Sur la base de l'amarrage moléculaire et de la cinétique d'inhibition enzymatique, explorer l'activité inhibitrice de l'α-glucosidase in vitro extraite de Rhodiola rosea. Le diabète est une maladie courante, qui peut être divisée en deux types : le diabète de type 1 (T1DM) et le diabète de type 2 (T2DM). Le DT2 représente plus de 90% des patients diabétiques et est principalement causé par une augmentation de la glycémie postprandiale due à une résistance à l'insuline et à une sécrétion anormale d'insuline. L'alpha glucosidase est l'une des principales enzymes responsables de l'hyperglycémie postprandiale, et l'inhibition de l'activité de l'alpha glucosidase est devenue le principal moyen de contrôler l'hyperglycémie postprandiale et de traiter le DT2. Actuellement, les inhibiteurs de l'alpha glucosidase couramment utilisés dans la pratique clinique sont l'acarbose, le miglitol, etc. Bien qu'ils aient une activité inhibitrice élevée, ils sont coûteux et sujets à une série de réactions gastro-intestinales telles que l'indigestion. Les produits naturels dérivés des plantes sont devenus des sources d'agents thérapeutiques de grande qualité en raison de leur faible toxicité et de leurs effets secondaires. Par conséquent, la recherche d'inhibiteurs de l'alpha glucosidase sûrs et à faible réaction indésirable à partir de substances actives naturelles est devenue un point chaud de la recherche.

Rhodiola sachalinensis, l'une des substances médicinales traditionnelles chinoises présentant une homologie entre l'alimentation et la médecine, contient du salidroside, de la catéchine, du tyrosol et d'autres ingrédients actifs. À l'heure actuelle, les recherches menées dans le pays et à l'étranger se concentrent principalement sur la lutte contre l'hypoxie, l'apoptose, les tumeurs, le soulagement des dommages causés par le stress, etc. Certaines études montrent également qu'il joue un certain rôle dans les modèles de rongeurs diabétiques et qu'il peut atténuer l'hyperglycémie, l'hyperlipidémie et les symptômes de la glycémie urinaire chez les souris diabétiques en activant les voies de signalisation liées à la protéine kinase dépendante de l'adénosine monophosphate (AMPK). Récemment, des chercheurs ont découvert que l'extrait de rhodiole pouvait réduire de manière significative la glycémie postprandiale chez les souris, et que ses ingrédients actifs présentaient un certain degré d'effet inhibiteur in vitro, mais que le mécanisme d'inhibition spécifique n'était pas clair. Les recherches préliminaires de notre équipe ont révélé que les substances polyphénoliques de la Rhodiola rosea ont une certaine activité inhibitrice in vitro de l'alpha glucosidase. Sur la base de ces recherches, cette étude combine la cinétique d'inhibition enzymatique, l'UHPLC-QE-MS et la technologie d'amarrage moléculaire pour explorer l'effet inhibiteur de l'extrait de Rhodiola rosea sur l'alpha glucosidase d'une manière visualisée. Cette recherche vise à fournir une référence théorique pour le développement de médicaments hypoglycémiants et d'aliments de santé, afin de promouvoir le développement et l'utilisation de Rhodiola rosea.

 

 

L'alpha-glucosidase existe dans la bordure en brosse de la muqueuse de l'intestin grêle dans le corps, et peut décomposer les oligosaccharides ou les disaccharides en monosaccharides. L'inhibition de son activité peut ralentir l'hydrolyse des glucides et le taux de production de glucose, réduisant ainsi l'absorption du glucose par l'intestin grêle et la glycémie postprandiale. Les recherches montrent que les extraits de diverses plantes, telles que la pomme étoilée, la banane patte d'éléphant, le mûrier noir, le Schisandra chinensis, l'igname pourpre et le pissenlit de Guizhou, ont tous une activité inhibitrice sur l'alpha glucosidase. La concentration inhibitrice semi-maximale (IC50) peut être utilisée pour évaluer l'effet inhibiteur des inhibiteurs sur les enzymes. Plus la CI50 est petite, plus l'activité inhibitrice est élevée. Les recherches précédentes de l'équipe ont montré que les polyphénols de Rhodiola ont un bon effet inhibiteur sur l'alpha glucosidase, avec une IC50 de 2,83mg/mL. La CI50 du RCE obtenue dans cette expérience est de 1,538 mg/mL, ce qui est non seulement inférieur à l'acarbose, mais aussi aux polyphénols de Rhodiola. Cela peut être dû à la présence de flavonoïdes, d'acides organiques et d'autres substances dans le RCE. Les types d'inhibition enzymatique par les inhibiteurs peuvent être divisés en inhibition réversible et inhibition irréversible. Le CRE et l'α-glucosidase obtenus dans cette étude sont des inhibitions réversibles, caractérisées par une liaison non covalente entre l'inhibiteur et l'enzyme, qui peuvent restaurer l'activité enzymatique par des méthodes physiques. Les types d'inhibition réversible peuvent être divisés en quatre catégories : l'inhibition compétitive, l'inhibition non compétitive, l'inhibition anti-compétitive et l'inhibition mixte. Les types d'inhibition mixte comprennent l'inhibition mixte compétitive et non compétitive. La caractéristique de ce type d'inhibition est qu'une augmentation de la concentration de l'inhibiteur réduit la vitesse maximale (Vmax) de la réaction enzymatique et augmente la constante de Michaelis (Km). Cette étude montre qu'une augmentation de la concentration en CRE conduit à une diminution de Vmax. L'augmentation de Km est cohérente avec les caractéristiques ci-dessus, par conséquent le type d'inhibition du CRE sur l'α - glucosidase est déterminé comme étant un type mixte d'inhibition compétitive et non compétitive, indiquant que l'extrait de Rhodiola est un inhibiteur naturel efficace de l'α - glucosidase. Le RCE est cohérent avec les types d'inhibition de l'α-glucosidase par les polyphénols de Rhodiola rosea, les polysaccharides de Schisandra chinensis et les polysaccharides de Scenedesmus macrophylla. Cependant, il est nécessaire de clarifier quels composés appartiennent à l'inhibition compétitive et quels composés appartiennent à l'inhibition non compétitive, et une exploration plus poussée est nécessaire. Le RCE a une bonne activité inhibitrice de l'α-glucosidase, mais d'autres modèles animaux sont nécessaires pour vérifier si l'effet est significatif in vivo. Il existe actuellement de nombreuses sources d'alpha-glucosidase, notamment la levure de bière, Aspergillus niger, Bacillus subtilis thermophile et Leuconostoc enterica. Les propriétés de l'α-glucosidase provenant de différentes sources varient considérablement, et l'α-glucosidase utilisée dans cette étude provient de la levure de bière. D'autres études sont donc nécessaires pour déterminer si le CRE a le même effet inhibiteur sur les enzymes provenant d'autres sources.
L'UHPLC-QE-MS se caractérise par sa rapidité et sa précision, et peut être utilisée pour l'analyse non ciblée de composés dans des matières médicinales chinoises complexes. Cette étude a analysé le RCE et identifié 1245 composés par comparaison avec la base de données, dont 263 composés en mode ionique négatif et 982 composés en mode ionique positif. Les principaux solvants utilisés pour extraire les principes actifs de Rhodiola rosea sont l'éthanol et l'eau. Par rapport à l'eau pure, les solutions aqueuses de solvants organiques peuvent extraire davantage de composés. La teneur en acide gallique de l'extrait aqueux est supérieure à celle de l'extrait alcoolique, tandis que la teneur en tyrosol, en acide chlorogénique et en tanins est inférieure à celle de l'extrait alcoolique. Par conséquent, afin d'extraire davantage de composés, cette expérience a utilisé l'éthanol 50% comme solvant pour la préparation de l'extraction RCE. Toutefois, en raison de l'utilisation d'un seul solvant d'extraction, les composés détectés ne sont pas nécessairement tous des composés de Rhodiola rosea, et certains composés ne peuvent toujours pas être extraits ou identifiés. D'autres expériences comparatives avec différents solvants d'extraction sont donc nécessaires. Les recherches de Zakharenko montrent que les principaux ingrédients actifs de la Rhodiola rosea sont le salidroside, la lutéoline, la catéchine, la quercétine, l'extrait végétal et la catéchine. Ces résultats concordent avec ceux de la présente étude, puisque le RCE contient des niveaux élevés de lutéoline et de quercétine. L'amarrage moléculaire permet de prédire si les ligands de petites molécules peuvent se lier aux protéines réceptrices et les forces de liaison impliquées. Dans cette étude, 20 composés à haute teneur obtenus par UHPLC-QE-MS ont été amarrés à l'α-glucosidase. Les résultats ont montré que 11 composés pouvaient se lier à l'α-glucosidase, notamment la lutéoline, le salidroside, le kaempférol, le (-) - épicatéchine 3-O-gallate, l'acide caféique, l'acide L-malique, la (+) - épicatéchine, la quercétine, le (-) - érythro-anéthole glycol 1-glucoside, le 3-hydroxy-4,6-heptyne-1-yl 1-glucoside, et le tyrosol. Parmi eux, c'est l'acide caféique qui a formé le plus de liaisons hydrogène. Il peut se lier aux résidus His-515, Arg-437, Glu-432 et His-348. (+) - L'épicatéchine a la meilleure activité de liaison avec Asn-443 et His-515, avec l'énergie de liaison la plus faible (-17,08 kJ/mol) ; l'ancrage du PNPG avec l'α-glucosidase a révélé que Arg-437 et Glu-432 sont ses deux sites de liaison. L'acide caféique partage les mêmes sites de liaison avec la PNPG, Arg-437 et Glu-432, tandis que l'acide L-malique, la quercétine et le tyrosol partagent le même site de liaison avec la PNPG, Arg-437. On peut donc en déduire que les types d'inhibition de l'acide caféique, de l'acide L-malique, de la quercétine et du tyrosol sur l'α-glucosidase peuvent être des inhibitions compétitives, tandis que les six autres composés ont une inhibition non compétitive. Cependant, une purification plus poussée des composés et des tracés réciproques de Lineweaver Burk sont nécessaires pour déterminer leurs types d'inhibition.
En résumé, cette étude a exploré l'effet inhibiteur du RCE sur l'α-glucosidase de manière visualisée par le biais de la cinétique d'inhibition enzymatique, de l'UHPLCQE-MS et des techniques d'amarrage moléculaire. Le type d'inhibition était un type mixte d'inhibition compétitive et non compétitive, et l'activité de liaison entre la (+) - épicatéchine et l'α - glucosidase était la meilleure dans le RCE. Cet article fournit des recherches de base pour le développement du RCE en tant qu'inhibiteur naturel de l'alpha glucosidase et l'utilisation des ressources de la Rhodiola.