भाग एक Echinacoside हाइपोथैलेमिक एण्ड्रोजन रिसेप्टर को लक्षित करके चूहों में शुक्राणु की मात्रा बढ़ाता है

echinacoside एस्ट्रोजन को कैसे उत्तेजित करता है और शुक्राणुओं की संख्या में वृद्धि करता है?

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

पुरुष बांझपन दुनिया भर में पुरुष बांझपन के 4.2% के अनुमानित प्रसार के साथ एक प्रमुख स्वास्थ्य मुद्दा है। हमारे शुरुआती काम से पता चला है कि सिंश्चे अर्क चूहों में शुक्राणु क्षति के खिलाफ रक्षा करता है और यह किएकाइनाकोसाइड(ECH) प्रमुख सक्रिय घटकों में से एक है। यहां हम के लिए एक आवश्यक भूमिका की रिपोर्ट करते हैंECH, एक प्राकृतिक उत्पाद जो चूहों में एस्परमिया के रूप में ओलिगो के खिलाफ रिवर्स या रक्षा करता है।ECHHPLC द्वारा परख किया गया था, मात्रा और शुक्राणु की गुणवत्ता का मूल्यांकन किया गया था और हार्मोन के स्तर radioimmu sorbent परख द्वारा निर्धारित किए गए थे. ईसीएच ने एण्ड्रोजन रिसेप्टर (एआर) और कुंजी के स्तर को कम कर दियास्टेरॉयडोजेनिक से संबंधित जीन पश्चिमी धब्बा और qPCR विश्लेषण द्वारा निर्धारित के रूप में। के बीच बातचीतECHऔर एआर का मूल्यांकन अप्रत्यक्ष एलिसा और आणविक डॉकिंग द्वारा किया गया था। परिणाम बताते हैं कि ईसीएच मेट -894 और वैल -713 की जेब में हाइपोथैलेमिक एआर के साथ संयुक्त से एआर के हस्तांतरण को रोकता हैहाइपोथैलेमस में नाभिक के लिए साइटोप्लाज्म. जबकि सेक्स हार्मोन विनियमन की नकारात्मक प्रतिक्रिया को रोक दिया गया था, सकारात्मक प्रतिक्रिया को ल्यूटिनाइजिंग हार्मोन और टेस्टोस्टेरोन के स्राव को बढ़ाने के लिए प्रेरित किया गया था, बाद में शुक्राणु की मात्रा को बढ़ाता है। एक साथ लिया गया, ये डेटा प्रदर्शित करते हैंउसECHशुक्राणु की मात्रा बढ़ाने और चूहों में ओलिगो एस्पर्मिया से बचाने के लिए हाइपोथैलेमस में एआर गतिविधि को अवरुद्ध करता है।

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वृषण कोशिकाओं में टेस्टोस्टेरोन का उत्पादन दृढ़ता से हाइपोथैलेमिक-पिट्यूटरी-गोनाडल अक्ष (एचपीजी) द्वारा एक होमोस्टेटिक फीडबैक लूप 1 बनाकर विनियमित किया जाता है। गोनाडोट्रोफिन-रिलीजिंग हार्मोन (जीएनआरएच), हाइपोथैलेमस द्वारा स्रावित, पिट्यूटरी ग्रंथि से ल्यूटिनाइजिंग हार्मोन (एलएच) के स्राव को उत्तेजित कर सकता है, जो आगे वृषण लेडिग कोशिकाओं में टेस्टोस्टेरोन उत्पादन को उत्तेजित करता है। टेस्टोस्टेरोन steroidogenic एंजाइमों की एक श्रृंखला द्वारा biosynthesized है. प्रमुख मार्गों में से एक के रूप में, स्टेरॉयडोजेनिक तीव्र नियामक (एसटीएआर) प्रोटीन इंट्रासेल्युलर स्रोतों से माइटोकॉन्ड्रिया 2 में कोलेस्ट्रॉल का परिवहन कर सकता है जहां यह कोलेस्ट्रॉल साइड-चेन क्लीवेज एंजाइम (CYP11A1), 3π-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD3π), 17α-hydroxylase (CYP17A1), और 17πhydroxysteroid dehydrogenase (HSD 17π) के संपर्क में है जो टेस्टोस्टेरोन 3,4 में कोलेस्ट्रॉल के रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। टेस्टोस्टेरोन तब नकारात्मक रूप से एचपीजी तत्व को वापस फ़ीड करता है ताकि खुराक-निर्भर तरीके से आगे एलएच स्राव को विनियमित किया जा सके।

एचपीजी अक्ष प्रतिक्रिया लूप पर टेस्टोस्टेरोन का प्रभाव एण्ड्रोजन रिसेप्टर (एआर) को बाध्य करके होता है, जो हाइपोथैलेमस और पिट्यूटरी ग्रंथि 5 दोनों में पाया जाता है। चूहों में, एआर और न्यूनतम टेस्टोस्टेरोन उत्पादन का एब्लेशन एलएच और कूप-उत्तेजक हार्मोन (एफएसएच) के स्तर को बढ़ाने का कारण बनता है, यह सुझाव देते हुए कि एआर नकारात्मक फ़ीड लूप के विनियमन में भाग लेता है। टेस्टोस्टेरोन सिग्नलिंग का शास्त्रीय जीनोमिक तंत्र तब होता है जब टेस्टोस्टेरोन सेल में फैलता है और एआर को बांधता है। यह लिगैंड-रिसेप्टर कॉम्प्लेक्स तब नाभिक में स्थानांतरित हो जाता है जहां यह टेस्टोस्टेरोन-उत्तरदायी जीन के नियामक क्षेत्रों में एण्ड्रोजन प्रतिक्रिया तत्वों (एआरई) को उनके स्थानांतरण को संशोधित करने के लिए बांधता है। टेस्टोस्टेरोन स्टेरॉयड हार्मोन कार्रवाई के गैर-शास्त्रीय मार्ग को भी प्रेरित करता है, जो तेजी से होने वाली घटनाओं की विशेषता है जो साइटोसोलिक सिग्नलिंग कैस्केड के सक्रियण का कारण बनता है जो आमतौर पर विकास कारकों 7,8 द्वारा ट्रिगर किया जाता है। शास्त्रीय और गैर-शास्त्रीय टेस्टोस्टेरोन मार्ग दोनों शुक्राणुजनन और प्रजनन क्षमता को बनाए रखने में योगदान करते हैं। हालांकि, एआर का कार्य शास्त्रीय मार्ग में अधिक महत्वपूर्ण है क्योंकि टेस्टोस्टेरोन शुक्राणु की गुणवत्ता को बढ़ाने के लिए कार्य करता है।

Echinacoside(DC)) Echinacea9 और Cistanche10 की औषधीय पौधों की प्रजातियों से व्युत्पन्न बायोएक्टिव घटकों में से एक है। औषधीय गतिविधियों के एक व्यापक स्पेक्ट्रम के साथ, Echinacea के अर्क यूरोप और अमेरिका में सबसे लोकप्रिय हर्बल सप्लीमेंट्स में से एक हैं जो मुख्य रूप से उनके एंटीऑक्सिडेंट गुणों 11 और आम सर्दी को रोकने की उनकी क्षमता के कारण हैं। दिलचस्पCistancheअर्क औरDC)पारंपरिक रूप से प्रजनन शिथिलता का इलाज करने और पारंपरिक चीनी चिकित्सा में पुरुष यौन गतिविधि को बढ़ावा देने के लिए एक टॉनिक एजेंट के रूप में उपयोग किया गया है। Cistanche निष्कर्षण के कुछ OTC उत्पादों को पौष्टिक पूरक के रूप में विकसित किया गया है और चीन और कुछ अन्य एशियाई देशों (चीन खाद्य और औषधि प्रशासन) के स्वास्थ्य खाद्य बाजारों में लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। हालांकि, के अंतर्निहित तंत्रDC)कार्रवाई अस्पष्ट बनी हुई है। पुरुष बांझपन दुनिया भर में पुरुष बांझपन के 4.2% के अनुमानित प्रसार के साथ एक प्रमुख स्वास्थ्य मुद्दा है। पुरुष बांझपन का निदान वर्तमान में शुक्राणु की गुणवत्ता के अध्ययन पर आधारित है जिसमें शुक्राणु एकाग्रता, गतिशीलता और आकृति विज्ञान जैसे मौलिक मापदंडों का विश्लेषण शामिल है। टे एस्ट्रोजन-मिमिक बिस्फेनॉल ए (बीपीए) एक व्यापक पर्यावरणीय संदूषक है जिसका अध्ययन जानवरों और मनुष्यों की कई प्रजातियों में पुरुष प्रजनन क्षमता पर इसके प्रभाव के लिए किया गया है। बीपीए हाइपोथैलेमिक-पिट्यूटरी-गोनाडल अक्ष को बाधित करता है, वृषण स्टेरॉयडोजेनिक एंजाइमों की अभिव्यक्तियों और पुरुष पिल्लों में टेस्टोस्टेरोन के संश्लेषण को रोकता है17, जिससे हाइपोगोनाडोट्रोपिक हाइपोगोनैडिज्म 18 की स्थिति पैदा होती है। इस अध्ययन में, हम के प्रभावों की जांच करते हैंDC)शुक्राणु की गुणवत्ता और हार्मोन के स्तर पर। इसके अलावा, बीपीए को एक शुक्राणु चोट मॉडल एजेंट के रूप में चुना गया था ताकि सुरक्षात्मक प्रभाव का अध्ययन किया जा सकेDC)खराब शुक्राणु गुणवत्ता के खिलाफ।

परिणाम ईसीएच शुक्राणु की मात्रा को बढ़ाता है। Cauda epididymis, शुक्राणु व्यवहार्यता, और शुक्राणु गतिशीलता में शुक्राणु संख्या तालिका 1 में प्रस्तुत कर रहे हैं। ईसीएच के 80mg / kg और टेस्टोस्टेरोन प्रोपियोनेट (TP) के 15mg / kg के साथ उपचार ने एपिडीडिमल शुक्राणुओं की संख्या में काफी वृद्धि की। हालांकि, शुक्राणु व्यवहार्यता और शुक्राणु गतिशीलता में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था।

ईसीएच सीरम, एन्सेफेलन + पिट्यूटरी और वृषण में टेस्टोस्टेरोन और एलएच के स्तर को बढ़ाता है। ईसीएच उपचार ने विशेष रूप से सीरम, एन्सेफेलॉन + पिट्यूटरी और वृषण में एलएच के स्तर में वृद्धि की (चित्र 1 ए)। ईसीएच (एच) समूह में, एलएच के स्तर में सीरम में 1.1-गुना, एन्सेफेलॉन + पिट्यूटरी में 1.4-गुना और वृषण में 1.2-गुना की वृद्धि हुई है। टेस्टोस्टेरोन को क्रमशः एन्सेफेलन + पिट्यूटरी और वृषण में 1.5 और 1.3 गुना तक बढ़ाया गया था, लेकिन ईसीएच (एच) उपचार के बाद सीरम में नहीं। टीपी उपचार के बाद, टेस्टोस्टेरोन के स्तर में सीरम, एन्सेफेलन + पिट्यूटरी और वृषण में 1.6, 1.8 और 1.4 गुना की काफी वृद्धि हुई थी।

ईसीएच स्टेरॉयडोजेनिक एंजाइम जीन अभिव्यक्ति में वृद्धि हुई। ईसीएच ने वृषण में प्रमुख स्टेरॉयडोजेनिक एंजाइमों की अभिव्यक्तियों में काफी वृद्धि की (चित्र 1 बी)। ईसीएच (एच) समूह में CYP11A1, CYP17A1, HSD3π1/2, और HSD17 के mRNA स्तरों को 3-गुना से अधिक बढ़ा दिया गया था, जबकि STAR mRNA के स्तर ने सभी ECH उपचारों (p>0.05) के साथ कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाया। TP ने CYP11A1, CYP17A1, HSD3π1/2, और HSD17π की अभिव्यक्ति को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदला। यह स्टेरॉयडोजेनिक एंजाइम अभिव्यक्ति पर ईसीएच के प्रभाव के एक व्यापक हीटमैप विश्लेषण में परिलक्षित होता है जो यह दर्शाता है कि ईसीएच ने CYP11A1, CYP17A1, HSD3π1/2, और HSD17 के mRNA स्तरों में काफी वृद्धि की है, और विशेष रूप से HSD3π1/2 (चित्र 1C)।

ईसीएच रक्त-मस्तिष्क बाधा को पार कर सकता है और कुछ हद तक रक्त-वृषण बाधा को पार कर सकता है। एचपीजी-अक्ष पर एण्ड्रोजन फीडबैक लूप का मूल्यांकन करने के लिए, हाइपोथैलेमस में प्रवेश करने के लिए ईसीएच की क्षमता का मूल्यांकन पीके अध्ययनों की एक श्रृंखला में किया गया था। ईसीएच के 30 मिलीग्राम / किलोग्राम के 12h एकल मौखिक प्रशासन के बाद हाइपोथैलेमस में ईसीएच सांद्रता का पता लगाया गया था, और ईसीएच ने 33.92% के औसत हाइपोथैलेमस / प्लाज्मा अनुपात के साथ चिह्नित हाइपोथैलेमस पेनेट्रेंस दिखाया (चित्र 2 ए)। Te T1/2 मान क्रमशः प्लाज्मा और हाइपोथैलेमस में 2.61±0.42 h और 1.88±0.22 h थे (चित्र 2B)। हालांकि, एचपीएलसी का उपयोग करके वृषण में ईसीएच की बहुत सीमित पहुंच का पता लगाया गया था। वृषण में ईसीएच की टीई सांद्रता उपचार के बाद क्रमशः 0.5h, 1h और 1.5h पर 0.083 μg / mL, 0.043 μg / mL और 0.028 μg / mL थी।

ईसीएच नाभिक के लिए हाइपोथैलेमिक एआर ट्रांसलोकेशन को कम करता है। एआर ट्रांसलोकेशन पर ईसीएच के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए, साइटोप्लाज्म और वृषण और हाइपोथैलेमस के नाभिक में एआर की अभिव्यक्ति पश्चिमी धब्बा विश्लेषण का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। जैसा कि चित्र 3A में दिखाया गया है, नियंत्रण समूह की तुलना में हाइपोथैलेमिक नाभिक में ईसीएच डाउन-विनियमित एआर प्रोटीन पांच गुना है। Enzalutamide, एक एआर अवरोधक के साथ उपचार, हाइपोथैलेमिक नाभिक में एआर प्रोटीन के स्तर को 4.8 गुना तक कम कर दिया। विशेष रूप से, साइटोप्लाज्मिक एआर नियंत्रण की तुलना में ईसीएच उपचार और एन्ज़ालुटामाइड उपचार के साथ अधिक था, यह सुझाव देते हुए कि ईसीएच हाइपोथैलेमस में साइटोप्लाज्म से नाभिक तक एआर परिवहन को अवरुद्ध करता है। जैसा कि अपेक्षित था, ईसीएच साइटोप्लाज्म से वृषण में नाभिक तक एआर परिवहन को बाधित नहीं करता है (चित्र 3 बी)।

ईसीएच ने एचपीजी-अक्ष से संबंधित जीनों की अभिव्यक्तियों में वृद्धि की। ईसीएच ने एन्सेफेलॉन + पिट्यूटरी के मिश्रण पूल में एलएच, एलएचआर, जीएनआरएच 1 और जीएनआरएचआर की अभिव्यक्तियों में काफी वृद्धि की, हालांकि, टीपी उपचार के बाद जीएनआरएच 1 के स्तर में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। हीटमैप विश्लेषण से पता चलता है कि GnRH की अभिव्यक्तियों 1 और एलएच β एचपीजी-अक्ष से संबंधित जीनों में सबसे अधिक थे।

एआर ईसीएच का एक लक्ष्य है। ईसीएच और एआर के बीच संबंधों की पुष्टि करने के लिए, ईसीएच-ओवलबुमिन (ईसीएच-ओवीए) को सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गया था (चित्र 5 ए, बी)। ईसीएच-ओवीए का आणविक भार ओवीए से बड़ा है, इसलिए उनके पास गतिशीलता की अलग-अलग दर है (चित्र 5 ए), और ईसीएच-ओवीए का अवशोषण शिखर ईसीएच और ओवीए (चित्र 5 बी) के बीच है।

यह सुझाव देते हुए कि ईसीएच को ओवीए के लिए सफलतापूर्वक संयुग्मित किया गया था। अप्रत्यक्ष एलिसा परिणाम (चित्र 5 सी), बताते हैं कि एंटी-एआर एंटीबॉडी ईसीएच-ओवीए (एंटी-ओवीए एंटीबॉडी द्वारा इंगित) वाले कुओं में मौजूद एआर प्रोटीन का पता लगाने में सक्षम है, यह सुझाव देते हुए कि ईसीएच एआर प्रोटीन को बांध सकता है। ईसीएच मेट -894 और वैल -713 के एआर पॉकेट के साथ जोड़ता है। यौगिक ईसीएच को मानव एआर की सतह पर एएफ 2 साइट पर डॉक किया गया था, और ईसीएच और एआर के सैद्धांतिक बाध्यकारी मोड को चित्र में दिखाया गया था। 5D. यौगिक ईसीएच ने मानव एआर की जेब पर एक कॉम्पैक्ट संरचना बाइंडिंग को अपनाया। ईसीएच के दो फिनाइल समूह एआर पॉकेट के हाइड्रोफोबिक डोमेन पर बांधते हैं और अवशेषों के साथ करीबी हाइड्रोफोबिक संपर्क बनाए रखते हैं ल्यू -712, वैल -716, मेट -734, इले -737, मेट -894, और इले -898, जबकि ईसीएच के अन्य दो पक्ष जेब के प्रवेश द्वार पर तैनात थे और केवल कुछ संपर्क किए गए थे। विस्तृत विश्लेषण से पता चला है कि मेट -894 (बॉन्ड की लंबाई: 2.4Å) और वैल -713 (बॉन्ड लंबाई: 2.7Å) दोनों ने ईसीएच के हाइड्रॉक्सी 1 समूहों के साथ हाइड्रोजन बांड का गठन किया, जो ईसीएच और मानव एआर के बीच मुख्य बातचीत थी। प्रजनन क्षति पर ईसीएच के प्रभाव की जांच करने के लिए, बीपीए-प्रेरित चूहों में शुक्राणु की गुणवत्ता और सेक्स हार्मोन और स्टेरॉयडोजेनिक एंजाइमों के स्तर की जांच की गई थी। जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, बीपीए उपचार ने शुक्राणुओं की संख्या और शुक्राणुओं की गतिशीलता में क्रमशः 26.5% और 39.2% की कमी की। ईसीएच प्रशासन ने शुक्राणुओं की संख्या और शुक्राणु गतिशीलता में क्रमशः 35.5% और 30.1% की कमी को रोका। बीपीए प्रशासन के परिणामस्वरूप एलएच और टी स्राव में भी महत्वपूर्ण कमी आई, और ईसीएच ने अकेले बीपीए उपचार की तुलना में एलएच और टी के स्तर में क्रमशः 24.1% और 18.3% की वृद्धि की (चित्र 6 ए, बी)। बीपीए-ईसीएच उपचार में एसटीएआर, CYP17A1, 3π-HSD, और 17π-HSD के mRNA स्तर BPA उपचार (चित्र 6C, D) की तुलना में काफी बढ़ गए थे।