ELSŐ RÉSZ Az echinakozid növeli a spermiumok mennyiségét patkányokban azáltal, hogy megcélozza a hipotalamusz androgénreceptorát

Hogyan stimulálja az echinakozid az ösztrogént és növeli a spermiumok számát?

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

A férfiak meddősége komoly egészségügyi probléma, a becslések szerint a férfiak meddőségeinek 4,2 százaléka világszerte. Korai munkánk bebizonyította, hogy a Cistanche kivonatok védenek a spermiumok károsodásától egerekben, és ezechinakozid(ECH) az egyik fő aktív komponens. Itt egy alapvető szerepről számolunk beECH, egy természetes termék, amely visszafordítja vagy megvédi az oligot, mint az aspermiát patkányokban.ECHHPLC-vel vizsgáltuk, a spermiumok mennyiségét és minőségét értékeltük, és a hormonszinteket radioimmu-szorbens assay-vel határoztuk meg. Az ECH csökkentette az androgénreceptor (AR) és a kulcs szintjétszteroidogén rokon gének Western blot és qPCR analízissel meghatározva. közötti interakcióECHés az AR-t indirekt ELISA-val és molekuláris dokkolással értékelték. Az eredmények azt mutatják, hogy az ECH a hipotalamusz AR-vel kombinálva a Met{0}} és a Val-713 zsebében gátolja az AR átviteléta citoplazma a hipotalamuszban lévő magokhoz. Míg a nemi hormonok szabályozásának negatív visszacsatolása gátolt, addig a pozitív visszacsatolás serkentve a luteinizáló hormon és a tesztoszteron szekréciót fokozta, ezt követően pedig a spermiumok mennyiségét. Összességében ezek az adatok azt mutatjákhogyECHblokkolja az AR aktivitást a hipotalamuszban, hogy növelje a spermiumok mennyiségét és megvédje az oligo aspermiát patkányokban.

További információért forduljon:Joanna.jia@wecistanche.com

A Cistanche deserticolának számos hatása van, kattintson ide, ha többet szeretne megtudni

A tesztoszteron termelését a heresejtekben erősen szabályozza a hipotalamusz-hipofízis-gonadális tengely (HPG) egy homeosztatikus visszacsatolási hurok kialakításával1. A hipotalamusz által kiválasztott gonadotropin-felszabadító hormon (GnRH) serkentheti a luteinizáló hormon (LH) szekrécióját az agyalapi mirigyből, ami tovább serkenti a tesztoszteron termelődését a here Leydig sejtjeiben. A tesztoszteront egy sor szteroidogén enzim bioszintetizálja. A szteroidogenikus akut szabályozó (StAR) fehérje az egyik fő útvonalként képes a koleszterint intracelluláris forrásokból a mitokondriumokba szállítani2, ahol ki van téve a koleszterin oldallánc hasító enzimének (CYP11A1), a 3 -hidroxiszteroid-dehidrogenáznak (HSD3), { {10}}hidroxiláz (CYP17A1) és 17 hidroxiszteroid-dehidrogenáz (HSD 17 ), amelyek katalizálják a koleszterin tesztoszteronná történő átalakulását3,4. A tesztoszteron ezután negatívan visszacsatol a HPG elemhez, hogy dózisfüggő módon leszabályozza a további LH szekréciót.

A tesztoszteron hatása a HPG tengely visszacsatolási hurokra az androgén receptorhoz (AR) való kötődés révén jelentkezik, amely mind a hipotalamuszban, mind az agyalapi mirigyben megtalálható5. Az egerekben az AR ablációja és a minimális tesztoszterontermelés az LH és a tüszőstimuláló hormon (FSH) szintjének emelkedését okozza6, ami arra utal, hogy az AR részt vesz a negatív táplálási hurok szabályozásában. A tesztoszteron jelátvitel klasszikus genomikus mechanizmusa akkor következik be, amikor a tesztoszteron bediffundál a sejtbe és kötődik az AR-hez. Ez a ligandum-receptor komplex ezután a sejtmagba transzlokálódik, ahol a tesztoszteronra reagáló gének szabályozó régióiban az androgén válaszelemekhez (ARE) kötődik, hogy módosítsa azok transzlokációját. A tesztoszteron indukálja a szteroid hormon hatásának nem klasszikus útját is, amelyet gyors események jellemeznek, amelyek citoszol jelátviteli kaszkádok aktiválásához vezetnek, amelyeket általában növekedési faktorok váltanak ki7,8. A klasszikus és a nem klasszikus tesztoszteron útvonalak egyaránt hozzájárulnak a spermatogenezis és a termékenység fenntartásához. Az AR funkciója azonban fontosabb a klasszikus úton, mivel a tesztoszteron javítja a sperma minőségét.

Echinakozid(ECH) az Echinacea9 és Cistanche10 gyógynövényfajokból származó bioaktív komponensek egyike. A farmakológiai hatások széles spektrumával az Echinacea kivonatai az egyik legnépszerűbb gyógynövény-kiegészítő Európában és az Egyesült Államokban, elsősorban antioxidáns tulajdonságaik11 és a megfázás megelőzésére való képességük miatt12. Érdekes módon,Cistanchekivonatok ésECHA hagyományos kínai orvoslásban hagyományosan tonikként használják a szaporodási zavarok gyógyítására és a férfiak szexuális aktivitásának fokozására10. A Cistanche kivonat egyes OTC termékeit tápláló kiegészítőként fejlesztették ki, és egyre népszerűbbek Kína és néhány más ázsiai ország egészséges élelmiszerpiacán (China Food and Drug Administration)13. Azonban a mögöttes mechanizmusokECHaz intézkedés továbbra is tisztázatlan. A férfiak meddősége komoly egészségügyi probléma, a becslések szerint a férfiak meddőségének 4,2 százaléka világszerte14. A férfi meddőség diagnózisa jelenleg a spermiumok minőségének vizsgálatán alapul, beleértve az olyan ondóparaméterek elemzését, mint a spermiumkoncentráció, motilitás és morfológia15. Az ösztrogénutánzó biszfenol A (BPA) egy széles körben elterjedt környezeti szennyezőanyag, amelynek a hímek termékenységére gyakorolt ​​hatását több állatfajnál és embernél is vizsgálták16. A BPA megzavarja a hipotalamusz-hipofízis-ivarmirigy tengelyt, gátolja a here szteroidogén enzimek expresszióját és a tesztoszteron szintézisét a hím kölykökben17, ami hipogonadotrop hipogonadizmust18 okoz. Ebben a tanulmányban annak hatásait vizsgáljukECHa sperma minőségére és a hormonszintre. Ezenkívül a BPA-t választották spermakárosodási modellként a védő hatás további tanulmányozásáraECHa rossz spermaminőség ellen.

Eredmények Az ECH növeli a spermiumok mennyiségét. A cauda epididymisben a spermiumok számát, a spermiumok életképességét és a spermiumok mozgékonyságát az 1. táblázat mutatja be. A 80 mg/kg ECH-val és 15 mg/kg tesztoszteron-propionáttal (TP) végzett kezelés szignifikánsan növelte az epididimális spermiumok számát. A spermiumok életképességében és mozgékonyságában azonban nem volt szignifikáns különbség.

Az ECH növeli a tesztoszteron és az LH szintjét a szérumban, az agyvelőben, az agyalapi mirigyben és a herében. Az ECH-kezelés jelentősen növelte az LH-szintet a szérumban, az agyvelőben, az agyalapi mirigyben és a herében (1A. ábra). Az ECH(H) csoportban az LH szintje szignifikánsan 11--szeresére emelkedett a szérumban, 14-szeresére az agyvelőben és az agyalapi mirigyben és 12--szeresére a herében. A tesztoszteron szignifikánsan, 1,5-szeresére, illetve 1.{10}}szeresére nőtt az agyvelőben, az agyalapi mirigyben és a herében, de nem a szérumban az ECH(H)-kezelést követően. A TP-kezelést követően a tesztoszteronszint szignifikánsan, 1,6-, 1,8-szeresére és 1.{16}}szeresére nőtt a szérumban, az agyvelőben, az agyalapi mirigyben és a herében.

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). A TP nem változtatta meg szignifikánsan a CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 és HSD17 expresszióját. Ezt tükrözi az ECH szteroidogén enzimexpresszióra gyakorolt ​​hatásának átfogó hőtérkép-elemzése, amely azt jelzi, hogy az ECH szignifikánsan növelte a CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 és HSD17 mRNS szintjét, és különösen a HSD3 1/ 2 (1C. ábra).

Az ECH átjuthat a vér-agy gáton és kisebb mértékben a vér-here gáton. A HPG-tengelyen az androgén visszacsatolási hurok értékelésére egy sor PK vizsgálatban értékelték az ECH hipotalamuszba való bejutási képességét. Az ECH-koncentrációkat a hipotalamuszban 12 órás, 30mg/kg ECH egyszeri orális beadása után észlelték, és az ECH kifejezett hipotalamusz penetranciát mutatott 33,92 százalékos átlagos hipotalamusz/plazma aránnyal (2A. ábra). A Te T1/2 értékek 2,61±0,42 óra és 1,88±0},22 óra voltak a plazmában és a hipotalamuszban (2B. ábra). HPLC-vel azonban az ECH-nak a herébe való bejutását nagyon korlátozott mértékben észlelték. A herében az ECH koncentrációja 0.083 ug/mL, 0,043 ug/mL és 0,028 ug/ml volt 0,5, 1 és 1,5 órával a kezelés után. .

Az ECH csökkenti a hipotalamusz AR transzlokációját a sejtmagba. Az ECH AR transzlokációra gyakorolt ​​hatásának tesztelésére Western blot analízissel meghatároztuk az AR expresszióját a here és a hipotalamusz citoplazmájában és magjában. Amint az a 3A. ábrán látható, az ECH ötszörösére csökkentette az AR fehérjét a hipotalamusz sejtmagjaiban a kontrollcsoporthoz képest. Az enzalutamiddal, egy AR-gátlóval végzett kezelés 48--szeresére csökkentette az AR-fehérje szintjét a hipotalamusz sejtmagjaiban. Nevezetesen, a citoplazmatikus AR magasabb volt ECH-kezeléssel és enzalutamid-kezeléssel, mint a kontrollokban, ami arra utal, hogy az ECH blokkolja az AR-transzportot a citoplazmából a hipotalamusz sejtmagjába. Ahogy az várható volt, az ECH nem gátolja az AR transzportot a citoplazmából a herében a sejtmagba (3B. ábra).

Az ECH növelte a HPG-tengelyhez kapcsolódó gének expresszióját. Az ECH szignifikánsan növelte az LH , LHR, GnRH 1 és Gnrhr expresszióját az agyvelő és hipofízis keverékkészletében, azonban a GnRH 1 szintek között nem volt szignifikáns különbség a TP kezelés után. A hőtérkép elemzés azt mutatja, hogy a GnRH 1 és LH expressziója volt a legmagasabb a HPG tengelyhez kapcsolódó gének között.

Az AR az ECH célpontja. Az ECH és az AR közötti kapcsolatok megerősítésére az ECH-Ovalbumint (ECH-OVA) sikeresen szintetizálták (5A, B ábra). Az ECH-OVA molekulatömege nagyobb, mint az OVA, ezért eltérő a mobilitásuk (5A. ábra), az ECH-OVA abszorbanciacsúcsa pedig az ECH és az OVA között van (5B. ábra),

ami arra utal, hogy az ECH sikeresen konjugált OVA-val. A közvetett ELISA eredmények (5C. ábra) azt mutatják, hogy az anti-AR antitest képes kimutatni az ECH-OVA-t tartalmazó üregekben jelenlévő AR fehérjét (ezt az anti-OVA antitest jelzi), ami arra utal, hogy az ECH képes kötődni az AR fehérjéhez. Az ECH a Met{4}} és a Val{5}} AR zsebével kombinálható. Az ECH vegyületet az AF2 helyhez kötöttük a humán AR felületén, és az ECH és AR elméleti kötődési módját az 5D. ábra mutatja. Az ECH vegyület kompakt konformációs kötődést vett fel a humán AR zsebében. Az ECH két fenilcsoportja kötődik az AR zseb hidrofób doménjéhez, és szoros hidrofób kapcsolatot tartott fenn a Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737 maradékokkal. , Met-894 és Ile-898, míg az ECH másik két oldala a zseb bejáratánál helyezkedett el, és csak néhány érintkezést hozott létre. A részletes elemzés kimutatta, hogy mind a Met-894 (kötéshossz: 2,4Å), mind a Val-713 (kötéshossz: 2,7Å) hidrogénkötést létesített az ECH hidroxi1 csoportjaival, ami az ECH közötti fő kölcsönhatás volt. és emberi AR. Az ECH mérsékli a BPA által kiváltott reproduktív károsodást. Az ECH szaporodási károsodásra gyakorolt ​​hatásának vizsgálatára BPA-indukált egereken vizsgáltuk a spermiumok minőségét, valamint a nemi hormonok és szteroidogén enzimek szintjét. Amint a 6. ábrán látható, a BPA-kezelés jelentősen, 26,5%-kal, illetve 39,2%-kal csökkentette a spermiumok számát és a spermiumok mozgékonyságát. Az ECH beadása megakadályozta a spermiumok számának és a spermiumok mozgékonyságának csökkenését 35,5 százalékkal, illetve 30,1 százalékkal. A BPA beadása az LH- és T-szekréció szignifikáns csökkenését is eredményezte, és az ECH jelentősen, 24,1%-kal, illetve 18,3%-kal növelte az LH- és T-szintet a BPA-kezeléshez képest (6A, B ábra). A BPA-ECH kezelés során a StAR, CYP17A1, 3 -HSD és 17 -HSD mRNS szintjei szignifikánsan megemelkedtek a BPA-kezeléshez képest (6C, D ábra).