzamelde monsters door UHPLC-ESI-Q-TOF-MS, ontdekte dat echinacoside en verbascoside duidelijke hepatische eerste hebben pass-effect, en hun metabolisme in plasma, feces en urine is vergelijkbaar, voornamelijk door herschikking, hydrolyse, reductie, dehydroxylatie, methylering, sulfatering en glucose

Glucuronidatie en andere metabolische routes produceren 18 metabolieten zoals cafeïnezuur en hydroxytyrosol, en er werd vastgesteld dat cafeïnezuur en hydroxytyrosol vergelijkbare biologische activiteiten hebben als echinacoside en verbascoside. Lei Li et al [28] verzamelden de ontlasting van honden die werden gevoed met totale fenylethanolglycosiden en analyseerden ze met HPLC.

Scheiding werd uitgevoerd om echinacoside, verbascoside, isoacteoside en 2'-acetylacteoside te verkrijgen, en de resultaten toonden aan dat echinacoside werd omgezet in verbascoside door een deglycatiereactie in de dikke darm.

1.2 In vitro metabolisme van fenylethanolglycosiden in Cistanche

Qian Hao et al [29] incubeerden echinacoside en menselijke darmflora gedurende verschillende tijdsperioden onder anaerobe omstandigheden in vitro, en gebruikten HPLC-ESI-MS om echinacoside en zijn metabolieten te detecteren, en ontdekten dat echinacoside Inuline door menselijke darmflora wordt gemetaboliseerd tot verbascoside , isoverbacoside en chamaedroside in vitro. [30] bestudeerde de metabole route van totale glycosiden van Cistanche in kunstmatig maagsap en darmsap, en gebruikte UHPLCESI-Q-TOF-MS om de componenten ervan te analyseren en te identificeren. Het bleek dat er 14 prototypecomponenten en 55 metabole componenten in kunstmatig maagsap zaten, en 4 prototypecomponenten en 86 metabolische componenten in kunstmatig darmsap. Metabolisme vindt plaats in kunstmatig maagsap en darmsap door acetylering, acetylering, sulfatering, glucuronidering en andere routes. [31] ontdekte dat fenylethanolglycosiden voornamelijk werden gemetaboliseerd tot hydroxytyrosol en cafeïnezuur door onderzoek naar het metabolisme van afkooksel van Cistanche bij ratten in vivo en menselijk in vitro maagdarmkanaalmetabolisme. De groep wordt continu gemetaboliseerd tot 3-hydroxyfenylpropionzuur en iridoïden worden gemetaboliseerd tot hun aglyconen.

Door het onderzoek naar het in vivo en in vitro metabolisme van de fenylethanolglycosiden van Cistanche, werd ontdekt dat de fenylethanolglycosiden van Cistanche voornamelijk door herschikking, hydrolyse, reductie, methylering, demethylering, hydroxylering, dehydroxylering, acetylering, sulfatering en glucuronidatieroutes gaan worden gemetaboliseerd tot hoofdproducten zoals hydroxytyrosol, cafeïnezuur, isoacteoside, 2′-acetylacteoside en chamaedroside, waaronder echinacoside[32], verbascoside[33], cafeïnezuur[34] en hydroxytyrosol[35] hebben goede effecten op de behandeling van osteoporose.

2 Farmacodynamiek tegen osteoporose van fenylethanolglycosiden in Cistanche

Xu Shanshan [32] bestudeerde het effect van echinacoside op T-lymfocyten op osteoblasten, en ontdekte dat door echinacoside geïntervenieerde supernatant van T-lymfocytenkweek (10 procent) tussenbeide kwam om osteoblasten gedurende 72 uur te behandelen, en een significant effect had op osteoblasten. Proliferatie en de expressie van osteoprotegerine (OPG) mRNA kan aanzienlijk worden bevorderd, en tegelijkertijd kan het de expressie van receptor activator ligand (RANKL) mRNA aanzienlijk remmen en een rol spelen bij de behandeling van osteoporose. Chen Weina [33] et al. bestudeerde het effect van acteoside op de proliferatie en differentiatie van in vitro gekweekte osteoblasten bij neonatale ratten, en vond dat 1×10-7-1×10-9 mol/L acteoside de osteogenese van de schedel van neonatale ratten aanzienlijk kan bevorderen . Celproliferatie en verbascoside met een uiteindelijke concentratie van 1×10-7 mol/L kunnen de activiteit van alkalische fosfatase (P<0.05) after acting on neonatal rat calvarial osteoblasts for 72 h, which is beneficial to the treatment of osteoblasts. Osteoporosis plays a role. Shi Qifu [34] studied the effect of caffeic acid on the formation and differentiation of osteoclasts, and found that caffeic acid can directly act on osteoclast precursor cells and osteoclasts, and affect the formation and differentiation of osteoclasts.

Concentratie-afhankelijke remming. Studies hebben aangetoond dat hydroxytyrosol de proliferatie en differentiatie van osteoblasten kan versterken en ook de vorming van osteoclastachtige cellen kan verminderen, wat een zeker effect heeft op de behandeling van osteoporose [35].

3 Anti-osteoporosemechanisme van fenylethanolglycosiden in Cistanche

Netwerkfarmacologische analyse wees uit dat er veel ingrediënten in Cistanche zijn die goede anti-osteoporose-effecten hebben, zoals echinacoside, motherwort, genipinic acid, verbascoside, decaffeoyl acteoside, etc., het belangrijkste effect Osteoblast-specifieke transcriptiefactoren Runt-gerelateerde transcriptiefactor 2 (RUNX2), interleukine 6 (IL-6), tumornecrosefactor (TNF), botgroei-eiwitfactor (BGP), osteoblast osteopontine (OPN), reactieve zuurstofspecies (ROS), mitogeen-geactiveerde proteïnekinase (MAPK ), FMS-achtige tyrosinekinase 3 (FLT3), ubiquitine-specifieke peptidase 10 (USP10) en andere doelwitten spelen een anti-osteoporose-rol [36].

Echinacoside en verbascoside zijn de representatieve componenten in Cistanche, met een hoog gehalte en een sterk effect, en ze verzetten zich voornamelijk tegen osteoporose via de volgende mechanismen.

3.1 Oestrogene effecten

Verlaagde oestrogeenspiegels kunnen leiden tot verminderde botdichtheid, verminderde botmassa en osteoporose [37]. Traditionele Chinese geneeskunde voor het versterken van nier-yang behandelt osteoporose veroorzaakt door oestrogeendeficiëntie door in te werken op de hypothalamus-hypofyse-gonade om hormoonspiegels te reguleren of door direct hormoonachtige effecten uit te oefenen om de ovariële functie te reguleren [38]. Wang Linlin et al [39] gebruikten de luciferase-reporter-plasmidemethode om het fyto-oestrogeneneffect van echinacoside en verbascoside in Cistanche te bestuderen, en ontdekten dat echinacoside en verbascoside oestrogeen samen met oestrogeen op het oestrogeenresponselement (ERE) kunnen antagoniseren, waardoor ze fyto-oestrogenenactiviteit vertonen. .

3.2 Regulering van de metabolische balans van Ca en P

Calcium en fosfor zijn essentiële sporenelementen voor het lichaam en belangrijke componenten van botweefsel, die deelnemen aan en de normale fysiologische functies van het lichaam behouden [40]. Bot is een van de belangrijkste doelorganen om het calcium- en fosformetabolisme te reguleren. Het werkt samen met calcitonine[41] en bijschildklierhormoon[42] om het calcium- en fosformetabolisme in het lichaam in balans te houden. Stoornissen van het calcium- en fosformetabolisme zijn het pathologische mechanisme van osteoporose. Elke schildklierdisfunctie kan botweefsel verstoren

Studies hebben aangetoond dat hydroxytyrosol de functie van schildkliercellen kan verbeteren, calcium op een stabiel niveau kan houden tijdens botvorming en -resorptie, waardoor de structuur en microstructuur van botweefsel kan worden verbeterd en een anti-osteoporose-rol kan spelen[43]. Li Caihong et al [44] ontdekten dat echinacoside de expressie van het OPN-gen in osteoblasten significant kan bevorderen en tegelijkertijd de neiging heeft om de secretie van OPN-eiwit te bevorderen. Als een van de fenotypes van osteoblasten speelt osteopontine (OPN) een belangrijke rol bij de mineralisatie en resorptie van botmatrix en kan het de functies van osteoblasten en osteoclasten reguleren om het effect van de behandeling van osteoporose te bereiken [45]. Hydroxytyrosol stimuleert de calciumafzetting op dosisafhankelijke wijze, remt osteoclastvorming met verhoogde calciumafzetting en heeft een therapeutisch effect op osteoporose [46].

3.3 Anti-oxidatieve stress

Superoxide-anion (O2-), waterstofperoxide (H2O2) en hydroxylradicaal (OH) vormen 95 procent van de reactieve zuurstofspecies (ROS) in het lichaam[47]. Osteoporose en botvorming, verbeterde botresorptie, etc. verstoren het botremodelleringsproces, wat leidt tot osteoporose [48]. De fenylethanolgroep en fenylpropenylgroep in echinacoside en verbascoside hebben beide orthofenolische hydroxylgroepen [49]. Deze structuur is gemakkelijk te combineren met vrije zuurstofradicalen en vermindert de schade van oxidatieve stress aan het lichaam [50]. Cafeïnezuur kan niet alleen het superoxide-anion (O2-) in het lichaam verwijderen, maar remt ook de vorming van vrije zuurstofradicalen en heeft een bepaald antioxiderende werking in het lichaam [51]. Hydroxytyrosol verlaagde de H2O2-niveaus in osteoblast MC3T3-E1-cellen [45].

3.4 RANK-RANKL-OPG-signaleringsroute

Receptoractivator van nucleaire factor-KB (RANK) -receptoractivator van nucleaire factor-KB-ligand (RANKL) -osteoprotegerine (OPG) signaleringstranscriptiesysteem [52] is een sleutelkoppelingssysteem dat botvorming en botresorptie reguleert, is een van de pathologische mechanismen van osteoporose [53]. RANKL is

Het ligand van RANK, dat zich specifiek aan de twee bindt, kan de differentiatie van osteoclasten bevorderen en de botresorptie verhogen [54]. OPG is een uitgescheiden glycoproteïne dat competitief kan binden aan RANKL, de combinatie van RANK en RANKL effectief kan blokkeren en botresorptie kan remmen [55]. Echinacoside kan dat zijn

Het verhogen van de verhouding OPG/RANKL kan botverlies bij postmenopauzale osteoporose veilig en effectief voorkomen en heeft een bepaald effect op de behandeling van osteoporose [56]. Actascoside remt botresorptie door de expressieniveaus van RANK en RANKL naar beneden te reguleren, waardoor osteoporose wordt voorkomen [57]. Cafeïnezuur [58] kan het OPG/RANKL-systeem opwaarts reguleren om botremodellering te verbeteren, het vermogen van osteoblastdifferentiatie en -rijping te verbeteren, en heeft een bepaald therapeutisch effect op osteoporose. Zhang et al[16] bestudeerden de anti-osteoporose-activiteit van Cistanche RANKL/RANK/TRAF6-gemedieerde signaalroute op het botmetabolisme bij ratten met ovariëctomie, en ontdekten dat Cistanche-extract de expressies van IKK, NF- κ en FAT2 En de expressie van cFos was opwaarts gereguleerd, wat aangeeft dat Cistanche-extract osteoclastdifferentiatie en botresorptie kan remmen door ANKL/RANK/TRAF-geïnduceerde NF-κ-activering en PI3K/AKT-inactivatie te voorkomen, evenals c-Fos-stimulatie en NFAT2-remming, heeft een zeker therapeutisch effect op osteoporotische ratten die ovariëctomie hebben ondergaan.

3.5 BMP2-Smad-Runx2-signaleringsroute

Botmorfogenetische eiwitten (BMP's) behoren tot de transformerende groeifactor (TGF-) superfamilie en bevorderen botgroei en -ontwikkeling [59]. BMP2 is een subtype van BMP's dat betrokken is bij de regulatie van osteoblastdifferentiatie [60]. De Smads-eiwitfamilie is het enige transductiemolecuul met signaaltransductie in TGF-cellen, dat kan combineren met andere transcriptiemoleculen om het responssignaal van het celmembraan naar de kern over te brengen voor regulatie [61]. Runx 2 (ook bekend als kernbindende factor a1, Cbfa1), hebben studies aangetoond dat deze factor osteoblastdifferentiatie kan reguleren door osteoblastgerelateerde genen direct of indirect te reguleren [62]. Het regulerende mechanisme van de BMP2-Smad-Runx2-route[63] is dat BMP2 zich bindt aan zijn receptor om het Smads-complex te activeren, en dat het Smads-complex Runx2 opwaarts reguleert bij de differentiatie van osteoblasten en chondrocyten, waardoor osteoblasten worden bevorderd proliferatie of osteogene differentiatie, die osteoporose kan behandelen

Loose-syndroom [64]. Echinacoside activeert de BMP/Smad-signaleringsroute door de expressieniveaus van BMP2 en Smad4 omhoog te reguleren, waardoor de proliferatie van osteoblasten bij ratten wordt bevorderd [65]. Tahara [66] ontdekte dat echinacoside-bevattend serum BMP2 aanzienlijk kan verhogen,

Smad1/5/8-, ZHX3-, Runx2- en OSX-mRNA- en eiwitexpressieniveaus suggereerden dat mesenchymale stamcellen uit het beenmerg werden geïnduceerd in osteoblasten via de BMP{5}}Smad-Runx2-route.

3.6 MAPK-ERK-signaleringsroute

De door mitogeen geactiveerde proteïnekinase (MAPK)-signaalroute [67], waaronder vier subfamilies, waaronder ERK, p38, JNK en ERK5, kan de overdracht van extracellulaire signalen naar intracellulaire doelen bemiddelen, waardoor celgroei, ontwikkeling, differentiatie en apoptose worden gereguleerd [68 ]. Studies hebben aangetoond dat echinacoside de fosforyleringsniveaus van ERK, p38 en JUNK [69] kan verhogen om de MAPK/ERK-signaalroute te activeren, waardoor de differentiatie van osteoblasten bij ratten wordt bevorderd, wat een bepaald effect heeft op de behandeling van osteoporose [65 ] .

3.7 FLT3-USP10-signaleringsroute

FMS-achtige tyrosinekinase 3 (FLT3) is een transmembraantyrosinasereceptor die, indien geactiveerd, celproliferatie stimuleert [70]. Studies hebben bevestigd dat FLT3 kan binden aan macrofaag-koloniestimulerende factor (M-CSF), kan worden gecombineerd met RANKL om de differentiatie van osteoclasten te induceren en een bepaald therapeutisch effect op osteoporose kan hebben [71]. Ubiquitine-specifieke peptidase (USP) 10 is een ubiquitine-specifiek eiwit

Studies hebben aangetoond dat USP10 niet alleen een belangrijk deubiquitinerend enzym is dat nodig is voor het behoud van FLT3-stabiliteit, maar ook de afbraak van FLT3-eiwit kan induceren door de activiteit van USP10 te remmen [72]. Actascoside kan door glucocorticoïden geïnduceerde osteoporose remmen rat USP10/

De activiteit van de FLT3-route, neerwaartse regulatie van het USP10 / FLT3-eiwitexpressieniveau om osteoporose bij ratten te verbeteren [73].

4 Samenvatting en Vooruitzichten

Cistanche, als een van de traditionele Chinese tonische medicijnen, heeft een breed scala aan biologische activiteiten en heeft een extreem hoge medicinale en eetbare waarde. De bovenstaande studies over het metabolisme vanfenylethanol glycosidenin Cistanche in vivo en in vitro, evenals de farmacodynamiek en het werkingsmechanisme tegen osteoporose werden samengevat, en de actieve ingrediënten en het werkingsmechanisme vanfenylethanol glycosidenin Cistanche bij het voorkomen en behandelen van osteoporose werden verduidelijkt. De preventie en behandeling van osteoporose veroorzaakt door de afname van de oestrogeensecretie en de achteruitgang van verschillende fysieke functies bij postmenopauzale vrouwen heeft een theoretische basis gelegd. Met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie en de verdieping van het begrip van mensenCistanche, is gebleken dat, of het nu gebaseerd is op de theorie van "nier regerende botten" in de traditionele Chinese geneeskunde of modern wetenschappelijk onderzoek, bewezen kan worden dat Cistanche een goed anti-osteoporose-effect heeft. Het onderzoek naar de in vivo en in vitro metabolische transformatie en het anti-osteoporosemechanisme van andere componenten van Cistanche is echter niet perfect en in de toekomst kan verder onderzoek worden gedaan. Het is te hopen dat er meer medicijnen tegen osteoporose en gezondheidsvoeding van Cistanche zullen worden vrijgegeven, zodat de kostbare hulpbron van Cistanche volledig kan worden benut en effectief kan worden ontwikkeld.

Steun:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950