Herba Cistanche 추출물은 쥐의 심장과 H9c2 세포에서 미토콘드리아 ATP 생성을 향상시킵니다
Mar 04, 2022
연락처: 오드리 후audrey.hu@wecistanche.com
Hoi Yan Leung & Kam Ming Ko
이 기사를 인용하기 위해: Hoi Yan Leung & Kam Ming Ko (2008) Herba Cistanche Extract Enhances Mitochondrial ATP Generation in Rat Hearts and H9c2 Cells, Pharmaceutical Biology, 46:6, 418-424, DOI: 10.1080/13880200802055883
추상적인
한의학에서 한방에서 한약재(Cistanche Deserticola YC Ma (Orobanchaceae)의 말린 전체 식물)의 "양보" 작용의 약리학적 근거를 조사하기 위해, 미토콘드리아 ATP 생성 능력에 대한 Herba Cistanche의 메탄올 추출물 효과는 다음과 같습니다. 생체 외 쥐 심장 모델 및 제자리 H9c2 세포 분석을 사용하여 검사했습니다. Herba Cistanche 추출물 처리는 시험관 내 측정으로 평가한 바와 같이 쥐의 심근 미토콘드리아 ATP 생성 능력을 용량 의존적으로 증가시켰습니다. ATP 생성 능력의 자극은 숙신산이 아닌 피루브산에 의해 지원되는 미토콘드리아 전자 수송의 병렬 향상과 관련이 있습니다. Herba Cistanche 치료는 또한 심근 미토콘드리아 복합체 I 및 복합체 III 활성을 증가시켰고, 복합체 I 활성에 대한 자극의 정도는 더 커졌습니다. Herba Cistanche 처리는 H9c2 세포에서 미토콘드리아 ATP 생성 능력의 용량 및 시간 의존적 증가를 생성했습니다. 결과는 Herba Cistanche 처리가 아마도 산화적 인산화를 강화함으로써 생체 외 쥐 심장에서 미토콘드리아 ATP 생성과 제자리에서 H9c2 세포를 증가시킬 수 있음을 나타냅니다.
키워드:ATP, Cistanche Deserticola, H9c2 세포, 심장, 미토콘드리아.

소개
한의학에서 일반화된 신체 기능 향상을 구현하는 "양 기운"은 다양한 생화학적 과정을 추진하는 데 에너지를 사용하는 것을 포함합니다. 이와 관련하여 세포 기능에 연료를 공급하는 에너지의 보편적인 통화인 ATP는 주로 미토콘드리아의 산화적 인산화를 통해 생성됩니다. 우리는 "Yang invigorating" 허브가 미토콘드리아 ATP 생성 능력을 증가시키는 능력을 가지고 있다고 가정했습니다(Ko et al., 2004). 이것은 "양 기운"이 아닌 "음영양" 중국 강장제가 생체 외 생쥐 심장에서 심근 ATP 생성 능력을 향상시킬 수 있다는 최근 발견에 의해 뒷받침됩니다(Ko et al., 2006). Cistanche Deserticola YC Ma(Orobnchaceae)의 기생식물(꽃 제외)을 통째로 건조시킨 Herba Cistanche는 한의학에서 '양보강제'로 분류되며(Chen, 1998) 가장 대중적인 것으로 나타난다. Yang-invigoration'에 사용되는 많은 중국 특허 제형의 성분. 중국과 일본에서 Herba Cistanche는 다양한 양 결핍 증상의 치료에 널리 사용됩니다. 약리학적 연구에 따르면 Herba Cistanche는 자유 라디칼을 제거하고(Xiong et al., 1996), 진정제(Lu, 1998), 노화 방지(Lee et al., 1990), 항통각 및 항염 효과(Lin et al., 2002)를 생성할 수 있습니다. ), 면역 기능을 향상시킵니다(Wu et al., 2005). Herba Cistanche의 주요 활성 성분은 페닐에타노이드 배당체(Ouyang et al., 2003)로, 항박테리아, 항스트레스 및 항산화 특성(Xiong et al., 1998)이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 뉴런(Tian & Pu, 2005). 본 연구에서는 한약재의 양생작용의 약리학적 근거를 조사하기 위해 생체외에서 쥐의 심장과 배양된 H9c2 심근세포에서 분리한 미토콘드리아의 ATP 생성능에 대한 한방치료의 효과를 조사하였다. ATP 생성 강화 작용의 기초가 되는 생화학적 메커니즘을 탐구하기 위해 미토콘드리아 전자 수송 및 복잡한 I-IV 활성에 대한 Herba Cistanche 치료의 효과를 쥐의 심장에서도 조사했습니다.
Cistanche 데시 콜라 추출물
재료 및 방법
화학 물질, 세포 배양 및 허브 물질 ATP, ADP 및 3-[4,5-디메틸티오졸-2-일]-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드( MTT)는 Sigma Chemical Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입했습니다. 루시퍼라제 용액(ATPlite)은 PerkinElmer(Boston, MA, USA)로부터 입수하였다. Dulbecco의 변형된 Eagle 배지(DMEM) 및 태아 소 혈청(FBS)은 GIBCO BRL Life Technologies(Grand Island, NY, USA)에서 구입했습니다. H9c2 세포주는 ATTC(Rockville, MD, USA)에서 구입했습니다. Herba Cistanche는 현지 허브 딜러(이흥기)가 공급했습니다. 허브는 공급자에 의해 인증되었으며 바우처 표본(HKUSTY00301)은 홍콩 과학 기술 대학(HKUST) 생화학과에 기탁되었습니다.
허브 추출
Herba Cistanche(100g)를 작은 조각으로 자른 다음 300mL 메탄올에서 환류 가열하여 추출했습니다.
65ºC에서 2시간 동안 절차를 두 번 반복했습니다. 모아진 추출물을 용매를 감압 증발시켜 건조시킨 결과 39%(w/w)의 수율로 허바 시스탕쉬의 메탄올 추출물을 얻었다. 화학적 분석에 따르면 Herba Cistanche의 메탄올 추출물에는 총 사포닌, 총 플라보노이드, 총 리그난 및 다당류가 1.62%(w/w), 0,{8}}8%, 0.15%의 농도로 포함되어 있습니다. 퍼센트 및 75.6퍼센트, 각각.
동물 관리
성체 수컷 Sprague-Dawley 쥐(8-10주, 250-300g)를 약 22ºC의 공기/습도 조절실에서 12-시간 암/광 주기로 유지하고 음식과 물을 임의로 허용했습니다. 동물보호시설에서
HKUST에서. 실험 프로토콜은 HKUST의 연구실무위원회(Research Practice Committee)의 승인을 받았습니다.
약물 치료
동물을 무작위로 그룹으로 나누었고 각 그룹에는 5~6마리의 동물이 있었습니다. 처리 그룹에서 쥐에게 3일 동안 1일 용량({0}}.031–0.5 g/kg)을 증가시키면서 Herba Cistanche의 메탄올 추출물(물에 용해/현탁)을 위내 투여했습니다. 대조군 동물은 물만 받았다. 마지막 투여 후 24시간 후, 페노바르비탈 마취된 동물로부터 심장을 채취하여 생화학적 분석을 실시하였다.
미토콘드리아 분획의 준비 및 생체 외 ATP 생성 능력(ATP-GC) 측정
심장 좌심실 조직 샘플을 절제하고 빙냉 등장성 완충액(0.32M 자당, 1mM EDTA, 50mM Tris/HCl, pH 7.4)으로 헹구었습니다. 심장 미토콘드리아 분획은 4ºC의 등장 완충액에서 차등 원심 분리하여 준비했습니다. 10%(w/v) 심장 균질액은 다진 심실 조직을 테플론 유리 균질기로 4000rpm에서 20-30회의 완전한 스트로크로 균질화하여 준비했습니다. 균질액을 600g에서 10분 동안 원심분리하여 핵과 세포 파편을 제거했습니다. 그런 다음 상층액을 8000g에서 30분 동안 원심분리하여 미토콘드리아를 침전시켰다(Evan, 1992). 펠릿을 등장성 완충액 1mL에 재현탁하고 미토콘드리아 분획을 재구성했습니다. 처리되지 않은 동물의 미토콘드리아 ATP-GC는 Leung et al. (2005).
미토콘드리아 전자 수송 측정
MTT의 환원을 기반으로 하는 고립된 미토콘드리아에서 전자 수송의 측정은 Cohen et al. (1997). 미토콘드리아는 인큐베이션 완충액(25{15}}mM 자당, 5{17}}mM HEPES, 10mM KH2PO4, 2mM MgCl2, 1mM EGTA, pH 7.4)을 사용하여 1mg/mL의 단백질 농도로 준비했습니다. . 미토콘드리아의 분취량(40μL)을 15mM 피루베이트 또는 0.5mM 석시네이트 및 0.42mg/mL MTT 각각 100μL와 혼합했습니다. 반응 혼합물을 부드럽게 흔들면서 37℃에서 10분 동안 인큐베이션하였다. 인큐베이션 후, 100 μL 용해 완충액(10%, w/v, 나트륨 도데실 설페이트, 및 45% 디메틸포름아미드, 빙초산으로 pH 4.7로 조정)을 첨가하여 반응 혼합물을 종결시켰다. 5분 동안 방치한 후, 반응 혼합물의 흡광도 판독값을 마이크로타이터 플레이트 판독기(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)로 측정하고 570 nm와 630 nm의 차이로 보고했습니다. 데이터는 대조군(즉, Herba Cistanche-미처리) 그룹의 평균 값의 백분율로 표시되었습니다.
세포 배양
H9c2 세포는 심장 근육모세포(Hescheler et al., 1991)에서 파생된 영구 세포주로 10%(v/v) FBS가 보충된 DMEM에서 단층으로 배양되었습니다. 배지는 NaHCO3(17mM), 페니실린(100IU/mL) 및 스트렙토마이신(100μg/mL)이 보충된 포도당(4.5g/L) 및 글루타민(4.5mM)을 포함했습니다. 모든 세포는 37ºC의 공기 중 5%(v/v) CO2 대기에서 성장했습니다. 배지는 2 또는 3일마다 새로운 배지로 교체되었습니다. 세포 스톡을 75 cm2 배양 플라스크에서 성장시키고 1:10의 계대배양 비율로 합류 전에 분할하였다. ATP-GC 분석을 위해 H9c2 세포를 24-웰 플레이트에 2.{26}} cells/well의 밀도로 시딩했습니다. 세포 부착 후, Herba Cistanche 추출물(인산염 완충 식염수에 용해, PBS)을 배지에 적용하고 세포를 증가된 기간(2-16시간) 동안 배양했습니다. 대조군(미처리) 세포에는 PBS만 제공되었습니다.
현장에서 ATP-GC 측정
증가하는 농도(5{{1{13}}}}–300 µg/mL)에서 Herba Cistanche 추출물과 함께 표시된 배양 기간 후에 ATP-GC 분석을 수행했습니다. 배지를 흡인하고 세포를 인큐베이션 완충액(120mM KCl, 5mM KH2PO4, 2mM EGTA, 10mM HEPES, 0.1mM MgCl2, 0.5% BSA, pH 7.4)에서 3시간 동안 디지토닌(50μg/mL)으로 처리했습니다. 37ºC에서 최소 디지토닌을 흡인한 후, 미토콘드리아 ATP 생성을 위해 글루타메이트(5mM), 말산(5mM) 및 ADP(60μM)를 세포에 첨가했으며, 이를 0분에서 15분 범위의 증가하는 시간 간격으로 모니터링했습니다. 60 μL의 과염소산(30%, w/v)을 첨가하여 반응을 종결시킨 후, 반응 혼합물을 4℃에서 600g에서 10분간 원심분리하였다. 상층액의 분취량(120μL)을 중화를 위해 90μL의 1.4M KHCO3와 혼합했습니다. 혼합물을 4℃에서 600g으로 다시 원심분리하고, 앞서 설명한 바와 같이 상청액에서 ATP 함량을 측정하였다. 처리되지 않은 세포의 ATP-GC는 생성된 ATP(nmol/mg 단백질)를 시간(0-15분)에 대해 플롯팅한 그래프의 곡선 아래 면적(AUC1)을 계산하고 임의의 단위로 표시하여 추정했습니다. Herba Cistanche로 처리된 세포의 경우, 증가하는 배양 시간(3, 5, 7, 10, 15분)의 AUC1 값을 처리되지 않은 샘플의 각각의 평균 대조군 값으로 정규화하고 퍼센트 대조군으로 표시했습니다. 그런 다음, 인큐베이션 시간(3-15분)에 대한 퍼센트 제어 값을 플로팅하는 그래프의 곡선 아래 면적(AUC2)을 계산하고 임의의 단위로 표현했습니다. Herba Cistanche로 처리된 그룹의 데이터는 방정식에서 대조군의 백분율로 표시되었습니다.
[AUC2(HerbaCistanche - 처리)/AUC2(미처리)]×100% .
복합 I-IV 및 구연산 합성 효소 활성 측정
미토콘드리아 전자 수송 사슬(ETC) 복합체 I-III 활성은 설명된 바와 같이 복합체 특이적 기질(복합체 I의 경우 NADH, 복합체 II의 경우 숙시네이트, 복합체 III의 경우 데실루비퀴놀)을 사용하여 분광광도법으로 측정되었습니다(Grad & Lemire, 2004; Hsu et al., 2005; Mark et al., 2001). 복합 IV 활성은 Sigma의 시토크롬 c 산화효소 분석 키트를 사용하여 측정되었습니다. Mitochondrial citrate synthase 활성은 Srere(1969)의 방법으로 측정하였다.
단백질 분석
미토콘드리아 분획 및 세포 용해물의 단백질 농도는 소 혈청 알부민을 표준으로 사용하는 BioRad 단백질 분석 키트를 사용하여 결정되었습니다({0}}.038–0.600 mg/mL).
통계 분석
모든 데이터는 평균의 평균 표준 오차(SEM)로 표현되었습니다. 일원 분산 분석(ANOVA)으로 분석했습니다. 사후 다중 비교는 LSD로 수행되었습니다. P 값<0.05 were="" regarded="" as="" statistically="">0.05>
결과
쥐의 심근 미토콘드리아 ATP-GC에 대한 Herba Cistanche 치료의 효과
그림 1에서 볼 수 있듯이 최대 0.5g/kg의 용량으로 Herba Cistanche 추출물을 처리한 쥐에서 심근 미토콘드리아 ATP-GC가 용량 의존적으로 증가했으며 자극 정도는 89%였습니다. 0.5g/kg의 용량에서.
쥐 심장에서 미토콘드리아 전자 수송에 대한 Herba Cistanche 치료의 효과
격리된 미토콘드리아에서 전자 수송의 정도는 MTT의 감소를 모니터링하여 측정되었습니다. 분석에 사용된 기질은 피루베이트 또는 숙시네이트였습니다. 그림 2a에서 볼 수 있듯이 Herba Cistanche 치료는 0.5g/kg의 용량에서 관찰할 수 있는 최적의 자극과 함께 쥐의 심장에서 피루브산에 의해 지원되는 미토콘드리아 전자 수송의 정도를 용량 의존적으로 증가시켰습니다. 그러나 Herba Cistanche로 처리된 쥐의 심장에서는 숙시네이트에 의해 뒷받침되는 미토콘드리아 전자 수송 정도의 유의미한 변화가 감지되지 않았습니다(그림 2b).

쥐의 심장에서 미토콘드리아 호흡 복합체 활동에 대한 Herba Cistanche 치료의 효과
그림 3에서 볼 수 있듯이 0.5g/kg의 최적 용량에서 Herba Cistanche 치료는 쥐 심장에서 복합 I(34%) 및 복합 III(22%) 활성을 유의하게 증가시켰습니다. 트리카르복실산 회로의 핵심 효소인 citrate synthase의 활성은 Herba Cistanche 처리에 의해 영향을 받지 않았다(Fig. 3). Western blot 분석은 복합 I 및 III의 단백질 수준이 Herba Cistanche 처리에 의해 영향을 받지 않는 것으로 나타났습니다(데이터는 표시되지 않음).
H9c2 세포에서 미토콘드리아 ATP-GC의 Herba Cistanche 유도 변화의 시간 경과
ATP-GC의 변화는 2~16시간의 배양 후 Herba Cistanche 처리 세포(50 및 150 µg/mL)에서 조사되었습니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 Herba Cistanche 처리는 H9c2 세포에서 ATP-GC를 시간 의존적 및 이상적 방식으로 증가시켰으며 두 약물 농도에 대해 8시간 배양 후에 관찰할 수 있는 최대 자극(각각 44% 및 89%)으로 나타났습니다. ATP-GC는 배양 시간이 16시간으로 연장되었을 때 처리되지 않은 대조군 값으로 되돌아갔다. 세포가 더 높은 농도(150μg/mL)의 당나귀 추출물로 처리되었을 때 자극이 더 일찍 시작되었습니다.
Herba의 농도 의존성
H9c2 세포에서 ATP-GC의 Cistanche 유도 증가
H9c2 세포는 4시간 동안 허브 추출물의 농도를 증가(50-300μg/mL)하여 처리했습니다. 그림 5는 Herba Cistanche 처리가 농도 의존적 방식으로 ATP-GC를 증가시켰음을 보여줍니다. 최대 자극(82%)은 300 µg/mL 농도에서 관찰할 수 있습니다.

ATP 생산의 Cistanche 추출물 증가
논의
양의 활성화에 의한 근육 수축 및 면역 반응과 같은 신체 기능을 향상시키기 위한 세포 활동의 상향 조절은 ATP 소비의 증가를 필요로 하며, 이는 차례로 미토콘드리아 산화적 인산화에 의해 지원됩니다. 현재 연구에서 Herba Cistanche 치료는 쥐의 심장에서 생체 외 미토콘드리아 ATP 생성 능력을 용량 의존적으로 증가시키는 것으로 밝혀졌습니다. 이 관찰은 양을 상쾌하게 하는 중국의 토닝 허브 중에서 Herba Cistanche 치료가 마우스 심장에서 미토콘드리아 ATP 생성에 대해 상대적으로 더 큰 자극을 생성했다는 우리의 이전 발견과 일치합니다(Ko et al., 2006). MTT의 감소에 의해 평가된 바와 같이, 미토콘드리아 ATP 생성의 향상은 숙신산이 아닌 피루브산에 의해 유도된 미토콘드리아 전자 수송의 증가와 병행되었습니다. 미토콘드리아 복합체 I-IV의 운동학적 측정에서 얻은 결과는 복합체 I과 III의 활성이 Herba Cistanche로 치료한 심장에서 증가했으며 복합체 I 활성에 대한 자극 정도가 복합체 III보다 더 크다는 것을 나타냅니다. 트리카르복실산 회로의 핵심 효소인 citrate synthase의 활성은 영향을 받지 않았으므로 Herba Cistanche 처리에 의한 미토콘드리아 ATP 생성 능력의 향상은 주로 complex I 및/또는 III 활성의 자극에 기인할 수 있습니다. 심장의 ATP 요구량의 대부분은 미토콘드리아에 의해 충족되며, 미토콘드리아는 지방산과 포도당의 NADH(복합체 I) 연결 산화에 거의 전적으로 의존합니다(Stanley et al., 1997; Taegtmeyer, 1998). 다른 호흡기 복합체보다 활성이 낮은 복합체 I은 산화적 인산화 조절에 중요한 인자로 간주됩니다. 따라서, 복합 I 활성의 자극 또는 억제는 심장 에너지에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. Western blot 분석에서 이 두 복합체의 단백질 수준에 어떠한 변화도 나타나지 않았지만(데이터는 표시되지 않음), 증가된 효소 활성은 단백질 티올 상태 및/또는 지질 환경의 변화로 인해 발생할 수 있습니다(Davey et al., 1998; Paradies et al., 2004).
허바 시스탄체 추출물배양된 H9c2 세포에서 ATP 생성 강화 효과를 제자리에서 생성할 수 있습니다. 특히 고용량에서 Herba Cistanche 치료에 의해 생성된 자극 작용의 상대적으로 조기 발병은 복잡한 I 및 III 단백질의 합성이 ATP 생성 강화에 관여할 가능성이 낮다는 생체 외 연구의 관찰과 일치합니다. 동작. Herba Cistanche에 의해 유도된 ATP 생성 강화의 실증은 생체 외 측정으로 평가된 미토콘드리아 ATP 생성 능력의 증가가 생체 조건에서 약물 치료에 의해 생성된 병렬 효과를 반영할 수 있다는 개념을 뒷받침합니다. 말산과 글루타메이트를 기질로 사용하여 분리된 미토콘드리아와 배양된 세포에서 ATP 생성을 측정하는 것은 상태 3 미토콘드리아 호흡의 간접적인 측정입니다(Chen et al., 2003). 동일한 생물발광 ATP 분석을 사용하여 처리되지 않은 쥐의 다양한 조직에서 미토콘드리아 ATP 생성 속도는 이전에 우리 실험실에서 보고된 바와 같이(Leung et al., 2005) 최근에 발표된 데이터(Drew & Leeuwenburgh, 2003)와 잘 일치했습니다. ). ATP 생성 능력은 생체 외 및 현장 분석 모두에서 ATP 수준의 시간 의존적 변화의 2단계 통합에 의해 추정되었습니다. 따라서 관찰된 약물-유도 자극 효과는 비교를 위해 확대되었다. 생체 외 쥐 심장 미토콘드리아에서 Herba Cistanche 처리에 의한 ATP 생성 능력의 향상은 제자리에서 H9c2 세포의 ATP 생성 자극과 병행되었습니다. 생체 외 생쥐 심장에서 Herba Cistanche를 포함한 양강화 한약재에 ATP 생성 강화 활성이 있음을 감안할 때(Ko et al., 2006), 결과는 H9c2 세포의 ATP 생성 능력 측정을 시사합니다. situ는 양기(陽氣)를 돋우는 한약이나 약초의 약리학적 검사로 사용될 수 있다.
결론적으로, Herba Cistanche 추출물 처리는 생체 외 및 제자리 H9c2 세포에서 쥐의 심장에서 미토콘드리아 ATP 생성 능력을 향상시킬 수 있습니다. 이 발견은 양기의 약리학적 기초가 미토콘드리아 ATP 생성을 자극함으로써 신체 기능의 향상을 포함한다는 우리의 가정을 뒷받침합니다.

Herba Cistanche 추출물은 미토콘드리아 ATP 생성 능력을 향상시킵니다.
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