Epimedium sagittatum'da HDAC inhibitör aktivitesi olan kimyasal bileşenler üzerine çalışma
Ökaryotik hücrelerde, histon deasetilazlar (HDAC'ler) çekirdek histonundaki lizin kalıntılarından asetil gruplarını çıkararak histonların pozitif yükünü geri yükler, böylece yapısal olarak yoğun kromatin oluşturmak ve belirli genlerin transkripsiyonunu inhibe etmek için negatif yüklü DNA ile sıkıca bağlanır. HDAC'lerin anormal aktivasyonu, tümörigenez ve anormal doku gelişimi gibi hastalıklarla yakından ilişkilidir. Geliştirilen histon deasetilaz inhibitörleri (HDACi) klinik pratikte uygulanmıştır. Örneğin, SAHA ve Romidpesion deri ve periferik lenfositik tümörler için terapötik ilaçlar haline gelmiştir. HDAC inhibitörleri, bütirik asit ve trikostatin A gibi kısa zincirli yağ asitleri, siklik peptitler ve genistein ve kaempferol gibi flavonoidler de dahil olmak üzere çeşitli yapılara sahiptir ve bu da onları yeni ilaç keşfinde sıcak bir konu haline getirmektedir. Epimedium, kasları ve kemikleri güçlendirmek, romatizmaya direnmek ve karaciğer ve böbrek fonksiyonlarını geliştirmek gibi etkileri ile böbrekleri ve kemikleri tonifiye eden geleneksel bir Çin ilacıdır; Farmakolojik çalışmalar Epimedium bitkisinin cinsel işlevi artırma, hormonları düzenleme, bağışıklığı modüle etme ve osteoporozu önleme ve tedavi etme üzerindeki etkilerini ortaya koymuştur. Epimedium bitkisi 140'tan fazla farklı flavonoid türü içerir, ancak Epimedium'un HDAC inhibisyon mekanizmasına dayanan anti osteoporoz aktif bileşenleri hakkında çok az araştırma raporu vardır. Bu makale, aktivite izleme rehberliğinde Epimedium sagittatum'daki HDAC inhibitör aktif bileşenleri taramamızın ve tanımlamamızın sonuçlarını bildirmektedir.

Bu deney, Epimedium sagittatum'un 70% etanol ekstresi tarafından HDAC aktivitesinin güçlü bir şekilde inhibe edildiği çözücü bölgesinin, D101 makro gözenekli adsorpsiyon reçinesi ile muamele edilen etil asetat bölgesi olduğunu belirlemiştir. 40% ve 60% etanolün elüsyon ürünleri HDAC inhibitör aktif bölgeleriydi (bkz. Şekil 1); Aktivite tarafından yönlendirilen kolon kromatografisi ayırma ve spektral analiz yoluyla on bir bileşik tanımlandı. Bunlar arasında, izopenten olmayan sübstitüe flavonoid glikozitler (Bileşik 1) ve flavonoid glikozitlerin (Bileşik 2-10) tümü icariinden daha güçlü HDAC inhibitör aktivitesi göstermiştir, bu da bu bileşenlerin bu bitkideki HDAC aktivitesini inhibe etmede ana aktif bileşenler olduğunu göstermektedir. İzole edilen 9 flavonoid glikozitten 6'sı kaempferol-3-O-glukozit olup, yüksek verimli bileşik 5 (kaempferol-3-O-β - D-glukopiranozit), kaempferol-3-O-glukozitin nispeten güçlü HDAC inhibitör aktivitesine sahip olduğunu göstermektedir. Daha düşük aktiviteye sahip bileşikler 7 ve 8'dir. Şeker grubu üzerindeki bir veya iki hidroksil grubunun kumarik asit ile esterleşmesi nedeniyle, 7 ve 8'in HDAC inhibitör aktivitesi izorhamnetin-3-O-glukozidin (9 ve 10) aktivitesinden daha düşüktür, bu da kumarik asidin kaempferol-3-O-glukozidin şeker grubu üzerindeki esterleşmesinin HDAC inhibitör aktivitesini zayıflatabileceğini gösterir (bkz. Tablo 3). Bununla birlikte, HDAC inhibitör tarama kiti, farklı HDAC alt tiplerini içeren bir karışım olan HeLa hücrelerinin çekirdeğinden ekstrakte edilmiş HDAC sağladığından, Epimedium sagittatum'da bulunan flavonoidler tarafından hangi bir veya birkaç HDAC aktivitesinin (fonksiyonunun) inhibe edildiğini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Daha önce de belirtildiği gibi, HDAC'ın inhibisyonu hücrelerdeki ifadesinin düzenlenmesi ile de sağlanabilir. HeLa hücrelerini kullanarak yaptığımız çalışma (Şekil 2'de gösterildiği gibi) kaempferol-3-O-alfa-L-aktanopiranosid (3), kaempferol-3-O-beta-D-ksilopiranosid (4) ve kaempferol-3-O-beta-D-glukopiranosidin (5) tip I HDAC'ların ekspresyonu üzerinde önemli bir etkisi olmadığını, ancak tip II HDAC'larda (bileşikler 3 ve 4) HDAC6'yı önemli ölçüde inhibe edebildiğini göstermiştir. 5) ve HDAC10 (bileşikler 4 ve 5) yeni keşfedilen flavonoid HDAC protein ekspresyon inhibitörleridir; Bunlar arasında 4, diğer sınıf II (HDAC4-7) ve sınıf IV (HDAC9-11) HDAC'ların protein ekspresyonunu aynı anda inhibe eder ve etkileri daha fazla araştırmayı hak eder.

HDAC, spesifik genlerin transkripsiyonunu baskılamak için çekirdek histonları deasetile ederek hücre transkripsiyonel regülasyonunda, hücre döngüsü ilerlemesinde ve büyüme ve gelişme faaliyetlerinde önemli bir rol oynar. Seçici HDACi, aşırı eksprese edilmiş HDAC'ler üzerinde etkili olarak baskılanmış genlerin normal şekilde ifade edilmesini sağlayabilir ve böylece tümörler, artrit ve doku displazisi gibi hastalıkların tedavisinde rol oynayabilir. Örneğin, HDAC1-2 (tip I) DNA hasar onarımına aracılık eder ve akciğer kanseri ve mide kanseri gibi çeşitli kanser dokularında yüksek oranda ifade edilir. Tümörler için radyasyon tedavisi sırasında, HDAC1-2 inhibitörlerinin eşzamanlı kullanımı, tümör hücrelerinin DNA onarımına girmesini önleyebilir ve kanser hücresi apoptozunu teşvik edebilir. HDAC8 (tip I) ve HDAC10'un (tip II) anormal ekspresyonu, nöroblastomun ilerlemesinin ve malignitesinin ayırt edici bir özelliğidir. HDAC6-8-10 inhibitörü TH34, tümör hücresi apoptozunu, mitoz kesintisini ve hücre döngüsü durmasını indükleyerek tümör hücresi ölümüne yol açabilir; TH34 ve retinoik asit kombinasyonu sinerjik bir etki yaratabilir. HDAC4-6-7 (tip II) ifadesinin yukarı regülasyonu, osteoblast farklılaşması sırasında osteoblast oluşumu için elverişsiz olan anahtar transkripsiyon faktörleri Runx2 ve Qstelix'in aşağı regülasyonuna yol açar; HDAC6 gen ve protein ifadesinin yukarı regülasyonu ayrıca osteoblastlarda ilkel kirpiklerin deformasyonunu ve kısalmasını indükleyebilir, bu da kirpikli hücrelerin sayısında bir azalmaya neden olur, böylece osteoblastların ALP işlevini inhibe eder ve kemik morfogenetik proteini (BMP) tarafından indüklenen osteojenik olgunlaşmayı etkili bir şekilde önler. HDAC6 ve HDAC4'ün ifadesinin veya işlevinin engellenmesi, kemik yoğunluğunu korurken osteoblast farklılaşmasını ve kemik oluşumunu kolaylaştıracaktır.

Bu çalışma verileri, Epimedium sagittatum'daki kaempferol-3-O-glukozitin (bileşik 3, 4 ve 5) net HDAC inhibitörü benzeri etkilere sahip olduğunu ilk kez ortaya koymaktadır ve HDAC6 protein ekspresyonu üzerindeki inhibitör etkileri, Epimedium bitkisindeki kaempferol-3-O-glukozit yapısal özellikleri ile potansiyel bir anti osteoporoz ve anti-tümör aktif bileşen olarak tanımlanması için deneysel kanıtlar sağlamaktadır.