ЧАСТ Ⅱ: Ефект на екстракти от Cistanche Tubulosa върху мъжката репродуктивна функция при стрептозотоцин-никотинамид-индуцирани диабетни плъхове
Mar 04, 2022
Контакт: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Имейл:audrey.hu@wecistanche.com
Zwe-Ling Kong ® Athira Johnson® Fan-Chi Ko, Jia-Ling He и Shu-Chun Cheng
Департамент по хранителни науки, Национален тайвански океански университет, Pei-Ning Road, Keelung 20224, Тайван; athirajohnson07@gmail.com (AJ); makeadrea@hotmail.com (F.-CK); k46255@gmail.com (J.-LH); riceroll826@gmail.com (S.-CC)
* Кореспонденция: kongzl@mail.ntou.edu.tw; Тел.: плюс 886-2-2462-2192; Факс: плюс 886-2-2463-4203
Резюме:Диабетът е хронично заболяване, характеризиращо се с хипергликемия, дължаща се на понижени нива на инсулин или неефективност на тъканта да го използва ефективно. Безплодието е известно като основен резултат от диабета и засяга мъжката репродуктивна система, като причинява увреждане на сперматозоидите и гонадна дисфункция. Cistanche tubulosa е паразитно растение, което има способността да подобрява паметта, имунитета и сексуалните способности, да намалява импотентността и да минимизира запека. Това проучване беше фокусирано върху изследването на противовъзпалителните и защитните ефекти на ехинакозид (ECH) в екстракт от Cistanche tubulosa (CTE) върху мъжката репродуктивна система на плъхове с диабет. Антиоксидантните, противовъзпалителните и защитните ефекти на CTE са оценени както чрез in vitro, така и чрез in vivo методи. Резултатите in vitro показват, че ECH инхибира производството на реактивни кислородни видове (ROS) и подобрява експресията на протеин StAR, CYP11A1, CYP17A1 и HSD17p3. Анализът in vivo беше извършен с три дози ехинакозид (ECH) (80, 160 и 320 mg/kg) в CTE. Като положителна контрола се прилагат общо 0,571 mg/kg розиглитазон (RSG). Диабетът е индуциран от стрептозотоцин (STZ) (65 mg/kg) и никотинамид (230 mg/kg) в комбинация с диета с високо съдържание на мазнини (45 процента). Проучванията in vivo потвърдиха, че ECH подобрява нивата на кръвната захар, инсулиновата резистентност, лептинова резистентност и липидната пероксидация. Той може да възстанови експресията на kisspeptin 1 (KiSS1), свързан с G протеин рецептор GPR 54, супресор на цитокиново сигнализиране 3 (SOCS-3) и сиртуин 1 (SIRT1) на рибонуклеинова киселина (mRNA) в хипоталамуса и да възстанови секса хормонално ниво. По този начин, това проучване потвърди антиоксидантните, противовъзпалителните и стероидогенезните ефекти на CTE.
Ключови думи:диабет; безплодие; Екстракт от Cistanche tubulosa (CTE); ехинакозид (ECH); противовъзпалителна активност; антиоксидантна активност; ефекти на стероидогенезата
Защитни ефекти на ехинакозид (ECH) отCistanche tubulosa
3. Резултати
3.1. Анализ in vitro
3.1.1. Сравнение на антиоксидантните активности на ECH, CTE и RES
Дългосрочният силен оксидативен стрес и хроничното възпаление са основните причини за диабетните усложнения [16]. CTE съдържат различни фенилетаноидни гликозиди като ехинакозид (ECH) и актеозид, с потенциал за антиоксидантна активност [17]. Беше проведен анализ за отстраняване на радикали DPPH за оценка на антиоксидантната активност на ECH. Тролокс и ресвератрол (3,5,4'-трихидроксистилбен, RES) бяха взети съответно като стандарт и положителна контрола. Както е показано на Фигура 1, ECH показва по-добра активност за отстраняване на радикали и активността е значително по-висока от тази на положителната контрола (RES).
3.1.2. Клетъчна жизнеспособност на ECH върху LC-540 и TM3 клетки на Лайдиг
Извършва се МТТ анализ за оценка на клетъчната жизнеспособност на различни концентрации на ECH. LC-540 клетките на Лайдиг и TM3 клетките на Лайдиг показаха повече от 80 процента жизнеспособност след третиране с ECH (Фигура 2). В сравнение с другите концентрации, 100-|dM концентрация (разреждания от 100 rM в 2 процента FBS) на ECtf показва по-добра клетъчна жизнеспособност в ffM3 Leydig клетки. Резултатът показва, че повишената концентрация на ECH не допринася за значителна токсичност за клетките.
3.1.3. Ефект на ECH върху AGE-индуцираното производство на супероксид чрез NBT анализ в LC-540 и TM3 Leyd ig клетки
AGE причиняват окислително увреждане в тялото поради окисляването на глюкозата и образуването на свободни радикали като O2-, хидроксилни радикали и карбонилни групи [18]. След като бяха стимулирани с 50 Rg/mL AGEs, клетките LC-540 (Фигура 3а) и TM3 (Фигура 3b) бяха третирани с ECH и RES (5 /M и 10 tsp всяка). Резултатите показват, че производството на супероксиден анион е повишено в контролната група (стимулирани AGO), но производството на супероксиден анион е намалено след третиране с ECH и RES. От фигура 3, ii се разбира, че ECH и RES намаляват нивото на производство на супероксид и предпазват клетките от окислително увреждане. В случая на LC-540 клетки, 10 ECH показва почти сходна активност с нормалната група. Производството на супероксид в двете клетки беше намалено с повишаване на концентрацията както на ECH, така и на RES.
3.1.4. Ефект на ECH върху производството на H2O2 в AGE-стимулирани LC-540 клетки на Лайдиг
Беше извършен DCFH-DA анализ за откриване на наличието на окислителни видове. След навлизане в клетките флуоресцентното багрило DCFH-DA се окислява от вътреклетъчния H2O2 и образува дихлорофлуоресцеин (DCF). Както е показано на Фигура 4, има значително увеличение на вътреклетъчното производство на H2O2 в AGE-стимулираната група (контрола), докато добавянето на 10 ECH и RES значително намалява производството на H2O2 в клетките. Прилагането на 10 ECH води до само около 47,1 процента от производството на H2O2, значително по-ниско, отколкото в контролната група.
3.1.5. Ефект на ECH върху нивата на експресия на RAGE и NF-kB протеин в AGE-стимулирани LC-540 клетки на Лайдиг
Извършен е Western blot анализ, за да се потвърди наличието на RAGE в LC-540 Leydig клетки. Ефектът на ECH върху нивата на експресия на RAGE (Фигура 5а) и NF-kB (Фигура 5b) в AGEs-стимулирани клетки на Лайдиг е показан на Фигура 5. Резултатите показват, че концентрация от 50 /mL на AGE индуцира по-високи RAGE и NF-kB експресията в LC-540 Leydig клетки и 10 концентрации на ECH и RES значително намалява експресията на RAGE и NF-kB. Експресията на NF-kB е значително по-ниска в RES и ECH, отколкото в RAGE антагонисти. И така, резултатите потвърдиха, че ECH намалява нивото на възпаление чрез намаляване на нивото на RAGE и NF-kB.
3.1.6. Ефект на ECH върху пътя на синтеза на тестостерон в AGE-стимулирани LC-540 клетки на Лайдиг.
Процесът на сперматогенеза и мъжкото безплодие зависи от наличието на тестостерон. Както е показано на Фигура 6, експресиите на StAR (Фигура 6а), CYP11A1 (Фигура 6b), CYP17A1 (Фигура 6в) и HSD17p3 (Фигура 6d) протеини са значително намалени в AGE-стимулираните LC-540 клетки на Лайдиг ( контролна група). Експресиите на протеини StAR, CYP11A1, CYP17A1 и HSD17p3 бяха значително повишени, когато антагонистът RAGE, RES и ECH бяха добавени. Повишената експресия на StAR и CYP11A1 протеини се наблюдава както в ECH-, така и в RES-третираните групи. Нивото на експресия на CYP17A1 е почти сходно в групите RES и ECH. Експресиите на HSD17&3 протеина в третирани с ECH клетки на Leydig бяха много по-високи от тези на клетките, третирани с RES и RAGE антагонисти. Повишената експресия на протеини StAR, CYP11A1, CYP17A1 и HSD17p3 показва нормалното производство на тестостерон.
3.2. Анализ in vivo
3.2.1. Ефекти на CTE върху телесното тегло и приема на калории
След 6 седмици експерименти групата с диабет (HFD-DM) показа по-високо телесно тегло от контролната група. Групата HFD-DME4 показа по-ниско телесно тегло от групите HFD-DM и HFD-DMER (Фигура 7а). Приемът на калории в контролната група е значително по-нисък, отколкото в другите групи. Няма значителна разлика между приема на калории на другите пет групи (Фигура 7b).
3.2.2. Орален тест за глюкозен толеранс (OGTT) за определяне на успеха) 1 Индукция на диабет
Оралният тест за глюкозен толеранс (OGTT) се използва като обещаващ инструмент за откриване на захарен диабет. Повишеното ниво на глюкоза в кръвта показва наличието на диабет. Както е показано на Фигура 8а, нивото на плазмената глюкоза е по-ниско в групите с CTE, отколкото в групата с DM на 0, 30, 90 и 120 минути. Освен това, площта под кривата (AUC) на концентрацията на плазмена глюкоза показва, че в CTE и RSG групите.3.2.3. Общо плазмено съдържание на глюкоза, холестерол и триглицериди
Нивото на плазмената кръвна глюкоза на гладно е по-високо в групата на DM и по-ниско в групата на DME2 (с изключение на контролната) в сравнение с други. Няма значителна разлика в общия холестерол между групите, с изключение на групата с DME4. В групата на DME4 нивото на холестерола е по-ниско от останалите. Нивото на триглицеридите е по-високо в групата на DM и по-ниско в групата DME4 и съдържанието на триглицериди е намалено с увеличаване на концентрацията на CTE (Таблица 2). Резултатите показват, че нивото на плазмената глюкоза, холестерол и триглицериди е по-високо в групата на DM и нивото е значително намалено при лечение с CTE.
3.2.4. Нива на инсулин в плазмата, ниво на лептин в плазмата и стойности на модела за оценка на хомеостазата - инсулинова резистентност (HOMA-IR)
Нивата на плазмения инсулин, лептин и стойностите на HOMA-IR са показани в таблица 3. Групата на DM има по-високи нива на плазмен инсулин и плазмен лептин от контролната група. Индексът HOMA-IR също е значително по-висок в групата на DM. Стойностите на плазмения инсулин, лептин и HOMA-IR бяха намалени с повишаване на концентрацията на CTE. Плазменият лептин е значително намален в групите с CTE, но групата с лекарства RSG (DMR) не показва значителна разлика от групата на DM.
3.2.5. Ефект на CTE върху плазмените нива на LH и тестостерон при плъхове с диабет
Както е показано в таблица 4, концентрациите на тестостерон при плъхове с диабет (DM) са значително намалени, докато концентрациите на тестостерон са значително повишени при различни дози на CTE. Освен това, резултатите показват леко понижение на нивото на LH в групата на DM в сравнение с DMR, DME1, DME2 и DME4. Производството на LH е по-високо в групата на DME4.
3.2.6. Ефект на CTE върху параметрите на спермата на плъхове с диабет
Експерименталните резултати показват, че групата със ЗД има значително намаление в броя и подвижността на сперматозоидите в сравнение с контролната група, докато процентът на аномалии на спермата е значително увеличен в групата със ЗД. Интересното е, че броят на сперматозоидите, подвижността на сперматозоидите и степента на аномалии на сперматозоидите в DMR групата се подобряват, но подвижността на сперматозоидите не достига значително ниво в сравнение с DME4. DME2 показа по-добър брой сперматозоиди от всички тях и степента на подвижност беше значително повишена в групата на DME4. Няма значима разлика между броя на анормалните сперматозоиди между n групите, третирани с RSG и CTE (Таблица 5).
3.2.7. Ефект на CTE върху морфоло на семенните тубули при плъхове с диабет
Фигура 9 показва H&E оцветяването на секцията на тестисите. Черната стрелка обозначава клетката на Лайдиг, а бялата стрелка обозначава клетката на Сертоли. Както клетките на Leydig, така и клетките на Sertoli в групата на DM показват значителна атрофия и се вижда кухина в лумена. Структурата на клетките на Leydig и Sertoli беше възстановена в групи, третирани с CTE- и RSG. Дебелината на семенните тубули е по-висока в групите CTE и RSG, отколкото в групата DM.
3.2.8. Ефект на CTE върху KiSS1, GPR54, SOCS-3 и SIRT1 иРНК в хипоталамуса на плъхове с диабет
Експресията на KiSS1 (Фигура 10a), GPR54 (Фигура 10b), SOCS-3 (Фигура 10d) и SIRT1 (Фигура 10c) е показана на Фигура 10. Експресията на mRNA на KiSS1 и рецептор GPR54 при плъхове с диабет е била значително по-ниска от тази в контролната група. Нивото на експресия на KiSS1 и GPR 54 mRNA в DMR, DME1, DME2 и DME4 беше значително повишено. По-специално, експресията на GPR54 mRNA беше значително повишена в DME4 и беше почти подобна на контролната група.
Този експеримент допълнително изследва количеството SOCS-3 и SIRT1 иРНК в хипоталамуса на плъхове. Експресията на SOCS-3 mRNA при плъхове с диабет се повишава значително, което показва, че лептиновият импеданс е по-сериозен. Групите DMR, DME1, DME2 и DME4 показват значителни подобрения в сравнение с групата с диабет. Експресията на SIRT1 mRNA в групата на DM беше намалена
3.2.9. Ефект на CTE върху антиоксидантните ензими в плазмата и тестисите на плъхове с диабет
Таблица 6 показва, че плазмената активност на SOD, активността на GPx и активността на каталазата на плъхове с диабет са намалени значително и активностите са повишени в групите, третирани с CTE- и RSG. В допълнение към това, DM E4 показа значителни подобрения в GPx активността в сравнение с други. Резултатите показват, че активността на SOD и каталазата при плъхове с диабет е значително намалена след шест седмици. SOD и каталазната активност на DMR групата не достига значително ниво. Групите, третирани с CTE, показват значителни подобрения в активността на SOD и каталазата. Повишените активности на каталазата и SOD в CTE групите също се наблюдават в тестисите (Таблица 7). Най-високата активност на SOD и каталазата се наблюдава съответно в групата DME1 и DME2.
3.2.10. Ефекти на CTE върху оксидативния стрес и възпалението в плазмата и тестисите на плъхове с диабет
Производството на азотен оксид (NO) в плазмата (Фигура 11а) и тестисите (Фигура lib) е показано на фигура. Производството на NO в групата на DM е значително повишено както в тестисите, така и в плазмата в сравнение с контролната група. Наблюдава се постепенно намаляване на производството на NO в групите DME1, DME2 и DME4 (в плазмата). DMR групата също показа значително намаляване на производството на NO. В случая на тестисите се наблюдава леко намаляване на производството на NO в CTE групите, докато DMR групата не намалява значително производството на NO.
Както е показано на фигури 12 и 13, нивото на TNF-a и IL-6 е значително повишено при плъхове с диабет (както в плазмата, така и в тестисите), което показва, че възпалението е по-сериозно. В плазмата нивото на TNF-a е подобно в групите, лекувани с CTE и RSG (Фигура 12а). CTE групите значително (особено DME2) намаляват нивото на TNF-a в тестисите (Фигура 12b). Нивото на IL-6 беше значително намалено в плазмата на CTE и RSG групите (Фигура 13а). В тестисите имаше тенденция към намаляване на нивото на IL-6, но това не достигна значително ниво (Фигура 13b).
3.2.11. Ефекти на CTE върху оксидативния стрес и възпалението в сперматозоидите на плъхове с диабет I, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини
Фигура 14 показва съдържанието на супероксиден анион в спермата на плъх. Резултатите показват, че производството на супероксиден анион в спермата на плъхове с диабет се е увеличило значително и не е наблюдавано значително подобрение в групата на DMR. Групите DME1 и DME4 показват значително намалено производство на супероксиден анион.
3.2.12. Ефекти на CTE върху липидната пероксидация в сперматозоидите на диабетни плъхове, предизвикана от диета с високо съдържание на мазнини
Проучванията показват, че липидната пероксидация е повишена при пациенти с диабет тип 1 и тип 2 [19]. Нивото на малондиалдехид (MDA) в плазмата, сперматозоидите и тестисите е показано в таблица 8. Нивото на MDA в плазмата, тестисите и сперматозоидите на DM групата е значително по-високо и лечението с CTE и RSG намалява производството на MDA. Наблюдава се значително намаление в групите DME4 и DMEI в плазмата. Това проучване установи, че плъховете с диабет не само повишават степента на липидната пероксидация в плазмата, но и в тестисите и спермата.
Ефекти на екстракта от Cistanche tubulosa: Антиоксидативен стрес и възпаление
4. Обсъждане
Диабетът е хронично заболяване, свързано с високо ниво на захар в кръвта. Дисбалансът между нивата на антиоксиданти и ROS ще доведе до състояние, наречено оксидативен стрес. Супероксид, хидроксилен радикал, водороден пероксид, азотен оксид и синглетен кислород са някои от примерите за ROS, които ще допринесат за състоянието на диабета чрез оксидативен стрес [20]. Cittanche tubulosa е пустинно растение, което съдържа активни компоненти като полизахариди, олигозахариди, фенилетаноидни гликозиди (ехинакозид, вербаскозид), палмитинова киселина, линолова киселина, иридоиди, алдитоли и лигнани. Това растение е способно да произвежда противовъзпалителни, невропротективни, антибактериални, антивирусни, антиоксидантни, антитуморни и имуномодулиращи ефекти [21]. Литературните проучвания показват, че фенилетаноидните гликозиди от Cistanche tubulosa са основната причина за антиоксидантната активност [22]. Ресвератрол (RES) и розиглитазон (RSG) бяха взети като положителна контрола съответно за in vitro и in vivo проучвания. RSG е мощен инсулинов сенсибилизатор и има афинитет към изоформата на пероксизомен пролифератор-активиран рецептор (PPARc). Той контролира хипергликемията при пациенти с диабет [23]. RES има естествена антиоксидантна активност, действа като вазодилататор, регулирайки метаболизма на липопротеините, инхибирайки тромбоцитната агрегация и предотвратявайки рак [24,25]. Нашето изследване показа, че ECH показва по-добра активност за отстраняване на радикали от CTE и RES (Фигура 1). Също така се разбира, че ECH не причинява значителна токсичност за LC-540 и TM3 Leydig клетки (Фигура 2).
AGEs бяха използвани за предизвикване на стресови състояния в клетките на Leydig. Производството на AGEs, възпалението, оксидативният стрес и диабетът са взаимосвързани. Хипергликемичното състояние на диабета насърчава клетъчното увреждане чрез производството на AGE и оксидативен стрес. AGE индуцират токсичност на р клетките, което допълнително насърчава набирането на имунни клетки и клетъчната смърт. Повишеното ниво на AGE насърчава експресията на два вида рецептори, наречени RAGE и AGER1 [26]. Капенето и последващият трансфер на електрон от дихателната верига на митохондриите към молекулярен кислород по време на оксидативен стрес води до образуването на супероксиден анион. Нашите резултати показват, че производството на супероксиден анион, индуцирано от AGEs, е повишено в контролната група и са наблюдавани по-нататъшни подобрения както при ECH, така и при RES лечения. Според нашето проучване се разбра, че производството на супероксид (Фигура 3) и H2O2 (Фигура 4), предизвикано от AGEs, е намалено в присъствието на ECH и RES.
NF-kB е известен като важен медиатор на възпаление, свързано с диабет [27]. Експресията на NF-kB води до р-клетъчна дисфункция и клетъчна смърт. Активирането на NF-KB чрез оксидативен стрес стимулира провъзпалителния отговор, повишаване на ендотелина и апоптоза [28]. Експресията на RAGE и NF-kB се повишава в AGE-стимулирани групи и последващото намаление се наблюдава в ECH- и RES-третирани клетки (Фигура 5).
Тестостеронът е анаболен стероид и първичен мъжки полов хормон, синтезиран от холестерол. Процесът започва с окислителното разцепване на страничната верига на холестерола от гена за разцепване на страничната верига на холестерола (CYP11A). Този ген е локализиран в митохондриалната мембрана и превръща холестерола в прегненолон. След това генът CYP17A1 от ендоплазмения ретикулум премахва два допълнителни въглеродни атома и произвежда множество С19 стероиди. В допълнение към това, прегненолонът се окислява до образуване на андростендион/прогестерон от хидроксистероид дехидрогеназа (3-p-HSD). И накрая, тестостеронът се произвежда чрез редукция на кето групата в 17-та въглеродна позиция на андростендион от 17-бета-хидроксистероид дехидрогеназа (17-p-HSD). Лайдиговите клетки участват в основното производство на тестостерон. Прехвърлянето на холестерол във вътрешната митохондриална мембрана изисква действието на стероидогенен остър регулаторен протеин (StAR). Настоящите проучвания показват, че експресията на StAR, CYP11A1, CYP17A1 и HSD17p3 е намалена в третирани с AGE клетки (контрола) и е налице огромно увеличение в клетки, третирани с ECH и RES (Фигура 6). По този начин резултатите показват, че производството на тестостерон е повишено в групите, лекувани с ECH и RES.
По време на диабетно състояние транспортът на глюкоза до органите е ограничен и в резултат на това нивата на глюкозата се повишават [29]. Следователно хипергликемичното състояние е един от важните маркери за откриване на диабет. Нашите проучвания показват, че нивото на плазмената глюкоза е повишено в групите с диабет и AUC на групата на DM е значително по-висока от тази на другите групи (Фигура 8). Заедно с плазмената глюкоза, съдържанието на общия холестерол и триглицериди е значително повишено в групата със ЗД (Таблица 2). Атеросклерозата се улеснява от повишено ниво на холестерол и триглицериди [30]. Въпреки това, нивото на холестерола и триглицеридите е намалено в групите, третирани с CTE и RSG. Съдържанието на триглицериди в групата с DME4 достига почти подобна стойност на контролната група.
Инсулинът е хормон, произвеждан от p-клетките на панкреаса и функционализиран да контролира нивото на кръвната захар в тялото, докато лептинът е хормон, произвеждан от адипоцитите и е способен да регулира приема на храна и използването на енергия. Проучванията показват, че лептинът участва в патофизиологията на затлъстяването и има положително взаимодействие между лептин и инсулин [31]. Нашите проучвания показват, че нивото на плазмения инулин и лептин е по-високо в групата на DM и нивото на инсулин е намалено с повишаване на концентрацията на CTE. Групата RSG не показва значителна разлика от групата DM. Инсулиновата резистентност и р клетъчната функция бяха оценени чрез
HOMA-IR метод. Стойността на HOMA-IR се повишава в групата на DM и е значително различна от другите групи (Таблица 3).
DM засяга репродуктивната функция чрез хормонални промени в HPG оста и проучванията разкриват, че експресията на инсулин в тестисите също се влияе от диабета. Характеризира се с вакуолизация на клетките на Сертоли, повишена фрагментация на ДНК, нарушена сперматогенеза и повишено изчерпване на зародишните клетки. Оксидативният стрес също допринася за аномалии в репродуктивната функция [32]. Процесът на образуване на сперма в мъжкия репродуктивен орган (тестиси) се нарича сперматогенеза. Тестисът е съставен от плътно навити тубули, наречени семенни тубули. Клетките на Сертоли се виждат в стените на семенните тубули и осигуряват храна за незрелите сперматозоиди. Изследването на параметрите на спермата показва, че броят на сперматозоидите и подвижността са намалели и аномалиите са се увеличили в групата със ЗД (Таблица 5). Обратен ефект се наблюдава в групите, лекувани с CTE и RSG. Както клетките на Leydig, така и клетките на Sertoli в групата на DM показват значителна атрофия и кухината се вижда в лумена. Дебелината на семенния тубул също намалява в групата на DM. Подобрен резултат се наблюдава при групите, третирани с CTE и RSG (Фигура 9). В допълнение към това, нивото на LH и тестостерона намалява в групата на DM и нивата се повишават в групите, лекувани с CTE (Таблица 4). При мъжете ниският серумен тестостерон и по-ниската честота на пулса на LH често се свързват със затлъстяване и захарен диабет тип 2 [33].
Киспептините, кодирани от гена KiSS1, са известни като мощен стимулатор на HPG оста и всяка мутация в гена на киспептин ще доведе до ниски нива на полови стероиди и гонадотропин. Проучванията показват, че при диабетни плъхове, предизвикани от STZ, нивата на Kiss1 mRNA са намалени [33]. Инициирането и поддържането на безплодие при бозайници са свързани с G-протеин свързан рецептор 54 (GPR54). Мутацията в GPR 54 се характеризира с липса на полово съзряване и ниски нива на гонадотропни хормони (LH и FSH). Провъзпалителни цитокини като IL-6 и TNF-a регулират нагоре експресията на супресора на цитокинова сигнализация 3 (SOCS3), замесен в медиираната от възпаление инсулинова резистентност в черния дроб и адипоцитите [34]. SIRT 1 е ген, свързан с регулирането на няколко заболявания на стареенето. Този ген е силно изразен в р клетките на панкреаса и регулира секрецията на инсулин и предотвратява апоптозата. Настоящите проучвания показват, че експресията на KiSS1, GPR54 и SIRT1 намалява в групата на DM, но експресията се увеличава в групите, третирани с CTE (Фигура 10). Увеличаването на експресията на SOCS-3 в групата на DM показва възпалителното състояние. Първата идентифицирана молекулярна връзка между затлъстяването и възпалението е TNF-a. Следователно повишеното ниво на TNF-a е индикатор за възпаление. Пониженото ниво на провъзпалителни цитокини като TNF-a и IL-6 се наблюдава в групите, третирани с CTE (Фигури 12 и 13).
Дисбалансът между ROS и антиоксидантите води до диабетно състояние. Супероксид дисмутаза (SOD), каталаза (CAT) и глутатион пероксидаза (GPX) са известни като първични антиоксиданти, отговорни за поддържането на оптимално ниво на ROS [35]. От резултатите беше установено, че активността на антиоксидантите е значително по-ниска в групата на DM. Групите, третирани с CT, показват подобрения в производството на антиоксиданти. Групата, лекувана с RSG, не показва значителни подобрения в антиоксидантната активност (Таблици 6 и 7).
Азотният оксид (NO) е известен като важна ROS, която допринася за възпалението. Нашите проучвания показват, че нивото на NO е намалено в групите, третирани с CTE (Фигура 11). Резултатите показват, че съдържанието на супероксиден анион в спермата на плъхове с диабет се увеличава значително и няма значително подобрение след прилагането на RSG. Производството на супероксид е намалено в CTE групите.
Определянето на MDA е много полезно за оценка на липидната пероксидация. Липидната пероксидация е процес на окисляване на липидите и накрая води до увреждане на клетките. MDA се произвежда в резултат на липидна пероксидация на полиненаситени мастни киселини. Проучванията показват, че нивото на MDA корелира с възрастта и нивото на кръвната захар на гладно [36]. Настоящото проучване показва, че CTE подобрява липидната пероксидация в плазмата, тестисите и спермата (Таблица 8).
Екстракт от Cistanche tubulosa
5. Изводи
Оксидативният стрес по време на диабетни състояния нарушава мъжката репродуктивна система чрез увреждане на спермата и гонадна дисфункция. Cistanche tubulosa е пустинно растение, широко прието в китайската медицина поради своите фармакологични ефекти. Ехинакозидът (ECH) е основната съставка на CTE, отговорна за антиоксидантната и противовъзпалителната активност. Нашите in vitro резултати показват, че ECH възстановява пътя на синтеза на тестостерон и понижава нивото на експресия на NF-kB и RAGE протеин. ECH ефективно инхибира производството на супероксиден анион и H2O2 в клетките на Leydig. Проучванията in vivo разкриват, че ECH намалява нивата на холестерола, триглицеридите, TNF-a и IL-6. В допълнение към това, експресиите на mRNA в хипоталамуса на диабетните плъхове са значително подобрени. Също така трябва да се отбележи, че ECH намалява липидната пероксидация и подобрява инсулиновата резистентност при мъжки плъхове с диабет. Антиоксидантната активност се увеличава както в плазмата, така и в тестисите. Следователно, нашите проучвания предполагат, че ECH осигурява ефективна защита срещу репродуктивна дисфункция при STZ-индуцирани диабетни мъжки плъхове.
Авторски принос:F.-CK извърши разследване, формален анализ и софтуерен анализ. AJ и J.-LH участваха в обработката на данните и изготвиха ръкописа. Z.-LK и AJ замислиха прегледа на ръкописа и го редактираха. Z.-LK формулира методологията и ръководи целия експеримент. S.-CC участва в официалния анализ, разследване и валидиране. Всички автори допринесоха за анализ на данни, изготвяне и критично преразглеждане на документа, дадоха окончателно одобрение на версията, която ще бъде публикувана, и се съгласиха да носят отговорност за всички аспекти на работата.
Финансиране:Тази работа беше финансово подкрепена от Центъра за върхови постижения за океаните, Националния тайвански океански университет, от Програмата за изследователски център за избрани области в рамките на проекта за висше образование Sprout от Министерството на образованието (MOE), Тайван.
Конфликти на интереси:Авторите декларират липса на конфликт на интереси.
Препратки
1. Световна здравна организация. Глобални доклади за диабета. 2017. Налично онлайн: http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes (достъп на 25 август 2018 г.).
2. Хейнс, NE; Корбет, WL; Bizzarro, FT; Guertin, KR; Хилиард, DW; Холандия, GW; Кестър, РФ; Mahaney, PE; Qi, L.; Спенс, CL; et al. Откриване, връзки структура-активност, фармакокинетика и ефикасност на глюкокиназния активатор (2R)-3-циклопентил-2-(4-метан-сулфонил фенил)-N-тиазол-2-ил- пропионамид (RO0281675). J. Med. Chem. 2010, 53, 3618-3625. [CrossRef] [PubMed]
3. Agbaje, IM; Роджърс, Да; McVicar, CM; McClure, N.; Atkinson, AB; Mallidis, C.; Lewis, SE Инсулинозависим захарен диабет: Последици за мъжката репродуктивна функция. тананикам Повторно производство 2007, 22, 1871-1877. [CrossRef] [PubMed]
4. Фушекур, С.; Метайер, С.; Локатели, А.; Dacheux, F.; Dacheux, JL Stallion епидидимален течен протеом: Качествена и количествена характеристика; Секреция и динамични промени на основните протеини1. Biol. Възпроизвеждане 2000, 62, 1790-1803. [CrossRef] [PubMed]
5.Верне, П.; Ейткен, RJ; Drevet, JR Антиоксидантни стратегии в епидидима. Mol. клетка. Ендокринол. 2004,216, 31-39. [CrossRef] [PubMed]
6. Szkudelski, T. Стрептозотоцин-никотинамид-индуциран диабет при плъхове. Характеристики на експерименталния модел. Exp. Biol. Med. 2012, 237, 481-490. [CrossRef] [PubMed]
7. Джън, С.; Jiang, X.; Wu, L.; Wang, Z.; Huang, L. Химическа и генетична дискриминация на Cistanches herba въз основа на UPLC-QTOF/MS и ДНК баркодиране. PLoS ONE 2014, 9, e98061. [CrossRef] [PubMed]
8. Ли, Дж.; Li, J.; Aspire, A.; Гао, Л.; Huo, S.; Luo, J.; Zhang, F. Фенилетаноидни гликозиди от Cistanche tubulosa инхибират растежа на B16-F10 клетки както in vitro, така и in vivo чрез индуциране на апоптоза чрез зависим от митохондриите път. J. Рак 2016, 7, 1877-1887. [CrossRef] [PubMed]
9. Джао, К.; Гао, J.; Cai, D. Невротрофични и невроспасяващи ефекти на ехинакозид в субакутния MPTP миши модел на болестта на Паркинсон. Brain Res. 2010, 1346, 224-236. [CrossRef] [PubMed]
10. Йошикава, М.; Мацуда, Х.; Морикава, Т.; Xie, H.; Накамура, С.; Muraoka, O. Фенилетаноидни аминогликозиди и ацилирани олигозахари с вазорелаксираща активност от Cistanche tubulosa. Bioorg. Med. Chem. 2006, 14, 7468-7475. [CrossRef] [PubMed]
11. Дзян, З.; Wang, J.; Ли, X.; Zhang, X. Echinacoside и Cistanche tubulosa (Schenk) R. wight подобряват индуцираното от бисфенол А увреждане на тестисите и сперматозоидите при плъхове чрез регулирани стероидогенни ензими по оста на гонадите. J. Ethnopharmacol. 2016, 193, 321-328. [CrossRef] [PubMed]
12. Placer, ZA; Cushman, LL; Johnson, BC Оценка на продукта от липидна пероксидация (малонил диалдехид) в биохимични системи. анален Biochem. 1966, 16, 359-364. [CrossRef]
13. Younglai, EV; Холт, Д.; Браун, П.; Юрисикова, А.; Каспър, радиочестотни техники за плуване на сперматозоиди и фрагментиране на ДНК. тананикам Възпроизвеждане 2001, 16, 1950-1953. [CrossRef] [PubMed]
14. Йокой, К.; Uthus, EO; Nielsen, FH Дефицитът на никел намалява количеството и движението на спермата при плъхове. Biol. Trace Elem. Рез. 2003, 93, 141-153. [CrossRef]
15.Aebi, H. Каталаза in vitro. Методи Enz^mol. 1984,105, 121-126. [CrossRef] [PubMed]
16. Brownlee, M. Биохимия и молекулярна клетъчна биология на диабетните усложнения. Nature 2001, 414, 813. [CrossRef] [PubMed]
17. Шимода, Х.; Танака, Дж.; Takahara, Y.; Такемото, К.; Shan, SJ; Su, MH Хипохолестеролемичните ефекти на екстракта от Cistanche tubulosa, китайска традиционна сурова медицина, при мишки. Am. Дж. Чин. Med. 2009, 37, 1125-1138. [CrossRef] [PubMed]
18. Baynes, JW; Thorpe, SR Роля на оксидативния стрес при диабетни усложнения: Нова гледна точка към стара парадигма. Диабет 1999, 48, 1-9. [CrossRef] [PubMed]
19. Аккус, И.; Калак, С.; Вурал, Х.; Caglayan, O.; Менексе, Е.; Can, G.; Durmus, B. Левкоцитна липидна пероксидация, супероксид дисмутаза, глутатион пероксидаза и серумни и левкоцитни нива на витамин С на пациенти със захарен диабет тип II. Clin. Чим. Acta 1996, 244, 221-227. [CrossRef]
20. Matough, FA; Будин, С.Б.; Хамид, ZA; Alwahaibi, N.; Mohamed, J. Ролята на оксидативния стрес и антиоксидантите при диабетни усложнения. Султан. Кабус университет Med. J. 2012, 12, 5-18. [CrossRef] [PubMed]
21. Gu, C.; Янг, X.; Huang, L. Cistanches herba: преглед на неврофармакологията. Преден. Pharmacol. 2016, 7, 1-10. [CrossRef] [PubMed]
22. Сюн, WT; Gu, L.; Wang, C.; Слънце, HX; Liu, X. Антихипергликемични и хиполипидемични ефекти на Cistanche tubulosa при диабет тип 2 db/db мишки. J. Ethnopharmacol. 2013,150, 935-945. [CrossRef] [PubMed]
Cistanche tubulosa добавки
