TEIL 1 Isolierung und Identifizierung von Phenylethanoidglykosiden aus Aloysia polystachya und ihre Aktivität als Inhibitoren von Monoaminoxidase-A
Mar 10, 2022
Was ist der Grund, warum Cistanche Actosides die Enzymaktivität hemmen können?
Das Prinzip der antioxidativen Wirkung von Cistanche
Zugehörigkeiten
1 Departamento de Biotecnologia em Plantas Medicinais, Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP), Ribeirão Preto, SP, Brasilien2 Departamento de Química, Faculdade de Filosofifia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo (USP), Monte Alegre, Ribeirão Preto , SP, Brasilien
Schlüsselwörter
Aloysia polystachya, Verbenaceae, antidepressive Aktivität, Phenylethanoide, Monoaminooxidase-Hemmer
Abstrakt
Aloysia polystachya wird von der indigenen Bevölkerung Argentiniens und Paraguays als Beruhigungsmittel und Antidepressivum verwendet, aber die mit diesen Aktivitäten verbundenen Verbindungen wurden nicht bestimmt. Wir haben die Hauptbestandteile des hydroethanolischen Extrakts von A. polystachya durch Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie getrennt und identifiziert und das Vorhandensein von Acteosid bestätigt,Isoacteosid, 6'-Acetylacteosid, und 4',4''',5,5''-Tetrahydroxy-6,6'',3'''-trimethoxy-[C7–O–C7'']-biflavon durch NMR-Spektroskopie. Die Hemmaktivitäten des hydroethanolischen Extrakts und der gereinigten Phenylethanoidglykoside gegen Monoaminoxidase-A wurden unter Verwendung eines standardmäßigen fluorometrischen Assays bewertet. Der hydroethanolische Extrakt hemmte die Monoaminoxidase-A-Aktivität dosisabhängig mit einem IC5{{20}} von 9,2 µg/mL, während der selektive Monoaminoxidase-Inhibitor Clorgylin einen IC50 von 0,06µg/mL aufwies ( 0,22 µM). Acteosid war der stärkste Inhibitor von Monoaminoxidase-A (IC50-Wert von 5 µM), wohingegenIsoacteosidund 6'-Acetylacteosidzeigten IC50-Werte um 10 µM. Die Ergebnisse zeigten, dass festgestellt wurde, dass Phenylethanoide aus einem hydroethanolischen Extrakt von A. polystachya eine inhibitorische Aktivität gegen Monoaminoxidase-A aufweisen. Es ist wahrscheinlich, dass die Wirkungsweise derAkteosideist vielseitig und umfasst die Herunterregulierung von Entzündungsmolekülen und die Neutralisierung von Oxidationsreaktionen sowie die Hemmung der Monoaminoxidase-A.
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Einführung
Laut einem aktuellen Bericht der Weltgesundheitsorganisation [1] leiden mehr als 320 Millionen Menschen (4,4 Prozent der Weltbevölkerung) an Depressionen und Angststörungen, wobei jährlich etwa 800.000 Selbstmorde aufgrund dieser psychischen Probleme begangen werden . Obwohl eine Behandlung mit synthetischen Antidepressiva verfügbar ist, leiden viele Patienten unter Nebenwirkungen wie Mundtrockenheit, Verstopfung, Schwindel, verschwommenem Sehen, gesteigertem Appetit, Gewichtszunahme, Schlaflosigkeit und Nierenproblemen [2]. Aus diesem Grund wurden Ansätze der Komplementär- und Alternativmedizin, einschließlich der Phytotherapie, bei der Behandlung verschiedener Arten von psychischen Störungen eingesetzt [3].
Verschiedene präklinische und klinische Studien belegen den Nutzen pflanzlicher Arzneimittel bei der Behandlung von allgemeinen und spezifischen Angststörungen [4, 5]. Von besonderem Interesse sind Untersuchungen zu den anxiolytischen Eigenschaften von Aloysia polystachya (Griseb.) Moldenke (Verbenaceae), einer aromatischen Art, die hauptsächlich in Argentinien und Paraguay vorkommt. Laut ethnopharmakologischen Studien verwendet die lokale Bevölkerung die Pflanze, die allgemein als Burrito bekannt ist, als verdauungsförderndes, beruhigendes und antidepressives Tonikum [6, 7]. Obwohl die anxiolytischen und antidepressiven Eigenschaften von hydroethanolischen Extrakten aus A. polystachya durch präklinische Studien bestätigt wurden [8–10], wurden keine phytochemischen Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, die mit diesen Aktivitäten verbundenen Verbindungen zu identifizieren. Es wurde bereits gezeigt, dass die antidepressive Wirkung einiger Heilpflanzen, zum Beispiel Hypericum perforatum L. (Hypericaceae) und Peganum harmala L. (Nitrariaceae), mit der Hemmung der Monoaminooxidase-A (MAO-A) in Verbindung steht. [11–13]. Die MAO-Familie ist über das zentrale und periphere Nervensystem verteilt, und die Überexpression dieser Enzyme fördert die oxidative Desaminierung von Monoaminen mit einer Verringerung der Spiegel der Neurotransmitter Serotonin, Noradrenalin und Dopamin, was zum Auftreten von psychiatrischen Störungen führt. Bei solchen Desaminierungsprozessen entstehen auch Substanzen wie Wasserstoffperoxid, sauerstofffreie Radikale und Aldehyde, die für den oxidativen Stress der Zellen verantwortlich sind. MAOs existieren in zwei Hauptisoformen, die sich hinsichtlich Verteilung, Substratspezifität und Empfindlichkeit gegenüber Inhibitoren unterscheiden. Die MAO-A-Isoform spielt eine wichtige Rolle bei Depressionen und Angststörungen, während MAO-B an neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt ist [13–17]. Angesichts des oben Gesagten stellten wir die Hypothese auf, dass die anxiolytischen und antidepressiven Eigenschaften von A. polystachya stammen, zumindest teilweise von der Anwesenheit von MAO-A-Inhibitoren. Um diese Hypothese zu testen, identifizierten wir die aktiven Prinzipien, die in dem hydroethanolischen Extrakt aus Blättern von A. polystachya vorhanden sind, und bewerteten die Wirkungen des Rohextrakts und der daraus isolierten Hauptbestandteile auf die MAO-A-Aktivität.
Resultate und Diskussion
Der hydroethanolische Extrakt aus Blättern von A. polystachya wurde einer Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (UPLC-MS) unterzogen, und das so erhaltene Chromatogramm ist in ▶Abb. 1a. Die Hauptbestandteile des Extrakts wurden durch Säulenchromatographie und Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RP-HPLC) gereinigt und als Acteosid (syn verbascosid), Isoacteosid, 6'-Acetylacteosid und 4',4',5 identifiziert ,5'-Tetrahydroxy-6,6'',3'-trimethoxy-[C7–O–C7'']-biflavon im Vergleich ihrer 1H- und 13C-NMR, HSQC, HMBC (▶Tab. 1S, 2S, Hintergrundinformationen) und MS-Daten (▶Abb. 1b-e) mit Werten aus der Literatur [18–20]. Die Konzentration von Acteosid im hydroethanolischen Extrakt, bestimmt durch HPLC, betrug 108,65 ± 1,3 µg/mg getrockneter Extrakt. Dies stellt die erste Aufzeichnung der Bestandteile von Extrakten aus Blättern von A. polystachya dar, obwohl das ätherische Öl der Pflanze zuvor analysiert wurde und festgestellt wurde, dass es die Monoterpene Carvon und Limonen als Hauptbestandteile enthält [21]. Der hydroethanolische Rohextrakt aus Blättern von A. polystachya hemmte die MAO-A-Aktivität dosisabhängig (▶ Abb. 2a) mit einer IC50 von 9,2 µg/ml, während der selektive MAO-Hemmer Clorgylin eine IC50 von 0,06 µg/ml aufwies (0,22 µM). Die gereinigtAkteosidezeigte auch hemmende Aktivitäten gegen MAO-A (▶Abb. 2b), wobei Acteosid den niedrigsten IC50-Wert von 5 µM (3,1 µg/ml) aufwies, gefolgt vonIsoacteosidmit einem IC50 von 10,1 µM (6,3 µg/mL) und 6'-Acetylacteosidmit einem IC50 von 9,5 µM (6,3 µg/ml). Die Hemmung von MAO-A führt zur Wiederherstellung der Spiegel von Serotonin, Noradrenalin, Dopamin und Tyramin, die wichtige Neurotransmitter bei der Kontrolle von Angstzuständen und Depressionen sind [16]. Somit erklärt das Vorhandensein verschiedener MAO-A-Hemmer in Blättern von A. polystachya zumindest teilweise die zuvor berichtete antidepressive und anxiolytische Aktivität der Spezies [8–10]. Die Verwendung von Mehrkomponenten-Pflanzenmischungen kann bei der Behandlung von Krankheiten komplexer Ätiologie, wie Angst, Depression und anderen neurologischen Zuständen, vorteilhaft sein. Gegenwärtig basiert die Verwendung von Phytopharmaka bei der Behandlung von Krankheiten, die das Nervensystem betreffen, auf dem Paradigma von Multi-Target-gerichteten Liganden, dh Pharmazeutika, die Multi-Target-Aktivitäten aufweisen, die aus dem Vorhandensein von Substanzen wie Polyphenolen mit anti- entzündliche, antioxidative und MAO-hemmende Eigenschaften, die Neuroprotektion verleihen können [20,22–25]. Es ist jedoch erwähnenswert, dass der polare Charakter polyphenolischer Substanzen Wechselwirkungen mit ihren molekularen Zielen behindern könnte. Dennoch haben klinische Studien gezeigt, dass der Kontakt zwischen Polyphenolen und unpolaren Sekundärmetaboliten, die in den Extrakten vorhanden sind, die Permeabilität von Zellmembranen verändern und die Aufnahme polarer Verbindungen erleichtern kann [23]. Somit erzeugen komplexe Pflanzenextrakte, die Multi-Target-Wirkstoffe enthalten, die mit ihren Rezeptoren auf pleiotrope Weise interagieren, einen pharmakologischen Synergismus, der zahlreiche Prozesse beeinflusst, einschließlich der Bewegung polarer Metaboliten durch Zellmembranen. In diesem Zusammenhang haben Li et al. [26] verwendeten ein Zebrafischmodell, um zu demonstrieren, dass Acteosid die Blut-Hirn-Schranke durchdringen könnte, und schlugen vor, dass das Phenylethanoid-Glycosid eine potenzielle therapeutische Wirkung bei der Parkinson-Krankheit haben könnte. Monoaminerge Neurotransmitter sind die Hauptziele moderner Antidepressiva, da ihr Mangel für die schwächenden Symptome der Depression verantwortlich ist. Eine kürzlich durchgeführte In-vivo-Studie zeigte, dass die ethanolischen und wässrigen Extrakte von Lippia citriodora (Verbenaceae) und ihr Hauptbestandteil Acteosid anxiolytische, hypnotische und muskelrelaxierende Wirkungen aufwiesen, und diese Eigenschaften wurden teilweise einer Wechselwirkung mit dem Typ-A-Gamma zugeschrieben -Aminobuttersäure (GABAA)-Rezeptor [27]. Klinische Studien haben gezeigt, dass Medikamente mit der Fähigkeit, entzündliche Zytokine wie TNF- oder andere Komponenten des Entzündungssignalwegs, z. B. Cyclooxygenase-2 (COX-2), zu blockieren, wirksam bei der Reduzierung sind depressive Symptome bei Patienten mit rheumatoider Arthritis, Psoriasis und Krebs sowie bei Patienten mit schweren psychiatrischen Störungen [28]. In diesem Zusammenhang wurde berichtet, dass Acteosid die Produktion und Freisetzung von Entzündungsmolekülen wie Stickoxid (NO), TNF- und Interleukin 12 (IL-12) in Lipopolysaccharid/Interferon-Gamma (LPS) abschwächen kann /IFN-)-stimulierte Makrophagen [29] sowie Histamin und Arachidonsäure in RBL-2H3-Mastzellen [30]. Darüber hinaus ist Acteosid in der Lage, die Spiegel von TNF-, IL-1, IL-8, IL-6 und NO zu senken und Caspase-1, den Nuklearfaktor, zu aktivieren -kappa-B
(NF-κB), NO-Synthase und Aktivatorprotein-1 [31], induziert durch IL-32 und/oder LPS in TH-1-Zellen und Makrophagen [32]. Einige dieser Entzündungsmediatoren, wie IFNs, IL-6, IL-8 und IL-1, wurden in abnormalen Konzentrationen sowohl in peripheren als auch postmortalen Gewebeproben von depressiven Personen gefunden , und wurden mit den Symptomen einer Depression in Verbindung gebracht [33]. Die Aktivierung dieser Moleküle durch psychosoziale Stressoren kann signifikante funktionelle Veränderungen im Gehirn fördern, die zur Entwicklung von depressivem Verhalten und anderen psychiatrischen Störungen führen. IFNs, IL-1 und TNF- können zum Beispiel die Expression und Funktion von Serotonin-, Noradrenalin- und Dopaminrezeptorpumpen erhöhen und so die Verfügbarkeit dieser Neurotransmitter im synaptischen Spalt verringern [28]. Darüber hinaus können IFN-, IL-6, TNF- und oxidativer Stress Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO) aktivieren, ein Enzym, das für den Abbau von Tryptophan verantwortlich ist, und dadurch die Konzentration des primären Vorläufers von verringern Serotoninsynthese [34].Acteosid, Isoacteosid, und 6'-Acetylacteosidenthalten Hydroxyphenylethyl- und Caffeoyleinheiten, von denen bekannt ist, dass sie mit antioxidativen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden [35, 36], und Acteosid selbst weist eine beträchtliche antioxidative Aktivität auf [37]. Das haben Studien gezeigtActeosidhemmt die Aggregation von -Amyloid-Peptid (A) in dosisabhängiger Weise, fungiert als neuroprotektives Mittel und verbessert das Gedächtnis, und diese Eigenschaften wurden der antioxidativen Aktivität des Mittels zugeschrieben [38,39]. In Anbetracht dessen, dass zahlreiche phenolreiche Arten mit antioxidativen Eigenschaften bei der Behandlung von neurologischen Störungen verwendet werden [15], wurde vermutet, dass die antidepressiven und anxiolytischen Wirkungen derPhenylethanoid Glykosideisoliert aus A. polystachya, kann auch aus ihren antioxidativen Aktivitäten resultieren. Diese Annahme wurde von Xu et al. [40], die Beweise für die Beziehung zwischen erhöhtem oxidativem Stress und Depression/Angst vorlegten. Auf der Grundlage des oben Gesagten schlussfolgern wir, dass die antidepressiven Eigenschaften des hydroethanolischen Extrakts aus Blättern von A. polystachya und der daraus isolierten gereinigten Phenylethanoide durch Multi-Target-Wirkungsweisen erklärt werden können, die die Hemmung von MAO-A, Herunterregulierung von Entzündungsmoleküle und Neutralisierung von Oxidationsreaktionen. Daher unterstützen die hier präsentierten Ergebnisse unsere ursprüngliche Hypothese, dass die anxiolytischen und antidepressiven Aktivitäten des hydroethanolischen Extrakts von A. polystachya zumindest teilweise aus der Hemmung von MAO-A resultieren. Die Struktur-Wirkungs-Beziehung der in dieser Studie identifizierten Phenylethanoidglykoside erfordert jedoch weitere Aufmerksamkeit, damit neue Moleküle für die Behandlung spezifischer neurologischer Erkrankungen entwickelt werden können.
Materialen und Methoden
Pflanzenmaterial
Blätter von A. polystachya wurden im Januar 2016 auf der Farmácia da Natureza da Terra de Ismael (Jardinópolis, SP, Brasilien) geerntet. Pflanzenmaterial wurde von Dr. Lúcia Rossi (Instituto Botânico, São Paulo, SP, Brasilien) und a Belegexemplar wurde im Herbarium of Medicinal Plants bei UNAERP mit der Belegnummer hinterlegt
HPM-1213. Die Genehmigung zur Bewertung der Bioaktivitäten der Extrakte aus brasilianischen Pflanzen wurde vom Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Nr. 02001.005074/2011-19) erteilt.
Herstellung des hydroethanolischen Extrakts von Aloysia polystachya
Blätter (1000 g) wurden 72 h in einem Umluftofen bei 45 Grad getrocknet, pulverisiert und durch ein 40--Maschensieb gegeben. Das pulverisierte Material wurde 7 Tage in Wasser:Ethanol (20:80; v/v) eingeweicht und anschließend durch Whatman Nr. 41 Filterpapier filtriert. Das Filtrat wurde an einem Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt und lyophilisiert, um 130,2 g trockenen Rohextrakt zu ergeben, was zu einem Drogenextraktverhältnis von 7,6:1 führte.
Phenylethanoid GlykosideinZistanche
