OSA 1 Ekinakosidi lisää siittiöiden määrää rotilla kohdentamalla hypotalamuksen androgeenireseptoria

Kuinka ekinakosidi stimuloi estrogeenia ja lisää siittiöiden määrää?

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

Miesten hedelmättömyys on merkittävä terveysongelma, jonka arviolta 4,2 prosenttia miesten hedelmättömyydestä on maailmanlaajuisesti. Varhainen työmme osoitti, että Cistanche-uutteet suojaavat hiirten siittiöiden vaurioilta ja sitäekinakosidi(ECH) on yksi tärkeimmistä aktiivisista komponenteista. Tässä kerromme tärkeästä roolistaECH, luonnontuote, joka kumoaa oligoa tai suojaa sitä vastaan, kuten rottien aspermia.ECHmääritettiin HPLC:llä, siittiöiden määrä ja laatu arvioitiin ja hormonitasot määritettiin radioimmusorbenttimäärityksellä. ECH alensi androgeenireseptorin (AR) ja avaimen tasojasteroidogeeniset geenit määritettynä Western blot - ja qPCR-analyysillä. Vuorovaikutus välilläECHja AR arvioitiin epäsuoralla ELISA:lla ja molekyylitelakolla. Tulokset osoittavat, että ECH yhdistettynä hypotalamuksen AR:hen Met-894 ja Val-713 taskussa estää AR:n siirtymisensytoplasman ytimiin hypotalamuksessa. Vaikka negatiivinen palaute sukupuolihormonien säätelystä estettiin, positiivista palautetta stimuloitiin lisäämään luteinisoivan hormonin ja testosteronin eritystä, mikä lisää siittiöiden määrää. Yhdessä nämä tiedot osoittavatettäECHestää AR-toiminnan hypotalamuksessa siittiöiden määrän lisäämiseksi ja suojaamiseksi rottien oligoaspermialta.

Lisätietoja saat ottamalla yhteyttä:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticolalla on monia vaikutuksia, napsauta tästä saadaksesi lisätietoja

Testosteronin tuotantoa kivessoluissa säätelee voimakkaasti hypotalamus-aivolisäke-gonadaalinen akseli (HPG) muodostamalla homeostaattisen palautesilmukan1. Hypotalamuksen erittämä gonadotropiinia vapauttava hormoni (GnRH) voi stimuloida luteinisoivan hormonin (LH) eritystä aivolisäkkeestä, mikä edelleen stimuloi testosteronin tuotantoa kivesten Leydig-soluissa. Testosteronia biosyntetisoi joukko steroidogeenisiä entsyymejä. Yhtenä tärkeimmistä reiteistä steroidogeeninen akuutti säätelyproteiini (StAR) voi kuljettaa kolesterolia solunsisäisistä lähteistä mitokondrioihin2, missä se altistuu kolesterolin sivuketjun pilkkoutumisentsyymille (CYP11A1), 3 -hydroksisteroididehydrogenaasille (HSD3), { {10}}hydroksylaasi (CYP17A1) ja 17-hydroksisteroididehydrogenaasi (HSD 17 ), jotka katalysoivat kolesterolin muuttumista testosteroniksi3,4. Testosteroni syöttyy sitten negatiivisesti takaisin HPG-elementtiin ja säätelee edelleen LH:n eritystä annoksesta riippuvaisella tavalla.

Testosteronin vaikutus HPG-akselin takaisinkytkentäsilmukkaan tapahtuu sitoutumalla androgeenireseptoriin (AR), joka löytyy sekä hypotalamuksesta että aivolisäkkeestä5. Hiirillä AR:n ablaatio ja minimaalinen testosteronin tuotanto lisäävät LH:n ja follikkelia stimuloivan hormonin (FSH) tasoja6, mikä viittaa siihen, että AR osallistuu negatiivisen syöttösilmukan säätelyyn. Testosteronisignaloinnin klassinen genominen mekanismi tapahtuu, kun testosteroni diffundoituu soluun ja sitoutuu AR:hen. Tämä ligandi-reseptorikompleksi siirtyy sitten ytimeen, jossa se sitoutuu androgeenivaste-elementteihin (ARE:t) testosteronille reagoivien geenien säätelyalueilla muuttaakseen niiden translokaatiota. Testosteroni indusoi myös steroidihormonien ei-klassisen toimintareitin, jolle on ominaista nopeat tapahtumat, jotka johtavat sytosolisten signalointikaskadien aktivoitumiseen, jotka normaalisti laukaisevat kasvutekijät7,8. Sekä klassiset että ei-klassiset testosteronireitit edistävät spermatogeneesin ja hedelmällisyyden ylläpitämistä. AR:n toiminta on kuitenkin tärkeämpi klassisessa reitissä, koska testosteroni parantaa siittiöiden laatua.

Ekinakosidi(ECH) on yksi bioaktiivisista ainesosista, jotka on johdettu lääkekasvilajeista Echinacea9 ja Cistanche10. Echinacea-uutteet, joilla on laaja farmakologinen vaikutus, ovat yksi suosituimmista yrttilisistä Euroopassa ja Yhdysvalloissa pääasiassa niiden antioksidanttisten ominaisuuksien11 ja kykynsä ehkäistä flunssaa12 ansiosta. Mielenkiintoista,Cistancheotteita jaECHNiitä on perinteisesti käytetty tonic-aineena lisääntymishäiriöiden parantamiseksi ja miesten seksuaalisen aktiivisuuden lisäämiseksi perinteisessä kiinalaisessa lääketieteessä10. Jotkut Cistanche-uutteen OTC-tuotteet on kehitetty ravitseviksi lisäravinteiksi, ja ne ovat saavuttamassa suosiota Kiinan ja joidenkin muiden Aasian maiden luontaistuotemarkkinoilla (China Food and Drug Administration)13. Kuitenkin taustalla olevat mekanismitECHtoiminta jää epäselväksi. Miesten hedelmättömyys on merkittävä terveysongelma, jonka arviolta 4,2 prosenttia miesten hedelmättömyydestä maailmanlaajuisesti on14. Miesten hedelmättömyyden diagnoosi perustuu tällä hetkellä siittiöiden laadun tutkimukseen, joka sisältää siemenparametrien, kuten siittiöiden pitoisuuden, liikkuvuuden ja morfologian, analyysin15. Estrogeeniä jäljittelevä bisfenoli A (BPA) on laajalle levinnyt ympäristösaaste, jonka vaikutusta miesten hedelmällisyyteen on tutkittu useissa eläinlajeissa ja ihmisissä16. BPA häiritsee hypotalamus-aivolisäke-sukurauhasten akselia, estää kivesten steroidogeenisten entsyymien ilmentymistä ja testosteronin synteesiä urospennuilla17 aiheuttaen hypogonadotrooppisen hypogonadismin tilan18. Tässä tutkimuksessa tutkimme vaikutuksiaECHsiittiöiden laadusta ja hormonitasoista. Lisäksi BPA valittiin siittiövaurion malliaineeksi tutkimaan edelleen sen suojaavaa vaikutustaECHhuonoa siittiöiden laatua vastaan.

Tulokset ECH lisää siittiöiden määrää. Siittiöiden lukumäärä cauda-lisäkivessä, siittiöiden elinkelpoisuus ja siittiöiden liikkuvuus on esitetty taulukossa 1. Käsittely 80 mg/kg ECH:lla ja 15 mg/kg testosteronipropionaatilla (TP) lisäsi merkittävästi lisäkives siittiöiden määrää. Siittiöiden elinkelpoisuudessa ja liikkuvuudessa ei kuitenkaan ollut merkittävää eroa.

ECH lisää testosteroni- ja LH-tasoja seerumissa, aivokudoksessa sekä aivolisäkkeessä ja kiveksessä. ECH-hoito lisäsi huomattavasti LH-tasoja seerumissa, enkefalonissa sekä aivolisäkkeessä ja kiveksessä (kuvio 1A). ECH(H)-ryhmässä LH-tasot nousivat merkitsevästi 11--kertaisesti seerumissa, 14-kertaisesti aivolihasessa ja aivolisäkkeessä ja 12--kertaisesti kiveksessä. Testosteroni nousi merkittävästi 1,5-kertaiseksi ja 1{10}}-kertaiseksi enkefalonissa sekä aivolisäkkeessä ja kiveksessä, mutta ei seerumissa ECH(H)-hoidon jälkeen. TP-hoidon jälkeen testosteronitasot nousivat merkittävästi 1,6-, 1,8- ja 14--kertaisiksi seerumissa, enkefalonissa sekä aivolisäkkeessä ja kiveksessä.

ECH increased steroidogenic enzyme gene expression. ECH significantly increased the expressions of key steroidogenic enzymes in the testis (Fig. 1B). The mRNA levels of CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1/2, and HSD17β in the ECH(H) group were increased more than 3-fold, while the levels of StAR mRNA showed no significant differences with all ECH treatments (p>0.05). TP ei merkittävästi muuttanut CYP11A1:n, CYP17A1:n, HSD3 1/2:n ja HSD17:n ilmentymistä. Tämä näkyy kattavassa lämpökartta-analyysissä ECH:n vaikutuksesta steroidogeenisen entsyymin ilmentymiseen, mikä osoittaa, että ECH lisäsi merkittävästi CYP11A1:n, CYP17A1:n, HSD3 1/2:n ja HSD17:n ja erityisesti HSD3 1/ mRNA-tasoja. 2 (kuvio 1C).

ECH voi ylittää veri-aivoesteen ja vähemmässä määrin veri-kivesesteen. Androgeenin takaisinkytkentäsilmukan arvioimiseksi HPG-akselilla ECH:n kykyä päästä hypotalamukseen arvioitiin sarjassa PK-tutkimuksia. ECH-pitoisuudet havaittiin hypotalamuksessa 12 tunnin yksittäisen oraalisen 30 mg/kg ECH:n antamisen jälkeen, ja ECH osoitti huomattavaa hypotalamuksen penetranssia keskimääräisen hypotalamuksen/plasma-suhteen ollessa 33,92 prosenttia (kuvio 2A). Te T1/2-arvot olivat 2,61±0,42 h ja 1,88±0,22 h plasmassa ja hypotalamuksessa, vastaavasti (kuvio 2B). Kuitenkin erittäin rajoitettu ECH:n pääsy kivekseen havaittiin käyttämällä HPLC:tä. ECH:n pitoisuudet kiveksessä olivat 0.083 ug/ml, 0,043 ug/ml ja 0,028 ug/ml 0,5 tunnin, 1 tunnin ja 1,5 tunnin kohdalla hoidon jälkeen. .

ECH vähentää hypotalamuksen AR-translokaatiota ytimeen. ECH:n vaikutuksen testaamiseksi AR-translokaatioon AR:n ilmentyminen kiveksen ja hypotalamuksen sytoplasmassa ja tumassa määritettiin käyttämällä Western blot -analyysiä. Kuten kuviossa 3A esitetään, ECH vähensi AR-proteiinia hypotalamuksen ytimissä viisinkertaisesti kontrolliryhmään verrattuna. Hoito enzalutamidilla, AR:n estäjällä, alensi AR-proteiinin tasoa hypotalamuksen ytimissä 48--kertaisesti. Erityisesti sytoplasminen AR oli korkeampi ECH-hoidolla ja enzalutamidihoidolla kuin kontrolleilla, mikä viittaa siihen, että ECH estää AR-kuljetuksen sytoplasmasta hypotalamuksen ytimeen. Kuten odotettiin, ECH ei estä AR:n kuljetusta sytoplasmasta kiveksessä olevaan tumaan (kuvio 3B).

ECH lisäsi HPG-akseliin liittyvien geenien ilmentymiä. ECH lisäsi merkittävästi LH:n, LHR:n, GnRH1:n ja Gnrhr:n ilmentymiä enkefalonin ja aivolisäkkeen sekoituspoolissa, mutta GnRH1-tasoissa ei ollut merkittävää eroa TP-hoidon jälkeen. Lämpökartta-analyysi osoittaa, että GnRH 1:n ja LH:n ilmentymät olivat korkeimmat HPG-akseliin liittyvien geenien joukossa.

AR on ECH:n kohde. ECH:n ja AR:n välisten suhteiden vahvistamiseksi ECH-ovalbumiini (ECH-OVA) syntetisoitiin onnistuneesti (kuvio 5A, B). ECH-OVA:n molekyylipaino on suurempi kuin OVA:n, joten niillä on erilaiset liikkuvuusnopeudet (kuva 5A), ja ECH-OVA:n absorbanssihuippu on ECH:n ja OVA:n välillä (kuva 5B),

mikä viittaa siihen, että ECH konjugoitiin onnistuneesti OVA:han. Epäsuorat ELISA-tulokset (kuvio 5C) osoittavat, että anti-AR-vasta-aine kykenee havaitsemaan AR-proteiinia, joka on läsnä ECH-OVA:ta sisältävissä kuopissa (osoituksena anti-OVA-vasta-aine), mikä viittaa siihen, että ECH voi sitoutua AR-proteiiniin. ECH yhdistyy Met-894 ja Val{5}} AR-taskuun. Yhdiste ECH kiinnitettiin AF2-kohtaan ihmisen AR:n pinnalla, ja ECH:n ja AR:n teoreettinen sitoutumismuoto esitettiin kuviossa 5D. Yhdiste ECH otti käyttöön kompaktin konformaatiositoutumisen ihmisen AR:n taskussa. ECH:n kaksi fenyyliryhmää sitoutuvat AR-taskun hydrofobiseen domeeniin ja säilyttivät läheiset hydrofobiset kontaktit tähteiden Leu-712, Val-716, Met{10}}, Ile-737 kanssa. , Met-894 ja Ile-898, kun taas ECH:n kaksi muuta puolta sijaitsivat taskun sisäänkäynnissä ja ottivat vain muutaman kosketuksen. Yksityiskohtainen analyysi osoitti, että sekä Met-894 (sidoksen pituus: 2,4Å) että Val-713 (sidoksen pituus: 2,7Å) muodostivat vetysidoksia ECH:n hydroksi1-ryhmien kanssa, mikä oli tärkein vuorovaikutus ECH:n välillä. ja ihmisen AR. ECH vaimentaa BPA:n aiheuttamia lisääntymisvaurioita. ECH:n vaikutuksen tutkimiseksi lisääntymisvaurioihin tutkittiin siittiöiden laatua sekä sukupuolihormonien ja steroidogeenisten entsyymien tasoja BPA-indusoiduissa hiirissä. Kuten kuviossa 6 esitetään, BPA-hoito vähensi merkittävästi siittiöiden määrää ja siittiöiden liikkuvuutta 26,5 prosentilla ja 39,2 prosentilla, vastaavasti. ECH:n antaminen esti siittiöiden määrän ja siittiöiden liikkuvuuden vähenemisen 35,5 prosentilla ja 30,1 prosentilla. BPA:n antaminen johti myös LH- ja T-erityksen merkittävään laskuun, ja ECH lisäsi LH- ja T-tasoja huomattavasti 24,1 prosentilla ja 18,3 prosentilla, verrattuna pelkkään BPA-hoitoon (kuvio 6A, B). StAR:n, CYP17A1:n, 3 -HSD:n ja 17 -HSD:n mRNA-tasot BPA-ECH-hoidossa lisääntyivät merkittävästi verrattuna BPA-hoitoon (kuvio 6C, D).