Μέρος 1 Η εχινακοσίδη αυξάνει την ποσότητα σπέρματος σε αρουραίους στοχεύοντας τον υποθαλαμικό υποδοχέα ανδρογόνου

Zhihui Jiang1,2, Bo Zhou2, Xinping Li2, Gordon M. Kirby3 & Xiaoying Zhang1,2

Η ανδρική υπογονιμότητα είναι ένα σημαντικό ζήτημα υγείας με εκτιμώμενο επιπολασμό 4,2 τοις εκατό της ανδρικής υπογονιμότητας παγκοσμίως. Η πρώιμη δουλειά μας το απέδειξε αυτόΕκχυλίσματα Cistancheπροστασία από την καταστροφή του σπέρματος σε ποντίκια και αυτόεχινακοσίδη(ECH) είναι ένα από τα κύρια ενεργά συστατικά. Εδώ αναφέρουμε έναν ουσιαστικό ρόλο για το ECH, ένα φυσικό προϊόν που αναστρέφει ή προστατεύει από την ολιγοασθενική ασπερμία σε αρουραίους. Η ECH προσδιορίστηκε με HPLC, η ποσότητα και η ποιότητα του σπέρματος αξιολογήθηκαν και τα επίπεδα ορμονών προσδιορίστηκαν με ραδιο-ανοσοροφητικό προσδιορισμό. Η ECH μείωσε τα επίπεδα του υποδοχέα ανδρογόνου (AR) και των βασικών γονιδίων που σχετίζονται με στεροειδογόνο, όπως προσδιορίστηκε με ανάλυση Western blot και qPCR. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ECH και AR αξιολογήθηκε με έμμεση ELISA και μοριακή σύνδεση. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το ECH σε συνδυασμό με το υποθαλαμικό AR στον θύλακα των Met-894 και Val-713 αναστέλλει τη μεταφορά του AR από το κυτταρόπλασμα στους πυρήνες στον υποθάλαμο. Ενώ η αρνητική ανατροφοδότηση της ρύθμισης των ορμονών του φύλου αναστέλλεται, η θετική ανάδραση διεγείρεται για να αυξήσει την έκκριση της ωχρινοτρόπου ορμόνης και της τεστοστερόνης ενισχύοντας στη συνέχεια την ποσότητα του σπέρματος. Συνολικά, αυτά τα δεδομένα καταδεικνύουν ότι η ECH μπλοκάρει τη δραστηριότητα AR στον υποθάλαμο για να αυξήσει την ποσότητα του σπέρματος και να προστατεύσει από την ολιγοασθενοσπερμία σε αρουραίους.

Η παραγωγή τεστοστερόνης στα κύτταρα των όρχεων ρυθμίζεται έντονα από τον άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-γοναδικής μοίρας (HPG) σχηματίζοντας έναν ομοιοστατικό βρόχο ανάδρασης1. Η ορμόνη απελευθέρωσης γοναδοτροφίνης (GnRH), που εκκρίνεται από τον υποθάλαμο, μπορεί να διεγείρει την έκκριση της ωχρινοτρόπου ορμόνης (LH) από την υπόφυση, η οποία διεγείρει περαιτέρωτεστοστερόνηπαραγωγή σε κύτταρα Leydig των όρχεων. Η τεστοστερόνη βιοσυντίθεται από μια σειρά στεροειδογόνων ενζύμων. Ως μία από τις κύριες οδούς, η στεροειδογόνος οξεία ρυθμιστική πρωτεΐνη (StAR) μπορεί να μεταφέρει τη χοληστερόλη από ενδοκυτταρικές πηγές στα μιτοχόνδρια2 όπου εκτίθεται στο ένζυμο διάσπασης της πλευρικής αλυσίδας της χοληστερόλης (CYP11A1), 3 -αφυδρογονάση υδροξυστεροειδούς (HSD3), {HSD3), {6}}υδροξυλάση (CYP17A1) και 17 -υδροξυστεροειδής αφυδρογονάση (HSD 17 ) που καταλύουν τη μετατροπή της χοληστερόλης σε τεστοστερόνη3,4. Στη συνέχεια, η τεστοστερόνη ανατροφοδοτεί αρνητικά το στοιχείο HPG για να ρυθμίσει προς τα κάτω περαιτέρω έκκριση LH με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Η επίδραση της τεστοστερόνης στον βρόχο ανάδρασης του άξονα HPG συμβαίνει με τη σύνδεση με τον υποδοχέα ανδρογόνων (AR), που βρίσκεται τόσο στον υποθάλαμο όσο και στην υπόφυση5. Στα ποντίκια, η κατάλυση του AR και η ελάχιστη παραγωγή τεστοστερόνης προκαλούν αύξηση των επιπέδων της LH και της ωοθυλακιοτρόπου ορμόνης (FSH)6, υποδηλώνοντας ότι το AR συμμετέχει στη ρύθμιση του βρόχου αρνητικής τροφοδοσίας. Ο κλασικός γονιδιωματικός μηχανισμός τουτεστοστερόνηΗ σηματοδότηση συμβαίνει όταν η τεστοστερόνη διαχέεται στο κύτταρο και συνδέεται με το AR. Αυτό το σύμπλεγμα συνδέτη-υποδοχέα μετατοπίζεται στον πυρήνα όπου συνδέεται με στοιχεία απόκρισης ανδρογόνων (AREs) στις ρυθμιστικές περιοχές των γονιδίων που ανταποκρίνονται στην τεστοστερόνη για να τροποποιήσει τη μετατόπισή τους. Η τεστοστερόνη επάγει επίσης τη μη κλασική οδό της δράσης της στεροειδούς ορμόνης, που χαρακτηρίζεται από γρήγορα γεγονότα που οδηγούν στην ενεργοποίηση των κυτοσολικών σηματοδοτικών καταρράξεων που συνήθως ενεργοποιούνται από αυξητικούς παράγοντες7,8. Τα κλασικά και τα μη κλασικά μονοπάτια τεστοστερόνης συμβάλλουν στη διατήρηση της σπερματογένεσης και της γονιμότητας. Ωστόσο, η λειτουργία του AR είναι πιο σημαντική στην κλασική οδό, καθώς η τεστοστερόνη δρα για να αυξήσει την ποιότητα του σπέρματος. Η εχινακοσίδη (ECH) είναι ένα από τα βιοδραστικά συστατικά που προέρχονται από τα φαρμακευτικά είδη φυτών Echinacea9 καιCistanche10. Με ένα ευρύ φάσμα φαρμακολογικών δραστηριοτήτων, εκχυλίσματα της Echinacea είναι 1 Research Center of Modern Biotechnology, School of Biotechnology and Food Engineering, Anyang Institute of Technology, Anyang, Henan, 455000, China. 2 College of Veterinary Medicine, Northwest A & F University, Yangling, Shaanxi, 712100, Κίνα. 3Department of Biomedical Sciences, Ontario Veterinary College, University of Guelph, Guelph, Ontario, N1G 2W1, Canada. Η αλληλογραφία και τα αιτήματα για υλικά θα πρέπει να απευθύνονται στην XZ

Cistancheεχινακοσίδημπορεί να βελτιώσει τη λειτουργία των νεφρών και να ενισχύσειτεστοστερόνη

Για περισσότερες πληροφορίες επικοινωνήστε με:Joanna.jia@wecistanche.com

ένα από τα πιο δημοφιλή φυτικά συμπληρώματα στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ, κυρίως λόγω των αντιοξειδωτικών τους ιδιοτήτων11 και της ικανότητάς τους να αποτρέπουν το κοινό κρυολόγημα12. Με ενδιαφέρο,Cistancheεκχυλίσματα και ECH έχουν παραδοσιακά χρησιμοποιηθεί ως τονωτικό παράγοντα για τη θεραπεία της αναπαραγωγικής δυσλειτουργίας και για την ενίσχυση της ανδρικής σεξουαλικής δραστηριότητας στην παραδοσιακή κινεζική ιατρική10. Ορισμένα εξωχρηματιστηριακά προϊόντα τηςΕκχύλιση κιστάνζηςέχουν αναπτυχθεί ως θρεπτικά συμπληρώματα και κερδίζουν δημοτικότητα στις αγορές υγιεινών τροφών της Κίνας και ορισμένων άλλων ασιατικών χωρών (Κίνα Τροφίμων και Φαρμάκων)13. Ωστόσο, οι υποκείμενοι μηχανισμοί της δράσης της ECH παραμένουν ασαφείς. Η ανδρική υπογονιμότητα είναι ένα σημαντικό ζήτημα υγείας με εκτιμώμενο επιπολασμό 4,2 τοις εκατό της ανδρικής υπογονιμότητας παγκοσμίως14. Η διάγνωση της ανδρικής υπογονιμότητας βασίζεται επί του παρόντος στη μελέτη της ποιότητας του σπέρματος, συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης σπερματικών παραμέτρων όπως η συγκέντρωση, η κινητικότητα και η μορφολογία του σπέρματος15. Η δισφαινόλη Α που μιμείται το οιστρογόνο (BPA) είναι μια ευρέως διαδεδομένη περιβαλλοντική μόλυνση που έχει μελετηθεί για την επίδρασή της στην ανδρική γονιμότητα σε πολλά είδη ζώων και ανθρώπων16. Η BPA διαταράσσει τον άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-γοναδικής μοίρας, αναστέλλει τις εκφράσεις των στεροειδογενών ενζύμων των όρχεων και τη σύνθεση της τεστοστερόνης στα αρσενικά νεογνά17, προκαλώντας μια κατάσταση υπογοναδοτροπικού υπογοναδισμού18. Σε αυτή τη μελέτη, διερευνούμε τις επιδράσεις της ECH στην ποιότητα του σπέρματος και στα επίπεδα ορμονών. Επιπλέον, το BPA επιλέχθηκε ως παράγοντας μοντέλου τραυματισμού σπέρματος για περαιτέρω μελέτη της προστατευτικής επίδρασης της ECH έναντι της κακής ποιότητας σπέρματος.

Το Cistanche deserticola έχει πολλά αποτελέσματα, κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

Αποτελέσματα

Η ECH ενισχύει την ποσότητα του σπέρματος.

Ο αριθμός των σπερματοζωαρίων στην ουραία επιδιδυμίδα, η βιωσιμότητα του σπέρματος και η κινητικότητα του σπέρματος παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Η θεραπεία με 80 mg/kg ECH και 15 mg/kg προπιονικής τεστοστερόνης (TP) αύξησε σημαντικά τον αριθμό των σπερματοζωαρίων της επιδιδυμίδας. Ωστόσο, δεν υπήρχε σημαντική διαφορά στη βιωσιμότητα και την κινητικότητα του σπέρματος.

Η ECH αυξάνει τα επίπεδα τεστοστερόνης και LH στον ορό, τον εγκέφαλο και την υπόφυση και τους όρχεις.

Η θεραπεία με ECH αύξησε σημαντικά τα επίπεδα LH στον ορό, τον εγκέφαλο συν την υπόφυση και τους όρχεις (Εικ. 1Α). Στην ομάδα ECH(H), τα επίπεδα της LH αυξήθηκαν σημαντικά κατά 1.1-πλάσια στον ορό, 1.4-πλάση στον εγκέφαλο συν υπόφυση και 1.2-πλάση στους όρχεις. Η τεστοστερόνη αυξήθηκε σημαντικά κατά 1,5 και 1.3-φορές στον εγκέφαλο συν την υπόφυση και τους όρχεις, αντίστοιχα, αλλά όχι στον ορό μετά τη θεραπεία με ECH(H). Μετά τη θεραπεία με ΤΡ, τα επίπεδα τεστοστερόνης αυξήθηκαν σημαντικά κατά 1,6, 1,8 και 1.4-φορές στον ορό, τον εγκέφαλο συν την υπόφυση και τους όρχεις.

Το Cistanche echinacoside μπορεί να βελτιώσει τη λειτουργία των νεφρών και να βελτιώσει την τεστοστερόνη

Η ECH αύξησε την έκφραση γονιδίου στεροειδογόνου ενζύμου.

ECHαύξησε σημαντικά τις εκφράσεις των βασικών στεροειδογενών ενζύμων στον όρχι (Εικ. 1Β). Τα επίπεδα mRNA των CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 και HSD17 στην ομάδα ECH(H) αυξήθηκαν περισσότερο από 3- φορές, ενώ τα επίπεδα του mRNA του Starar δεν έδειξαν σημαντικές διαφορές με όλα ταECHtreatments (p>0.05). Το TP δεν άλλαξε σημαντικά την έκφραση των CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 και HSD17. Αυτό αντικατοπτρίζεται σε μια ολοκληρωμένη ανάλυση θερμικού χάρτη της επίδρασης της ECH στην έκφραση στεροειδογόνου ενζύμου που δείχνει ότιECHαύξησε σημαντικά τα επίπεδα mRNA των CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 και HSD17, και ιδιαίτερα HSD3 1/2 (Εικ. 1C).

Η ECH μπορεί να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και σε μικρότερο βαθμό τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Για την αξιολόγηση του βρόχου ανάδρασης ανδρογόνων στον άξονα HPG, η ικανότητα τουECHγια την είσοδο στον υποθάλαμο αξιολογήθηκε σε μια σειρά μελετών ΦΚ.ECHανιχνεύθηκαν συγκεντρώσεις στον υποθάλαμο μετά από 12 ώρες εφάπαξ από του στόματος χορήγηση 30mg/kg ECH και η ECH έδειξε αξιοσημείωτη διείσδυση στον υποθάλαμο με τη μέση αναλογία υποθάλαμου/πλάσμα 33,92 τοις εκατό (Εικ. 2Α). Οι τιμές T1/2 ήταν 2,61±0,42 ώρες και 1,88±0,22 ώρες στο πλάσμα και στον υποθάλαμο, αντίστοιχα (Εικ. 2Β). Ωστόσο, ανιχνεύθηκε πολύ περιορισμένη πρόσβαση του ECH στον όρχι χρησιμοποιώντας HPLC. Οι συγκεντρώσεις της ECH στους όρχεις ήταν 0.{{20}}83 ug/mL, 0,043 ug/mL και 0,028 ug/mL στις 0,5h, 1h και 1,5h αντίστοιχα, μετά τη θεραπεία.

Η ECH μειώνει τη μετατόπιση του υποθαλαμικού AR στον πυρήνα.

Για να ελέγξετε την επίδραση τουECHστη μετατόπιση AR, η έκφραση του AR στο κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα των όρχεων και του υποθαλάμου προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ανάλυση western blot. Όπως φαίνεται στο Σχ. 3Α, η ECH ρύθμισε προς τα κάτω την πρωτεΐνη AR στους υποθαλαμικούς πυρήνες κατά πέντε φορές σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Η θεραπεία με enzalutamide, έναν αναστολέα AR, μείωσε τα επίπεδα της πρωτεΐνης AR στους πυρήνες του υποθαλάμου κατά 4.8- φορές. Συγκεκριμένα, η κυτταροπλασματική AR ήταν υψηλότερη με τη θεραπεία με ECH και τη θεραπεία με ενζαλουταμίδη από τους μάρτυρες, γεγονός που υποδηλώνει ότιECHεμποδίζει τη μεταφορά AR από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα στον υποθάλαμο. Όπως αναμενόταν, η ECH δεν αναστέλλει τη μεταφορά AR από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα στον όρχι (Εικ. 3Β).

Η ECH αύξησε τις εκφράσεις των γονιδίων που σχετίζονται με τον άξονα HPG.

ECHαύξησε σημαντικά τις εκφράσεις των LH, LHR, GnRH 1 και Gnrhr στις δεξαμενές μείγματος εγκεφαλικού συν υπόφυσης, ωστόσο, δεν υπήρχε σημαντική διαφορά στα επίπεδα GnRH 1 μετά τη θεραπεία με TP. Η ανάλυση του χάρτη θερμότητας δείχνει ότι οι εκφράσεις των GnRH 1 και LH ήταν υψηλότερες μεταξύ των γονιδίων που σχετίζονται με τον άξονα HPG.

Η AR είναι στόχος της ECH.

Για να επιβεβαιωθούν οι σχέσεις μεταξύ ECH και AR, συντέθηκε επιτυχώς ECH-Ωοαλβουμίνη (ECH-OVA) (Εικ. 5Α, Β). Το μοριακό βάρος του ECH-OVA είναι μεγαλύτερο από το OVA, επομένως έχουν διαφορετικούς ρυθμούς κινητικότητας (Εικ. 5Α) και η κορυφή απορρόφησης του ECH-OVA είναι μεταξύ ECH και OVA (Εικ. 5Β).

υποδηλώνοντας ότι το ECH συζεύχθηκε επιτυχώς με το OVA. Έμμεσα αποτελέσματα ELISA (Εικ. 5C), δείχνουν ότι το αντίσωμα αντι-AR είναι ικανό να ανιχνεύσει την πρωτεΐνη AR που υπάρχει σε φρεάτια που περιέχουν ECH-OVA (που υποδεικνύεται από το αντίσωμα αντι-ΟνΑ) υποδηλώνοντας ότι η ECH μπορεί να συνδεθεί με την πρωτεΐνη AR.

Το ECH συνδυάζεται με την τσέπη AR των Met-894 και Val-713.

Η ένωση ECH προσδέθηκε στη θέση AF2 στην επιφάνεια του ανθρώπινου AR και ο θεωρητικός τρόπος δέσμευσης των ECH και AR παρουσιάστηκε στο Σχ. 5D. Η ένωση ECH υιοθέτησε μια συμπαγή σύζευξη διαμόρφωσης στον θύλακα του ανθρώπινου AR. Οι δύο ομάδες φαινυλίου της ECH συνδέονται στην υδρόφοβη περιοχή του θύλακα AR και διατηρούν στενές υδρόφοβες επαφές με τα υπολείμματα Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737 , Met-894 και Ile-898, ενώ οι άλλες δύο πλευρές του ECH ήταν τοποθετημένες στην είσοδο της τσέπης και έκαναν μόνο μερικές επαφές. Η λεπτομερής ανάλυση έδειξε ότι τόσο το Met-894 (μήκος δεσμού: 2,4Å) όσο και το Val{11}} (μήκος δεσμού: 2,7Å) σχημάτισαν δεσμούς υδρογόνου με τις ομάδες υδροξυ1 του ECH, που ήταν η κύρια αλληλεπίδραση μεταξύ του ECH και ανθρώπινη AR.

εχινακοσίδη Cistanche μπορείβελτίωση της ηπατικής λειτουργίαςκαιενισχύουν την τεστοστερόνη

Το ECH εξασθενεί την αναπαραγωγική βλάβη που προκαλείται από το BPA.

Για τη διερεύνηση της επίδρασης της ECH στην αναπαραγωγική βλάβη, η ποιότητα του σπέρματος και τα επίπεδα των ορμονών του φύλου και των στεροειδογόνων ενζύμων εξετάστηκαν σε ποντίκια που προκλήθηκαν από BPA. Όπως φαίνεται στο Σχ. 6, η θεραπεία με BPA μείωσε σημαντικά τον αριθμό και την κινητικότητα των σπερματοζωαρίων κατά 26,5 τοις εκατό και 39,2 τοις εκατό, αντίστοιχα. Η χορήγηση ECH απέτρεψε τη μείωση του αριθμού των σπερματοζωαρίων και της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων κατά 35,5 τοις εκατό και 30,1 τοις εκατό, αντίστοιχα. Η χορήγηση BPA είχε επίσης ως αποτέλεσμα σημαντική μείωση στην έκκριση LH και T και η ECH αύξησε σημαντικά τα επίπεδα LH και T κατά 24,1 τοις εκατό και 18,3 τοις εκατό, αντίστοιχα σε σύγκριση με τη θεραπεία με BPA μόνο (Εικ. 6Α, Β). Τα επίπεδα mRNA των Star, CYP17A1, 3 -HSD και 17 -HSD στη θεραπεία με BPA-ECH αυξήθηκαν σημαντικά σε σύγκριση με τη θεραπεία με BPA (Εικ. 6C, D).