Phần 1 Echinacoside làm tăng số lượng tinh trùng ở chuột bằng cách nhắm mục tiêu vào cơ quan thụ cảm Androgen ở vùng dưới đồi

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

Vô sinh nam là một vấn đề sức khỏe lớn với tỷ lệ ước tính là 4,2% vô sinh nam trên toàn thế giới. Công việc ban đầu của chúng tôi đã chứng minh rằngChiết xuất Cistanchebảo vệ chống lại sự phá hủy tinh trùng ở chuột vàechinacoside(ECH) là một trong những thành phần hoạt động chính. Ở đây, chúng tôi báo cáo vai trò thiết yếu của ECH, một sản phẩm tự nhiên giúp đảo ngược hoặc bảo vệ chống lại chứng aspermia oligoasthen ở chuột. ECH được xét nghiệm bằng HPLC, số lượng và chất lượng tinh trùng được đánh giá và nồng độ hormone được xác định bằng xét nghiệm hấp thụ miễn dịch phóng xạ. ECH làm giảm mức độ của thụ thể androgen (AR) và các gen quan trọng liên quan đến sinh steroid như được xác định bằng phân tích Western blot và qPCR. Sự tương tác giữa ECH và AR được đánh giá bằng ELISA gián tiếp và kết nối phân tử. Kết quả cho thấy ECH kết hợp với AR vùng dưới đồi trong túi Met -894 và Val -713 ức chế sự chuyển AR từ tế bào chất đến nhân ở vùng dưới đồi. Trong khi phản hồi tiêu cực về quy định hormone giới tính bị ức chế, phản hồi tích cực được kích thích để tăng tiết hormone hoàng thể hóa và testosterone sau đó tăng cường số lượng tinh trùng. Kết hợp lại với nhau, những dữ liệu này chứng minh rằng ECH ngăn chặn hoạt động AR ở vùng dưới đồi để tăng số lượng tinh trùng và bảo vệ chống lại chứng suy nhược cơ thể ở chuột.

Việc sản xuất testosterone trong tế bào tinh hoàn được điều hòa mạnh mẽ bởi trục dưới đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục (HPG) bằng cách hình thành một vòng phản hồi nội môi1. Hormone giải phóng gonadotrophin (GnRH), được tiết ra bởi vùng dưới đồi, có thể kích thích bài tiết hormone luteinizing (LH) từ tuyến yên, kích thích thêmtestosteronesản xuất trong tế bào Leydig tinh hoàn. Testosterone được sinh tổng hợp bởi một loạt các enzym steroidogenic. Là một trong những con đường chính, protein điều hòa cấp tính steroid (StAR) có thể vận chuyển cholesterol từ các nguồn nội bào vào ty thể2 nơi nó tiếp xúc với enzym phân cắt chuỗi bên cholesterol (CYP11A1), 3 - hydroxysteroid dehydrogenase (HSD3), { {6}} hydroxylase (CYP17A1) và 17 - hydroxysteroid dehydrogenase (HSD 17) xúc tác chuyển đổi cholesterol thành testosterone3,4. Testosterone sau đó phản hồi ngược trở lại phần tử HPG để điều chỉnh giảm tiết LH theo cách phụ thuộc vào liều lượng. Tác động của testosterone lên vòng phản hồi trục HPG xảy ra bằng cách liên kết với thụ thể androgen (AR), được tìm thấy ở cả vùng dưới đồi và tuyến yên5. Ở chuột, việc cắt giảm AR và sản xuất tối thiểu testosterone làm cho nồng độ LH và hormone kích thích nang trứng (FSH) tăng lên6, cho thấy AR tham gia vào quá trình điều hòa vòng tuần hoàn nguồn cấp dữ liệu âm tính. Cơ chế gen cổ điển củatestosteronetín hiệu xảy ra khi testosterone khuếch tán vào tế bào và liên kết với AR. Sau đó, phức hợp thụ thể phối tử này chuyển vị trí đến nhân, nơi nó liên kết với các yếu tố đáp ứng androgen (ARE) trong vùng điều hòa của các gen đáp ứng với testosterone để thay đổi sự chuyển vị của chúng. Testosterone cũng gây ra con đường không cổ điển của hoạt động hormone steroid, được đặc trưng bởi các sự kiện nhanh chóng dẫn đến việc kích hoạt các dòng tín hiệu tế bào thường được kích hoạt bởi các yếu tố tăng trưởng7,8. Con đường testosterone cổ điển và không cổ điển đều góp phần duy trì quá trình sinh tinh và khả năng sinh sản. Tuy nhiên, chức năng của AR quan trọng hơn theo con đường cổ điển vì testosterone có tác dụng tăng chất lượng tinh trùng. Echinacoside (ECH) là một trong những thành phần hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ các loài cây thuốc Echinacea9 vàCistanche10. Với một phổ rộng các hoạt động dược lý, chiết xuất của Echinacea là 1 Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Sinh học Hiện đại, Trường Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Thực phẩm, Viện Công nghệ Anyang, Anyang, Hà Nam, 455000, Trung Quốc. 2 Cao đẳng Thú y, Đại học Northwest A & F, Dương Lăng, Thiểm Tây, 712100, Trung Quốc. Khoa Khoa học Y sinh, Cao đẳng Thú y Ontario, Đại học Guelph, Guelph, Ontario, N1G 2W1, Canada. Thư từ và yêu cầu tài liệu phải được gửi đến XZ

Cistancheechinacosidecó thể cải thiện chức năng thận và tăng cườngtestosterone

Vui lòng liên lạc để biết thêm thông tin:Joanna.jia@wecistanche.com

một trong những loại thảo dược bổ sung phổ biến nhất ở châu Âu và Mỹ chủ yếu do đặc tính chống oxy hóa của chúng11 và khả năng ngăn ngừa cảm lạnh thông thường12. Một cách thú vị,Cistanchechiết xuất và ECH theo truyền thống đã được sử dụng như một chất bổ để chữa rối loạn chức năng sinh sản và tăng cường hoạt động tình dục nam giới trong y học cổ truyền Trung Quốc10. Một số sản phẩm OTC củaChiết xuất Cistancheđã được phát triển dưới dạng chất bổ sung nuôi dưỡng và đang trở nên phổ biến trên thị trường thực phẩm sức khỏe của Trung Quốc và một số nước châu Á khác (Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Trung Quốc) 13. Tuy nhiên, các cơ chế cơ bản của hành động ECH vẫn chưa rõ ràng. Vô sinh nam là một vấn đề sức khỏe lớn với tỷ lệ ước tính là 4,2% vô sinh nam trên toàn thế giới14. Việc chẩn đoán vô sinh nam hiện nay dựa trên việc nghiên cứu chất lượng tinh trùng bao gồm phân tích các thông số của tinh trùng như nồng độ, khả năng di chuyển và hình thái của tinh trùng15. Te estrogen bắt chước Bisphenol A (BPA) là một chất gây ô nhiễm môi trường phổ biến đã được nghiên cứu về tác động của nó đối với khả năng sinh sản của nam giới ở một số loài động vật và con người16. BPA làm rối loạn trục dưới đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục, ức chế sự biểu hiện của các enzym steroid sinh tinh hoàn và sự tổng hợp testosterone ở chuột con đực17, gây ra tình trạng thiểu năng tuyến sinh dục18. Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều tra ảnh hưởng của ECH đến chất lượng tinh trùng và nồng độ hormone. Ngoài ra, BPA đã được chọn làm tác nhân mô hình tổn thương tinh trùng để nghiên cứu thêm tác dụng bảo vệ của ECH chống lại chất lượng tinh trùng kém.

Cistanche Desticola có nhiều tác dụng, click vào đây để biết thêm

Kết quả

ECH tăng cường số lượng tinh trùng.

Số lượng tinh trùng Te trong mào tinh cauda, ​​khả năng tồn tại của tinh trùng và khả năng di chuyển của tinh trùng được trình bày trong Bảng 1. Điều trị với 80mg / kg ECH và 15mg / kg testosterone propionate (TP) làm tăng đáng kể số lượng tinh trùng mào tinh. Tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể về khả năng sống của tinh trùng và khả năng di chuyển của tinh trùng.

ECH làm tăng nồng độ testosterone và LH trong huyết thanh, não bộ cộng với tuyến yên và viêm tinh hoàn.

Điều trị bằng ECH làm tăng đáng kể nồng độ LH trong huyết thanh, não bộ cộng với tuyến yên và tinh hoàn (Hình. 1A). Trong nhóm ECH (H), nồng độ LH tăng đáng kể 1. 1- lần trong huyết thanh, 1. 4- lần trong não bộ cộng với tuyến yên và 1. 2- lần trong viêm tinh hoàn. Testosterone đã tăng đáng kể lần lượt là 1,5 và 1. 3- ở não phối hợp với tuyến yên và viêm tinh hoàn, nhưng không tăng trong huyết thanh sau khi điều trị bằng ECH (H). Sau khi điều trị TP, nồng độ testosterone đã tăng lên đáng kể 1,6, 1,8 và 1. 4- lần trong huyết thanh, não bộ cộng với tuyến yên và viêm tinh hoàn.

Cistanche echinacoside có thể cải thiện chức năng thận và cải thiện testosterone

ECH làm tăng biểu hiện gen của enzym steroidogenic.

ECHlàm tăng đáng kể các biểu hiện của các enzym steroidogenic quan trọng trong tinh hoàn (Hình 1B). Mức độ mRNA của CYP11A1, CYP17A1, HSD 3 1 / 2 và HSD17 trong nhóm ECH (H) đã tăng hơn 3- lần, trong khi mức độ của mRNA StAR không có sự khác biệt đáng kể với tất cảECHtreatments (p>0. 05). TP không làm thay đổi đáng kể sự biểu hiện của CYP11A1, CYP17A1, HSD 3 1 / 2 và HSD17. Điều này được phản ánh trong một phân tích bản đồ nhiệt toàn diện về ảnh hưởng của ECH đối với sự biểu hiện của enzym steroid cho thấy rằngECHtăng đáng kể mức mRNA của CYP11A1, CYP17A1, HSD 3 1 / 2 và HSD17, và đặc biệt là HSD 3 1 / 2 (Hình 1C).

ECH có thể vượt qua hàng rào máu não và ở mức độ thấp hơn là hàng rào máu - tinh hoàn.

Để đánh giá vòng lặp phản hồi androgen tại trục HPG, khả năngECHđể vào vùng dưới đồi đã được đánh giá trong một loạt các nghiên cứu về PK.ECHnồng độ được phát hiện ở vùng dưới đồi sau 12h uống một lần 3 0 mg / kg ECH, và ECH cho thấy sự thâm nhập vùng dưới đồi rõ rệt với tỷ lệ trung bình của vùng dưới đồi / huyết tương là 33,92% (Hình 2A). Giá trị Te T1 / 2 lần lượt là 2,61 ± 0. 42 giờ và 1,88 ± 0. 22 giờ trong huyết tương và vùng dưới đồi (Hình 2B). Tuy nhiên, rất hạn chế khả năng tiếp cận ECH vào tinh hoàn khi sử dụng HPLC. Nồng độ te của ECH trong viêm tinh hoàn là 0. {{2 0}} 83 ug / mL, 0,043 ug / mL và 0,028 ug / mL lần lượt ở 0,5 giờ, 1 giờ và 1,5 giờ, sau khi điều trị.

ECH làm giảm sự chuyển vị AR của vùng dưới đồi tới nhân.

Để kiểm tra tác dụng củaECHtrên sự chuyển vị AR, sự biểu hiện của AR trong tế bào chất và nhân của tinh hoàn và vùng dưới đồi được xác định bằng cách sử dụng phân tích Western blot. Như thể hiện trong Hình 3A, protein AR điều chỉnh giảm ECH trong nhân vùng dưới đồi gấp 5 lần so với nhóm đối chứng. Điều trị bằng enzalutamide, một chất ức chế AR, làm giảm mức độ protein AR trong nhân dưới đồi xuống 4. 8- lần. Đáng chú ý, AR tế bào chất cao hơn khi điều trị bằng ECH và điều trị bằng enzalutamide so với đối chứng, cho thấy rằngECHngăn chặn vận chuyển AR từ tế bào chất đến nhân ở vùng dưới đồi. Như mong đợi, ECH không ức chế vận chuyển AR từ tế bào chất đến nhân trong tinh hoàn (Hình 3B).

ECH làm tăng sự biểu hiện của các gen liên quan đến trục HPG.

ECHlàm tăng đáng kể các biểu hiện của LH, LHR, GnRH 1 và Gnrhr trong các nhóm hỗn hợp của não phối hợp với tuyến yên, tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể về mức GnRH 1 sau khi điều trị TP. Phân tích bản đồ nhiệt cho thấy rằng các biểu hiện của GnRH 1 và LH là cao nhất trong số các gen liên quan đến trục HPG.

AR là một mục tiêu của ECH.

Để xác nhận mối quan hệ giữa ECH và AR, ECH-Ovalbumin (ECH-OVA) đã được tổng hợp thành công (Hình 5A, B). Trọng lượng phân tử của ECH-OVA lớn hơn OVA, vì vậy chúng có tốc độ di động khác nhau (Hình 5A), và đỉnh hấp thụ của ECH-OVA là giữa ECH và OVA (Hình 5B),

gợi ý rằng ECH đã được liên hợp thành công với OVA. Kết quả ELISA gián tiếp (Hình 5C), cho thấy kháng thể kháng AR có thể phát hiện protein AR có trong các giếng chứa ECH-OVA (được chỉ định bởi kháng thể kháng OVA) cho thấy rằng ECH có thể liên kết với protein AR.

ECH kết hợp với AR túi Met -894 và Val -713.

Hợp chất ECH được gắn vào vị trí AF2 trên bề mặt AR của con người và chế độ liên kết lý thuyết của ECH và AR được trình bày trong Hình 5D. Compound ECH đã thông qua một cấu hình nhỏ gọn ràng buộc trong túi AR của con người. Hai nhóm phenyl của ECH liên kết tại miền kỵ nước của túi AR và duy trì các tiếp xúc kỵ nước chặt chẽ với các chất cặn Leu -712, Val -716, Met -734, Ile -737 , Met {6}} và Ile -898, trong khi hai mặt còn lại của ECH được đặt ở lối vào của túi và chỉ tạo ra một số liên hệ. Phân tích chi tiết cho thấy rằng cả Met -894 (độ dài liên kết: 2,4Å) và Val -713 (độ dài liên kết: 2,7Å) hình thành liên kết hydro với các nhóm hydroxy1 của ECH, là tương tác chính giữa ECH và AR của con người.

Cistanche echinacoside có thểcải thiện chức năng ganvàtăng cường testosterone

ECH làm giảm tổn thương sinh sản do BPA gây ra.

Để điều tra tác động của ECH đối với tổn thương sinh sản, chất lượng tinh trùng và mức độ hormone sinh dục và các enzym steroid đã được kiểm tra ở những con chuột gây ra BPA. Như thể hiện trong Hình 6, điều trị BPA làm giảm đáng kể số lượng tinh trùng và khả năng di chuyển của tinh trùng lần lượt là 26,5% và 39,2%. Việc sử dụng ECH đã ngăn chặn sự giảm số lượng tinh trùng và khả năng di chuyển của tinh trùng lần lượt là 35,5% và 30,1%. Sử dụng BPA cũng làm giảm đáng kể sự tiết LH và T, và ECH làm tăng đáng kể nồng độ LH và T lần lượt là 24,1% và 18,3% so với khi chỉ điều trị bằng BPA (Hình 6A, B). Mức mRNA của StAR, CYP17A1, 3 - HSD và 17 - HSD trong điều trị BPA-ECH đã tăng lên đáng kể so với điều trị BPA (Hình 6C, D).