Наративен преглед на фармакологията на гинзенозидното съединение К, част 2

Цитотоксичност на СК

Проведени са проучвания за изследване на цитотоксичността на СК срещу миши високометастазирал меланом (B16- BL6), човешки хепатом (HepG2), човешка миелоидна левкемия (K562), човешки високометастазирал белодробен карцином ({{6} }D), човешка левкемия (HL-60) и човешки клетъчни линии на рак на дебелото черво (9,41,80). Средните концентрации на CK, които инхибират клетъчната пролиферация с 50 процента (IC50), са съответно 12,7, 11,4, 8,5, 9,7, 14 и 32 μmol/L и ефектът зависи от времето (9,41,80).

Гликозидът на цистанхе може също така да повиши активността на SOD в сърдечните и чернодробните тъкани и значително да намали съдържанието на липофусцин и MDA във всяка тъкан, като ефективно улавя различни реактивни кислородни радикали (OH-, H₂O₂ и др.) и предпазва от увреждане на ДНК, причинено от ОН-радикали. Cistanche phenylethanoid гликозидите имат силна способност за изчистване на свободните радикали, по-висока редуцираща способност от витамин С, подобряват активността на SOD в сперматозоидната суспензия, намаляват съдържанието на MDA и имат известен защитен ефект върху функцията на мембраната на спермата. Полизахаридите Cistanche могат да повишат активността на SOD и GSH-Px в еритроцитите и белодробните тъкани на експериментално стареещи мишки, причинени от D-галактоза, както и да намалят съдържанието на MDA и колаген в белите дробове и плазмата и да увеличат съдържанието на еластин, имат добър очистващ ефект върху DPPH, удължава времето на хипоксия при стареещи мишки, подобрява активността на SOD в серума и забавя физиологичната дегенерация на белия дроб при експериментално стареещи мишки. С клетъчна морфологична дегенерация експериментите показват, че Cistanche има добра антиоксидантна способност и има потенциала да бъде лекарство за предотвратяване и лечение на заболявания, свързани със стареенето на кожата. В същото време, ехинакозидът в Cistanche има значителна способност да пречиства DPPH свободните радикали и има способността да пречиства реактивните кислородни видове и да предотвратява индуцираното от свободните радикали разграждане на колагена, а също така има добър възстановителен ефект върху увреждането на анионите от свободните радикали на тимина.

Кликнете върху Къде мога да купя Cistanche

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Антипролиферативните ефекти на СК

В друг експеримент, CK показва значителни антипролиферативни ефекти срещу клетъчни линии на човешки колоректален рак (HCT-116 и SW-480) при концентрации от 30-50 μM, което показва, че може да бъде ефективно антиканцерогенно лекарство ( 83). По подобен начин, антипролиферативните ефекти на CK върху човешки и животински туморни клетъчни линии са демонстрирани в много проучвания (9,41,80). Освен това, CK значително индуцира спиране на клетъчния цикъл по време на фазата G1 в недребноклетъчни белодробни ракови клетки (A549, H1975) (69), човешки колоректални ракови клетки (HCT-116, HT-29) (75) ,77,81), глиобластомни клетки (U87MG, U373MG) (84), човешки глиобластомни клетки (U251 MG, U87-MG) (86), човешки моноцити (U937) (140) и клетки от остра миелоидна левкемия (93), което зависи от дозата и/или времето. Установено е, че основните регулаторни цели на СК са циклин-зависими инхибитори, включително р21, р27, р15 и циклин D (75,77,81). Освен това, CK блокира клетъчния цикъл във фазата G2 в човешки стомашни ракови клетки (BGC823 и SGC7901), за да упражни антипролиферативен ефект (89).

Апоптозните ефекти на СК

Показано е, че апоптозата е значително индуцирана от CK в клетъчни линии A549 (69), H1975 (69) и HL-60 (9), човешки колоректални ракови клетки (HCT-116, HT{{7} }) (75-78,80-82), глиобластомни клетки (U87MG, U373MG) (84), човешки глиобластомни клетки (U251 MG, U87-MG) (86), човешки моноцити (U937) (140), клетки от остра миелоидна левкемия (93), човешки стомашни ракови клетки (BGC823 и SGC7901) (89), човешки хепатоцелуларни клетки на rc I нома (HCC) (MHCC97-H) (72) и ракови клетки на пикочния мехур (T24) (92).

Доказано е също, че индуцира апоптоза в раковите клетки чрез каспаза-зависим път при концентрация, която има ниска токсичност за нормалните клетки (72). Индукцията на апоптоза в HT-29 и HCT-116 клетки от CK се медиира от митохондриално-зависими и каспаза-зависими механизми чрез генериране на реактивни кислородни видове (ROS) и митоген-активирана протеин киназа (MAPK), пътя на калмодулин-активирана протеин киназа/аденозин монофосфат протеин киназа (AMPK) и свързаните с тумор некрозис фактор (TNF) индуциращи апоптоза лиганд-медиирани рецепторни пътища на смърт (76,78,80,82). Транскрипционното активиране на множество тумор-стимулиращи пътища в CRC се инхибира от CK, което показва, че може да предотврати или лекува CRC (77). Морфологични промени бяха индуцирани в HL-60 клетки от CK, водещи до клетъчна апоптоза, както е посочено от типични характеристики като фрагментация на ДНК (9).

Автофагията води до клетъчна адаптация, клетъчно оцеляване или клетъчна смърт (87). Регулирането на автофагията все повече се разглежда като обещаващо лечение на рак (87). Проучване показа, че СК индуцира ROS-медиираното инхибиране на потока на аутофагията, което инхибира пролиферацията на невробластомни клетки и насърчава клетъчната апоптоза (87). В недребноклетъчни белодробни ракови клетки (A549, H1975), CK насърчава аутофагията, за да индуцира клетъчна апоптоза чрез AMPK-mTOR и c-Jun N-терминална киназа (JNK) сигнални пътища (69). В допълнение, CK индуцира апоптозата на клетъчни линии на рак на дебелото черво (HT-29, HCT-116) чрез автофагия чрез производство на ROS и активиране на JNK (76,78).

Инхибиране на инвазията на туморни клетки и метастази от CK

Инвазията и метастазите на туморни клетки са важни за прогнозата на пациенти с рак и са терапевтични цели на туморната терапия. CK Значително намаляване на образуването на колонии, адхезията и инвазията на HCC клетките бяха упражнени от CK in vitro и инхибираха метастазите и растежа на HCC in vivo, свързани с ядрения износ на ядрен фактор капа B (NF-κB) p65 ядрен износ и намаляването на експресията на металопротеиназа 2/9 (MMP-2/9) (73). Показано е също, че CK намалява клетъчните маркери на глиобластома (CD133, Nanog, Oct4 и Sox2), за да инхибира техния растеж, метастази и потенциал за инвазия (84). Миграцията и инвазивността на С6 глиомни и астроглиомни клетки се инхибират от СК, което предполага, че може да контролира растежа и инвазивността на мозъчните тумори (85,88). Остеосаркомът е злокачествен костен тумор и е доказано, че CK инхибира миграцията и инвазията на клетките на остеосаркома чрез сигналния път PI3K/mTOR/p70S6K1 (90).

Миелосупресия на СК

В проучване на ефектите на СК върху миелосупресията при мишки, индуцирана от циклофосфамид (CTX), СК може да повиши тимусния индекс, добивите на единици за образуване на колонии - гранулоцитни моноцити и единици за образуване на колонии мегакариоцитни. CK може да контролира апоптозата и да насърчи клетките да навлязат в нормалния клетъчен цикъл чрез bcl-2/bax сигнален път и MEK/ERK сигнален път. Предполага се, че СК може да подобри хемопоетичната функция на миелосупресията сред мишки (141).

Противовъзпалително и противовъзпалителноAllergic ефекти на CK

Възпалението, включително продължително производство на азотен оксид (NO) и простагландини (PGs), е важно в патофизиологичните промени на ревматични заболявания и други възпалителни заболявания (142). Скорошни проучвания показват, че противовъзпалителните активности на СК върху индуцирани от липополизахарид (LPS) мононуклеарни макрофаги (RAW264.7) и съобщават, че СК понижава нивата на индуцируемата азотно-оксидна синтаза (iNOS), ROS и циклооксигеназата-2 протеини чрез инхибиране на ядрен фактор-κB (NF-κB) и активиране на MAPK, което потиска производството на NO и простагландин E2 (PGE2) (IC50 =0.012 и 0,004 mM, съответно) (11,143). Той също така може да инхибира миграцията на RAW264.7 чрез блокиране на активирането на NF-κB и регулиране нагоре на експресията на PPAR, което показва, че CK може да инхибира активирането на възпалителни макрофаги и да увеличи експресията на противовъзпалителни макрофаги (144). Той има отрицателен регулаторен ефект върху производството на провъзпалителни цитокини и активирането на възпалителни пътища в индуцирани от LPS или зимозан мононуклеарни макрофаги при нецитотоксични концентрации, което показва, че СК участва в регулирането на възпалението (96-99 ). Когато се прилага in vivo, CK инхибира производството на системни възпалителни цитокини и намалява смъртността от възпалителен шок при мишки (99). Следователно, CK може да контролира прекомерното летално възпаление (96-99).

В модела на артрит, индуциран от колаген (CIA), СК инхибира анормалното активиране и диференциация на Т-клетките и В-клетките и подобрява резултата от CIA чрез намаляване на дела на макрофагите M1 и M2 (100-102). CK може да стимулира свързването на TLR4-G s и да инхибира свързването на TLR4-G i чрез регулиране на -arrestin2 в макрофагите, което води до инхибиране на функцията на имунните клетки, включително поляризация на макрофагите и фагоцитоза (102). Няколко проучвания, използващи пълни модели на плъхове с индуциран адювант адювант на артрит на Freund, съобщават, че СК намалява тежестта на заболяването, подуването на подложките на краката и степента на патология в ставите чрез инхибиране на пролиферацията на В клетки, Т клетки и фибробластоподобни синовиоцити, и нивото на автоантитела, фагоцитоза на макрофаги и секреция на провъзпалителни цитокини (104-107).

Други проучвания, използващи миши модели на колит, индуциран от декстран натриев сулфат, показват, че CK облекчава хистопатологичното увреждане при лек и тежък колит. В тези проучвания, CK е насочен към взаимодействията на прогестероновия X рецептор (PXR)/NF-κB, за да подобри активността на миелопероксидазата (MPO), да намали производството на провъзпалителни цитокини (TNF-, IL-1 и IL-6 ) и повишават противовъзпалителните цитокини (108,109). В допълнение, CK също може да бъде кандидат за лекарство за IgA нефропатия чрез инхибиране на активирането на NLRP3 инфламазома в бъбречни тъкани, макрофаги и дендритни клетки, получени от костен мозък, засилвайки индукцията на аутофагия чрез повишена експресия на SIRT1 и предизвиквайки медииран от аутофагия NLRP3 инфламазомно инхибиране (145).

Антидиабетни ефекти на СК

Захарният диабет, причинен от дефицит на инсулинова секреция и действие, често води до хронично прогресиращо заболяване, функционален спад и недостатъчност на множество тъкани и органи поради метаболитни нарушения (146). В момента няма ефективни лекарства за лечение на диабет. Настоящите лечения се фокусират върху стимулиране на производството на инсулин, повишаване на чувствителността на периферните тъкани към инсулин и инхибиране на производството на глюкоза в черния дроб с помощта на инсулиноподобни препарати (146). Важно е, че CK също насърчава тези функции.

Проучвания in vitro с използване на клетки HIT-T15 и първично култивирани островни клетки показват, че СК повишава секрецията на инсулин по дозозависим начин, което може да е свързано с чувствителните на аденозин трифосфат (АТР) К плюс канали (10). Подобно на сулфонилуреята, CK стимулира секрецията на инсулин и засилва антидиабетния ефект на метформин при db/db мишки. По този начин CK има потенциални приложения за диабетна терапия, когато се използва в комбинация със сулфонилурея (112). Проучване, използващо MIN6 панкреатични -клетки, съобщава, че CK значително повишава секрецията на инсулин чрез регулиране на експресията на глюкозен транспортен протеин 2 (113,117).

В дългосрочно проучване на db/db мишки, СК повишава плазменото производство на адипонектин, променя метаболизма на глюкозата в черния дроб от производство на глюкоза към използване на глюкоза, което подобрява инсулиновата чувствителност, предизвиква хипогликемични ефекти и подобрява глюкозния толеранс (10). След хранене на диабетни моделни мишки с CK 30 mg/kg/ден в продължение на 4 седмици, хипогликемичната и инсулиновата чувствителност на диабет тип 2 се подобрява чрез намаляване на експресията на фосфоенолпируват карбокси киназа и глюкозо 6-фосфатаза в черния дроб (114). Хипергликемията и инсулиновата резистентност при плъхове с диабет се подобряват от СК чрез повишаване на инсулиновата чувствителност и инсулиново сигнализиране и инхибиране на възпалението (115,117).

Антидиабетните ефекти са индуцирани от CK чрез намаляване на експресията на ключови глюконеогенни ензими в черния дроб и чернодробната глюконеогенеза е инхибирана чрез повишаване на AMPK активността (116). Освен това, CK насърчава усвояването на глюкоза от адипоцитите, което показва, че може да има хипогликемични свойства и инсулиноподобна активност, което е важно за потенциалната му употреба при диабет (118). Лечението с CK предотвратява разрушаването на панкреасните островчета и задържа повече инсулин в db/db мишки (10). Тези антидиабетни ефекти на CK са медиирани чрез инхибиране на AMPK-JNK пътя и предотвратяване на апоптоза на панкреатични островни клетки in vitro и in vivo (119).

Глюкагоноподобният пептид -1 инхибира апоптозата на клетките на панкреаса и стимулира стимулираната от глюкоза секреция на инсулин (147). Проучванията показват, че CK индуцира хипогликемични ефекти чрез стимулиране на секрецията на глюкагоноподобен пептид -1 в NCI-H716 клетки чрез активиране на рецептора на жлъчната киселина (120) (125) и защитава срещу диабетна нефропатия чрез инхибиране на NLRP3 възпалителна активация и NF- κB/p38 сигнален път (121,126).

Ефекти на СК върху ЦНС

Много проучвания съобщават, че СК подобрява познаването на неврологични заболявания, има невропротективен ефект (122) и предпазва невротрансмисията (27).

Когнитивни и невропротективни ефекти на СК

Амилоид- (А) пептидът е биомаркер на болестта на Алцхаймер (БА) (148). Доказано е, че СК насърчава клирънса на А чрез засилване на аутофагията в първичните астроцити и подобрява паметта при увредени от скополамин хидробромид мишки чрез инхибиране на натрупването на А и активиране на Nrf2/Keap1 сигналния път (123). В допълнение, CK намалява окислителното увреждане на невроните и инхибира невронната апоптоза (65). В модела на плъх с бавна церебрална хипоперфузия (CCH), CK инхибира индуцирано от CCH невронно увреждане и натрупване на A. Освен това, СК отслабва когнитивните дефицити при плъхове със съдова деменция (122). Когато НТ22 клетките се инкубират с СК и се излагат на А, невроналното увреждане, причинено от А, се инхибира чрез активиране на сигналния път на енергийния метаболизъм (124). Следователно, CK може да бъде полезно превантивно или терапевтично средство за AD (65, 122-124). При лечение на заболяване на нервната система химиотерапията често води до неврокогнитивно увреждане, включително учене и памет. Следователно трайното възстановяване и подобряване на когнитивното увреждане е важно за пациента (149). Лечението с 10 mg/kg СК облекчава намаляването на хипокампалната неврогенеза, причинена от циклофосфамид, което показва, че СК може да подобри или поправи страничните ефекти, причинени от химиотерапевтичните агенти (108,112,131,149).

Активирането на микроглия е важно в патогенезата на различни неврологични заболявания. Противовъзпалителните и невропротективните ефекти на СК са демонстрирани в модели на мозъчно заболяване на сепсис (системно възпаление) и мозъчна исхемия при мишки. Доказано е, че намалява обема на инфаркта на исхемичните мозъци, индуциран от оклузия на средната церебрална артерия и потиска микроглиалното активиране в исхемичния кортекс, както и инхибира активността на ROS, MAPKs и NF-κB/активаторния протеин за потискане на микроглиалното активиране в LPS- индуцирани BV2 клетки и първично култивирани микроглиални клетки (16). Експресиите на мозъчния невротрофичен фактор и фактора на растежа на нервите са повишени при плъхове, третирани с СК, което показва, че той насърчава невротрофичната защита на ЦНС (125).

Пролиферацията и диференциацията на Schwann клетки са критични за ремиелинизацията на увредени периферни нерви. Беше показано, че СК индуцира клетъчна пролиферация, миграция и диференциация чрез активиране на MEK/ERK1/2 и PI3K/AKT пътища в култивирани първични Schwann клетки (133,150).

Модулация на невротрансмисия чрез CK

При доза от 10 μmol/L, СК повишава спонтанното освобождаване на гама-аминомаслена киселина (GABA) чрез насърчаване на освобождаването на Са2 плюс от пресинаптичните запаси на Са2 плюс и инхибира предаването на хипокампалните СА3 пирамидални неврони при плъхове и медиираните физиологични функции от хипокампуса (27). Той също така инхибира GABA-индуцирания вътрешен пиков ток (IGABA) чрез инхибиране на GABA рецептор C (GABAC) (IC50 стойност от 52,1±2,3 μmol/L) (126). Това предполага, че CK може да регулира активността на GABAC рецепторния канал в мозъка. Дисбалансът между GABA-медиирано инхибиране и глутамат-медиирано възбуждане е основен патологичен механизъм на епилепсията и следователно GABA и глутаматната невротрансмисия са станали важни цели за контрол на епилепсията (127). Чрез насърчаване на освобождаването на GABA в хипокампуса и засилване на GABA-медиирано инхибиторно синаптично предаване, CK упражнява антиепилептичен ефект.

Ямада и др. (128) установяват, че CK има благоприятен ефект при миши модел на състояние, подобно на депресия, предизвикано от овариектомия чрез предотвратяване на постоперативна продължителна фиксация, която се медиира от серотониновия (5-HT) рецептор по дозозависим начин . Song и др. (125) установяват модел на хроничен непредсказуем лек стрес при плъхове и установяват, че СК облекчава подобно на депресия поведение, повишава нивата на 5-НТ, допамин и техните метаболити в префронталния кортекс и хипокампуса и обръща моноаминооксидазата B свръхекспресия в префронталния кортекс и хипокампуса. Тези резултати предполагат, че CK има антидепресивен ефект при гризачи, което е свързано с регулирането на концентрациите на моноаминови невротрансмитери.

Антиангиогенезни ефекти на СК

Малко проучвания са изследвали сърдечно-съдовите ефекти на CK, въпреки че има защитен ефект върху васкуларните ендотелни клетки и гладкомускулните клетки (13,132).

Доказано е, че СК отслабва експресията на циклин D1 и значително инхибира пролиферацията, миграцията и образуването на лумен на ендотелни клетки на човешка пъпна вена (HUVECs), индуцирани от основен фибробластен растежен фактор (bFGF), и предотвратява индуцирана от bFGF ангиогенеза при мишки (13 129).

Адхезията на левкоцитите към ендотелните клетки и левкоцитният транспорт са включени в ранния стадий на атеросклерозата (130). Антиатерогенните ефекти са упражнени от CK чрез отрицателно регулиране на NF-κB сигнализирането и блокиране на левкоцитния транспорт чрез инхибиране на взаимодействията между левкоцитите и ендотелните клетки (130). Той също така намалява HUVEC възпалението и апоптозата, индуцирани от окисления липопротеин с ниска плътност, чрез инхибиране на ядрената транслокация на NF-κB и фосфорилирането на p38MAPK и JNK (131). Освен това, CK значително инхибира пролиферацията на васкуларни гладкомускулни клетки, стимулирани от тромбоцитен растежен фактор-BB in vitro чрез дозозависим механизъм, включващ блокадата на клетките във фазата G1 (132). Образуването на ангиогенна интима беше значително инхибирано in vivo от CK, което показва, че може да бъде кандидат терапевтичен агент за атеросклероза (132).

В миши модел на увреждане от миокардна исхемия-реперфузия (I/R), СК защитава миокарда, намалява зоната на инфаркта и инхибира апоптозата на миокардните клетки, което показва, че има защитен ефект върху сърдечните увреждания, причинени от I/R (133,134 ).

Ефекти против стареене на CK

Локалното приложение на СК върху кожата на мишки без косми повишава съдържанието на хиалуронова киселина в епидермиса и папиларната дерма чрез регулиране нагоре на синтаза 2 на хиалуронова киселина (14). Следователно локалната употреба на CK може да предотврати или подобри ксерозата и бръчките по кожата (14). Той потиска секрецията на MMP-1 и повишава секрецията на проколаген тип I в TNF- -стимулирани човешки кожни фибробласти (HS68 клетки), което инхибира разграждането на колаген в човешките фибробласти (135). Той също така понижава активността на MMP- 1, производството на циклооксигеназа-2 и възстановява производството на колаген тип I в ултравиолетови (UV) A/UVB облъчени фибробласти и защитава облъчени с UV лъчи HaCaT клетки от апоптоза чрез индуциране на ДНК ремонт (67,136,137). Тези проучвания показват, че CK има анти-стареене и хидратиращ ефект и може да се използва в козметични продукти за защита на кожата от UV и повишаване нивата на влажност на кожата (137).

Хепатопротективни ефекти на СК

Проучванията показват, че СК има хепатопротективна активност. Той инхибира увреждането на черния дроб, предизвикано от ацетаминофен in vivo и значително намалява концентрациите на аспарагинова аминотрансфераза и аланин аминотрансфераза чрез инхибиране на JNK сигнализация в HepG2 клетки (15). Той също така значително обърна увреждането на черния дроб, предизвикано от натриев валпроат (SVP) и имаше подчертан хепатопротективен ефект върху индуцираната от SVP хепатотоксичност чрез антиоксидантни ефекти, включително регулиране на пероксизомния път, понижаване на разтворимата епоксидна хидролаза (sHE, UniProt ID P80299) и регулиране на желязната хомеостаза върху регулирането на хепцидина (68).

Изводи

Като рядък гинзенозид, СК не съществува в естествения гинзенозид, но може да бъде произведен ефективно с появата на съвременната ензимна технология. Общоприето е, че съединение К е по-бионалично от изходните гинзенозиди, включително Rb1, Rb2 и Rc, и е основният фактор, допринасящ за ползите за здравето от женшена. Има широка гама от фармакологични функции, особено противоракови ефекти. Приложението на СК дава нова перспектива за разработване на противоракови средства. По същия начин, СК има важна роля в много физиологични процеси и може да се използва като превантивен или терапевтичен агент за различни заболявания.

Въпреки че е възможно нови механизми да не се споменават в тази статия в обозримо бъдеще, много механизми на CK остават неизвестни. Първо, по-голямата част от разбирането за различни системни заболявания и фармакологични ефекти на CK и неговия прекурсор е получено от животински и клетъчни модели, резултатите не могат да бъдат директно преведени към здрава нормална популация, необходима е допълнителна експериментална проверка за хора in vitro. Второ, трябва да се проведат повече експерименти, за да се потвърди специфичната роля на CK в свързаните системни заболявания и свързаните с тях механизми. Трето, необходими са допълнителни клинични изпитвания за изследване на безопасността и ефикасността на СК. Четвърто, доказано е, че женшенът и гинзенозидите имат различни фармакологични ефекти, необходими са допълнителни изследвания, за да се установи дали CK е основният компонент на женшена, отговорен за неговите фармакологични дейности.

В заключение, трябва да проведем повече проучвания, за да подобрим съответните механизми на CK, за да предоставим по-добра помощ за клиничното приложение на CK.

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】