ส่วนที่ 1 Echinacoside เพิ่มปริมาณอสุจิในหนูโดยกำหนดเป้าหมายตัวรับแอนโดรเจนไฮโปทาลามิก

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

ภาวะมีบุตรยากของผู้ชายเป็นปัญหาสุขภาพที่สำคัญ โดยมีความชุกประมาณร้อยละ 4.2 ของภาวะมีบุตรยากชายทั่วโลก งานแรกของเราแสดงให้เห็นว่าสารสกัดจาก Cistancheป้องกันความเสียหายของตัวอสุจิในหนูและนั่นเอ็กไคนาโคไซด์(ECH) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญที่ใช้งานอยู่ ในที่นี้ เรารายงานบทบาทที่สำคัญสำหรับ ECH ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่ย้อนกลับหรือป้องกันภาวะขาดน้ำอสุจิในหนู ECH ถูกตรวจสอบโดย HPLC ปริมาณและคุณภาพของสเปิร์มถูกประเมิน และระดับฮอร์โมนถูกกำหนดโดยการทดสอบด้วยคลื่นวิทยุ-ภูมิคุ้มกัน ECH ลดระดับของตัวรับแอนโดรเจน (AR) และยีนที่เกี่ยวข้องกับสเตียรอยด์ที่สำคัญตามที่กำหนดโดยการวิเคราะห์ Western blot และ qPCR การทำงานร่วมกันระหว่าง ECH และ AR ได้รับการประเมินโดย ELISA ทางอ้อมและการเทียบท่าระดับโมเลกุล ผลการวิจัยพบว่า ECH ร่วมกับ hypothalamic AR ในกระเป๋าของ Met-894 และ Val-713 ยับยั้งการถ่ายโอน AR จากไซโตพลาสซึมไปยังนิวเคลียสในมลรัฐไฮโปทาลามัส ในขณะที่ผลตอบรับเชิงลบของการควบคุมฮอร์โมนเพศถูกยับยั้ง ข้อเสนอแนะในเชิงบวกถูกกระตุ้นเพื่อเพิ่มการหลั่งของฮอร์โมน luteinizing และฮอร์โมนเพศชายในเวลาต่อมาเพิ่มปริมาณของสเปิร์ม เมื่อนำมารวมกัน ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า ECH บล็อกกิจกรรม AR ในไฮโปทาลามัสเพื่อเพิ่มปริมาณสเปิร์มและป้องกัน oligoasthenospermia ในหนูแรท

การผลิตฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนในเซลล์อัณฑะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยแกน hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) โดยสร้างลูปป้อนกลับแบบ homeostatic1 Gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) ที่หลั่งโดย hypothalamus สามารถกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมน luteinizing hormone (LH) จากต่อมใต้สมองซึ่งกระตุ้นต่อไปฮอร์โมนเพศชายการผลิตในเซลล์ Leydig ของลูกอัณฑะ เทสโทสเตอโรนถูกสังเคราะห์ทางชีวเคมีโดยชุดของเอ็นไซม์สเตียรอยด์ ในฐานะหนึ่งในเส้นทางหลัก โปรตีนควบคุมภาวะเฉียบพลันของสเตียรอยด์ (StAR) สามารถขนส่งโคเลสเตอรอลจากแหล่งภายในเซลล์ไปยังไมโตคอนเดรีย2 โดยที่มันสัมผัสกับเอ็นไซม์ความแตกแยกของโคเลสเตอรอลด้านข้าง (CYP11A1), 3 -ไฮดรอกซีสเตียรอยด์ดีไฮโดรจีเนส (HSD3 ), { {6}}ไฮดรอกซีเลส (CYP17A1) และ 17 -ไฮดรอกซีสเตียรอยด์ดีไฮโดรจีเนส (HSD 17 ) ที่กระตุ้นการเปลี่ยนโคเลสเตอรอลเป็นเทสโทสเตอโรน3,4 เทสโทสเตอโรนจะดึงกลับไปที่องค์ประกอบ HPG ในเชิงลบเพื่อควบคุมการหลั่ง LH เพิ่มเติมในลักษณะที่ขึ้นกับขนาดยา ผลของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนต่อลูปป้อนกลับของแกน HPG เกิดขึ้นจากการผูกมัดกับตัวรับแอนโดรเจน (AR) ซึ่งพบทั้งในไฮโปทาลามัสและต่อมใต้สมอง5 ในหนูทดลอง การยกเลิก AR และการผลิตฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนเพียงเล็กน้อยจะทำให้ระดับ LH และฮอร์โมนกระตุ้นรูขุมขน (FSH) เพิ่มขึ้น6 ซึ่งบ่งชี้ว่า AR มีส่วนร่วมในการควบคุมวงจรป้อนเชิงลบ กลไกจีโนมคลาสสิกของฮอร์โมนเพศชายการส่งสัญญาณเกิดขึ้นเมื่อเทสโทสเตอโรนแพร่กระจายเข้าไปในเซลล์และจับกับ AR คอมเพล็กซ์ตัวรับลิแกนด์นี้จะย้ายไปยังนิวเคลียสซึ่งจับกับองค์ประกอบการตอบสนองของแอนโดรเจน (AREs) ในบริเวณควบคุมของยีนที่ตอบสนองต่อฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนเพื่อปรับเปลี่ยนการโยกย้ายของพวกมัน เทสโทสเตอโรนยังกระตุ้นให้เกิดวิถีการทำงานของฮอร์โมนสเตียรอยด์ที่ไม่ธรรมดา โดยมีลักษณะเฉพาะจากเหตุการณ์ที่รวดเร็วซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นการส่งสัญญาณไซโตซอลซึ่งปกติจะกระตุ้นโดยปัจจัยการเจริญเติบโต7,8 ทางเดินของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนแบบคลาสสิกและไม่ใช่แบบคลาสสิกมีส่วนช่วยในการรักษาการสร้างสเปิร์มและภาวะเจริญพันธุ์ อย่างไรก็ตาม การทำงานของ AR มีความสำคัญมากกว่าในวิถีดั้งเดิม เนื่องจากฮอร์โมนเพศชายทำหน้าที่เพิ่มคุณภาพของสเปิร์ม Echinacoside (ECH) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ได้จากพืชสมุนไพรของ Echinacea9 และCistanche10. ด้วยกิจกรรมทางเภสัชวิทยาในวงกว้าง สารสกัดจาก Echinacea คือ 1 ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ โรงเรียนเทคโนโลยีชีวภาพและวิศวกรรมอาหาร สถาบันเทคโนโลยี Anyang เมืองอันหยาง เหอหนาน 455000 ประเทศจีน 2 วิทยาลัยสัตวแพทยศาสตร์ Northwest A & F University, Yangling, Shaanxi, 712100, China 3ภาควิชาชีวการแพทย์, วิทยาลัยสัตวแพทย์ออนแทรีโอ, มหาวิทยาลัย Guelph, Guelph, Ontario, N1G 2W1, แคนาดา จดหมายโต้ตอบและคำขอวัสดุควรส่งถึงXZ

Cistancheเอ็กไคนาโคไซด์สามารถปรับปรุงการทำงานของไตและเสริมสร้างฮอร์โมนเพศชาย

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาติดต่อ:Joanna.jia@wecistanche.com

หนึ่งในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารสมุนไพรที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เนื่องด้วยคุณสมบัติของสารต้านอนุมูลอิสระ11 และความสามารถในการป้องกันโรคไข้หวัด12 ที่น่าสนใจคือCistancheสารสกัดและ ECH ถูกใช้เป็นยาชูกำลังเพื่อรักษาความผิดปกติของระบบสืบพันธุ์และส่งเสริมกิจกรรมทางเพศของผู้ชายในการแพทย์แผนจีน10 ผลิตภัณฑ์ OTC บางอย่างของการสกัด Cistancheได้รับการพัฒนาเป็นอาหารเสริมและกำลังได้รับความนิยมในตลาดอาหารเพื่อสุขภาพของจีนและบางประเทศในเอเชีย (สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาจีน)13 อย่างไรก็ตาม กลไกพื้นฐานของการดำเนินการ ECH ยังคงไม่ชัดเจน ภาวะมีบุตรยากของผู้ชายเป็นปัญหาสุขภาพที่สำคัญ โดยมีความชุกประมาณร้อยละ 4.2 ของภาวะมีบุตรยากในผู้ชายทั่วโลก14 การวินิจฉัยภาวะมีบุตรยากของผู้ชายในปัจจุบันขึ้นอยู่กับการศึกษาคุณภาพของตัวอสุจิ รวมถึงการวิเคราะห์พารามิเตอร์ของน้ำเชื้อ เช่น ความเข้มข้นของอสุจิ การเคลื่อนไหว และสัณฐานวิทยา15 Te estrogen-mimic Bisphenol A (BPA) เป็นสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมอย่างแพร่หลายที่ได้รับการศึกษาถึงผลกระทบต่อการเจริญพันธุ์ของผู้ชายในสัตว์และมนุษย์หลายชนิด BPA ขัดขวางแกน hypothalamic-pituitary-gonadal ยับยั้งการแสดงออกของเอนไซม์ steroidogenic ของอัณฑะและการสังเคราะห์ฮอร์โมนเพศชายในลูกผู้ชาย 17 ทำให้เกิดภาวะ hypogonadotropic hypogonadism18 ในการศึกษานี้ เราตรวจสอบผลกระทบของ ECH ต่อคุณภาพของตัวอสุจิและระดับฮอร์โมน นอกจากนี้ BPA ยังได้รับเลือกให้เป็นตัวแทนแบบจำลองการบาดเจ็บของตัวอสุจิเพื่อศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลการป้องกันของ ECH ต่อคุณภาพของตัวอสุจิที่ไม่ดี

Cistanche deserticola มีเอฟเฟกต์มากมาย คลิกที่นี่เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม

ผลลัพธ์

ECH ช่วยเพิ่มปริมาณอสุจิ

จำนวนอสุจิในท่อน้ำอสุจิ cauda ความสามารถในการมีชีวิตของตัวอสุจิ และการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิแสดงไว้ในตารางที่ 1 การรักษาด้วย ECH 80 มก./กก. และฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน โพรพิโอเนต (TP) 15 มก./กก. ช่วยเพิ่มจำนวนอสุจิของอสุจิได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความมีชีวิตของตัวอสุจิและการเคลื่อนที่ของตัวอสุจิ

ECH เพิ่มระดับฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนและ LH ในซีรัม เอนเซฟาลอน บวกกับต่อมใต้สมอง และอัณฑะ

การรักษาด้วย ECH ช่วยเพิ่มระดับ LH ในซีรัม สมองและต่อมใต้สมอง และอัณฑะได้อย่างเด่นชัด (รูปที่ 1A) ในกลุ่ม ECH(H) ระดับ LH เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดย 1.1-เท่าในซีรัม, 1.4-เท่าในสมองและต่อมใต้สมอง และ 1.2-เท่าในอัณฑะ ฮอร์โมนเพศชายเพิ่มขึ้น 1.5 และ 1 เท่าอย่างมีนัยสำคัญในเอนเซ็ปฟาลอนร่วมกับต่อมใต้สมองและอัณฑะ ตามลำดับ แต่ไม่พบในซีรัมหลังการรักษา ECH(H) หลังการรักษาด้วย TP ระดับฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ 1.6, 1.8 และ 1 4-เท่าในซีรัม สมองและต่อมใต้สมอง และอัณฑะ

Cistanche echinacoside สามารถปรับปรุงการทำงานของไตและปรับปรุงฮอร์โมนเพศชาย

ECH เพิ่มการแสดงออกของยีนของเอนไซม์สเตียรอยด์

ECHเพิ่มการแสดงออกของเอ็นไซม์สเตียรอยด์ที่สำคัญในอัณฑะอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 1B) ระดับ mRNA ของ CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 และ HSD17 ในกลุ่ม ECH(H) เพิ่มขึ้นมากกว่า 3-เท่า ในขณะที่ระดับของ StAR mRNA ไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญกับทั้งหมดECHtreatments (p>0.05) TP ไม่ได้เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 และ HSD17 อย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในการวิเคราะห์แผนที่ความร้อนที่ครอบคลุมเกี่ยวกับผลกระทบของ ECH ต่อการแสดงออกของเอนไซม์สเตียรอยด์ซึ่งบ่งชี้ว่าECHเพิ่มระดับ mRNA อย่างมีนัยสำคัญของ CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 และ HSD17 และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง HSD3 1/2 (รูปที่ 1C)

ECH สามารถข้ามอุปสรรคเลือดสมองและอุปสรรคเลือดอัณฑะในระดับน้อย

ในการประเมินลูปป้อนกลับแอนโดรเจนที่แกน HPG ความสามารถของECHเพื่อเข้าสู่ไฮโปทาลามัสได้รับการประเมินในการศึกษา PK แบบต่อเนื่องECHตรวจพบความเข้มข้นในไฮโปทาลามัสหลังจากให้ ECH 30มก./กก. 30มก./กก. ทางปากครั้งเดียว 12 ชม. และ ECH แสดงให้เห็นการแทรกซึมของมลรัฐไฮโปทาลามัสที่มีค่าเฉลี่ยของมลรัฐ/อัตราส่วนในพลาสมาที่ 33.92 เปอร์เซ็นต์ (รูปที่ 2A) ค่า Te T1/2 คือ 2.61±0.42 h และ 1.88±0.22 h ในพลาสมาและ hypothalamus ตามลำดับ (รูปที่ 2B) อย่างไรก็ตาม ตรวจพบการเข้าถึง ECH ในอัณฑะอย่างจำกัดโดยใช้ HPLC ความเข้มข้นของ ECH ในอัณฑะเท่ากับ 0.{{20}}83 ug/mL, 0.043 ug/mL และ 0.028 ug/mL ที่ 0.5 ชม., 1 ชม. และ 1.5 ชม. ตามลำดับ หลังการรักษา

ECH ลดการเคลื่อนย้าย hypothalamic AR ไปยังนิวเคลียส

เพื่อทดสอบผลของECHในการเคลื่อนย้าย AR การแสดงออกของ AR ในไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสของอัณฑะและไฮโปทาลามัสถูกกำหนดโดยใช้การวิเคราะห์ western blot ดังแสดงในรูปที่ 3A โปรตีน AR ที่ควบคุมโดย ECH ในนิวเคลียสไฮโปทาลามิก 5 เท่าเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม การรักษาด้วยเอนซาลูตาไมด์ ซึ่งเป็นสารยับยั้ง AR ช่วยลดระดับโปรตีน AR ในนิวเคลียสไฮโปทาลามิกลง 48-เท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง cytoplasmic AR มีค่าสูงกว่าด้วยการรักษาด้วย ECH และการรักษาด้วย enzalutamide มากกว่ากลุ่มควบคุม ซึ่งบ่งชี้ว่าECHบล็อกการขนส่ง AR จากไซโตพลาสซึมไปยังนิวเคลียสในมลรัฐ ตามที่คาดไว้ ECH ไม่ได้ยับยั้งการขนส่ง AR จากไซโตพลาสซึมไปยังนิวเคลียสในอัณฑะ (รูปที่ 3B)

ECH เพิ่มการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับแกน HPG

ECHเพิ่มการแสดงออกของ LH , LHR, GnRH 1 และ Gnrhr อย่างมีนัยสำคัญในสระผสมของสมองและต่อมใต้สมอง อย่างไรก็ตาม ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในระดับ GnRH 1 หลังการบำบัดด้วย TP การวิเคราะห์แผนที่ความร้อนแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของ GnRH 1 และ LH นั้นสูงที่สุดในบรรดายีนที่เกี่ยวข้องกับแกน HPG

AR เป็นเป้าหมายของ ECH

เพื่อยืนยันความสัมพันธ์ระหว่าง ECH และ AR ได้มีการสังเคราะห์ ECH-Ovalbumin (ECH-OVA) สำเร็จ (รูปที่ 5A, B) น้ำหนักโมเลกุลของ ECH-OVA นั้นใหญ่กว่า OVA ดังนั้นจึงมีอัตราการเคลื่อนที่ต่างกัน (รูปที่ 5A) และค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดของ ECH-OVA อยู่ระหว่าง ECH และ OVA (รูปที่ 5B)

บ่งบอกว่า ECH เชื่อมต่อกับ OVA ได้สำเร็จ ผลลัพธ์ของ ELISA ทางอ้อม (รูปที่ 5C) แสดงให้เห็นว่าแอนติบอดีต้าน AR สามารถตรวจจับโปรตีน AR ที่มีอยู่ในหลุมที่มี ECH-OVA (ระบุโดยแอนติบอดีต้าน OVA) ซึ่งบ่งชี้ว่า ECH สามารถจับกับโปรตีน AR ได้

ECH รวมกับกระเป๋า AR ของ Met-894 และ Val-713

ECH แบบผสมถูกต่อเข้ากับไซต์ AF2 บนพื้นผิวของ AR ของมนุษย์ และโหมดการผูกตามทฤษฎีของ ECH และ AR ถูกแสดงในรูปที่ 5D ECH แบบผสมใช้การผูกแบบกะทัดรัดที่กระเป๋า AR ของมนุษย์ หมู่ฟีนิลสองหมู่ของ ECH จับที่โดเมนไม่ชอบน้ำของกระเป๋า AR และคงไว้ซึ่งการสัมผัสที่ไม่ชอบน้ำอย่างใกล้ชิดกับสารตกค้าง Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737 , Met-894 และ Ile-898 ในขณะที่อีกสองด้านของ ECH อยู่ที่ทางเข้ากระเป๋าและทำการติดต่อเพียงไม่กี่ครั้ง การวิเคราะห์โดยละเอียดพบว่าทั้ง Met-894 (ความยาวของพันธะ: 2.4Å) และ Val-713 (ความยาวของพันธะ: 2.7Å) ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนกับกลุ่มไฮดรอกซี1 ของ ECH ซึ่งเป็นอันตรกิริยาหลักระหว่าง ECH และ AR ของมนุษย์

Cistanche echincoside canปรับปรุงการทำงานของตับและเพิ่มฮอร์โมนเพศชาย

ECH ช่วยลดความเสียหายของระบบสืบพันธุ์ที่เกิดจาก BPA

เพื่อตรวจสอบผลกระทบของ ECH ต่อความเสียหายของระบบสืบพันธุ์ คุณภาพของตัวอสุจิและระดับของฮอร์โมนเพศและเอนไซม์สเตียรอยด์ถูกตรวจสอบในหนูที่ได้รับสาร BPA ดังแสดงในรูปที่ 6 การรักษาด้วย BPA ช่วยลดจำนวนอสุจิและการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิได้อย่างมีนัยสำคัญ 26.5 เปอร์เซ็นต์ และ 39.2 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ การบริหาร ECH ป้องกันการลดลงของจำนวนอสุจิและการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิ 35.5 เปอร์เซ็นต์ และ 30.1 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ การบริหาร BPA ยังส่งผลให้การหลั่ง LH และ T ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และ ECH เพิ่มระดับของ LH และ T ขึ้นอย่างมาก 24.1 เปอร์เซ็นต์ และ 18.3 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับเมื่อเทียบกับการรักษาด้วย BPA เพียงอย่างเดียว (รูปที่ 6A, B) ระดับ mRNA ของ Star, CYP17A1, 3 -HSD และ 17 -HSD ในการรักษา BPA-ECH เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการรักษา BPA (รูปที่ 6C, D)