Часть 1 Эхинакозид увеличивает количество сперматозоидов у крыс, воздействуя на гипоталамический андрогенный рецептор

Чжихуэй Цзян1,2, Бо Чжоу2, Синпин Ли2, Гордон М. Кирби3 и Сяоин Чжан1,2

Мужское бесплодие является серьезной проблемой здравоохранения, распространенность которого, по оценкам, составляет 4,2 процента мужского бесплодия во всем мире. Наша ранняя работа показала, чтоЭкстракты цистанхезащищают от повреждения сперматозоидов у мышей и чтоэхинакозид(ECH) является одним из основных активных компонентов. Здесь мы сообщаем о важной роли ЭХГ, природного продукта, который обращает или защищает от олигоастеновой аспермии у крыс. ЭХГ анализировали с помощью ВЭЖХ, оценивали количество и качество сперматозоидов и определяли уровень гормонов с помощью радиоиммуносорбентного анализа. ECH снижал уровни рецептора андрогена (AR) и ключевых генов, связанных со стероидогенезом, как определено вестерн-блоттингом и анализом КПЦР. Взаимодействие между ЭХГ и АР оценивали с помощью непрямого ИФА и молекулярного докинга. Результаты показывают, что ЭХГ в сочетании с гипоталамическим АР в кармане Met-894 и Val-713 ингибирует перенос АР из цитоплазмы в ядра гипоталамуса. В то время как отрицательная обратная связь регуляции половых гормонов подавлялась, положительная обратная связь стимулировалась для увеличения секреции лютеинизирующего гормона и тестостерона, что впоследствии увеличивало количество сперматозоидов. В совокупности эти данные показывают, что ЭХГ блокирует активность АР в гипоталамусе, увеличивая количество сперматозоидов и защищая от олигоастеноспермии у крыс.

Производство тестостерона в тестикулярных клетках сильно регулируется гипоталамо-гипофизарно-гонадной осью (ГГГ), образуя гомеостатическую петлю обратной связи1. Гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), секретируемый гипоталамусом, может стимулировать секрецию лютеинизирующего гормона (ЛГ) из гипофиза, что дополнительно стимулируеттестостеронпродукция в тестикулярных клетках Лейдига. Тестостерон биосинтезируется серией стероидогенных ферментов. В качестве одного из основных путей стероидогенный острый регуляторный белок (StAR) может транспортировать холестерин из внутриклеточных источников в митохондрии2, где он подвергается воздействию фермента расщепления боковой цепи холестерина (CYP11A1), 3 -гидроксистероиддегидрогеназы (HSD3), { {6}}гидроксилаза (CYP17A1) и 17 -гидроксистероиддегидрогеназа (HSD 17 ), которые катализируют превращение холестерина в тестостерон3,4. Тестостерон затем отрицательно влияет на элемент HPG, чтобы снизить дальнейшую секрецию ЛГ дозозависимым образом. Влияние тестостерона на петлю обратной связи оси HPG происходит путем связывания с рецептором андрогена (AR), обнаруженным как в гипоталамусе, так и в гипофизе5. У мышей абляция АР и минимальная выработка тестостерона вызывают повышение уровня ЛГ и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ)6, что свидетельствует о том, что АР участвует в регуляции отрицательной петли питания. Классический геномный механизмтестостеронпередача сигналов происходит, когда тестостерон диффундирует в клетку и связывается с AR. Этот комплекс лиганд-рецептор затем перемещается в ядро, где он связывается с элементами ответа на андрогены (ARE) в регуляторных областях генов, чувствительных к тестостерону, для модификации их перемещения. Тестостерон также индуцирует неклассический путь действия стероидных гормонов, характеризующийся быстрыми событиями, которые приводят к активации цитозольных сигнальных каскадов, обычно запускаемых факторами роста7,8. Как классический, так и неклассический пути тестостерона способствуют поддержанию сперматогенеза и фертильности. Однако функция АР более важна при классическом пути, поскольку тестостерон повышает качество спермы. Эхинакозид (ECH) является одним из биоактивных компонентов, полученных из лекарственных растений видов эхинацеи9 иЦистанхе10. Обладая широким спектром фармакологической активности, экстракты эхинацеи 1 Исследовательский центр современной биотехнологии, Школа биотехнологии и пищевой инженерии, Аньянский технологический институт, Аньян, Хэнань, 455000, Китай. 2 Колледж ветеринарной медицины, Северо-западный университет A&F, Янлин, Шэньси, 712100, Китай. 3Отдел биомедицинских наук, Ветеринарный колледж Онтарио, Университет Гвельфа, Гвельф, Онтарио, N1G 2W1, Канада. Корреспонденцию и запросы на материалы следует адресовать XZ

Цистанхеэхинакозидможет улучшить функцию почек и усилитьтестостерон

Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с:Joanna.jia@wecistanche.com

одна из самых популярных травяных добавок в Европе и США, в основном благодаря своим антиоксидантным свойствам11 и способности предотвращать простуду12. Интересно,Цистанхеэкстракты и ЭХГ традиционно использовались в качестве тонизирующего средства для лечения репродуктивной дисфункции и повышения мужской сексуальной активности в традиционной китайской медицине10. Некоторые безрецептурные продуктыИзвлечение цистанхебыли разработаны в качестве пищевых добавок и набирают популярность на рынках здоровой пищи Китая и некоторых других азиатских стран (Китайское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов)13. Однако основные механизмы действия ЭХГ остаются неясными. Мужское бесплодие является серьезной проблемой для здоровья, и, по оценкам, во всем мире его распространенность составляет 4,2 процента мужского бесплодия14. Диагноз мужского бесплодия в настоящее время основывается на изучении качества спермы, включая анализ параметров семенной жидкости, таких как концентрация, подвижность и морфология сперматозоидов15. Бисфенол А (BPA), имитирующий эстроген, является широко распространенным загрязнителем окружающей среды, влияние которого на мужскую фертильность изучалось у нескольких видов животных и людей16. BPA нарушает гипоталамо-гипофизарно-гонадную ось, ингибирует экспрессию тестикулярных стероидогенных ферментов и синтез тестостерона у щенков-самцов17, вызывая состояние гипогонадотропного гипогонадизма18. В этом исследовании мы изучаем влияние ЭХГ на качество спермы и уровень гормонов. Кроме того, BPA был выбран в качестве агента модели повреждения спермы для дальнейшего изучения защитного эффекта ECH против плохого качества спермы.

Цистанхе пустынная имеет много эффектов, нажмите здесь, чтобы узнать больше

Полученные результаты

ЭХ увеличивает количество сперматозоидов.

Количество сперматозоидов в хвостовом отделе придатка яичка, жизнеспособность сперматозоидов и подвижность сперматозоидов представлены в таблице 1. Лечение 80 мг/кг ЭХГ и 15 мг/кг тестостерона пропионата (ТП) значительно увеличивало количество сперматозоидов в придатках яичка. Однако достоверной разницы в жизнеспособности сперматозоидов и подвижности сперматозоидов не было.

ЭХГ повышает уровни тестостерона и ЛГ в сыворотке, головном мозге, гипофизе и яичках.

Лечение ЭХГ заметно повышало уровни ЛГ в сыворотке, головном мозге, гипофизе и яичках (рис. 1А). В группе ECH(H) уровни ЛГ значительно увеличились в 1,1-раз в сыворотке, в 1,4-раз в головном мозге и гипофизе и в 1,2-раз в яичках. Тестостерон был значительно повышен в 1,5 и 1,3- раза в головном мозге, гипофизе и яичках, соответственно, но не в сыворотке после лечения ЭХГ(Г). После лечения TP уровни тестостерона значительно увеличились в 1,6, 1,8 и 1,{16}} раза в сыворотке, головном мозге, гипофизе и яичках.

Цистанхе эхинакозид может улучшить функцию почек и повысить уровень тестостерона.

ЭХГ увеличивает экспрессию генов стероидогенных ферментов.

ЭХзначительно увеличили экспрессию ключевых стероидогенных ферментов в яичках (рис. 1В). Уровни мРНК CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 и HSD17 в группе ECH(H) были увеличены более чем в 3-раз, в то время как уровни мРНК StAR не показали существенных различий со всемиЭХtreatments (p>0.05). TP существенно не изменил экспрессию CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 и HSD17. Это отражено в комплексном анализе тепловой карты влияния ЭХГ на экспрессию стероидогенных ферментов, указывающем, чтоЭХзначительно увеличились уровни мРНК CYP11A1, CYP17A1, HSD3 1/2 и HSD17, и особенно HSD3 1/2 (рис. 1C).

ЭХГ может проникать через гематоэнцефалический барьер и, в меньшей степени, через гематоэнцефалический барьер.

Чтобы оценить петлю обратной связи андрогенов на оси HPG, способностьЭХпроникновение в гипоталамус оценивали в серии фармакокинетических исследований.ЭХконцентрации были обнаружены в гипоталамусе после 12-часового однократного перорального введения 30 мг/кг ЭХГ, и ЭХГ показал заметную пенетрантность гипоталамуса со средним соотношением гипоталамус/плазма 33,92% (рис. 2А). Значения Te T1/2 составляли 2,61 ± 0,42 ч и 1,88 ± 0,22 ч в плазме и гипоталамусе соответственно (рис. 2В). Однако с помощью ВЭЖХ был обнаружен очень ограниченный доступ ЭХГ в яичко. Концентрации ЭХГ в яичках составляли 0.{{2{0}}}83 мкг/мл, 0,043 мкг/мл и 0,028 мкг/мл через 0,5 ч, 1 ч и 1,5 ч соответственно после лечения.

ЭХГ снижает транслокацию АР из гипоталамуса в ядро.

Чтобы проверить эффект отЭХпри транслокации АР экспрессию АР в цитоплазме и ядре семенников и гипоталамуса определяли с помощью вестерн-блоттинга. Как показано на рис. 3А, ЭХГ снижал уровень белка AR в ядрах гипоталамуса в пять раз по сравнению с контрольной группой. Лечение энзалутамидом, ингибитором АР, снижало уровни белка АР в ядрах гипоталамуса в 4,8- раза. Примечательно, что цитоплазматическая АР была выше при лечении ЭХГ и лечении энзалутамидом, чем в контрольной группе, что позволяет предположить, чтоЭХблокирует транспорт АР из цитоплазмы в ядро ​​гипоталамуса. Как и ожидалось, ЭХГ не ингибирует транспорт AR из цитоплазмы в ядро ​​семенников (Fig. 3B).

ЭХГ увеличивал экспрессию генов, связанных с осью HPG.

ЭХзначительно увеличили экспрессию LH, LHR, GnRH 1 и Gnrhr в смешанных пулах головного мозга и гипофиза, однако не было существенной разницы в уровнях GnRH 1 после лечения TP. Анализ тепловой карты показывает, что экспрессия GnRH 1 и LH была самой высокой среди генов, связанных с осью HPG.

AR является целью ECH.

Для подтверждения взаимосвязи между ЭХГ и АР был успешно синтезирован ЭХГ-овальбумин (ЭХГ-ОВА) (рис. 5А, Б). Молекулярная масса ECH-OVA больше, чем OVA, поэтому они имеют разную скорость подвижности (рис. 5A), а пик поглощения ECH-OVA находится между ECH и OVA (рис. 5B),

предполагая, что ECH был успешно конъюгирован с OVA. Непрямые результаты ELISA (фиг. 5C) показывают, что антитело против AR способно обнаруживать белок AR, присутствующий в лунках, содержащих ECH-OVA (обозначается антителом против OVA), что позволяет предположить, что ECH может связываться с белком AR.

ECH сочетается с карманом AR Met-894 и Val-713.

Соединение ECH стыковали с сайтом AF2 на поверхности AR человека, и теоретический режим связывания ECH и AR показан на фиг. 5D. Соединение ECH приняло компактную конформацию связывания в кармане AR человека. Две фенильные группы ЭХГ связываются с гидрофобным доменом кармана AR и поддерживают тесные гидрофобные контакты с остатками Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737 , Met-894 и Ile-898, тогда как две другие стороны ЭХГ располагались у входа в карман и имели лишь несколько контактов. Детальный анализ показал, что как Met-894 (длина связи: 2,4 Å), так и Val-713 (длина связи: 2,7 Å) образовывали водородные связи с гидроксильными группами ЭХГ, что было основным взаимодействием между ЭХГ. и AR человека.

Цистанхе эхинакозид можетулучшить функцию печениа такжеповысить уровень тестостерона

ECH ослабляет репродуктивное повреждение, вызванное BPA.

Чтобы исследовать влияние ЭХГ на нарушение репродуктивной функции, у мышей, индуцированных BPA, исследовали качество спермы и уровни половых гормонов и стероидогенных ферментов. Как показано на рис. 6, лечение BPA значительно уменьшило количество сперматозоидов и подвижность сперматозоидов на 26,5% и 39,2% соответственно. Введение ЭХГ предотвратило снижение количества сперматозоидов и подвижности сперматозоидов на 35,5% и 30,1% соответственно. Введение БФА также приводило к значительному снижению секреции ЛГ и Т, а ЭХГ значительно увеличивал уровни ЛГ и Т на 24,1% и 18,3% соответственно по сравнению с лечением только БФА (рис. 6А, В). Уровни мРНК StAR, CYP17A1, 3 -HSD и 17 -HSD при лечении BPA-ECH были значительно повышены по сравнению с лечением BPA (рис. 6C, D).