Agrimonia eupatoria L. és Cynara cardunculus L. Vízi infúziók: Az antidiabetikus tevékenységek összehasonlítása

Anika Kuczmannová

1 Farmakognóziai és Növénytani Tanszék, Gyógyszerésztudományi Kar, Comenius Egyetem, Odbojárov 10, Pozsony 83232, Szlovákia; ks.abinu.mrahpf@avonnamzcuk (A.K.); ks.abinu.mrahpf@avokinemak (M.K.); ks.abinu.mrahpf@avolaif (S.F.); ks.abinu.mrahpf@ygan (M.N.)

Andrea Balažová

2 Kábítószer sejt- és molekuláris biológiai tanszék, Gyógyszerésztudományi Kar, Comenius Egyetem, Kalinčiakova 8, Pozsony 83232, Szlovákia; ks.abinu.mrahpf@avozalab

Eva Račanská

3 Farmakológiai és Toxikológiai Tanszék, Gyógyszerésztudományi Kar, Comenius Egyetem, Odbojárov 10, Pozsony 83232, Szlovákia; ks.abinu.mrahpf@aksnacar

Miroslava Kameníková

Silvia Fialová

Jaroslav Majerník

4 Pavol Jozef Šafárik Egyetem, Orvosi Informatikai Tanszék, Trieda SNP 1, Kassa 04011, Szlovákia; [email protected]

Milánó Nagy

Gál Péter

5 Farmakológiai Tanszék, Orvostudományi Kar, Pavol Jozef Šafárik Egyetem, Trieda SNP 1, Kassa 04011, Szlovákia

6 Orvosbiológiai Kutatási Osztály, Kelet-Szlovák Kardiovaszkuláris Betegségek Intézete, Inc., Ondavská 8, Kassa 04011, Szlovákia

Pavel Mučaji

Absztrakt

A cukorbetegséget gyakran akkor diagnosztizálják, amikor a betegek már számos kardiovaszkuláris szövődményben szenvednek. Korábban publikált adataink (Molecules 201520 (11): 20538-50) az Agrimonia eupatoria L. (AE) és a Cynara cardunculus L. (CC) antioxidáns tulajdonságairól arra késztettek minket, hogy bővítsük ki a rendelkezésre álló bizonyítékokat a kiválasztott DM-rel kapcsolatos paramétereket egy streptozotocin által kiváltott DM patkány modellben és in vitro kísérletsorozatban. A hím patkányokat négy csoportba osztották: kontrollcsoport, kezeletlen diabéteszes csoport, AE és CC kezelt cukorbeteg csoportok. Öthetes időszak alatt figyelték a vércukorszint és a testtömeg változását. Ezután a patkányokat leöltük, és az aorták reakcióképességében bekövetkezett változások értékelésének és a butiril-kolinészteráz aktivitás mérésének vetettük alá őket. A kísérleti panel kiegészítése érdekében az α-glükozidáz aktivitást in vitro értékeltük. Eredményeink azt mutatják, hogy mindkét vizsgált kivonat hasonló antidiabetikus aktivitást fejt ki. Az A. eupatoria kivonat jobb antioxidáns aktivitása azonban jelzi magasabb klinikai potenciálját a DM-hez kapcsolódó kardiovaszkuláris szövődmények és az oxidatív stresszel járó betegségek megelőzésében és/vagy adjuváns terápiájában.

1. Bemutatkozás

A cukorbetegség krónikus anyagcsere-betegség, amelynek óriási társadalmi, egészségügyi és gazdasági következményei vannak [1]. Ennek megfelelően a DM a világszerte vezető halálozási kockázatok közé tartozik, mivel a betegség több beteg halálát eredményezi, mint például a HIV/AIDS [1]. A DM csökkenti a szervezet azon képességét, hogy hatékonyan szabályozza a vércukorszintet, ami a cukorbetegséggel összefüggő szövődmények kialakulását eredményezi. A diabéteszes érrendszeri szövődmények (DVC) a DM-t kísérő legfontosabb életveszélyesekkel társulnak. Megjegyzendő, hogy az újonnan diagnosztizált 2-es típusú DM-betegek kb. 25% -a már DVC-ben szenved, ami valószínűleg azt jelenti, hogy legalább öt évig nem diagnosztizálták a DM-t [2]. Másrészt az 1-es típusú DM-ben szenvedő betegeknél gyakran diagnosztizálják a ketoacidosis jelenlétét [3].

A DM, mind az 1., mind a 2. típusú terápia célja a glükóz homoeosztázis kontrollálása és helyreállítása mind az étkezés utáni, mind az éhezési állapotban [4,5]. A 2-es típusú DM kezelésének első lépése az életmód és az étrend módosítását jelenti, amelynek meg kell előznie a farmakológiai megközelítést [2]. Már ismert, hogy a glükózszint különböző utakon szabályozható, nevezetesen a glükóz felszívódásának és a máj glükóz kibocsátásának csökkentésével, a hasnyálmirigy inzulin szekréciójának, az inzulin érzékenységének és a perifériás glükóz felhasználásának fokozásával [4]. Ebben az összefüggésben a cukorbetegek több típusát alkalmazták a klinikai gyakorlatban. A 2-es típusú DM kezelésére használt orális antidiabetikus szerek közé tartoznak a biguanidok, szulfonilkarbamidok, tiazolidindionok és a-glükozidáz inhibitorok [6,7]. Ha az orális terápia kudarcot vall, a kezelés az inkretin utánzó szerek és fokozóik, valamint az inzulinszerű növekedési faktor beadásán, végül az emberi rekombináns inzulin alkalmazásán alapul, amely az 1-es típusú DM végső terápiás lehetősége [7]. . A káros hatások mellett a gyógyszeres kezelések nem mindig hatékonyak az euglikémia fenntartásában és a késői stádiumú DM-szövődmények elkerülésében [8], amelyek az 1. típusú DM-ben gyakran rosszabbak.

Bár a DM növényi kezelésének ismert felhasználása már Kr.e. 1550-re datálható, a modern gyógyszeres terápiás gyógyszerek bevezetése óta drasztikusan csökkent az antidiabetikus fitoterápia [9]. Korábbi tanulmányunkban egységesítettük az Agrimonia eupatoria L. és a Cynara cardunculus L. polifenoltartalmát, és összehasonlítottuk antioxidáns tulajdonságait. Megmutattuk, hogy az A. eupatoria és a C. cardunculus kivonatok is az összes polifenol közel 8% -át tartalmazzák, és képesek megvédeni a sejteket és szöveteket az oxidatív károsodásoktól, amelyek mind gyökfogóként, mind pedig az antioxidáns aktivitás fokozásával hatnak [10]. Bebizonyosodott az is, hogy az A. eupatoria vízkivonatok „inzulinszerű” aktivitást mutatnak, ami a jelenlegi tanulmányunkat is ösztönözte [11,12,13]. Mivel a C. cardunculus kivonatok csökkentik az étkezés utáni glükózszintet a diabéteszes patkányokban [14,15,16], ezt a növényt ebben a vizsgálatban is az A. eupatoria-hoz hasonlítottuk.

A fent említett növények lehetséges antidiabetikus aktivitásának értékeléséhez meghatároztuk az α-glükozidáz és a szérum glükózszint gátló hatását. A fejlett glikációs végtermékek (AGE) gátlásának kísérleti paneljének befejezéséhez a butiril-kolinészteráz (BuChE) aktivitását, az aorták reaktivitását és a testtömeg mérését alkalmaztuk a növények DVC kialakulásával szembeni védő tulajdonságainak értékelésére.

2. Eredmények és megbeszélés

2.1. Az α-glükozidáz aktivitás gátlása

Az α-glükozidáz inhibitorokat kifejezetten azért fejlesztették ki, hogy késleltessék az oligo- és poliszacharidok monoszacharidokká válását, és ezáltal csökkentsék az étkezés utáni hiperglikémiát [6]. Számos növény jól ismert a-glükozidáz gátló aktivitásukról. Különösen a flavonoidokat és a terpenoidokat javasolják az aktív vegyületekért, amelyek felelősek ezekért a gátló tevékenységekért [17]. Eredményeink azt mutatják, hogy az A. eupatoria vízkivonat kiváló α-glükozidáz inhibitor, IC50 = 46,31 ± 8,76 μg/ml (1. ábra), amely összhangban áll a korábban publikált adatokkal [11]. Sajnos a vizsgált C. cardunculus vízkivonat nem haladta meg a gátlás 50% -át (1. ábra), így az IC50-értéket nem határozták meg. Két hipotézis magyarázhatja a kivonat megfigyelt hatástalanságát. Először is, a Pharmacopoeia Bohemoslovaca-ban leírt extrakciós protokoll nem teszi lehetővé számunkra, hogy más vegyületekhez hasonló hatékony vegyületkoncentrációt érjünk el [15,17]. Másodszor az is feltételezhető, hogy az α-glükozidáz aktivitást gátló kivonatvegyületek nincsenek jelen a vizsgált kivonatokban.

Az a-glükozidáz gátlása A. eupatoria (IC50 = 46,31 ± 8,76 μg/ml) és C. cardunculus (IC50 nem érhető el) vízkivonatokkal. Az adatokat átlag ± SD-ként mutatjuk be, és egyirányú ANOVA-val, majd Tukey-Kramer post-hoc teszttel hasonlítottuk össze.

Korábban az Agrimonia pilosa-ból izolált kiválasztott vegyületek antioxidáns és α-glükozidáz gátló aktivitását tanulmányozták [17]. Itt a flavonoid és a triterpenoid vegyületek dózisfüggő módon (IC50 = 1,67–41,67 μg/ml) hatékony gátlónak bizonyultak az α-glükozidáz számára [17]. Az α-glükozidáz ezen gátló hatását számos kísérlet során feljegyezték az Agrimonia nemzetség öt különböző növényi kivonatával (Agrimonia eupatoria L., Agrimonia procera Wallr., Agrimonia leucantha Kze., Agrimonia japonica (Miq.) Koidz.) És Agrimonia coreana Nak.) [11].

Klinikai szempontból az a-glükozidáz inhibitorok napi használatának fő előnye a hipoglikémia viszonylag alacsony gyakorisága [6]. Másrészt az α-glükozidáz inhibitorok (pl. Akarbóz, miglitol) káros hatásai gyomor-bélrendszeri panaszok, beleértve a bélgázképződést és a hasi kényelmetlenséget is, a felszívódási zavar és ennek következtében a szénhidrátok fokozott fermentációja miatt [6,7]. Mindazonáltal általánosan elfogadott, hogy a lassú dózisnövelés javítja a gyomor-bél toleranciáját.

2.2. Az AGE kialakulásának gátlása

A DVC kialakulását megakadályozó terápiás stratégiák magukban foglalják a glikáció, az AGE képződés gátlóinak, a RAGE (AGE receptorainak) aktivációjának és a fehérje térhálósító inhibitorainak, valamint a gyulladáscsökkentő és antioxidáns szereknek a beadását [4,18]. Jelen kísérlet mindkét kivonat magas anti-glikációs aktivitását tárta fel a BSA-GLC (szarvasmarha-szérum albumin-glükóz) modellben (a glikáció korai szakasza) (2. ábra). Az A. eupatoria IC50-értékét 156,48 ± 70,75 μg/ml-nél, a C. cardunculus-t 223,61 ± 36,33 μg/ml-nél határoztuk meg.

Az AGE (fejlett glikációs végtermékek) képződésének gátlása A. eupatoria és C. cardunculus vízkivonatokkal a BSA-GLC (szarvasmarha szérum albumin-glükóz) modellben. Az adatokat átlag ± SD-ként mutatjuk be, és egyirányú ANOVA-val, majd Tukey-Kramer post-hoc teszttel hasonlítottuk össze.

A polifenolokban gazdag növényi kivonatok antioxidáns és anti-glikációs aktivitást mutattak, összehasonlítva az A. eupatoria és/vagy a C. cardunculus [19,20,21] -ével. Korábban mindkét vízkivonat magas polifenoltartalmáról számoltunk be [10], ami azt képviselheti, hogy ezek a növények gátolják a DVC fejlődését.

2.3. Az A. eupatoria és a C. cardunculus hatása a szérum glükózszintjére és testtömegére

Jelen tanulmányban arra voltunk kíváncsiak, hogy a Pharmacopoeia Bohemoslovaca [22] leírt extrakciós protokollja jelentős antidiabetikus tulajdonságokkal rendelkezik-e, ahogyan azt korábban leírtuk [9,12,13,14,15,16,23,24]. Kimutattuk, hogy a C. cardunculus kivonat napi orális beadása szignifikánsan csökkentette a glikémiát a streptozotocin (STZ) beadása után, de az A. eupatoria kivonatnak nem volt anti-glikémiás hatása (3. a ábra). Bár ebben a tanulmányban az A. eupatoria (0,2 mg/ml) hatása nem volt szignifikáns, számos tanulmány bebizonyította, hogy a növény vízkivonata (1 mg/ml) legalább három lehetséges mechanizmus révén „inzulinszerű” aktivitást fejt ki azaz a 2-dezoxi-glükóz transzport stimulálása, a glükóz oxidációja és a glükóz beépítése a glikogénbe [12,13]. Kimutatták azt is, hogy az A. eupatoria vizes kivonata stimulálja a glükózfüggetlen inzulin szekréciót a BRIN-BD11 hasnyálmirigy β-sejtjeiben [12,13,23,24]. A potenciális mechanizmusok további vizsgálata azt is feltárta, hogy az A. eupatoria csökkenti a testsúlycsökkenést, a polydipsiát és a hyperphagiát diabéteszes patkányokban [9,12,23,24]. Eredményeink azt mutatják, hogy a jelen kísérletben alkalmazott extrakciós eljárás nem elegendő a kívánt vegyületkoncentráció eléréséhez, amely jelentős antidiabetikus tulajdonságokkal rendelkezik.

Az A. eupatoria és a C. cardunculus vízkivonatok hatása a plazma glükózszintjére (a) és a testtömeg patkányokban (c). A glükózszint statisztikai összehasonlítása (b) és a testtömeg (d) az egyes csoportok között (CI - 95% bizalmas intervallum, C - kontrollcsoport, UD - kezeletlen diabéteszes csoport, AED - A. eupatoria-val kezelt diabetikus csoport, CCD - C. cardunculus-szal kezelt diabetikus csoport). Az adatokat átlag ± SD-ként mutatjuk be, és összehasonlítottuk kétirányú ANOVA-val, majd Tukey post-hoc teszttel.

Egy további lehetséges mechanizmus, amellyel a C. cardunculus részt vehet a glikémia szabályozásában, annak anti-hiperglikémiás hatását képviseli [14,15,16]. Felmerült, hogy a C. cardunculus készítmények képesek csökkenteni az éhomi és étkezés utáni vércukorszintet normális és elhízott patkányokban [14], valamint kiválasztott, 2-es típusú DM-ben szenvedő egyéneknél [16]. Ebből a szempontból a C. cardunculust tartalmazó természetes gyógymódok ajánlottak étrend-kiegészítőként a 2-es típusú DM-ben szenvedő betegek számára [16]. A C. cardunculus pontos anti-hiperglikémiás mechanizmusa azonban még mindig nem ismert. Feltételezhető, hogy az articsóka nagy takarmánytartalma javítja a jóllakottságot, és ezáltal közvetett módon csökkenti a glikémiát [14,15,16,25].

A markáns hiperglikémia tünetei között gyakran szerepel a poliuria, a polydipsia, a homályos látás, a fáradtság, az émelygés, a szédülés, a károsodott sebgyógyulás és a fogyás [6]. Mivel a súlycsökkenés a tipikus 1-es típusú DM-megnyilvánulásokhoz tartozik [26], a testtömeget a kísérlet kezdetén, valamint az STZ beadását követő egy és öt hét mértük. Számos állatkísérlet azt vette észre, hogy a növényi kivonatok és/vagy izolált növényi vegyületek képesek minimalizálni a testtömeg-csökkenést az STZ által kiváltott DM-modellben [26,27]. Mindazonáltal a jelen kísérletben sem az A. eupatoria, sem a C. cardunculus hosszú távú beadása nem fordítja meg az STZ alkalmazásának a testsúlyra gyakorolt negatív hatását (3. c ábra).

2.4. A BuChE aktivitás meghatározása

Általánosan elfogadott tény, hogy a BuChE terápiás célponttá és hatékony markerré vált, amely előrejelzi a 2-es típusú DM korai kialakulását [28]. Ezért a jelen kísérletben a BuChE aktivitást is meghatároztuk minden májmintából (4. ábra). A legalacsonyabb mért BuChE aktivitást a kezeletlen diabéteszes csoportban regisztrálták. A kezelés mindkét vizsgált növényi kivonattal szignifikánsan növelte a BuChE aktivitást, de továbbra is szignifikánsan alacsonyabb maradt, mint a kontroll csoportban.