本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。
Abstract
本文評估了異槲皮素（槲皮素-O-3葡萄糖苷-槲皮素，IQ）作為一種翅果連翹葉的乙醇提取物（ADLE）的功能成分對攝護腺細胞增殖和凋亡及其對良性攝護腺增生（BPH）IGF-1/PI3K/Akt/mTOR通路的影響。采用UHPLC-qTOF-MS和HPLC對ADLE中的代謝產物進行了分析。將IQ口服給藥（1或10 mg/kg）給丙酸睪丸酮誘導的BPH大鼠模型，並評價其對攝護腺重量的影響。分析了IQ對LNCaP細胞中雄激素受體（AR）信號轉導的影響。還檢查了IGF-1和IQ是否影響BPH-1細胞中的IGF-1/PI3K/Akt/mTOR通路。對ADLE中的代謝產物進行鑒定和定量，證實ADLE含有豐富的IQ（20.88 mg/g）。在BPH大鼠模型中，IQ顯著降低中攝護腺的大小，並以濃度依賴的方式顯著降低大鼠攝護腺組織和LNCaP細胞中AR信號因子的表達。IQ也抑制了BPH-1細胞中IGF-1激活的PI3K/AKT/mTOR通路。在BPH-1細胞中，IQ導致G0/G1期阻滯，抑制增殖因子的表達，同時誘導細胞凋亡。因此，IQ顯示出用作BPH藥物和營養保健品的潛力。
Introduction
良性攝護腺增生（BPH）是一種與男性衰老有關的慢性疾病，但其確切病因仍不清楚。BPH常引起膀胱出口梗阻、下尿路癥狀，嚴重時可引起腎功能衰竭和膀胱失代償。隨著社會的老齡化,BPH患者的數量將繼續增加。BPH的藥物治療僅限於α受體阻滯劑，5-α還原酶抑制劑和磷酸二酯酶5抑制劑。
BPH被認為主要是由於隨著年齡的增長，內分泌功能惡化導致雄性激素分泌減少，並與代謝綜合征、高胰島素血癥、種族、肥胖、高血壓、糖尿病、低密度膽固醇和吸煙有關。雄激素與AR的結合，配體誘導的轉錄因子對攝護腺的生長發育至關重要。然而，過度的AR被認為是攝護腺癌和攝護腺增生的主要因素。另一方面，男性的循環雄激素水平隨著年齡的增長而降低，但有報道稱BPH患者攝護腺中的睪酮水平與正常人相似。據報道，增生組織的攝護腺二氫睪酮（DHT）水平比正常攝護腺高出好幾倍。這表明，將睪酮轉化為DHT的雄激素結合雄激素受體（AR）和2型5α還原酶（5AR2）的活性參與了BPH的發生。此外，磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B/雷帕黴素機制靶點（PI3K/Akt/mTOR）信號通路參與異常攝護腺發育。這一途徑的過度激活與攝護腺細胞的異常增殖有關。AR可以誘導攝護腺基質細胞產生胰島素樣生長因子（IGF-1），並通過周圍攝護腺上皮細胞中的IGF-1R受體促進增殖。先前的研究表明，用雷帕黴素治療的BPH患者，攝護腺增生受到抑制。廣泛應用於糖尿病治療的二甲雙胍，通過激活AMP活化蛋白激酶，抑制MTOR信號根據最近的研究，二甲雙胍還能抑制攝護腺細胞的過度生長，顯示其作為治療BPH的潛力。因此，攝護腺增生癥治療不僅可以抑制AR信號,而且可以靶向IGF-1/PI3K/Akt/mTOR信號。
槲皮素也抑制PI3K/Akt/mTOR信號轉導，具有抗癌作用，抗炎，抗過敏和抗糖尿病效果。槲皮素主要以異槲皮酮（槲皮素-O-3-葡萄糖苷-槲皮素，IQ）和蕓香苷（3-蘆丁）的形式分佈在天然植物中而不是苷元。以前的研究表明翅果連翹葉的乙醇提取物（ADLE），一種原產於韓國的植物，影響攝護腺增生癥。在後續研究中，使用超高效液相色譜-四極桿飛行時間質譜法（UPLC-qTOF MS）分析了ADLE的代謝物，證實了IQ的高豐度（圖1A-B）。然而，IQ對BPH的影響尚不清楚。因此，本文研究了IQ是否通過抑制AR信號傳導和PI3K/AKT/mTOR通路來抑制BPH。
Results
UPLC-QTOF/MS測定翅果連翹葉中的化合物
用UPLC-串聯MS研究了影響BPH的ADLE代謝產物（圖1A-B）。ADLE富含毛蕊花甙、蘆丁和IQ（圖1C）。在以前的研究中，LNCaP細胞用春季和秋季收獲的ADLE處理。秋季收獲的ADLE對AR信號有較大的抑制作用。HPLC結果顯示，秋季收獲的ADLE含有IQ（20.88 mg/g）、蘆丁（29.03 mg/g）和毛蕊花苷（72.16 mg/g）。而春季收獲的ADLE含有IQ（12.49 mg/g）、蘆丁（27.77 mg/g）和毛蕊花苷（112.46 mg/g）。
圖1 ADLE的超高效液相色譜-四極桿時間-關光質譜圖
IQ對BPH大鼠模型攝護腺組織的影響
采用TP誘導的BPH大鼠模型確認IQ是否緩解了BPH。良性攝護腺增生組的攝護腺大小明顯大於對照組（圖2A-C）。然而，與BPH組相比，BPH組服用IQ後，攝護腺體積的縮小呈濃度依賴性。與BPH組相比，攝護腺的大小有所減少。根據攝護腺指數，IQ低於FI，但差異不顯著。BPH組經蘇木精和伊紅染色顯示攝護腺上皮細胞過度增生，管腔面積減少。相比之下，攝護腺增生組的IQ抑制了上皮組織的過度增生和更大的管腔面積，與對照組的結果相似（圖2D）。在攝護腺中，基質是支撐上皮細胞的纖維肌基質。攝護腺基質由兩種不同類型的成纖維細胞和平滑肌細胞以及相互連接的膠原蛋白、蛋白多糖和細胞外基質（ECM）組成。Masson三色染色顯示，平滑肌細胞為紅色，膠原纖維為藍色（圖2E）。與對照組相比，BPH組攝護腺纖維化，纖維結締組織數量增加（圖2E）。另一方面，當IQ治療時，證實攝護腺纖維化改善到與對照組相似的水平，這與Fi給藥組相似。因此，IQ有類似的效果，Fi在BPH誘導的大鼠，並顯示出濃度依賴性的改善，這表明IQ可以減輕BPH。
圖2 IQ給藥對TP誘導的BPH大鼠攝護腺組織的影響
美國最新研究：“威而鋼”可能存在致命副作用？男科專家說出實情
IQ對BPH中AR信號通路的影響
IQ對AR信號的抑制作用在大鼠組織和LNCaP細胞（一種雄激素依賴性攝護腺癌細胞系）中得到證實。在大鼠BPH誘導後，5AR2、AR、SRC-1和PSA的表達增加，而IQ（1或10 mg/kg）治療可降低其表達（圖3A）。免疫組化結果顯示，BPH組大鼠攝護腺組織中AR的表達明顯高於對照組，IQ（1或10 mg/kg）和FI給藥降低（圖3B）。本研究比較了ADLE（25、50和100 μg/mL）和IQ（10、25和50 μmol/L）對LNCaP細胞的影響，證實了IQ是ADLE的功能成分。采用MTT法評估了ADLE和IQ對LNCaP細胞活力的濃度依賴性影響（圖3C）。IQ濃度為10 μmol/L和ADLE濃度為50 μg/mL時，細胞活力明顯降低。根據MTT法的結果，高ADLE濃度為100 μg/mL，IQ為20 μmol/L。隨後，研究了當TP應用於LNCaP細胞時，IQ是否抑制AR信號。LNCaP細胞經TP處理後，5AR2、AR和PSA的表達明顯高於未處理組。當LNCaP細胞被ADLE和IQ處理時，5AR2、AR和PSA的表達被抑制，且呈濃度依賴性（圖3D）。通過定量PCR分析代表性的AR靶基因的表達結果表明，ADLE和IQ顯著抑制AR靶基因的表達（圖3E）。有趣的是，IQ和ALDE抑制AR的表達，類似於AR抑制劑和恩雜魯胺。因此，IQ幹擾AR信號，結果表明，ADLE中大量包含的IQ是抑制AR信號傳導的功能成分。
圖3 IQ對TP誘導的BPH大鼠AR信號轉導蛋白表達的影響
IQ對BPH中PI3K/AKT通路的影響
IGF-1是調節基質-上皮相互作用的主要因子，通過激活IGF-1R，通過PI3K/AKT/mTOR通路在BPH的發育中起關鍵作用。本文研究了IQ和ADLE是否能抑制BPH-1細胞中IGF-1處理誘導的PI3K/Akt/mTOR通路活性。為了確定合適的實驗濃度，在MTT測定中確認了不同的ADLE和IQ濃度（圖4A）。ADLE組細胞活力顯著降低50 μg/mL，IQ組細胞活力顯著降低10 μmol/L。根據MTT測定結果，在高濃度下使用ADLE（100 μg/mL）和IQ（50 μmol/L）。如圖5B所示，PI3K/Akt/mTOR通路在IGF-1處理的BPH-1細胞中被激活。經IQ或ADLE處理的BPH-1細胞對IGF-1介導的PI3K/Akt/mTOR通路的激活具有濃度依賴性抑制作用。IQ下調AKT的磷酸化作用類似於LY294002（一種具有代表性的PI3K抑制劑）的作用。用免疫熒光法分析BPH-1細胞中p-AKT的表達，結果表明ADLE以濃度依賴的方式降低p-AKT的表達（圖4C）。IQ也降低p-AKT表達的濃度依賴性的方式，這一結果與LY294002相似。此外，IQ抑制mTOR的磷酸化，類似於mTOR抑制劑雷帕黴素。根據這些結果，IQ和ADLE抑制了攝護腺上皮細胞的PI3K/Akt/mTOR通路。
圖4 IQ給藥對BPH-1細胞中IGF-1/PI3K/Akt/mTOR通路的影響
圖5 BPH中IQ管理的抗增殖作用
IQ對BPH增殖的影響
AR信號和通過IGF-1/PI3K/Akt/mTOR通路的表達細胞增殖相關因子有助於BPH的發展。IQ通過抑制AR信號傳導和IGF-1/PI3K/Akt/mTOR通路來抑制增殖因子的表達。在BPH大鼠模型中，與對照組相比，PCNA和細胞周期蛋白D1過表達（圖6A）。BPH+IQ10組PCNA和細胞周期蛋白D1的表達顯著低於BPH組。本文還研究了IGF-1誘導的細胞生長因子在BPH-1細胞中的表達。與IGF-1未處理組相比，BPH-1細胞的IGF-1處理顯著增加了細胞周期蛋白D1、細胞周期蛋白D2、細胞周期蛋白D3、CDK2、CDK4和CDK6的表達（圖5B）。與IGF-1治療組相比，ADLE和IQ抑制細胞周期蛋白和CDK的表達。使用熒光活化細胞分選的細胞周期分析表明，IGF-1處理的BPH-1細胞降低了G0/G1期比率，增加了G2/M期比率（圖5C）。與此相反，在與ADLE或IQ處理的細胞中，G0/G1期細胞的比例以濃度依賴性的方式增加，G2/M期細胞的比例下降。
圖6 BPH中IQ給藥的細胞凋亡作用
IQ對攝護腺增生細胞凋亡的影響
細胞增殖和凋亡之間的不平衡導致BPH。以前的實驗表明，IQ抑制BPH細胞增殖。證實了在IQ處理的BPH和BPH-1細胞系中細胞凋亡相關因子的表達。在BPH誘導的大鼠中，IQ下調Bcl-2的表達，抑制了細胞凋亡，並上調了BAX的表達，BAX表達誘導了細胞凋亡（圖6A）。在IGF-1處理的BPH-1細胞中，IQ以濃度依賴的方式下調Bcl-2的表達並上調Bax的表達（圖6B）。ADLE對BPH-1細胞的凋亡誘導作用可能與ADLE所含的IQ有關。因此，IQ通過抑制過度增殖和誘導細胞凋亡來抑制BPH的發展。
Discussion
本研究旨在確定ADLE中與BPH大鼠攝護腺減小有關的功能成分。研究結果證實，ADLE含有豐富的毛蕊花苷、蘆丁和IQ（圖1A-C）。此外，與春季收獲的ADLE相比，秋季收獲的ADLE的IQ含有大約高出兩倍以上。在BPH的增生過程中，雄激素似乎激活AR信號和PI3K/Akt/mTOR通路，以刺激攝護腺細胞生長增殖，並降低攝護腺組織凋亡率。許多研究表明IQ抑制PI3K/Akt/mTOR通路。因此，假設IQ可以通過抑制雄激素激活的PI3K/Akt/mTOR通路來緩解BPH。結果表明IQ以濃度依賴性方式減小了BPH大鼠的攝護腺大小（圖2A-C）。然後研究了IQ是否抑制雄激素激活的AR信號。IQ顯著降低大鼠攝護腺組織和LNCaP細胞中AR信號因子的表達，與目前使用的Fi治療方法類似（圖3C）。在以前的研究中ADLE也通過有效抑制AR信號來減少攝護腺的大小。發現在ADLE中含有豐富的IQ抑制AR信號，這表明IQ是ADLE的一種功能成分，並影響BPH。
此外，高血IGF-1水平，以及相對較低的血液睪酮水平與衰老相關的性激素失衡，似乎加速了糖尿病和肥胖者的BPH發病。BPH也與代謝綜合征相關。作為代表性的例子，有代謝綜合征的BPH患者的攝護腺年增長率明顯高於無代謝綜合癥的患者。其機制可能與引起代謝綜合征和主要內分泌異常的高胰島素血癥有關，並且被認為是由於IGF-1介導的胰島素對細胞增殖和胰島素的抗凋亡作用所致。IGF-1的表達通過AR信號途徑增加，通過激活IGF-1介導的PI3K/AKT/mTOR信號途徑觸發細胞生長和增殖。因此，抑制IGF-1激活PI3K/AKT/mTOR通路的藥物可能對BPH有效。這種效應可能會擴大目前的BPH治療方案的選擇。因此，研究了BPH-1細胞中PI3K/AKT/mTOR通路的激活以及ADLE和IQ在IGF-1處理後是否有效地抑制了這一機制。ADLE和IQ以濃度依賴的方式抑制PI3K/AKT/mTOR通路的激活，類似於PI3K抑制劑LY294002和mTOR抑制劑雷帕黴素。先前的一項研究表明，雷帕黴素的給藥在臨床上可有效減少BPH患者的攝護腺大小。由於IQ抑制PI3K/AKT/mTOR通路，細胞周期蛋白的表達顯著降低，細胞停滯在G0/G1期（圖5C）。相反，IQ通過降低Bcl-2的表達和增加TP誘導的BPH大鼠模型和BPH-1細胞中Bax的表達來誘導細胞凋亡。因此，結果表明，IQ抑制雄激素誘導的AR信號激活，IGF-1誘導PI3K/Akt/mTOR通路激活，從而抑制細胞增殖，提高細胞凋亡率。
雷帕黴素誘導自噬，延緩衰老，並顯示出對癌癥以及代謝性疾病（如2型糖尿病和心血管疾病）的療效。因此，激活自噬的藥物可能緩解BPH。此外，IQ在多個癌細胞中誘導自噬，並誘導自噬性凋亡。BPH還激活自噬抑制細胞增殖和增加細胞死亡率。然而，目前尚不清楚IQ是否在體內和體外能誘導自噬並抑制PI3K/Akt/mTOR通路。需要進一步的研究來探討BPH中IQ的自噬誘導活性。
相比之下，幾項研究報告稱，使用槲皮素作為配基的IQ表現出比槲皮素更高的吸收率。槲皮素僅通過被動轉運吸收，而IQ不僅以糖苷形式吸收，而且以槲皮素形式被腸上皮細胞分泌的乳糖酶-根皮苷水解酶吸收。因此，盡管IQ具有與槲皮素相似的功效，但它在許多組織中比槲皮素更具生物利用度，表明它在較低濃度下的效果比槲皮素更大。然而，沒有比較槲皮素和IQ在攝護腺中的生物利用度和功效的差異；因此，槲皮素和IQ對BPH的影響是否存在機制差異尚不清楚，需要進一步研究。此外，尚不清楚槲皮素及其葡萄糖苷、IQ和蘆丁對BPH的影響是否存在機制差異。因此，還應比較槲皮素、IQ和蘆丁在BPH中的活性。綜上所述，IQ在BPH大鼠模型中有效減小了攝護腺大小，並在體外有效抑制了AR信號傳導和PI3K/AKT/mTOR通路，表明其作為BPH治療的潛力。
Alleviatory effect of isoquercetin on benign prostatic hyperplasia via IGF-1/PI3K/Akt/mTOR pathway
Young-Jin Choia,b,c, Meiqi Fand, Nishala Erandi Wedamullaa,b,c,e, Yujiao Tangf, Eun-Kyung Kimg,h,*
a Department of Food Science and Nutrition, Dong-A University, Busan 49315, Republic of Korea
b Center for Silver-targeted Biomaterials, Brain Busan 21 Plus program, Dong-A University, Busan 49315, Republic of Korea
c Department of Health Sciences, the Graduate School of Dong-A University, Busan 49315, Republic of Korea
d Division of Food Bioscience, College of Biomedical and Health Sciences, Konkuk University, Chungju 27478, Republic of Korea
e Department of Export Agriculture, Faculty of Animal Science and Export Agriculture, Uva Wellassa University, Badulla 90000, Sri Lanka
f School of Bio-Science and Food Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130600, China
g Nutritional Education Major, Graduate School of Education, Dong-A University, Busan 49315, Republic of Korea
h Nutrinomics Lab. Co., Ltd., Busan 49315, Republic of Korea
*Corresponding author.
Abstract
We evaluated the effect of isoquercetin (quercetin-O-3-glucoside-quercetin, IQ) as a functional component of Abeliophyllum disistichum Nakai ethanol extract (ADLE) on prostate cell proliferation and apoptosis and its effects on the IGF-1/PI3K/Akt/mTOR pathway in benign prostatic hyperplasia (BPH). Metabolites in ADLE were analyzed using UHPLC-qTOF-MS and HPLC. IQ was orally administered (1 or 10 mg/kg) to a testosterone propionate-induced BPH rat model, and its effects on the prostate weight were evaluated. The effect of IQ on androgen receptor (AR) signaling was analyzed in LNCaP cells. Whether IGF-1 and IQ affect the IGF-1/PI3K/Akt/mTOR pathway in BPH-1 cells was also examined. The metabolites in ADLE were identified and quantified, which confirmed that ADLE contained abundant IQ (20.88 mg/g). IQ significantly reduced the prostate size in a concentration-dependent manner in a BPH rat model, and significantly decreased the expression of AR signaling factors in the rat prostate tissue and LNCaP cells in a concentration-dependent manner. IQ also inhibited the PI3K/AKT/mTOR pathway activated by IGF-1 treatment in BPH-1 cells. In BPH-1 cells, IQ led to G0/G1 arrest and suppressed the expression of proliferation factors while inducing apoptosis. Thus, IQ shows potential for use as a pharmaceutical and nutraceutical for BPH.
男性ED選擇高劑量西地那非好，還是低劑量他達拉非好，聽2點建議
Reference:
CHOI Y J, FAN M Q, WEDAMULLA N E, et al. Alleviatory effect of isoquercetin on benign prostatic hyperplasia via IGF-1/PI3K/Akt/mTOR pathway[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(3): 1698-1710. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250216.
翻譯：羅敬（實習）
編輯：梁安琪；責任編輯：張睿梅
封面圖片來源：圖蟲創意
為進一步促進動物源食品科學的發展，帶動產業的技術創新，更好的保障人類身體健康和提高生活品質，北京食品科學研究院和中國食品雜志社將與陜西師范大學、新疆農業大學、浙江海洋大學、甘肅農業大學、大連民族大學、西北大學於2024年10月14-15日在陜西西安共同舉辦“2024年動物源食品科學與人類健康國際研討會”。
長按或掃碼了解詳情
為加強企業主導的產學研深度融合，促進食品科研成果轉化和服務地方經濟產業，由全國糖酒會主辦，北京食品科學研究院、中國食品雜志社和中糧會展（北京）有限公司承辦的“食品科技成果交流會”將於2024年10月29-31日糖酒會期間在深圳國際會展中心舉辦 ，以當前食品科技發展趨勢和食品產業發展的重點科技需求為導向，針對食品產業發展面臨的重大科技問題，交流和借鑒國外經驗，為廣大食品科研工作者和生產者提供新的思路，指明發展方向。
長按或掃碼進行註冊
會議招商招展
聯系人：楊紅；電話：010-83152138；手機：13522179918（同號）
