Antagonistic effect of luteolin from Cirsium maackii on dopamine D4 and vasopressin 1A receptor

Abstract

엉겅퀴 (Cirsium japonicum var. maackii (Maxim.) Matsum)는 전통 약재로, 그 추출물과 이차대사산물은 다양한 치료효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 아직 이 추출물의 항정신성 및 항우울증 활성에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서 엉겅퀴 메탄올 추출물은 인간 모노아민산화효소 A(hMAO-A)에 적절한 효과(100 µg/m 에서 41.50 ± 1.68%로 저해)를 보였다. 에틸아세테이트(EtOAc) 분획물 (IC50 = 6.12 ± 1.29 µg/mL)과 부탄올(n-BuOH) 분획물 (IC50 = 89.25 ± 3.09 µg/mL)에서도 저해 효과 확인하였다. 분리된 화합물들은 루테올린(luteolin), 루테올린 5-O-β-D-글루코피라노사이드(luteolin 5-O-β-D- glucopyranoside) 및 루테올린7-O-β-D-글루코피라노사이드(luteolin 7-O-β-D-glucopyranoside))로 동정되었으며 특히 루테올린이 모노아민산화효소 A를 선택적, 효과적으로 저해하였다(IC50 = 8.57 ± 0.47 µM). 또한, 루테올린은 세포기반 GPCR 시험에서 바소프레신 V1A 수용체(IC50 = 19.49 ± 6.32 µM) 및 도파민 D4 수용체 (IC50 = 39.59 ± 1.46 µM)의 선택적인 길항제 역할을 하였다. 엉겅퀴에서 분리 한 루테올린의 바소프레신 1A 및 도파민 D4 수용체의 길항제 역할에 대해서는 보고된 바가 없다. 또한 분자 도킹 시뮬레이션을 통해 수소결합 및 소수성 결합이 루테올린과 모노아민산화효소 A, 바소프레신 1A 및 도파민 D4 수용체와의 결합에.주요함을 알아냈다. 이로부터 바소프레신 1A 및 도파민 D4 수용체가 루테올린의 주요 GPCR 타겟임을 증명했다. 이를 바탕으로 루테올린이 파킨슨병 환자에게서 나타나는l-DOPA 유도 운동장애 및 우울증과 불안증세를 완화하는데 효과가 있음을 밝혀냈다.

Cirsium japonicum var. maackii (Maxim.) Matsum, a Korean milk thistle, has a long history of use in traditional medicine, and versatile therapeutic effects have been reported for C. maackii extract and its secondary metabolites. However, no previous studies have investigated its antipsychotic and antidepressant activity. In this study, we found moderate inhibition of the hMAO-A isozyme (41.50 ± 1.68% at 100 µg/mL) by the methanol extract of C. maackii. Furthermore, we observed potent inhibition by the ethyl acetate fraction (IC50 = 6.12 ± 1.29 µg/mL), followed by the n-butanol fraction (IC50 = 89.25 ± 3.09 µg/mL). Among the isolated compounds (luteolin, luteolin 5-O-β-D-glucopyranoside, and luteolin 7-O-β-D-glucopyranoside), luteolin exhibited potent and selective hMAO-A inhibition (IC50 = 8.57 ± 0.47 µM) over hMAO-B. Similarly, in GPCR cell-based assays, luteolin had a selective antagonist effect on the vasopressin V1AR (IC50 = 19.49 ± 6.32 µM) and dopamine D4 receptor (IC50 = 39.59 ± 1.46 µM). To the best of our knowledge, our work is the first to report that luteolin isolated from C. maackii has an antagonist effect on hV1AR and hD4R. We also used a molecular docking simulation to find that hydrogen bonds and hydrophobic interactions were responsible for the stability of the luteolin-hMAO-A, luteolin-hV1AR, and luteolin-hD4R complexes. Overall results demonstrated hV1AR and hD4R as prime GPCR targets of luteolin. These findings could pave the way to explore the efficacy of luteolin more comprehensively.