PHẦN MỘT Echinacoside làm tăng số lượng tinh trùng ở chuột bằng cách nhắm mục tiêu thụ thể androgen vùng dưới đồi

Làm thế nào để echinacoside kích thích estrogen và tăng số lượng tinh trùng?

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 hiện mắc ước tính là 4,2% vô sinh nam trên toàn thế giới. Công việc ban đầu của chúng tôi đã chứng minh rằng chiết xuất Cistanche bảo vệ chống lại thiệt hại tinh trùng ở chuột và điều đóechinacoside(SỒI) là một trong những thành phần hoạt động chính. Ở đây chúng tôi báo cáo một vai trò thiết yếu choSỒI, một sản phẩm tự nhiên đảo ngược hoặc bảo vệ chống lại oligo như aspermia ở chuột.SỒIđã được thử nghiệm bởi HPLC, số lượng và chất lượng tinh trùng đã được đánh giá và nồng độ hormone được xác định bằng xét nghiệm hấp thụ phóng xạ. ECH làm giảm mức độ thụ thể androgen (AR) và chìa khóacác gen liên quan đến steroidogenic được xác định bởi phân tích Western blot và qPCR. Sự tương tác giữaSỒIvà 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 truyền AR từtế bào chất thành hạt nhân ở vùng dưới đồi. Trong khi phản hồi tiêu cực về điều hòa hormone giới tính bị ức chế, phản hồi tích cực đã được kích thích để tăng tiết hormone luteinizing và testosterone sau đó tăng cường số lượng tinh trùng. Kết hợp với nhau, những dữ liệu này chứng minhđóSỒIngăn chặn hoạt động AR ở vùng dưới đồi để tăng số lượng tinh trùng và bảo vệ chống lại oligo aspermia ở chuột.

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola có nhiều tác dụng, bấm vào đây để biết thêm

Việc sản xuất testosterone trong các tế bào tinh hoàn được điều chỉnh mạnh mẽ bởi trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến yên (HPG) bằng cách hình thành một vòng phản hồi cân bằng nội môi1. Hormone giải phóng Gonadotrophin (GnRH), do vùng dưới đồi tiết ra, có thể kích thích sự tiết hormone luteinizing (LH) từ tuyến yên, kích thích hơn nữa sản xuất testosterone trong các tế bào Leydig tinh hoàn. Testosterone được biosynthesized bởi một loạt các enzyme steroidogenic. Là một trong những con đường chính, protein điều hòa cấp tính steroidogenic (StAR) có thể vận chuyển cholesterol từ các nguồn nội bào vào ty thể2 nơi nó tiếp xúc với enzyme phân tách chuỗi bên cholesterol (CYP11A1), 3β-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD3β), 17α-hydroxylase (CYP17A1) và 17βhydroxysteroid dehydrogenase (HSD 17β) xúc tác cho việc chuyển đổi cholesterol thành testosterone3,4. Testosterone sau đó tiêu cực ăn trở lại các yếu tố HPG để down-điều chỉnh bài tiết LH hơn nữa trong một cách phụ thuộc vào liều lượng.

Ảnh hưởng của testosterone trên 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 bỏ AR và sản xuất testosterone tối thiểu làm cho mức độ LH và hormone kích thích nang trứng (FSH) tăng6, cho thấy AR tham gia vào việc điều chỉnh vòng thức ăn âm. Cơ chế gen cổ điển của tín hiệu testosterone xảy ra khi testosterone khuếch tán vào tế bào và liên kết với AR. Phức hợp thụ thể phối tử này sau đó chuyển vị đến nhân nơi nó liên kết với các yếu tố đáp ứng androgen (AME) trong các khu vực điều tiết của các gen đáp ứng testosterone để sửa đổi vị trí chuyển vị của chúng. Testosterone cũng gây ra con đường phi cổ điển của hành động hormone steroid, đặc trưng bởi các sự kiện nhanh chóng dẫn đến việc kích hoạt các thác tín hiệu cytosolic thường được kích hoạt bởi các yếu tố tăng trưởng7,8. Con đường testosterone cổ điển và phi cổ điển đều góp phần duy trì sự sinh tinh trùng và khả năng sinh sản. Tuy nhiên, chức năng của AR là quan trọng hơn trong con đường cổ điển như testosterone hoạt động để tăng chất lượng tinh trùng.

Echinacoside ·(SỒI) là một trong những thành phần hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ các loài cây thuốc Echinacea9 và Cistanche10. Với một loạt các hoạt động dược lý, chiết xuất của Echinacea là một trong những chất bổ sung thảo dược phổ biến nhất ở châu Âu và Hoa Kỳ chủ yếu là do đặc tính chống oxy hóa11 và khả năng ngăn ngừa cảm lạnh thông thường12. Thú vịCistanche ·chiết xuất vàSỒItheo 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 trong y học cổ truyền Trung Quốc10. Một số sản phẩm OTC của chiết xuất Cistanche đã được phát triển như là chất bổ sung dinh dưỡng và đang trở nên phổ biến trong 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 củaSỒIhành động vẫn chưa rõ ràng. Vô sinh nam là một vấn đề sức khỏe lớn với tỷ lệ hiện mắc ước tính là 4,2% vô sinh nam trên toàn thế giới14. Chẩn đoán vô sinh nam hiện đang dựa trên nghiên cứu về chất lượng tinh trùng bao gồm phân tích các thông số tinh dịch như nồng độ tinh trùng, khả năng vận động và hình thái15. 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 phá vỡ trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến yên- tuyến sinh dục, ức chế sự biểu hiện của các enzyme steroidogenic tinh hoàn và sự tổng hợp testosterone ở chó con đực17, gây ra tình trạng suy sinh dục hypogonadotropic18. Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều tra tác động củaSỒIvề chất lượng tinh trùng và mức độ hormone. Ngoài ra, BPA đã được chọn làm tác nhân mô hình chấn thương tinh trùng để nghiên cứu thêm về tác dụng bảo vệ củaSỒIchống lại chất lượng tinh trùng kém.

Kết quả ECH tăng cường số lượng tinh trùng. Số lượng tinh trùng Te trong cauda epididymis, khả năng sống sót của tinh trùng và khả năng vận động của tinh trùng được trình bày trong Bảng 1. Điều trị bằng 80mg / kg ECH và 15mg / kg testosterone propionate (TP) làm tăng đáng kể số lượng tinh trùng mào tinh hoàn. Tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể về khả năng sống sót của tinh trùng và khả năng vận động của tinh trùng.

ECH làm tăng nồng độ testosterone và LH trong huyết thanh, encephalon + tuyến yên và tinh hoàn. Điều trị ECH làm tăng đáng kể nồng độ LH trong huyết thanh, encephalon +tuyến yên và tinh hoàn (Hình 1A). Ở nhóm ECH(H), nồng độ LH tăng đáng kể gấp 1,1 lần trong huyết thanh, 1,4 lần ở encephalon+tuyến yên và 1,2 lần ở tinh hoàn. Testosterone đã được tăng đáng kể lần lượt là 1,5 và 1,3 lần ở encephalon + tuyến yên và tinh hoàn, nhưng không có trong huyết thanh sau khi điều trị ECH (H). Sau khi điều trị TP, nồng độ testosterone đã tăng đáng kể 1,6, 1,8 và 1,4 lần trong huyết thanh, não + tuyến yên và tinh hoàn.

ECH làm tăng biểu hiện gen enzyme steroidogen. ECH làm tăng đáng kể sự biểu hiện của các enzyme steroidogen quan trọng trong tinh hoàn (Hình 1B). Nồng độ mRNA của CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1 /2 và HSD17β trong nhóm ECH (H) đã tăng hơn 3 lần, trong khi mức độ mRNA StAR cho thấy không có sự khác biệt đáng kể với tất cả các phương pháp điều trị ECH (p>0,05). TP không làm thay đổi đáng kể biểu hiện của CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1 / 2 và HSD17β. Điều này được phản ánh trong một phân tích bản đồ nhiệt toàn diện về tác dụng của ECH đối với biểu hiện enzyme steroid tạo ra chỉ ra rằng ECH làm tăng đáng kể nồng độ mRNA của CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1 / 2 và HSD17β, và đặc biệt là HSD3β1 / 2 (Hình 1C).

ECH có thể vượt qua hàng rào máu não và ở mức độ thấp hơn là hàng rào tinh hoàn máu. Để đánh giá vòng lặp phản hồi androgen tại trục HPG, khả năng của ECH để đi vào vùng dưới đồi đã được đánh giá trong một loạt các nghiên cứu PK. Nồng độ ECH được phát hiện ở vùng dưới đồi sau 12h uống một lần là 30mg/kg ECH, và ECH cho thấy sự xâm nhập vùng dưới đồi rõ rệt với tỷ lệ vùng dưới đồi/huyết tương trung bình là 33,92% (Hình 2A). Giá trị Te T1/2 lần lượt là 2,61±0,42 giờ và 1,88±0,22 h trong huyết tương và vùng dưới đồi (Hình 2B). Tuy nhiên, việc truy cập rất hạn chế của ECH vào tinh hoàn đã được phát hiện bằng HPLC. Nồng độ te của ECH trong tinh hoàn là 0,083 μg / mL, 0,043 μg / mL và 0,028 μg / mL lần lượt là 0,5h, 1h và 1,5h, sau khi điều trị.

ECH làm giảm chuyển vị AR vùng dưới đồi đến nhân. Để kiểm tra tác dụng của ECH đối với sự chuyển vị AR, sự biểu hiện của AR trong tế bào chất và nhân của tinh hoàn và vùng dưới đồi đã được xác định bằng cách sử dụng phân tích blot phía tây. Như thể hiện trong Hình 3A, protein AR được điều chỉnh giảm ECH trong các hạt nhân vùng dưới đồi gấp năm lần so với nhóm đối chứng. Điều trị bằng enzalutamide, một chất ức chế AR, đã làm giảm nồng độ protein AR trong hạt nhân vùng dưới đồi xuống 4,8 lần. Đáng chú ý, AR tế bào chất cao hơn với điều trị ECH và điều trị enzalutamide so với đối chứng, cho thấy ECH ngăn chặn sự vận chuyển AR từ tế bào chất đến nhân ở vùng dưới đồi. Đúng như dự đoán, 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. ECH làm tăng đáng kể các biểu hiện của LHβ, LHR, GnRH 1 và Gnrhr trong các nhóm hỗn hợp của encephalon + 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 các biểu thức của GnRH 1 và LH β cao nhất trong số các gen liên quan đến trục HPG.

AR là 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 tỷ lệ 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 chống AR có thể phát hiện protein AR có trong các giếng chứa ECH-OVA (được chỉ định bởi kháng thể chống OVA) cho thấy ECH có thể liên kết với protein AR. ECH kết hợp với túi AR của Met-894 và Val-713. Compound ECH được neo vào vị trí AF2 trên bề mặt AR của con người, và chế độ ràng buộc lý thuyết của ECH và AR đã được thể hiện trong Hình. 5D (bằng tiếng Anh). Compound ECH đã thông qua một liên kết cấu trúc nhỏ gọn ở túi AR của con người. Te hai nhóm phenyl của ECH liên kết tại miền kỵ nước của túi AR và duy trì tiếp xúc kỵ nước chặt chẽ với dư lượng Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737, Met-894 và Ile-898, trong khi hai mặt còn lại của ECH được đặt ở lối vào của túi và chỉ thực hiện một vài tiếp xúc. Phân tích chi tiết cho thấy cả Met-894 (chiều dài liên kết: 2,4Å) và Val-713 (chiều dài liên kết: 2,7Å) đều hình thành liên kết hydro với các nhóm hydroxy1 của ECH, là tương tác chính giữa ECH và AR của con người. ECH làm giảm thiệt hại sinh sản do BPA gây ra. Để điều tra ảnh hưởng của ECH đối với thiệt hại sinh sản, chất lượng tinh trùng và mức độ hormone giới tính và enzyme steroid đã được kiểm tra ở những con chuột do BPA gây ra. Như thể hiện trong Hình 6, điều trị BPA làm giảm đáng kể số lượng tinh trùng và khả năng vận động của tinh trùng lần lượt là 26,5% và 39,2%. Quản lý ECH ngăn chặn sự giảm số lượng tinh trùng và khả năng vận động của tinh trùng lần lượt là 35,5% và 30,1%. Quản lý BPA cũng dẫn đến giảm đáng kể bài tiết LH và T, và ECH làm tăng đáng kể mức độ LH và T lần lượt là 24,1% và 18,3%, so với điều trị BPA đơn thuần (Hình 6A, B). Nồng độ mRNA của StAR, CYP17A1, 3β-HSD và 17β-HSD trong điều trị BPA-ECH đã tăng đáng kể so với điều trị BPA (Hình 6C, D).