Cistanche Deserticola fenüületanoolglükosiidide osteoporoosivastase mehhanismi uurimise edusammud

Abstraktne:Cistancheon väärtuslik toitev ravimmaterjal, mida tuntakse kui "kõrbe ženšenn", ning sellel on äärmiselt kõrge meditsiiniline ja söödav väärtus. Farmakoloogilised uuringud on seda kinnitanudCistancheon oksüdatsiooni-, põletiku-, väsimus-, vananemis-, osteoporoosi-, lahtistav, maksakaitse, immuunregulatsiooni ja muud farmakoloogilised toimed, sealhulgasfenüületanoolglükosiididon üks selle peamisi toimeaineid. Viimastel aastatel on osteoporoosivastane toimefenüületanoolglükosiididsisseCistancheon pälvinud laialdast tähelepanu.ehhinakosiidjaverbascosideon tüüpilised komponendid. Metaboolse transformatsiooni protsessi ja toodete uurimise edusammud in vivo ja in vitro, samuti ravimi farmakodünaamika ja toimemehhanism.osteoporoosivastaneon läbi vaadatud, et pakkuda viiteid Cistanche eksperimentaalsetele uuringutele, ravimite ja tervislike toiduainete väljatöötamisele ning kliinilisele rakendusele.

Märksõnad:Cistanche;fenüületanoolglükosiidid; metabolism in vivo ja in vitro;osteoporoosivastane; farmakodünaamika; toimemehhanism

Osteoporoos(OP) on süsteemne luu ainevahetushaigus, mida iseloomustabvähenenud luutihedus, vähenenud luu tugevus, luukoe kahjustus, luumassi ja luu mineraalide kadu,suurenenud luude haprus, ja vastuvõtlikkus luumurdudele[1] ], mis on sagedamini eakatel inimestel, on muutunud kogu maailmas silmitsi seisvaks terviseprobleemiks, põhjustades maailma inimeste laialdast muret [2]. Kliiniliselt kasutatakse peamiselt osteoporoosi ennetamiseks ja raviks ravimeid, mis soodustavad luu moodustumist, pärsivad luu resorptsiooni ja millel on kahekordne toime. Lääne meditsiinis kaltsitoniin [3], bisfosfonaadid [4], östrogeeni asendusravi [5], selektiivsed östrogeeni retseptori modulaatorid [6], denosumab [7], raneseli strontsiumhape [8] osteoporoosi raviks, neil ravimitel on ohutusprobleemid, nende ravimite pikaajaline kasutamine põhjustab erineva raskusastmega südame- ja tserebrovaskulaarseid haigusi, venoosset trombembooliat, rinnavähki ja muid kõrvaltoimeid [9].

75 protsenti fenüületanoolglükosiidid Tistanche ekstrakt

Cistanche (Cistanche YCMa) on üks traditsioonilisi Hiina ravimmaterjale toonikute jaoks, tuntud ka kui Da Yun ja Cistanche. 10], esmakordselt salvestatud "Shen Nong Baicao Jing", mis on loetletud kõrgeima klassina [11], magus, soolane, soe, kuulub neerumeridiaani, jämesoole meridiaani, tuntud kui "kõrbe ženšenn". Tistanche on mitmeaastane parasiittaim, mis parasiteerib peamiselt kõrbe- ja kõrbeliiva siduvate taimede, nagu perekond Haloxylon ja Salix, juurtes. Praegu on maailmas umbes 22 liiki, mis on levinud peamiselt Euraasia soojades ja kuivades piirkondades. Hiinas on 5 liiki Cistanche, mis on levinud peamiselt Sise-Mongoolias, Xinjiangis, Qinghais, Ningxias ning teistes Loode-Hiina kõrbetes ja kõrbetes[12]. Tistanche on iidsetest aegadest olnud nii meditsiini- kui ka toidutaim. Paljud kirjandused näitavad, et Cistanche'il on vananemisvastane [13], põletikuvastane [14], oksüdatsioonivastane [15], osteoporoosivastane [16], depressioonivastane [17]. Sellel on bioloogiline toime, nagu soolestikku niisutav ja lahtistav [18], seega on sellel äärmiselt kõrge majanduslik väärtus [19]. Traditsioonilise hiina meditsiini teooria usub, et osteoporoosi peamine põhjus on maksa, põrna ja neerude puudulikkus [20]. Cistanche kosutab neerude yangi ning annab kasu essentsile ja verele. Kaasaegsed uuringud on tõestanud, et Cistanche omab osteoporoosivastast toimet [16, 21-22] ja seda saab kasutada osteoporoosi raviks. Fenüületüülglükosiidid on Cistanche üks peamisi aktiivseid komponente. Esiteks on "Hiina Rahvavabariigi farmakopöas" selgelt sätestatud, et ehhinakosiid ja verbaskosiid, fenüületanoolglükosiidide tüüpilised komponendid, on Cistanche kvaliteedikontrolli komponendid [10]. Ehhinakosiidi absoluutne biosaadavus (F, protsenti) on 0,83 protsenti [23] ja verbaskosiidi suukaudne biosaadavus (F, protsenti) on 0,12 protsenti [24], mis on sarnane Cistanche’i fenüületanoolglükosiididega. Tegevus on vastuolus. Loodusravimitel on tavaliselt ulatusliku presüsteemse metabolismi tunnused ja nende aktiivsed metaboliidid võivad avaldada üldist ravitoimet[25]. Seetõttu analüüsib käesolev artikkel nende metaboolset transformatsiooniprotsessi in vivo ja in vitro ning metaboliite ning seejärel määrab selle terapeutilise toime osteoporoosile. toimeained, farmakodünaamika ja toimemehhanism.

1 Fenüületanoolglükosiidide metabolism in vivo ja in vitro Cistanche'is

1.1 Fenüületanoolglükosiidide metabolismi in vivo uurimine artiklis Cistanche Li et al. [26] kasutas UHPLC-Q-TOF-MS-i, et uurida rottide uriini, väljaheidet ja seerumit, kellele manustati suukaudselt Cistanche veeekstrakte, ning tuvastas esialgselt 71 Cistanche metaboliiti. Nende hulgas on 25 prototüübi komponenti ja 46 metaboliiti. Uuringud on näidanud, et fenüületanoolglükosiidid metaboliseeruvad peamiselt rottide seedetraktis. Cui et al. [27] manustati rottidele suukaudselt 200 mg/kg ehhinakosiidi ja verbaskosiidi, kogusid nende plasmat, sapi, väljaheiteid ja uriini ning töödelsid kogutud proove UHPLC-ESI-Q-TOF-MS abil, leidsid, et ehhinakosiidil ja verbaskosiidil on ilmselge esmalt maksa. -läbilaskeefekt ning nende metabolism plasmas, väljaheites ja uriinis on sarnane, peamiselt ümberkorraldamise, hüdrolüüsi, redutseerimise, dehüdroksüülimise, metüülimise, sulfaadimise ja glükoosi kaudu.

Glükuronidatsioon ja muud metaboolsed teed toodavad 18 metaboliiti, nagu kohvhape ja hüdroksütürosool, ning leiti, et kohvhappel ja hüdroksütürosoolil on ehhinakosiidi ja verbaskosiidiga sarnane bioloogiline toime. Lei Li jt[28] kogusid fenüületanoolglükosiididega toidetud koerte väljaheited ja analüüsisid neid HPLC abil.

Eraldamine viidi läbi ehhinakosiidi, verbaskosiidi, isoakteosiidi ja 2'-atsetüülakteosiidi saamiseks ning tulemused näitasid, et ehhinakosiid muudeti verbaskosiidiks jämesoole deglükatsioonireaktsiooni kaudu.

1.2 Fenüületanoolglükosiidide in vitro metabolism Cistanche'is

Qian Hao jt[29] inkubeerisid ehhinakosiidi ja inimese soolefloorat erinevatel ajavahemikel anaeroobsetes tingimustes in vitro ning kasutasid ehhinakosiidi ja selle metaboliitide tuvastamiseks HPLC-ESI-MS-i ning leidsid, et ehhinakosiidi inuliini metaboliseerib inimese soolestiku mikrofloora verbaskosiidiks. , isoverbakosiid ja kamaedrosiid in vitro. [30] uuris Cistanche koguglükosiidide metaboolset rada kunstlikus maomahlas ja soolemahlas ning kasutas selle komponentide analüüsimiseks ja tuvastamiseks UHPLCESI-Q-TOF-MS-i. Leiti, et kunstlikus maomahlas oli 14 prototüübi komponenti ja 55 metaboolset komponenti ning tehissoolemahlas 4 prototüübi komponenti ja 86 metaboolset komponenti. Metabolism toimub kunstlikus maomahlas ja soolemahlas atsetüülimise, atsetüülimise, sulfaadimise, glükuronisatsiooni ja muude radade kaudu. [31] leidsid, et fenüületanoolglükosiidid metaboliseerusid peamiselt hüdroksütürosooliks ja kohvhappeks, uurides Cistanche keetmise metabolismi rottidel in vivo ja inimese in vitro seedetrakti metabolismi. Rühm metaboliseeritakse pidevalt 3-hüdroksüfenüülpropioonhappeks ja iridoidid metaboliseeritakse nende aglükoonideks.

Cistanche fenüületanoolglükosiidide in vivo ja in vitro metabolismi uuringute käigus leiti, et Cistanche fenüületanoolglükosiidid läbivad peamiselt ümberkorraldamise, hüdrolüüsi, redutseerimise, metüülimise, demetüülimise, hüdroksüülimise, dehüdroksüülimise, atsetüülimise, sulfaadimise ja glükuroonimise teed. metaboliseeruvad sellisteks peamisteks toodeteks nagu hüdroksütürosool, kohvhape, isoakteosiid, 2'-atsetüülakteosiid ja chamaedrosiid, millest ehhinakosiid[32], verbaskosiid[33], kohvhape[34] ja hüdroksütürosool[35] avaldavad head mõju ravile. osteoporoosist.

2 Fenüületanoolglükosiidide osteoporoosivastane farmakodünaamika Cistanche'is

Xu Shanshan [32] uuris ehhinakosiidi mõju T-lümfotsüütidele osteoblastidele ja leidis, et ehhinakosiidiga segatud T-lümfotsüütide kultuuri supernatant (10 protsenti) ravis osteoblaste 72 tunni jooksul ja avaldas märkimisväärset mõju osteoblastidele. Osteoprotegeriini (OPG) mRNA proliferatsiooni ja ekspressiooni saab oluliselt soodustada ning samal ajal võib see oluliselt pärssida retseptori aktivaatori ligandi (RANKL) mRNA ekspressiooni ja mängida rolli osteoporoosi ravis. Chen Weina [33] jt. uuris akteosiidi mõju vastsündinud rottidel in vitro kultiveeritud osteoblastide proliferatsioonile ja diferentseerumisele ning leidis, et 1×10-7-1×10-9 mol/L akteosiid võib oluliselt soodustada vastsündinute rottide kolju osteogeneesi . Rakkude proliferatsioon ja verbaskosiid lõppkontsentratsiooniga 1 × 10-7 mol/L võivad oluliselt suurendada aluselise fosfataasi aktiivsust (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.

Kontsentratsioonist sõltuv pärssimine. Uuringud on leidnud, et hüdroksütürosool võib suurendada osteoblastide proliferatsiooni ja diferentseerumist ning samuti vähendada osteoklastilaadsete rakkude moodustumist, millel on teatav mõju osteoporoosi ravile [35].

3 Fenüületanoolglükosiidide osteoporoosivastane mehhanism Cistanche'is

Võrgufarmakoloogia analüüs näitas, et Cistanche'is on palju koostisosi, millel on hea osteoporoosivastane toime, nagu ehhinakosiid, emarohi, genipiinhape, verbaskosiid, dekofeoüülakteosiid jne, peamine toime Osteoblastispetsiifilised transkriptsioonifaktorid Runtiga seotud transkriptsioonifaktor 2 (RUNX2), interleukiin 6 (IL-6), tuumori nekroosifaktor (TNF), luu kasvuvalgu faktor (BGP), osteoblastide osteopontiin (OPN), reaktiivsed hapniku liigid (ROS), mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaas (MAPK) ), FMS-i sarnane türosiinkinaas 3 (FLT3), ubikvitiini-spetsiifiline peptidaas 10 (USP10) ja teised sihtmärgid mängivad osteoporoosivastast rolli [36].

Ehhinakosiid ja verbaskosiid on Cistanche tüüpilised komponendid, millel on kõrge sisaldus ja tugev toime ning need on peamiselt vastu osteoporoosile järgmiste mehhanismide kaudu.

3.1 Östrogeenne toime

Östrogeeni taseme langus võib põhjustada luutiheduse, luumassi vähenemise ja osteoporoosi [37]. Traditsiooniline Hiina meditsiin neeru-yangi toniseerimiseks ravib östrogeenipuudusest põhjustatud osteoporoosi, toimides hüpotalamusele-hüpofüüsi-sugunäärmele, et reguleerida hormoonide taset või avaldades otseselt hormoonitaolist toimet munasarjade funktsiooni reguleerimiseks[38]. Wang Linlin jt[39] kasutasid lutsiferaasi reporterplasmiidi meetodit ehhinakosiidi ja verbaskosiidi fütoöstrogeeniefekti uurimiseks Cistanche'is ning leidsid, et ehhinakosiid ja verbaskosiid võivad antagoniseerida östrogeeni koos östrogeeniga östrogeeni vastuse elemendil (ERE), avaldades seega fütoestrogeeni aktiivsust. .

3.2 Ca ja P metaboolse tasakaalu reguleerimine

Kaltsium ja fosfor on keha jaoks olulised mikroelemendid ja luukoe olulised komponendid, osaledes keha normaalsetes füsioloogilistes funktsioonides ja säilitades neid [40]. Luu on üks peamisi kaltsiumi ja fosfori metabolismi reguleerivaid sihtorganeid. See toimib koos kaltsitoniini[41] ja paratüreoidhormooniga[42], et säilitada kaltsiumi ja fosfori ainevahetuse tasakaal organismis. Kaltsiumi ja fosfori metabolismi häired on osteoporoosi patoloogiline mehhanism. Kõik kilpnäärme talitlushäired võivad luukoe häirida

Uuringud on näidanud, et hüdroksütürosool võib parandada kilpnäärme rakkude talitlust, säilitada kaltsiumi stabiilsel tasemel luu moodustumise ja resorptsiooni ajal, parandades seeläbi luukoe struktuuri ja mikrostruktuuri ning mängida osteoporoosivastast rolli[43]. Li Caihong jt [44] leidsid, et ehhinakosiid võib märkimisväärselt soodustada OPN geeni ekspressiooni osteoblastides ja samal ajal on sellel kalduvus soodustada OPN valgu sekretsiooni. Osteoblastide ühe fenotüübina mängib osteopontiin (OPN) olulist rolli luumaatriksi mineraliseerumisel ja resorptsioonil ning võib reguleerida osteoblastide ja osteoklastide funktsioone, et saavutada osteoporoosi raviefekt [45]. Hüdroksütürosool stimuleerib kaltsiumi ladestumist annusest sõltuval viisil, inhibeerib osteoklastide moodustumist kaltsiumi suurenenud ladestumisega ja omab terapeutilist toimet osteoporoosile [46].

3.3 Antioksüdatiivne stress

Superoksiidi anioon (O2-), vesinikperoksiid (H2O2) ja hüdroksüülradikaal (OH) moodustavad 95 protsenti reaktiivsetest hapnikuliikidest (ROS) kehas[47]. Osteoporoos ja luude moodustumine, luude resorptsioon jm häirivad luude remodelleerumisprotsessi, põhjustades osteoporoosi [48]. Fenüületanoolrühmal ja fenüülpropenüülrühmal ehhinakosiidis ja verbaskosiidis on mõlemal ortofenoolsed hüdroksüülrühmad [49]. Seda struktuuri on lihtne hapniku vabade radikaalidega kombineerida ja see vähendab oksüdatiivse stressi kahjustusi kehale [50]. Kofeiinhape ei suuda mitte ainult eemaldada organismist superoksiidi aniooni (O2-), vaid pärssida ka hapniku vabade radikaalide teket ning omab organismis teatud antioksüdantset toimet [51]. Hüdroksütürosool vähendas H2O2 taset osteoblastide MC3T3-E1 rakkudes [45].

3.4 RANK-RANKL-OPG signaalirada

Tuumafaktori-κB (RANK) retseptori aktivaator-tuumafaktori-κB ligandi (RANKL)-osteoprotegeriini (OPG) signaalitranskriptsioonisüsteemi retseptori aktivaator[52] on võtmeühendussüsteem, mis reguleerib luu moodustumist ja luu resorptsiooni. Osteoporoosi patoloogilised mehhanismid [53]. RANKL on

RANK-i ligand, mis seondub spetsiifiliselt nende kahega, võib soodustada osteoklastide diferentseerumist ja suurendada luu resorptsiooni [54]. OPG on sekreteeritud glükoproteiin, mis suudab konkureerivalt seonduda RANKL-iga, blokeerida tõhusalt RANK-i ja RANKL-i kombinatsiooni ning pärssida luu resorptsiooni [55]. Ehhinakosiid võib olla

OPG/RANKL-i suhte suurendamine võib ohutult ja tõhusalt ennetada luuhõrenemist menopausijärgse osteoporoosi korral ning sellel on teatav mõju osteoporoosi ravile [56]. Aktaskosiid pärsib luu resorptsiooni, vähendades RANK-i ja RANKL-i ekspressioonitasemeid, hoides seeläbi ära osteoporoosi [57]. Kofeiinhape [58] võib OPG/RANKL-i süsteemi ülesreguleerida, et parandada luude remodelleerumist, parandada osteoblastide diferentseerumise ja küpsemise võimet ning omada teatud terapeutilist toimet osteoporoosile. Zhang jt[16] uurisid Cistanche RANKL/RANK/TRAF6-vahendatud signaaliraja osteoporoosivastast toimet luu ainevahetusele rottidel, kellel oli eemaldatud munasarjad, ja leidsid, et Cistanche ekstrakt võib alandada IKK , NF- ekspressiooni. κ ja FAT2 Ja cFos-i ekspressioon oli ülesreguleeritud, mis näitab, et Cistanche ekstrakt võib inhibeerida osteoklastide diferentseerumist ja luu resorptsiooni, takistades ANKL/RANK/TRAF-indutseeritud NF-κ aktivatsiooni ja PI3K/AKT inaktiveerimist, samuti c-Fos stimulatsiooni. ja NFAT2 inhibeerimisel on teatav terapeutiline toime osteoporootilistel rottidel, kellel on munasarjade eemaldamine.

3.5 BMP2-Smad-Runx2 signaalirada

Luu morfogeneetilised valgud (BMP-d) kuuluvad transformeeriva kasvufaktori (TGF-) superperekonda ning soodustavad luu kasvu ja arengut [59]. BMP2 on BMP-de alatüüp, mis on seotud osteoblastide diferentseerumise reguleerimisega [60]. Smadsi valgu perekond on ainus transduktsioonimolekul, millel on TGF-rakkudes signaaliülekanne, mis võib kombineerida teiste transkriptsioonimolekulidega, et kanda vastussignaal rakumembraanilt reguleerimiseks tuuma[61]. Runx 2 (tuntud ka kui tuuma sidumisfaktor a1, Cbfa1) uuringud on näidanud, et see tegur võib reguleerida osteoblastide diferentseerumist, reguleerides otseselt või kaudselt osteoblastidega seotud geene [62]. BMP2-Smad-Runx2 raja[63] regulatiivne mehhanism seisneb selles, et BMP2 seondub oma retseptoriga Smadsi kompleksi aktiveerimiseks ja Smadsi kompleks reguleerib Runx2 üles osteoblastide ja kondrotsüütide diferentseerumisel, soodustades seeläbi osteoblastide teket. proliferatsioon või osteogeenne diferentseerumine, mis võib ravida osteoporoosi

Lahtine sündroom [64]. Ehhinakosiid aktiveerib BMP/Smad signaaliraja, reguleerides üles BMP2 ja Smad4 ekspressioonitasemeid, soodustades seeläbi roti osteoblastide vohamist [65]. Tahara[66] leidis, et ehhinakosiidi sisaldav seerum võib BMP2 oluliselt ülesreguleerida,

Smad1/5/8, ZHX3, Runx2 ja OSX mRNA ja valgu ekspressioonitasemed viitasid sellele, et luuüdi mesenhümaalsed tüvirakud indutseeriti osteoblastidesse BMP2-Smad-Runx2 raja kaudu.

3.6 MAPK-ERK signaalirada

Mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaasi (MAPK) signaalirada[67], sealhulgas neli alamperekonda, sealhulgas ERK, p38, JNK ja ERK5, võivad vahendada rakuväliste signaalide edastamist rakusiseste sihtmärkideni, reguleerides seeläbi rakkude kasvu, arengut, diferentseerumist ja apoptoosi [68]. ]. Uuringud on leidnud, et ehhinakosiid võib ülesreguleerida ERK, p38 ja JUNK[69] fosforüülimise taset, et aktiveerida MAPK/ERK signaalirada, soodustades seeläbi roti osteoblastide diferentseerumist, millel on teatav mõju osteoporoosi ravile[65]. ] .

3.7 FLT3-USP10 signaalirada

FMS-i sarnane türosiinkinaas 3 (FLT3) on transmembraanne türosinaasi retseptor, mis aktiveerituna stimuleerib rakkude proliferatsiooni [70]. Uuringud on kinnitanud, et FLT3 võib seostuda makrofaagide kolooniaid stimuleeriva faktoriga (M-CSF), kombineerida RANKL-iga, et kutsuda esile osteoklastide diferentseerumist, ja omada teatud terapeutilist toimet osteoporoosile[71]. Ubikvitiini-spetsiifiline peptidaas (USP) 10 on ubikvitiini spetsiifiline valk

Uuringud on näidanud, et USP10 ei ole mitte ainult peamine deubikvitineeriv ensüüm, mis on vajalik FLT3 stabiilsuse säilitamiseks, vaid võib USP10 aktiivsust pärssides indutseerida ka FLT3 valgu lagunemist [72]. Aktaskosiid võib inhibeerida glükokortikoididest põhjustatud osteoporoosi roti USP10/

FLT3 raja aktiivsus, USP10/FLT3 valgu ekspressioonitaseme alandamine roti osteoporoosi parandamiseks[73].

4 Kokkuvõte ja väljavaade

Cistanche kui üks traditsioonilisi Hiina toniseerivaid ravimeid on laia bioloogilise toimega ning äärmiselt kõrge ravi- ja söödava väärtusega. Ülaltoodud uuringud ainevahetuse kohtafenüületanoolglükosiididCistanche in vivo ja in vitro, samuti farmakodünaamika ja osteoporoosivastase toimemehhanismi kokkuvõte ning toimeained ja toimemehhanismfenüületanoolglükosiididCistanche'is selgitati osteoporoosi ennetamist ja ravi. Östrogeeni sekretsiooni vähenemisest ja erinevate kehaliste funktsioonide langusest tingitud osteoporoosi ennetamine ja ravi menopausijärgses eas naistel on pannud teoreetilise aluse. Teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga ning inimeste arusaamise süvenemisegaCistanche, leitakse, et olenemata sellest, kas see põhineb traditsioonilises hiina meditsiinis kasutatud "neeru reguleerivate luude" teoorial või kaasaegsetel teadusuuringutel, saab tõestada, et Cistanche'il on hea osteoporoosivastane toime. Cistanche'i teiste komponentide in vivo ja in vitro metaboolse transformatsiooni ja osteoporoosivastase mehhanismi uuringud ei ole aga täiuslikud ning tulevikus saab teha täiendavaid uuringuid. Loodetavasti lastakse välja rohkem Cistanche osteoporoosivastaseid ravimeid ja tervislikke toite, et Cistanche väärtuslikku ressurssi saaks täielikult ära kasutada ja tõhusalt arendada.

Toetus:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950