Acylierte Phenylethanoidglykoside, Echinacosid und Acteosid aus Cistanche tubulosa verbessern die Glukosetoleranz bei Mäusen
Mar 16, 2022
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Abstrakt
Phenylethanoidglykoside,Echinacosid(1) undActeosid(2), Hauptbestandteile in StemsofCistanche tubulosa(Orobanchaceae), hemmten den Anstieg der postprandialen Blutglukosespiegel bei mit Stärke beladenen Mäusen bei Dosen von 250–500 mg/kg po 125 und/oder 250 mg/kg/Tag po, ohne dass es zu signifikanten Veränderungen des Körpergewichts oder der Nahrungsaufnahme kommt. Darüber hinaus sind mehrere Bestandteile ausCistanche tubulosa, darunter 1 (IC50=3.1 µM), 2 (1.2 µM), Isoacteosid (3, 4.6 µM), 20-Acetylacteosid (4, 0.071 lM), Tubuloside A (5, 8,8 lM) und B (9, 4,0 lM), Syringalid A3-OaL-Rhamnopyranosid (10, 1,1 lM), Campneosid I (13, 0,53 μM) und Kankanosid J1 (14, 9,3 μM) zeigten eine starke Hemmwirkung auf Rattenlinsen-Aldosereduktase. Insbesondere war die Wirksamkeit von Verbindung 4 ähnlich der von Epalrestat (0,072 μM), einem klinischen Aldosereduktase-Inhibitor.
Schlüsselwörter Echinacosid, Acteosid, Verbesserung der Glukosetoleranz, Aldose-Reduktase-Hemmer,Cistanche tubulosa

Einführung
Phenylethanoidglykoside(PhGs) sind eine Art von phenolischen Verbindungen, die durch eine b-Glucopyranosid-Struktur gekennzeichnet sind, die eine Hydroxyphenylethyl-Einheit als Aglykon trägt. Diese Verbindungen umfassen oft eine Reihe von Substituenten wie aromatische Säuren (z. B. Zimtsäure, Cumarsäure, Kaffeesäure, Ferulasäure, Isoferulasäure). usw.) und/oder verschiedene Zucker (z. B. Rhamnose, Xylose, Apiose, Arabinose usw.), die über Ester- bzw. glykosidische Bindungen an den Glucoserest gebunden sind. Obwohl PhGs im Pflanzenreich weit verbreitet sind, wurden die meisten in den Familien Scrophulariaceae, Oleaceae, Plantaginaceae, Lamiaceae und Orobanchaceae gefunden [1–3].Echinacosid(1) [4, 5]undActeosid(2, auch als Verbascosid, Kusaginin, Andorobanchin bezeichnet) [6–9] sind Vertreter der gut untersuchten PhGs und besitzen Berichten zufolge eine Reihe wichtiger bioaktiver Eigenschaften wie antioxidative, neuroprotektive, Stickoxid-Radikalfänger, antihepatotoxische und antiosteoporotische Aktivitäten [1–3, 10–14].
Zuvor berichteten wir über die Identifizierung und biologischen Eigenschaften von Bestandteilen aus den Stängeln vonCistanche tubulosa(Schrenk) R. Wight (Orobanchaceae) [15–19], wobei die Hauptbestandteile 1 und 2 sind. Wir haben gezeigt, dass diese PhGs eine vasorelaxierende Aktivität in isolierter ratthorakaler Aorta zeigen, die durch Noradrenalin kontrahiert ist [15]. Der Stammteil vonCistanche tubulosa(Kanka-nikujuyou auf Japanisch) wird traditionell in tibetischen Gebieten verwendet, um die Durchblutung zu fördern [20, 21], und dieser Befund liefert wissenschaftliche Beweise für die traditionelle Verwendung vonCistanche tubulosa.
Weiterführende Studien zu den bioaktiven Eigenschaften dieses Pflanzenmaterials zeigten, dass diese Haupt-PhGs eine hypoglykämische Aktivität besitzen und die Glukosetoleranz bei mit Stärke beladenen Mäusen verbessern. Weiterhin werden einige der PhGs isoliert ausCistanche tubulosa(1–18) wurde eine potentaldosereduktasehemmende Wirkung nachgewiesen.

EchinacosidinCistanche tubulosa
Resultate und Diskussion
Zuvor [15] berichteten wir über die Isolierung und die bioaktiven Eigenschaften von Bestandteilen der Methanolextrakte von getrockneten StengelnCistanche tubulosa, einschließlich 1, 2, Isoacteosid (3), 20-Acetylacteosid (4), Tubuloside A (5) und B (9) und Salidrosid (18). Wiedemanninosid C (6), Kankanoside H1(7) und H2 (8) Syringalid A 30-OaL-Rhamnopyranosid(10), Kankanosid I (11), Cistantubulosid A (12), Campneosid I (13) und Kankanoside J1 (14), J2 (15), K1 (16) und K2 (17) wurden zusätzlich aus den frischen Stängeln des gleichen Materials isoliert [16, 17] (Abb. 1).

Zunächst wurden die Wirkungen der wichtigsten PhGs (1 und 2) auf den postprandialen Anstieg der Blutglukosespiegel bei mit Stärke beladenen Mäusen untersucht. Die Aktivität von sowohl 1 als auch 2 Dosen von 250–500 mg/kg po war signifikant (Tabelle 1). In diesem Experiment zeigte ein intestinaler a-Glucosidase-Inhibitor, Acarbose, der als positive Kontrolle verwendet wurde, eine angemessene Hemmung (Tabelle 1).

Um die Wirkungen von 1 und 2 auf die Glucosetoleranz zu untersuchen, wurde die Erhöhung des Blutglucosespiegels in mit Stärke beladenen Mäusen nach 2 Wochen kontinuierlicher Verabreichung untersucht. Dosen von 125 und/oder 250 mg/kg/Tag po sowohl 1 als auch 2 verbesserten signifikant die Glukosetoleranz (Tabelle 2) ohne signifikante Veränderung entweder des Körpergewichts oder der Nahrungsaufnahme (Daten nicht gezeigt). Diese Ergebnisse legten nahe, dass 1 und 2 sowohl bei der Hemmung des postprandialen Glukoseanstiegs als auch bei der Verbesserung der Glukosetoleranz wirksam waren.

Um die Wirkungsweise dieser antihyperglykämischen Aktivitäten zu untersuchen, wurden die Wirkungen von 1 und 2 auf Ratten-Dünndarm-a-Glucosidasen, Maltase und Sucrase, untersuchtCistanche tubulosagegen diese Enzyme wurden ebenfalls untersucht. Wir haben zuvor ein dünnes Zuckersulfoniumsalz identifiziert, Salacinol (einer der wirksamsten natürlich vorkommenden a-Glucosidase-Inhibitoren; IC50=6.0 und 1,3 μM gegen Maltase bzw. Saccharose) [22–24], der wurde in dieser Studie auch als Positivkontrolle eingesetzt. 1 (IC50=149 und 174 µM) und 2 (188 und 152 µM) zeigten ähnliche enzymhemmende Aktivitäten (Tabelle 3). Ihre Aktivitäten waren jedoch weit geringer als die der positiven Kontrollen, Salacinol und Acarbose (IC50=6.0 und 1,3 bzw. 1,7 und 1,5 μM). Es ist erwähnenswert, dass unter den isolierten PhGs 3 (IC50=70.4 und 152 μM) und 9 (88,2 und 175 μM) eine trans-Caffeoyl-Einheit an der 60--Position des inneren Glucopyranosyls besitzen teilweise hemmten Maltase und Sucrase mäßig, während ihre Regioisomere 2 und 4 ([300 μM), die die Caffeoyleinheit an der 40--Position besitzen, weniger Aktivität gegen diese Enzyme zeigten.

ActerosidinCistanche tubulosa
Die inhibitorischen Aktivitäten der PhGs gegen humane intestinale Maltase wurden auch in der Mikrosomalfraktion untersucht. Als Ergebnis wurde gefunden, dass 1 (IC50=125 1M), 2 (154 1M), 3 (117 1M), 5 (63 1M), 9 (139 1M) und 15 (168 1M) diese Aktivität zeigen . Diese Verbindungen waren jedoch weit weniger aktiv als Acarbose (15,2 μM).
Zuvor haben wir mehrere Flavonoide [25–31], Stilbenoide [25, 32], Chinasäurederivate [30] und Terpenoide [33] als potente Inhibitoren der Aldosereduktase identifiziert. In dieser Arbeit wurden auch die inhibitorischen Wirkungen der isolierten PhGs (1–18) auf die Aldosereduktase der Rattenlinse untersucht. Aldosereduktase ist bekanntermaßen ein Schlüsselenzym, das die Reduktion von Glucose zu Sorbitol im Polyol-Verarbeitungsweg katalysiert. Sorbitol diffundiert nicht leicht durch Zellmembranen, und die intrazelluläre Akkumulation von Sorbitol wurde mit den chronischen Komplikationen von Diabetes wie Katarakten in Verbindung gebracht [25].
Zunächst ein Methanolextrakt aus frischen StängelnCistanche tubulosazeigte eine starke inhibitorische Aktivität (IC{{0}},8 lg/ml). Unter den isolierten PhGs wurde bei 1 (IC50=3.1 µM), 2 (1.2 µM), 3 (4.6 µM), 4 (0.{{24 }}71 µM), 5 (8,8 µM), 9 (4,0 µM), 10 (1,1 µM), 13 (0,53 µM) und 14 (9,3 µM) (Tabelle 3). Insbesondere Verbindung 4 zeigte die stärkste Aktivität, die der von Epalrestat (0,0072 μM), einem klinisch verwendeten Aldose-Reduktase-Inhibitor, äquivalent war.

Abschließend,Echinacosid(1) undActeosid(2), themajor PhGs aus Stämmen vonCistanche tubulosa, wurde festgestellt, dass sie den Anstieg des postprandialen Blutzuckerspiegels in mit Stärke beladenen Mäusen bei Dosen von 250–500 mg/kg po hemmen 250 mg/kg/Tag po, ohne dass es zu signifikanten Veränderungen des Körpergewichts oder der Nahrungsaufnahme kommt. Diese Ergebnisse legten nahe, dass 1 und 2 nicht nur bei der Hemmung der postprandialen Glukoseerhöhung, sondern auch bei der Verbesserung der Glukosetoleranz wirksam waren. Ihre a-Glucosidase hemmenden Aktivitäten waren jedoch der Aufmerksamkeit nicht würdig. Somit trug die Hemmung von a-Glucosidase kaum zu ihrer antihyperglykämischen Aktivität bei. Das detaillierte Aktionsmodell sollte weiter untersucht werden. Unter den isolierten PhGs hemmten 1–3, 5, 9 und 15 moderat die intestinalen a-Glucosidasen von Ratten und Menschen. Im Gegensatz zu dieser moderaten Hemmung hemmten die PhGs 1–5, 9, 10, 13 und 14 die Rattenlinsen-Aldosereduktase wirksam. Insbesondere war die Aktivität von Verbindung 4 von ähnlicher Größenordnung wie die von Epalrestat, einem klinisch verwendeten Inhibitor.
Experimentelle Methode
Pflanzenmaterial
Stiele vonCistanche tubulosakultiviert in Urumqi, Provinz Xinjiang, China, wurden im September 2007 gesammelt. Das Pflanzenmaterial wurde von einem der Autoren (X. Jia, Präsident des Xinjiang Institute of Chinese Materia Medica and Ethnodrug) identifiziert Labor.
Tiere
Männliche ddY-Mäuse (6 oder 10 Wochen) wurden von KiwaLaboratory Animal Co., Ltd., Wakayama, Japan, bezogen. Die Tiere wurden bei einer konstanten Temperatur von 23 ± 2 Grad gehalten und wurden dann mit einem Standard-Laborfutter (MF; Oriental Yeast Co., Ltd., Tokio, Japan) gefüttert. Die Tiere wurden vor Versuchsbeginn 20–24 h fasten gelassen, hatten aber freien Zugang zu Leitungswasser. Alle Experimente wurden mit wachen Mäusen durchgeführt, sofern nicht anders angegeben. Das experimentelle Protokoll wurde vom Experimental Animal Research Committee der KinkiUniversity genehmigt.
Hemmwirkungen von 1 und 2 auf den Blutglukosespiegel bei mit Stärke beladenen Mäusen
Eine Mischung aus jeder Testprobe und a-Stärke (1 g/kg), suspendiert in 5 Prozent (w/v) Akazienlösung (20 ml/kg), wurde nüchternen Mäusen (6 Wochen) oral verabreicht. Blutproben (ca. 0,1 ml) wurden aus dem infraorbitalen Venenplexus unter Etheranästhesie 0,5, 1 und 2 h nach oraler Verabreichung entnommen. Das gesammelte Blut wurde sofort mit Heparin-Natrium (5 Einheiten/Röhrchen) gemischt. Nach Zentrifugation der Blutproben wurde der Plasmaglucosespiegel enzymatisch mit dem Glucose CII Test Wako (Wako Pure Chemical Industries Ltd., Osaka, Japan) bestimmt. Als Referenzverbindung wurde der intestinale a-Glucosidase-Inhibitor Acarbose verwendet.

Verbesserungseffekte der Glukosetoleranz nach 2-wöchiger Verabreichung von 1 und 2 bei mit Stärke beladenen Mäusen
Jede Testprobe wurde einmal täglich (10:00-12:00) für 2 Wochen 10- Wochen alten Mäusen verabreicht, die mit Standard-Laborfutter (MF; Oriental Yeast Co., Ltd.). Das Körpergewicht wurde jeden Tag vor der Verabreichung der Testprobe gemessen. Nach 20-stündigem Fasten wurde den Mäusen eine Stärkelösung (1 g/kg) mit 20 ml/kg oral verabreicht. Durch das gleiche Verfahren wurden Blutproben (ca. 0,1 ml) gesammelt und die Plasmaglukosespiegel wurden wie beschrieben bestimmt Oben.
Hemmende Wirkungen auf intestinale a-Glucosidasen von Ratten
Die Experimente wurden nach der in unseren früheren Berichten beschriebenen Methode mit einer leichten Modifikation[23, 24] durchgeführt. Daher wurden Dünndarm-Bürstensaum-Membranvesikel von Ratten hergestellt und ihre Suspensionen in 0.1 Mmaleat-Puffer (pH 6,0) wurden als Dünndarm-Glucosidasen von Maltase und Sucrase verwendet. Eine Testprobe wurde in Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst, und die resultierende Lösung wurde mit 0,1 M Maleatpuffer verdünnt, um die Testprobenlösung (Konzentration von DMSO 10 Prozent) herzustellen. Eine Substratlösung im Maleatpuffer (Maltose 74 mM, Saccharose 74 mM, 50 ul), die Testprobenlösung (25 ul) und die Enzymlösung (25 ul) wurden bei 37ºC für 30 min gemischt und dann sofort durch Sieden erhitzt Wasser für 2 min, um die Reaktion zu stoppen. Die Glucosekonzentrationen wurden durch ein Glucose-Oxidase-Verfahren bestimmt. Die Endkonzentration von DMSO in der Testlösung betrug 2,5 Prozent und es wurde kein Einfluss von DMSO auf die inhibitorische Aktivität festgestellt. Als Referenzverbindungen wurden die intestinalen a-Glucosidase-Inhibitoren Acarbose und Salacinol verwendet.
Hemmende Wirkungen auf die intestinale Maltase beim Menschen
Ein menschliches Dünndarmmikrosom (Charge MIC318017, gekauft von BIOPREDIC International, Rennes, Frankreich) in 0,1 M Maleatpuffer (pH 6,0) wurde verwendet, um die Dünndarm-a-Glucosidase-Aktivität von Maltase zu bestimmen . Durch ein ähnliches Verfahren wurde die Wirkung der Maltase-inhibitorischen Aktivität wie oben beschrieben gemessen.
Hemmende Wirkungen auf die Aldosereduktase der Rattenlinse
Die Experimente wurden nach der in unseren früheren Berichten [25–33] beschriebenen Methode mit geringfügigen Modifikationen durchgeführt. So wurde die überstehende Flüssigkeit eines Rattenlinsen-Homogenats als Rohenzym verwendet. Die Enzymsuspension wurde verdünnt, um in der folgenden Reaktion ungefähr 2 nmol/Vertiefung Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADP) herzustellen. Die Inkubationsmischung enthielt Phosphatpuffer 135 mM (pH 7,0), Li2SO4100 mM, reduziertes Nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADPH) 0,03 mM, DL-Glyceraldehyd 1 mMas als Substrat und 20 lL Enzymfraktion mit einer Testprobe in einem Gesamtvolumen von 100 lL. Die Reaktion wurde durch die Zugabe von NADPH bei 30°C gestartet. Nach 30 min wurde die Reaktion durch die Zugabe von 30 ul 0,5 M HCl gestoppt. Dann wurden 100 ul 6 M NaOH, enthaltend 10 mM Imidazol, zugegeben und die Lösung wurde 20 min auf 60 °C erhitzt, um NADP in ein fluoreszierendes Produkt umzuwandeln. Die Fluoreszenz wurde mit einem Fluoreszenz-Mikroplattenlesegerät (SH-9000, CORONA) bei einer Anregungswellenlänge von 360 nm und einer Emissionswellenlänge von 460 nm gemessen. Jede Testprobe wurde in DMSO gelöst. Es wurden Doppelmessungen durchgeführt und IC50-Werte graphisch ermittelt. Als Referenzverbindung wurde ein Aldose-Reduktase-Inhibitor Epalrestat verwendet.
Statistiken
Die Werte wurden als Mittelwert ± SEM ausgedrückt. Für die statistische Analyse wurde eine Einweg-Varianzanalyse, gefolgt von einem Dunnett-Test, verwendet. Danksagungen Diese Arbeit wurde teilweise durch einen Grant-in-Aid for Scientific Research der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI a Grant Number 24590153 und unterstützt TheJapan-China Medical Association für die finanzielle Unterstützung
Aus: „Acylierte Phenylethanoidglykoside,Echinacosid, undActeosidausCistanche tubulosaVerbesserung der Glukosetoleranz bei Mäusen' von Toshio Morikawa, et al
---J Nat Med (2014) 68:561–566 DOI 10.1007/s11418-014-0837-9
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