Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11387
Title: | Antidiabetic activity of Rhinacanthins-rich extract and Rhinacanthin-C |
Other Titles: | ฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดของสารสกัดที่มีไรนาแคนธินปริมาณสูงและของไรนา-แคนธินซี |
Authors: | Pharkphoom Panichayupakaranant Muhammad Ajmal Shah Faculty of Pharmaceutical Sciences (Pharmacognosy and Pharmaceutical Botany) คณะเภสัชศาสตร์ ภาควิชาเภสัชเวทและเภสัชพฤกษศาสตร์ |
Keywords: | Herbs Therapeutic use;Diabetes Treatment |
Issue Date: | 2017 |
Abstract: | Rhinacanthins-rich extract (RRE) is a semi purified leaf extract that contains 60% w/w of rhinacanthin-C (RC) obtained from Rhinacanthus nasutus leaf, a popular medicinal plant used in Thai traditional medicine and an herbal drink in Taiwan and China. RRE was prepared by microwave assisted green extraction method along with a simple step of fractionation using Amberlite® column. RC, rhinacanthin- D (RD) and rhinacanthin-N (RN) were isolated from the RRE using silica gel column chromatography. In this study, RRE and its marker compounds were investigated for their antidiabetic potential using in vitro a-glucosidase inhibition, superoxide scavenging, antiglycation, glucose uptake stimulation and adipogenic inhibition assays. An in vivo experiment using nicotinamide-streptozotocin induced diabetic rats was also performed to validate and compare the hypoglycemic and hypolipidemic activity of RRE with its major constituent RC. Moreover, in silico studies were conducted to predict structure activity relationship, pharmacokinetic and toxicity profile of rhinacanthins. RRE (IC50 value of 25.0 μg/mL) exhibited a-glucosidase inhibitory activity nearly equal to that of RC (IC50 value of 22.6 μg/mL) but stronger than that of RD (IC50 value of 71.5 μg/mL) and the standard drug, acarbose (IC50 value of 395.4 μg/mL), while RN was inactive. Kinetic studies revealed that both RRE and RC exhibited noncompetitive a-glucosidase inhibitory activity, while combinations of either RRE or rhinacanthin-C with acarbose (competitive inhibitor) at low concentrations (IC50, IC50 and IC50) showed a synergistic inhibitory effect. In silico studies identified the binding mode of RC highlighting the formation of both polar and apolar contacts of ligand with a-glucosidase. Superoxide scavenging activity was performed by cyclic voltammetry and fructose mediated human serum albumin glycation model was used for antiglycation activity. Molecular interaction studies were conducted to identify the structure activity relationships of rhinacanthins. On the basis of kinetic measurements, RRE exhibited the most potent antioxidant activity via E,C; mechanism, with an ICso value of 8.0 μg/mL, antioxidant capacity of 39439 M and binding constant of 45709 M''. Antiglycation assay showed that RRE exhibited almost same glycation inhibitory effect to that of RC, with ICso values of 39.7, and 37.3 μg/mL, respectively, but higher than that of RD (IC50 of 50.4 μg/mL), RN (IC50 of 89.5 μg/mL) as well as the positive control, rutin (IC50 of 41.5 μg/mL). The potent superoxide scavenging and albumin glycation inhibitory effect of RRE rationalized its therapeutic application in various chronic diseases especially in the complications of diabetes. Obesity is one of the imperative dynamic in the incidence and intensification of type 2 diabetes mellitus (T2DM). R. nasutus leaf extracts are previously reported for their antidiabetic and antiobesity potential. In the present study, RRE and its marker compounds have been evaluated for glucose uptake stimulatory and antiadipogenic activities in 3T3-L1 and L6 cells. Glucose uptake stimulation in both 3T3-L1 and L6 cells was performed by quantification of residual glucose in the media using glucose oxidase kit. Antiadipogenic activity in 3T3-L1 adipocytes was performed by intracellular lipids quantification using oil red O dye. At the highest effective dose, RRE (20 μg/mL) exhibited satisfactory glucose uptake stimulatory effect in 3T3-L1 adipocytes that is nearly equal to RN (20 μg/mL) and the positive control insulin (0.58 μg/mL), but higher than RC (20 μg/mL) and RD (20 μg/mL). In addition, treatments of L6 myotubes showed that RRE (2.5 μg/mL) exhibited potent and same glucose uptake stimulation (>80%) to RC (2.5 μg/mL) and the standard drugs, insulin (2.90 μg/mL) and metformin (219.5 μg/mL), but higher than RD (2.5 μg/mL) and RN (2.5 μg/mL). Furthermore, RRE (20 μg/mL) exhibited potent antiadipogenic effect in 3T3-L1 adipocytes, which was equivalent to RC (20 μg/mL) but higher than RD (20 μg/mL) and RN (20 μg/mL). In animal experiments, RRE (24.11 mg/kg equivalent to 15 mg/kg RC content), RC (15 mg/kg) and the standard drug glibenclamide (600 μg/kg) were comparatively assessed for their hypoglycemic and hypolipidemic activity in nicotinamide-streptozotocin induced diabetic rats for 28 days. RRE and RC significantly reduced the fasting blood glucose, HbA1c and food/water intake, while increased the insulin level and body weight in diabetic rats without affecting the normal rats. The serum lipid, liver and kidney biomarkers were markedly normalized by both RRE and RC in diabetic rats without affecting the normal rats. Moreover, the histopathology of pancreas revealed that RRE and RC evidently restored the islets of Langerhans in diabetic rats. The overall results indicated that RRE has significantly comparable antidiabetic potential to that of RC. Furthermore, the in silico pharmacokinetic and toxicity analysis predicts that RC is orally non-toxic, non- carcinogenic and non-mutagenic with a decent bioavailability. The undertaken study suggests that RRE could be used as an effective natural remedy in the treatment of diabetes. |
Abstract(Thai): | สารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูงเป็นสารสกัดกึ่งบริสุทธิ์ ที่มีปริมาณไรนา แคนธินซีร้อยละ 60 โดยน้ําหนัก สารสกัดดังกล่าวเตรียมได้จากใบทองพันชั่ง ซึ่งเป็นพืช สมุนไพรชนิดหนึ่งที่นิยมนํามาใช้รักษาโรคในการแพทย์แผนไทย นอกจากนี้ในประเทศ ไต้หวันและจีนยังใช้เป็นเครื่องดื่มสมุนไพรด้วย การเตรียมสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริ มาณสูงจะใช้วิธีการสกัดด้วยคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งเป็นวิธีการสกัดสารที่ได้รับการยอมรับ ว่าเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จากนั้นน่าสารสกัดมาแยกสารด้วยคอลัมน์ชนิด Amberlite ส่วนการแยกสารไรนาแคนธินซี, ไรนาแคนธันดี และ ไรนาแคนธันเอ็น จาก สารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูง ใช้คอลัมน์ชนิด silica gel การศึกษานี้ได้ทดสอบ ศักยภาพในการรักษาโรคเบาหวานของสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูง และ ไรนา แคนธินที่ใช้เป็นสารมาตรฐาน โดยการทดสอบฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ a-glucosidase ใน หลอดทดลอง และทดสอบฤทธิ์ superoxide scavenging, ฤทธิ์ต้านการเกิดไกลเคชั่น, ฤทธิ์กระตุ้นการนํากลูโคสเข้าเซลล์ และ ฤทธิ์ยับยั้งการสร้างเซลล์ไขมัน นอกจากนี้ ยัง ทดสอบฤทธิ์ลดระดับน้ําตาลและไขมันในเลือด ของสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูง และ ไรนาแคนอินซี ในหนูทดลองที่ถูกทําให้เป็นโรคเบาหวานด้วยการให้ nicotinamide และ streptozotocin และศึกษาเพื่อทํานายความสัมพันธ์ระหว่างโครสร้างทางเคมีของ สารกับ รูปแบบของเภสัชจลนศาสตร์และความเป็นพิษของไรนาแคนธันโดยใช้โปรแกรม คอมพิวเตอร์ สารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูงมีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ a-glucosidase (IC50 เท่ากับ 25.0 ug/mL) ได้ใกล้เคียงกับไรนาแคนธินซี (IC50 เท่ากับ 22.6 ug/mL) และมี ฤทธิ์ดีกว่าไรนา-แคนเนดี (IC50 เท่ากับ 71.5 ug/mL) และยามาตรฐาน acarbose (IC50 เท่ากับ 395.4 g/mL) ในขณะที่ไรนาแคนอินเอ็น ไม่มีฤทธิ์ดังกล่าว การศึกษาทางจล ศาสตร์พบว่าทั้งสารสกัดที่มีไรนา-แคนในปริมาณสูงและไรนาแคนธินซีมีฤทธิ์ยับยั้ง เอนไซม์ a-glucosidase แบบ noncompetition และสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูง และไรนาแคนธินซียังช่วยเสริมฤทธิ์ของ acarbose (competitive inhibitor) เมื่อให้ ร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นต่ํา (IC50, IC50 and IC5o) และจากการศึกษาด้วย โปรแกรมคอมพิวเตอร์พบว่าไรนาแคนอินซีจับกับเอนไซม์ a-glucosidase โดยใช้ส่วน ของโมเลกุลทั้งที่มีขั้วและไม่มีขั้ว การทดสอบฤทธิ์ superoxide scavenging ใช้เทคนิค cyclic voltammetry และการทดสอบฤทธิ์ต้าน ไกลเคชั่นใช้ระบบ fructose mediated human serum albumin การศึกษาความสัมพันธ์ของโครงสร้างทางเคมีของไรนาแคนอินและฤทธิ์ใช้ molecular interaction studies พบว่าสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูงมีฤทธิ์ต้านออกซิเดชันผ่าน กลไก EC, โดยมีค่า IC50 เท่ากับ 8.0 ug/mL มีค่า antioxidant capacity เท่ากับ 39439 M' และ มีค่า binding constant เท่ากับ 45709 M การทดสอบฤทธิ์ต้านไกลเคชันพบว่า สารสกัดที่มีไรนาแคนธินปริมาณสูงมีฤทธิ์ดีเทียบเท่าไรนาแคนธินซี โดยมีค่า IC50 เท่ากับ 39.7 และ 37.3 ug/mL ตามลําดับ แต่มีฤทธิ์ดีกว่าไรนา-แคนยินดี (IC50 เท่ากับ 50.4 ug/mL), ไรนาแคนชินเอ็น (IC50 เท่ากับ 89.5 ug/mL) และสารมาตรฐาน rutin (IC50 เท่ากับ 41.5 ug/mL) การที่สารสกัดมีฤทธิ์ superoxide scavenging และฤทธิ์ต้านไกลเค แสดงให้เห็นว่าสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูงมีศักยภาพในการ ซันได้ดีมาก นําไปใช้รักษาโรคเรื้อรังต่างๆ โดยเฉพาะโรคแทรกซ้อนที่มักจะเกิดในผู้ป่วย โรคเบาหวาน โรคอ้วนเป็นเป็นอีกโรคหนึ่งที่มักจะพบในผู้ป่วยโรคเบาหวน โดยเฉพาะ โรคเบาหวานชนิดที่ 2 มีรายงานว่าสารสกัดใบทองพันชั่งมีศักยภาพในการรักษา โรคเบาหวานและโรคอ้วนได้ ในการศึกษานี้ได้ศึกษาฤทธิ์กระตุ้นการนํากลูโคสเข้าเซลล์ และ ฤทธิ์ต้านการสร้างเซลล์ไขมัน ของสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริมาณสูงและไรนา แคนกินมาตรฐาน ในเซลล์ชนิด 3T3-L1 adipocytes และ L6 myotubes การทดสอบฤทธิ์ กระตุ้นการนํากลูโคสเข้าเซลล์ทําการทดลองในเซลล์ชนิด 3T3-L1 และ L6 ด้วยวิธีการ วัดปริมาณกลูโคสที่เหลือในอาหารเพาะเลี้ยงโดยใช้ glucose oxidase kit ส่วนการ ทดสอบฤทธิ์ต้านการสร้างเซลล์ไขมันทําเฉพาะในเซลล์ไขมันชนิด 3T3-L1 ด้วยการวัด ปริมาณไขมันในเซลล์โดยใช้ oil red O dye พบว่าที่ขนาดยาที่ให้ผลดีที่สุด สารสกัดที่มี ไรนา-แคนในปริมาณสูง (20 ug/mL) มีฤทธิ์กระตุ้นการนํากลูโคสเข้าเซลล์ชนิด 3T3-L1 ได้ดีเท่ากับไรนาแคนธินเอ็น (20 ug/mL) และอินซูลิน (0.58 ug/mL) และมีฤทธิ์ดีกว่าไร นาแคนธินซี (20 ug/mL) และไรนาแคนยินดี (20 ug/mL) ส่วนในเซลล์ชนิด L6 พบว่า สารสกัดที่มีไรนาแคนธินปริมาณสูง (2.5 g/mL) มีฤทธิ์กระตุ้นการน่ากลูโคสเข้าเซลล์ (>80%) ได้ดีเท่ากับไรนาแคนอินซี (2.5 g/mL) และยามาตรฐานอินซูลิน (2.90 ug/mL) และ เม็ตฟอร์มิน (219.5 ug/mL) และมีมีฤทธิ์ดีกว่าไรนาแคนยินดี (2.5 g/mL) และไรนา แคนธันเอ็น (2.5 ug/mL) นอกจากนี้ สารสกัดที่มี ไรนาแคนธันปริมาณสูง (20 ug/mL) ยังมีฤทธิ์ต้านการสร้างเซลล์ไขมันในเซลล์ชนิด 3T3-L1 ได้ดีมาก โดยออกฤทธิ์ ได้ใกล้เคียงกับไรนาแคนชินซี (20 pg/mL) และมีฤทธิ์ดีกว่าไรนาแคนยินดี (20 ug/mL) และไรนาแคนธินอิน (20 ug/mL) การศึกษาในหนูทดลองที่ถูกทําให้เป็นเบาหวานด้วยการให้ nicotinamide และ streptozotocin เพื่อเปรียบเทียบผลในการลดระดับนํ้าตาลและไขมันในเลือดของ สารสกัดที่มีไรนา-แคนในปริมาณสูง (24.11 mg/kg ซึ่งเป็นขนาดที่สมมูลกับไรนาแคนธัน ซี 15 mg/kg) ไรนาแคนอินซี (15 mg/kg) และยามาตรฐาน glibenclamide (600 ug/kg) โดยให้สารสกัดและยาติดต่อกันเป็นระยะเวลา 28 วัน พบว่าสารสกัดที่มีไรนาแคนในปริ มาณสูงและไรนาแคนอินซีสามารถลดระดับน้ําตาลในเลือด (fasting blood glucose), ระดับ HbA1c และการกินอาหารและน้ํา และเพิ่มระดับของอินซูลินและน้ําหนักตัวหนูทอ ลองได้ แต่ไม่มีผลเหล่านี้ในหนูปกติ และมีผลทําให้ระดับของไขมันในซีรั่มและระดับของ biomarkers ในตับและไตกลับมาเป็นปกติในหนูทดลองที่เป็นเบาหวานทั้งในกลุ่มที่ได้รับ สารสกัดที่มีไรนาแคนธินปริมาณสูงและกลุ่มที่ได้รับไรนาแคนธินซี แต่ไม่มีผลเหล่านี้ใน หนูปกติ นอกจากนี้ในการศึกษาพยาธิวิทยาระดับเซลล์ของตับอ่อนพบว่า สารสกัดที่มี ไรนาแคนในปริมาณสูงและไรนาแคนธินซียังช่วยฟื้นฟูเซลล์ islets of Langerhans ใน หนูทดลองที่เป็นเบาหวานด้วย จากผลการศึกษาทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่า สารสกัดที่มีไร นาแคนธินปริมาณสูงมีศักยภาพในการรักษาโรคเบาหวานได้ทัดเทียมกับไรนา-แคนธัน ซึ และจากการทํานายผลการวิเคราะห์ทางเภสัชจลนศาสตร์และความเป็นพิษด้วย โปรแกรมคอมพิวเตอร์พบว่า สามารถให้ไรนา-แคนธิน โดยการรับประทานได้โดยไม่ เกิดความเป็นพิษ ไม่เป็นสารก่อมะเร็งและสารก่อการกลายพันธุ์ และ มีชีวปริมาณออก ฤทธิ์ (bioavailability) ที่เหมาะสม การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าสารสกัดที่มีไรนาแคนชินป ริมาณสูง เป็นสารสกัดจากธรรมชาติที่มีศักยภาพในการนํามาใช้รักษาโรค เบาหวานได้ อย่างมีประสิทธิภาพ |
Description: | Thesis (Ph.D.(Pharmaceutical Sciences))--Prince of Songkla University, 2017 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11387 |
Appears in Collections: | 570 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
419109.pdf | 2.98 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.