PIRMA DALIS Ežiuoglioidas padidina žiurkių spermos kiekį, nukreipdamas dėmesį į pagumburio androgenų receptorių

Kaip Echinacoside stimuliuoja estrogeną ir padidina spermatozoidų skaičių?

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

Vyrų nevaisingumas yra pagrindinė sveikatos problema, kurios paplitimas visame pasaulyje siekia 4,2 proc. vyrų nevaisingumo. Mūsų ankstyvasis darbas parodė, kad Cistanche ekstraktai apsaugo nuo pelių spermos pažeidimų ir kadežiuolė(ECH (angl.) yra vienas iš pagrindinių aktyviųjų komponentų. Čia mes pranešame apie esminį vaidmenįECH (angl., natūralus produktas, kuris pakeičia arba apsaugo nuo oligo kaip žiurkių aspermiją.ECH (angl.buvo tiriamas HPLC, spermos kiekis ir kokybė buvo įvertinti, o hormonų kiekis buvo nustatytas radioimmu sorbento tyrimu. ECH sumažino androgenų receptorių (AR) ir raktų kiekįsu steroidogeniniais vaistais susiję genai, nustatyti atliekant Vakarų dėmių ir qPCR analizę. Sąveika tarpECH (angl.ir AR buvo įvertintas netiesioginiu ELISA ir molekuliniu dokavimu. Rezultatai rodo, kad ECH kartu su pagumburio AR met-894 ir Val-713 kišenėje slopina AR perdavimą išcitoplazma branduoliams pagumburyje. Nors neigiamas lytinių hormonų reguliavimo grįžtamasis ryšys buvo slopinamas, teigiamas grįžtamasis ryšys buvo skatinamas siekiant padidinti liuteinizuojančio hormono ir testosterono sekreciją, vėliau padidinant spermos kiekį. Kartu paėmus, šie duomenys rodo, kadtasECH (angl.blokuoja AR aktyvumą pagumburyje, kad padidintų spermos kiekį ir apsaugotų nuo žiurkių oligo aspermijos.

Norėdami gauti daugiau informacijos, kreipkitės į:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola turi daug efektų, spustelėkite čia, kad sužinotumėte daugiau

Testosterono gamybą sėklidžių ląstelėse stipriai reguliuoja pagumburio-hipofizės-gonadalinė ašis (HPG), sudarydama homeostatinę grįžtamojo ryšio kilpą1. Gonadotrofiną atpalaiduojantis hormonas (GnRH), kurį išskiria pagumburis, gali stimuliuoti liuteinizuojančio hormono (LH) sekreciją iš hipofizės, o tai dar labiau stimuliuoja testosterono gamybą sėklidžių Leydig ląstelėse. Testosteronas yra biosintezifikuotas steroidogeninių fermentų serija. Kaip vienas iš pagrindinių būdų, steroidogeninis ūminis reguliavimo (StAR) baltymas gali transportuoti cholesterolį iš ląstelių šaltinių į mitochondrijas2, kur jis yra veikiamas cholesterolio šoninės grandinės skilimo fermento (CYP11A1), 3β-hidroksisteroidinės dehidrogenazės (HSD3β), 17α-hidroksilazės (CYP17A1) ir 17βhidroksisteroidinės dehidrogenazės (HSD 17β), kuri katalizuoja cholesterolio konversiją į testosteroną3,4. Tada testosteronas neigiamai maitinasi atgal į HPG elementą, kad sumažintų tolesnį LH sekrecijos reguliavimą priklausomai nuo dozės.

Testosterono poveikis HPG ašies grįžtamojo ryšio kilpai atsiranda prisijungiant prie androgenų receptoriaus (AR), randamo tiek pagumburyje, tiek hipofizėje5. Pelėms dėl AR abliacijos ir minimalios testosterono gamybos padidėja LH ir folikulus stimuliuojančio hormono (FSH) lygis6, o tai rodo, kad AR dalyvauja reguliuojant neigiamą tiekimo kilpą. Klasikinis genominis testosterono signalizacijos mechanizmas atsiranda, kai testosteronas pasklinda į ląstelę ir jungiasi prie AR. Tada šis ligandų receptorių kompleksas translokuojasi į branduolį, kur jis jungiasi prie androgenų atsako elementų (ARE) testosterono reaguojančių genų reguliavimo regionuose, kad pakeistų jų translokaciją. Testosteronas taip pat sukelia neklasikinį steroidinio hormono veikimo kelią, kuriam būdingi greiti įvykiai, dėl kurių aktyvuojamos citozolinės signalizacijos kaskados, kurias paprastai sukelia augimo faktoriai7,8. Klasikiniai ir neklasikiniai testosterono keliai padeda išlaikyti spermatogenezę ir vaisingumą. Tačiau AR funkcija yra svarbesnė klasikiniame kelyje, nes testosteronas veikia, kad padidintų spermos kokybę.

Echinacozidas(ECH (angl.) yra vienas iš bioaktyvių komponentų, gautų iš echinacea9 ir Cistanche10 vaistinių augalų rūšių. Echinacea ekstraktai, turintys platų farmakologinės veiklos spektrą, yra vienas populiariausių vaistažolių papildų Europoje ir JAV, daugiausia dėl savo antioksidacinių savybių11 ir gebėjimo užkirsti kelią peršalimui12. ĮdomuCistancheekstraktai irECH (angl.tradiciškai buvo naudojami kaip tonizuojantis agentas reprodukcinei disfunkcijai gydyti ir vyrų seksualiniam aktyvumui skatinti tradicinėje kinų medicinoje10. Kai kurie Cistanche gavybos ne biržos produktai buvo sukurti kaip maitinantys papildai ir populiarėja Kinijos ir kai kurių kitų Azijos šalių sveiko maisto rinkose (Kinijos maisto ir vaistų administracija)13. Tačiau pagrindiniai mechanizmaiECH (angl.veiksmai lieka neaiškūs. Vyrų nevaisingumas yra pagrindinė sveikatos problema, kurios paplitimas visame pasaulyje siekia 4,2 proc. vyrų nevaisingumo14. Vyrų nevaisingumo diagnozė šiuo metu grindžiama spermos kokybės tyrimu, įskaitant sėklinių parametrų, tokių kaip spermos koncentracija, judrumas ir morfologija, analizę15. Te estrogeną imituojantis bisfenolis A (BPA) yra plačiai paplitęs aplinkos teršalas, kuris buvo tiriamas dėl jo poveikio kelių rūšių gyvūnų ir žmonių patinų vaisingumui16. BPA sutrikdo pagumburio-hipofizės-gonadalinę ašį, slopina sėklidžių steroidogeninių fermentų išraiškas ir testosterono sintezę vyrų jaunikliuose17, sukeldamas hipogonadotropinio hipogonadizmo būseną18. Šiame tyrime mes tiriameECH (angl.dėl spermos kokybės ir hormonų lygio. Be to, BPA buvo pasirinktas kaip spermos sužalojimo modelio agentas, siekiant toliau tirti apsauginįECH (angl.prieš prastą spermos kokybę.

Rezultatai ECH padidina spermos kiekį. Te spermatozoidų skaičius cauda epididimyje, spermatozoidų gyvybingumas ir spermatozoidų judrumas pateikti 1 lentelėje. Gydymas 80 mg/kg ECH ir 15 mg/kg testosterono propionato (TP) reikšmingai padidino epididiminių spermatozoidų skaičių. Tačiau reikšmingo spermos gyvybingumo ir spermatozoidų judrumo skirtumo nebuvo.

ECH padidina testosterono ir LH kiekį serume, encefalonone+hipofizėje ir sėklidėse. Gydymas ECH ypač padidino LH koncentraciją serume, encefalonone+ hipofizėje ir sėklidėse (1A pav.). ECH(H) grupėje LH koncentracija serume žymiai padidėjo 1,1 karto, encefalono+hipofizės – 1,4 karto, o sėklidžių – 1,2 karto. Testosteronas buvo žymiai padidintas atitinkamai 1,5 ir 1,3 karto encefalono+hipofizės ir sėklidžių, bet ne serume po gydymo ECH(H). Po TP gydymo testosterono kiekis serume, encefalone+hipofizėje ir sėklidėje žymiai padidėjo 1,6, 1,8 ir 1,4 karto.

ECH padidino steroidogeninio fermento genų ekspresiją. ECH žymiai padidino pagrindinių steroidogeninių fermentų ekspresijas sėklidėje (1B pav.). CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1/2 ir HSD17β mRNR kiekis ECH(H) grupėje padidėjo daugiau nei 3 kartus, o StAR mRNR kiekis reikšmingų skirtumų su visais ECH gydymo būdais (p>0,05) neparodė reikšmingų skirtumų. TP reikšmingai nepakeitė CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1/2 ir HSD17β ekspresijos. Tai atsispindi išsamioje ECH poveikio steroidogeninio fermento ekspresijai analizėje, rodančioje, kad ECH žymiai padidino CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1/2 ir HSD17β, ypač HSD3β1/2, mRNR kiekį (1C pav.).

ECH gali peržengti kraujo ir smegenų barjerą ir mažesniu mastu kraujo sėklidžių barjerą. Siekiant įvertinti androgenų grįžtamojo ryšio kilpą ties HPG ašimi, ECH gebėjimas patekti į pagumburį buvo įvertintas FK tyrimų serijoje. ECH koncentracija buvo nustatyta pagumburyje po 12 val. vienkartinio 30 mg/kg ECH vartojimo per burną, o ECH pasireiškė ryškus pagumburio penetrance, kai vidutinis pagumburio ir plazmos santykis buvo 33,92 % (2A pav.). Te T1/2 vertės buvo atitinkamai 2,61±0,42 h ir 1,88±0,22 val. plazmoje ir pagumburyje (2B pav.). Tačiau naudojant HPLC buvo aptikta labai ribota ECH prieiga prie sėklidžių. ECH koncentracija sėklidėse po gydymo buvo atitinkamai 0,083 μg/ml, 0,043 μg/ml ir 0,028 μg/ml, esant atitinkamai 0,5h, 1h ir 1,5h.

ECH sumažina pagumburio AR translokaciją į branduolį. Siekiant patikrinti ECH poveikį AR translokacijai, AR ekspresija sėklidžių ir pagumburio citoplazmoje ir branduolyje buvo nustatyta naudojant vakarų dėmių analizę. Kaip parodyta 3A pav., ECH sumažino reguliuojamą AR baltymą pagumburiuose branduoliuose penkis kartus, palyginti su kontroline grupe. Gydymas enzalutamdu, AR inhibitoriumi, sumažino AR baltymų kiekį pagumburiuose branduoliuose 4,8 karto. Pažymėtina, kad gydant ECH ir gydant enzalutamidu citoplazminė AR buvo didesnė nei kontrolinė, o tai rodo, kad ECH blokuoja AR transportavimą iš citoplazmos į pagumburio branduolį. Kaip ir tikėtasi, ECH neslopina AR transportavimo iš citoplazmos į sėklidžių branduolį (3B pav.).

ECH padidino su HPG ašimi susijusių genų ekspresijas. ECH žymiai padidino LHβ, LHR, GnRH 1 ir Gnrhr ekspresijas encefalono ir hipofizės mišinio baseinuose, tačiau po TP gydymo reikšmingo GnRH 1 lygio skirtumo nebuvo. Šilumos žemėlapio analizė rodo, kad GnRH išraiškos 1 ir LH β buvo didžiausios tarp su HPG ašimi susijusių genų.

AR yra ECH taikinys. Siekiant patvirtinti santykius tarp ECH ir AR, ECH-Ovalbuminas (ECH-OVA) buvo sėkmingai susintetintas (5A, B pav.). ECH-OVA molekulinė masė yra didesnė už OVA, todėl jie turi skirtingą mobilumo greitį (5A pav.), O ECH-OVA absorbcijos smailė yra tarp ECH ir OVA (5B pav.),

rodo, kad ECH buvo sėkmingai konjuguotas su OVA. Netiesioginiai ELISA rezultatai (5C pav.) rodo, kad anti-AR antikūnai gali aptikti AR baltymą, esantį šuliniuose, kuriuose yra ECH-OVA (rodo anti-OVA antikūnai), o tai rodo, kad ECH gali prisijungti prie AR baltymo. ECH sujungiamas su Met-894 ir Val-713 AR kišene. Junginys ECH buvo prijungtas prie AF2 vietos žmogaus AR paviršiuje, o teorinis ECH ir AR surišimo režimas buvo parodytas pav. 5D. Š. Junginys ECH priėmė kompaktišką konformacinį surišimą žmogaus AR. Te dvi ECH fenilų grupės, surištos AR kišenės hidrofobiniame domene, ir palaikė glaudžius hidrofobinius kontaktus su likučiais Leu-712, Val-716, Met-734, Ile-737, Met-894 ir Ile-898, o kitos dvi ECH pusės buvo išdėstytos prie kišenės įėjimo ir sudarė tik keletą kontaktų. Išsami analizė parodė, kad tiek Met-894 (jungties ilgis: 2.4Å), tiek Val-713 (jungties ilgis: 2.7Å) sudarė vandenilio jungtis su ECH hidroksi1 grupėmis, kurios buvo pagrindinė sąveika tarp ECH ir žmogaus AR. ECH silpnina BPA sukeltą reprodukcinę žalą. Siekiant ištirti ECH poveikį reprodukcinei žalai, BPA sukeltoms pelėms buvo tiriama spermos kokybė ir lytinių hormonų bei steroidogeninių fermentų kiekis. Kaip parodyta 6 pav., Gydymas BPA žymiai sumažino spermatozoidų skaičių ir spermatozoidų judrumą atitinkamai 26,5% ir 39,2%. ECH vartojimas užkirto kelią spermatozoidų skaičiaus ir spermatozoidų judrumo sumažėjimui atitinkamai 35,5% ir 30,1%. BPA vartojimas taip pat žymiai sumažino LH ir T sekreciją, o ECH žymiai padidino LH ir T kiekį atitinkamai 24,1% ir 18,3%, palyginti su gydymu vien tik BPA (6A pav., B). StAR, CYP17A1, 3β-HSD ir 17β-HSD mRNR kiekis gydant BPA-ECH buvo žymiai padidėjęs, palyginti su gydymu BPA (6C, D pav.).