Undersøgelse af de kemiske komponenter med HDAC-hæmmende aktivitet i Epimedium sagittatum
I eukaryote celler genopretter histondeacetylaser (HDAC'er) den positive ladning af histoner ved at fjerne acetylgrupper fra lysinrester i kernehistonen, hvorved de bindes tæt til negativt ladet DNA for at danne strukturelt tæt kromatin og hæmme transkriptionen af specifikke gener. Unormal aktivering af HDAC'er er tæt forbundet med sygdomme som tumorigenese og unormal vævsudvikling. De udviklede histondeacetylasehæmmere (HDACi) er blevet anvendt i klinisk praksis. For eksempel er SAHA og Romidpesion blevet terapeutiske lægemidler til hud- og perifere lymfocytære tumorer. HDAC-hæmmere har forskellige strukturer, herunder kortkædede fedtsyrer som smørsyre og trichostatin A, cykliske peptider samt flavonoider som genistein og kaempferol, hvilket gør dem til et varmt emne inden for opdagelse af nye lægemidler. Epimedium er en traditionel kinesisk medicin, der styrker nyrer og knogler med virkninger som at styrke muskler og knogler, modstå gigt og forbedre lever- og nyrefunktion; farmakologiske undersøgelser har afsløret virkningerne af Epimedium-urt på forbedring af seksuel funktion, regulering af hormoner, modulering af immunitet og forebyggelse og behandling af osteoporose. Epimedium-urten indeholder mere end 140 forskellige typer flavonoider, men der er kun få forskningsrapporter om de aktive ingredienser mod osteoporose i Epimedium baseret på HDAC-inhiberingsmekanismen. Denne artikel rapporterer resultaterne af vores screening og identifikation af HDAC-hæmmende aktive ingredienser i Epimedium sagittatum under vejledning af aktivitetssporing.

Dette eksperiment fastslog, at opløsningsmiddelstedet med stærk hæmning af HDAC-aktivitet af 70%-ethanolekstraktet af Epimedium sagittatum var ethylacetatstedet, som blev behandlet med D101 makroporøs adsorptionsharpiks. Elueringsprodukterne af 40% og 60% ethanol var de HDAC-hæmmende aktive steder (se figur 1); elleve forbindelser blev identificeret gennem søjlekromatografiseparation og spektralanalyse styret af aktivitet. Blandt dem viste ikke-isopentensubstituerede flavonoidglykosider (forbindelse 1) og flavonoidglykosider (forbindelser 2-10) alle stærkere HDAC-hæmmende aktivitet end icariin, hvilket indikerer, at disse komponenter er de vigtigste aktive ingredienser i hæmning af HDAC-aktivitet i denne plante. Blandt de 9 isolerede flavonoidglykosider var 6 kaempferol-3-O-glucosid, herunder forbindelse 5 med højt udbytte (kaempferol-3-O-β - D-glucopyranosid), hvilket indikerer, at kaempferol-3-O-glucosid har relativt stærk HDAC-hæmmende aktivitet. Forbindelserne med lavere aktivitet er 7 og 8. På grund af forestring af en eller to hydroxylgrupper på sukkergruppen med coumarsyre er den HDAC-hæmmende aktivitet af 7 og 8 lavere end for isorhamnetin-3-O-glucosid (9 og 10), hvilket indikerer, at forestring af coumarsyre på sukkergruppen af kaempferol-3-O-glucosid kan svække den HDAC-hæmmende aktivitet (se tabel 3). Men da HDAC-inhibitor-screeningskittet indeholder HDAC udvundet fra kernen af HeLa-celler, som er en blanding, der indeholder forskellige undertyper af HDAC, er der behov for yderligere forskning for at bestemme, hvilken eller hvilke HDAC-aktiviteter (funktioner) der hæmmes af flavonoiderne i Epimedium sagittatum.

Som tidligere nævnt kan hæmning af HDAC også opnås ved at regulere dets udtryk i cellerne. Vores undersøgelse med HeLa-celler viste (som vist i figur 2), at kaempferol-3-O-alpha-L-actanopyranosid (3), kaempferol-3-O-beta-D-xylopyranosid (4) og kaempferol-3-O-beta-D-glucopyranosid (5) ikke havde nogen signifikant effekt på udtrykket af type I HDAC'er, men kunne hæmme HDAC6 signifikant i type II HDAC'er (forbindelser 3 og 4). 5) og HDAC10 (forbindelser 4 og 5) er nyopdagede flavonoide HDAC-proteinekspressionshæmmere; Blandt dem hæmmer 4 samtidig proteinudtrykket af andre klasse II (HDAC4-7) og klasse IV (HDAC9-11) HDAC'er, og deres virkninger fortjener yderligere undersøgelse.

HDAC spiller en vigtig rolle i celletranskriptionsregulering, cellecyklusprogression og vækst- og udviklingsaktiviteter ved at deacetylerer centrale histoner for at undertrykke transkriptionen af specifikke gener. Selektive HDACi kan virke på overudtrykte HDAC'er, så undertrykte gener kan udtrykkes normalt og dermed spille en rolle i behandlingen af sygdomme som tumorer, gigt og vævsdysplasi. For eksempel formidler HDAC1-2 (type I) reparation af DNA-skader og er stærkt udtrykt i forskellige kræftvæv som lungekræft og mavekræft. Under strålebehandling af tumorer kan samtidig brug af HDAC1-2-hæmmere forhindre tumorceller i at undergå DNA-reparation og fremme apoptose af kræftceller. Den unormale ekspression af HDAC8 (type I) og HDAC10 (type II) er et kendetegn for progressionen og maligniteten af neuroblastom. HDAC6-8-10-inhibitoren TH34 kan inducere tumorcelleapoptose, mitoseafbrydelse og cellecyklusstop, hvilket fører til tumorcelledød; Kombinationen af TH34 og retinsyre kan give en synergistisk effekt. Opregulering af HDAC4-6-7 (type II)-ekspression fører til nedregulering af vigtige transkriptionsfaktorer Runx2 og Qstelix under osteoblastdifferentiering, hvilket er ugunstigt for osteoblastdannelse; Opregulering af HDAC6-gen- og proteinekspression kan også inducere deformation og forkortelse af primitive cilier i osteoblaster, hvilket resulterer i et fald i antallet af cilierede celler, hvorved osteoblasters ALP-funktion hæmmes og effektivt forhindrer osteogen modning induceret af knoglemorfogenetisk protein (BMP). Hæmning af udtrykket eller funktionen af HDAC6 og HDAC4 vil lette osteoblasternes differentiering og knogledannelse og samtidig beskytte knogletætheden.

Denne undersøgelses data afslører for første gang, at kaempferol-3-O-glucosid (forbindelser 3, 4 og 5) i Epimedium sagittatum har klare HDAC-hæmmerlignende effekter, og deres hæmmende effekter på HDAC6-proteinudtryk giver eksperimentelle beviser for at identificere det som en potentiel aktiv ingrediens mod osteoporose og tumorer med kaempferol-3-O-glucosid-strukturelle egenskaber i Epimedium-urt.