Efectele glicozidelor gravide asupra consumului de alimente depind de stimularea căii melanocortinei și

Slavko Komarnytsky

† Plantele pentru Institutul de Sănătate Umană, Campusul de Cercetare din Carolina de Nord, Universitatea de Stat din Carolina de Nord, 600 Laureate Way, Kannapolis, Carolina de Nord 28081, Statele Unite

‡ Departamentul de Științe Alimentare, Bioprocesare și Nutriție, North Carolina State University, 400 Dan Allen Drive, Raleigh, Carolina de Nord 27695, Statele Unite

§ Biotech Center, SEBS, Universitatea Rutgers, 59 Dudley Rd, New Brunswick, New Jersey 08901, Statele Unite

|| Institutul de biologie celulară și inginerie genetică, strada Zabolotnogo nr. 148, Kiev 03680, Ucraina

Debora Esposito

§ Biotech Center, SEBS, Universitatea Rutgers, 59 Dudley Rd, New Brunswick, New Jersey 08901, Statele Unite

Thirumurugan Rathinasabapathy

§ Biotech Center, SEBS, Universitatea Rutgers, 59 Dudley Rd, New Brunswick, New Jersey 08901, Statele Unite

Alexander Poulev

§ Biotech Center, SEBS, Universitatea Rutgers, 59 Dudley Rd, New Brunswick, New Jersey 08901, Statele Unite

Ilya Raskin

§ Biotech Center, SEBS, Universitatea Rutgers, 59 Dudley Rd, New Brunswick, New Jersey 08901, Statele Unite

Departamentul de Chimie Farmaceutică, Școala de Farmacie, Universitatea Internațională de Medicină, Nr. 126, Jalan Jalil Perkasa 19, Kukit Jalil, 57000 Kuala Lumpur, Malaezia.

Abstract

Glicozidele gravidane par să moduleze aportul de alimente afectând eventual circuitele de alimentare hipotalamice; cu toate acestea, mecanismele efectului de reglare a poftei de mâncare ale glicozidelor pregnane rămân obscure. Aici, arătăm că extractele îmbogățite cu glicozide pregnane din mlaștină Asclepias incarnata la 25-100 mg/kg zilnic au atenuat consumul de alimente (cu până la 47,1 ± 8,5% mai puțin decât martorii) și creșterea în greutate corporală la șobolani (10% pentru bărbați și 9 % pentru femei, respectiv) prin activarea semnalizării melanocortinei și inhibarea golirii gastrice. Glicozida gravidă majoră a laptelui, ikemagenina, și-a exercitat efectul de reglare a poftei de mâncare prin scăderea nivelului de proteine legate de agouti (de 0,6 ori), dar nu și a peptidelor de sațietate NPY. Tratamentul cu Ikemagenin a crescut, de asemenea, secreția factorului neurotropic derivat din creier (BDNF) în aval de receptorii melanocortinei din hipotalamus (de 1,4 ori) și din cultura celulară a gliomului de șobolan C6 in vitro (de până la 6 ori). Aceste rezultate susțin efectele multimodale ale glicozidelor pregnane asupra reglării hranei, care depinde de activitatea căii de semnalizare a melanocortinei și BDNF.

INTRODUCERE

Lăptișoarele sunt o sursă abundentă de glicozide pregnane. 8 Suculente de lapte cu creștere lentă Hoodia gordonii și Caralluma fimbriata au fost utilizate în medicina tradițională ca inhibitori naturali ai apetitului. 9,10 P57AS3 pregnano glicozida este singurul constituent activ raportat de la Hoodia care acționează ca un inhibitor al apetitului, 11 prin creșterea posibilă a conținutului de ATP al neuronilor hipotalamici. 12 Într-un singur studiu dublu-orb, controlat cu placebo, cu 50 de voluntari sănătoși, care au primit 1 g de extract Caralluma pe zi timp de 60 de zile, circumferința taliei și foamea au arătat o scădere semnificativă în grupul experimental în comparație cu placebo după 2 luni de tratament . 10 Gama naturală limitată și creșterea lentă a acestor plante suculente și-au restricționat considerabil disponibilitatea pentru cercetare și aplicații terapeutice.

Speciile de asclepias de lapte sunt adaptate la o gamă largă de medii în aproape toate statele din Statele Unite și sunt cunoscute pentru o creștere viguroasă care permite stabilirea lor cu succes ca cultură alternativă pentru producția de fibre, latex, ață de semințe și uleiuri. 13 Lăstarii tineri, tulpini, muguri de flori, fructe imature și rădăcini de lapte de mlaștină (Asclepias incarnata L.) au fost fierte și consumate ca legume de diferite grupuri indigene din estul și mijlocul vestului Americii. 14 În legătură cu un studiu privind constituenții fitochimici ai algei de mlaștină, Warashina a identificat o bibliotecă naturală de glicozide pregnane analoage celor din Hoodia. 15,16 O astfel de diversitate oferă o sursă unică și abundentă de glicozide pregnane pentru investigarea efectelor lor fiziologice și farmacologice.

Pentru a aborda potențialul glicozidelor pregnane de a reduce aportul de alimente și pentru a identifica țintele lor celulare și moleculare, acest studiu a evaluat capacitățile de suprimare a poftei de mâncare ale extractului îmbogățit cu glicozidă pregnan din rădăcinile mlaștinei de lapte (incarnatină) și constituentul său principal al glicozidului pregnan, 12β- cinamoil-3,8,12,14β-tetrahidroxipregn-5-en-20-on glicozidă (icemagenină).

MATERIALE ȘI METODE

Produse chimice

Solvenții utilizați în acest studiu au fost de cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC); toate celelalte substanțe chimice au fost de calitate analitică și au fost achiziționate de la Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), dacă nu se specifică altfel.

Sursa plantei, extracția și identificarea compusului

Plantele A. incarnata (mlaștină) au fost cultivate din semințe hidroponic timp de 4 luni și recoltate. Pudra de rădăcină liofilizată (100 g) a fost degresată cu hexan (3 × 100 ml) pe un agitator la temperatura camerei timp de 8 ore. Straturile organice au fost aruncate, iar peleta a fost eliberată de solvent rezidual într-o hotă de fum peste noapte. Materialul rezidual degresat a fost apoi extras cu metanol (2 × 150 ml) pe un agitator timp de 8 ore la temperatura camerei. Supernatantul a fost apoi evaporat sub presiune redusă și liofilizat, obținându-se un extract de rădăcină de lapte brut denumit incarnatină (8 g). Incarnatin conținea 30% (w: w) glicozide pregnane totale, după cum se estimează printr-un test colorimetric pe bază de xanthidrol 17 și nu glicozide cardiace, confirmat de o reacție Kedde negativă. 18 Separarea cromatografică a incarnatinei în trei bazine de subfracție de polaritate mare (A), medie (B) și mică (C) a fost efectuată pe HPLC la scară pregătitoare utilizând coloana Phenomenex Luna C-8 cu fază inversă, dimensiune 150 mm × 2 mm, particule dimensiune 3 μm, echipat cu o precolumnă Phenomenex SecurityGuard. Faza mobilă a constat din două componente, solventul A (0,5% acid acetic în apă deionizată, pH 3-3,5) și solventul B (100% acetonitril) și a fost rulat în modul gradient.

Hrănirea indusă de post

Trei grupuri de șobolani (n = 6) postite 24 de ore au primit o singură doză per os de soluție martor (10% DMSO în ulei de porumb) sau 50 și 100 mg/kg incarnatină suspendată într-un volum total de 2 ml soluție martor la începutul ciclului de hrănire (luminile stinse, 1400 h), moment în care animalele au primit hrană și apă ad libitum. Aportul de alimente a fost măsurat la 3, 6 și 24 de ore după tratamentul cu gavaj și corectat pentru scurgeri (ziua 1). Stomacurile și conținutul stomacului au fost colectate și înregistrate la 3 ore după gavaj cu o doză respectivă de extract de incarnatină în ziua 2 a experimentului.

Golirea gastrică și tranzitul intestinal

Trei grupuri de șobolani (n = 6) postite timp de 4 ore au primit o singură doză per os de soluție martor (10% DMSO în ulei de porumb) sau 50 și 100 mg/kg incarnatină suspendată într-un volum total de 2 ml soluție martor la începutul ciclului de alimentare (luminile stinse, 1400 h). Golirea gastrică a fost determinată de o modificare a metodei cu roșu fenol. 19 După o expunere de 30 de minute la incarnatină, o soluție de peptonă 20% conținând 0,05% roșu fenol ca marker a fost administrată intragastric (1 ml/șobolan). Șaizeci de minute mai târziu, animalele au fost sacrificate, cavitatea abdominală a fost deschisă, joncțiunea gastresofagiană și pilor au fost strânse și stomacul a fost îndepărtat, cântărit și plasat în 14 ml de NaOH 0,1 N și omogenizat. Suspensia a fost lăsată să se stabilească timp de 1 oră la temperatura camerei și apoi, s-au adăugat 5 ml de supernatant la 0,5 ml de acid tricloracetic 20% (g/v) și s-au centrifugat la 3000 rpm timp de 20 min. Supernatantul a fost amestecat cu 4 ml de NaOH 0,5 N și cantitatea de roșu de fenol din probă a fost determinată din absorbanța la 560 nm pe un cititor de microplacă Synergy HT (Biotek, Winooski, VT). În același timp, intestinul subțire a fost prins la ambele capete și complet extins, iar distanța de la pilor la centrul geometric al colorantului migrator a fost înregistrată.