Das Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission für Tierversuche der Heilongjiang University of Chinese Medicine geprüft und genehmigt (Zulassung #2023021101). Alle Tierversuche wurden in Übereinstimmung mit den ARRIVE-Richtlinien (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) und den einschlägigen nationalen und institutionellen Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren durchgeführt. Da es sich bei dieser Studie um Tierversuche handelte, war die Einwilligungserklärung nach Aufklärung nicht anwendbar. Alle Verfahren zur Tierzucht und Pelzernte hielten sich strikt an die chinesischen Technischen Vorschriften für das Management der Wildtierzucht. Die Studie wurde von der Ethikkommission für Tierversuche der Heilongjiang University of Chinese Medicine, China genehmigt (Zulassung #2023021101).
Probenvorbereitung für Blaufuchsgalle
Die Ressource Blaufuchsgalle ist in der Materialtabelle angegeben. Insgesamt 30 Blaufüchse (Vulpes lagopus) wurden durch Elektroschocks eingeschläfert, gefolgt von der Fellernte und der Gallenblasenentnahme. Die Gallenblase des Blaufuchses hat eine ovale Form mit einem schmalen oberen Teil und einem geschwollenen unteren Abschnitt. Seine äußere Oberfläche ist dunkelbraun mit sichtbaren Falten, und die Kapselmembran ist dünn. Die Galle wurde sofort mit einer sterilen 1-ml-Einwegspritze aspiriert und erschien dunkelschwarz oder dunkelgrün. Die Gallenblasen wurden dann 48 h lang bei 37 °C getrocknet, um getrocknetes Blaufuchs-Gallepulver zu erhalten (Abbildung 1). Das resultierende Gallenpulver wies einen gelb-braunen Farbton mit einer glänzenden, brüchigen Textur auf. Die durchschnittliche Ausbeute an getrocknetem Gallenpulver pro Gallenblase betrug etwa 0,82 ± 0,30 g. Zur Probenvorbereitung wurden 250 mg getrocknetes Gallenpulver von Blaufuchs (wie oben beschrieben) oder Bär (siehe Materialtabelle) in 1 ml 70 % Methanol in Chromatographiequalität gelöst. Die Lösung wurde mit Ultraschall (40 kHz, 300 W) beschallt, durch eine 0,22-μm-Membran filtriert, auf ein Endvolumen von 50 ml (d. h. auf 5 mg/ml) verdünnt und für die anschließende Analyse weiter auf eine Arbeitskonzentration von 0,5 mg/ml verdünnt. Der gesamte experimentelle Arbeitsablauf ist in der ergänzenden Abbildung 1 zusammengefasst.
In dieser Studie betrug der Dosierungsbereich von Blaufuchs-Gallepulver, das für Tierversuche verwendet wurde, 5-10 g/kg, basierend auf früheren Toxizitätsbewertungen und pharmakologischen Studien, wobei bei diesen Konzentrationen keine signifikanten unerwünschten Wirkungen beobachtet wurden14,15. Bei der Aufbereitung von Gallenpulver wurden die Gallenblasen 48 h lang bei 37 °C getrocknet; Die Trocknungszeit kann jedoch je nach lokaler Luftfeuchtigkeit und Probenvolumen variieren, daher sollte der Feuchtigkeitsgehalt überprüft werden, um eine vollständige Dehydrierung zu gewährleisten. Für die Auflösung war eine Konzentration von 5 mg/ml in Methanol in Chromatographiequalität optimal für HPLC- und UPLC-Q-TOF-MS-Analysen; Eine unvollständige Auflösung oder Partikelrückstände können die analytische Genauigkeit beeinträchtigen und eine zusätzliche Beschallung oder Filtration erfordern. Eine bekannte Einschränkung ist die Variabilität in der Gallenzusammensetzung aufgrund saisonaler, ernährungsbedingter und individueller physiologischer Unterschiede bei Blaufüchsen, die sich auf die relative Häufigkeit von Wirkstoffen wie TUDCA und UDCAauswirken könnten 16. Daher wird vor der pharmakologischen Anwendung eine Chargenvalidierung durch chromatographische Profilerstellung empfohlen, um konsistente Komponentenprofile zu gewährleisten.
Pharmakologische Netzwerkanalyse
Die chemische Zusammensetzung der Blaufuchsgalle wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (siehe Materialtabelle) und Ultrahochleistungsflüssigkeitschromatographie in Verbindung mit Quadrupol-Flugzeit-Massenspektrometrie (UPLC-Q-TOF-MS) analysiert. Die HPLC wurde unter Verwendung einer SB-C18-Säule (4,6 mm x 150 mm, 5 μm) mit einer mobilen Phase bestehend aus 0,03 M Natriumdihydrogenphosphat (pH-Wert auf 4,4 mit Phosphorsäure eingestellt) als Phase A und Methanol (siehe Materialtabelle) als Phase B (Tabelle 1) durchgeführt. Die Detektionswellenlänge wurde auf 210 nm eingestellt, mit einer Flussrate der mobilen Phase von 1,0 mL/min und die Säulentemperatur betrug 40 °C. Das Injektionsvolumen betrug 10 μL. DIE UPLC-Q-TOF/MS-Analyse wurde mit einer UPLCTM HSS T3-Säule durchgeführt (siehe Materialtabelle). Die mobile Phase bestand aus Acetonitril (A)-0,1%iger wässriger Ameisensäurelösung (B; siehe Materialtabelle). Das Gradientenelutionsprogramm war wie folgt: 0-25,0 min, 98%-2% A und 25,0-28,0 min, 2%-2% A bei einer Flussrate von 4 mL/min. Die Säulentemperatur wurde bei 35 °C gehalten. Die Massenspektrometrie wurde unter Verwendung einer Elektrospray-Ionisationsquelle (ESI) mit folgenden Parametern durchgeführt: Lösungsmittelgasdurchfluss von 650 l/h, Lösungsmittelgastemperatur von 350 °C, Kegelgasdurchfluss von 50 l/h, Ionenquellentemperatur von 120 °C, Kapillarspannung von 2,8 kV (positiver Ionenmodus) und 2,0 kV (negativer Ionenmodus), Kegelspannung von 25 V und Kollisionsenergie von 6 eV. Die Spektren wurden alle 0,2 s mit einem Intervall von 0,02 s aufgenommen. Leucin-Enkephalin (siehe Materialtabelle; [M+H]+=556.2771) wurde als Referenzkalibrierlösung bei einer Konzentration von 40 fmol/μL und einer Flussrate von 15 μL/min verwendet17.
Analyse der chemischen Zusammensetzung und Vorhersage des Ziels
Die Wirkstoffe der Blaufuchsgalle wurden mittels HPLC und UPLC-Q-TOF/MS mit Aurocholsäure und Natriumtauuroursodeoxycholat (siehe Materialtabelle) als interne Standards identifiziert18. Die Strukturformeln der identifizierten Verbindungen wurden aus der PubChem-Datenbank abgerufen (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Um potenzielle bioaktive Ziele zu erforschen, wurden die Wirkstoffe der Blaufuchsgalle in der PharmMapper-Datenbank (http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/) abgefragt, um assoziierte Genziele zu identifizieren.
Unter Verwendung von alkoholischen Leberschäden und alkoholinduzierten Leberschäden als Schlüsselwörter wurden krankheitsbezogene Gene aus den Datenbanken GeneCards (https://www.genecards.org/) und OMIM (https://omim.org/) gewonnen. In der GeneCards-Datenbank wurden die Ziele nach dem Relevanz-Score gescreent, wobei der Schwellenwert auf ≥ 20 festgelegt wurde. Dieser häufig verwendete empirische Cutoff gewährleistet ein Gleichgewicht zwischen Sensitivität und Spezifität, wobei die meisten potenziell relevanten Gene erhalten bleiben (hoher Recall), während schwach verwandte oder verrauschte Gene herausgefiltert werden (hohe Präzision). Im Gegensatz dazu wurde in der OMIM-Datenbank keine zusätzliche Filterung angewendet, da sie Ziele mit starken genetischen Beweisen erfasst und damit die rechnerischen Relevanzwerte von GeneCards ergänzt. Die erhaltenen Zieldaten wurden zusammengeführt und dupliziert, um Ziele zu identifizieren, die mit ALD in Verbindung stehen. Die Wirkstoff- und Krankheitsziele wurden mit Venny 2.1.0 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html) zur Visualisierung verglichen. Die Schnittpunkte wurden als potenzielle Ziele von Blaufuchsgalle gegen ALD identifiziert und in die STRING-Datenbank (http://version10.string-db.org/) importiert. In der STRING-Datenbank wurde das Interaktionsnetzwerk mit den Standardparametern (mittlerer Konfidenzwert ≥ 0,4) konstruiert, und freie Knoten wurden ausgeblendet, um die Klarheit der Visualisierung zu verbessern. Freie Knoten wurden ausgeblendet, um das Netzwerkdiagramm der Protein-Protein-Interaktion (PPI) zu erstellen, das mit der Cytoscape-Software (Version 3.9.1) visualisiert wurde. Die topologische Analyse wurde durchgeführt, um Gradwerte zu berechnen, und die sechs Ziele mit den höchsten Gradwerten wurden unter Verwendung der Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID, https://david.ncifcrf.gov/) mit einem Signifikanzschwellenwert von p < 0,05 identifiziert. Die Datenbank der Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) wurde für die Analyse der Signalanreicherung verwendet.
Molekulares Andocken
Molekulares Docking wurde durchgeführt, um die Wechselwirkungen zwischen den Kernzielproteinen und den bioaktiven Komponenten der Blaufuchsgalle zu bewerten. Die dreidimensionalen Strukturen der Kernzielproteine wurden aus der Proteindatenbank des Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) (https://www.rcsb.org/) und die Strukturen der Gallenkomponenten aus der PubChem-Datenbank (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) entnommen. Die Docking-Simulationen wurden mit der Software Molecular Operating Environment (MOE) (Version 2022.02) durchgeführt. Für AKT1 wurde die Kristallstruktur (PDB-ID: 4EKL) heruntergeladen, und die Vorverarbeitung in MOE umfasste die Entfernung von Wassermolekülen und ursprünglichen Liganden, die Wasserstoffaddition mit Protonierung bei physiologischem pH-Wert (7,0) und die Energieminimierung. Die Ligandenstrukturen (TUDCA, UDCA, TCDCA, TCA und Bilirubin) wurden aus PubChem entnommen und der Energieaufwand vor dem Andocken minimiert. Während des Andockprozesses wurden mehrere Ligandenkonformationen erzeugt, und jede Konformation wurde in verschiedenen räumlichen Orientierungen in die Bindungstasche des Rezeptors eingebracht. Das Docking wurde unter Verwendung des Induced Fit-Protokolls durchgeführt, mit London dG für die Erstplatzierung und Affinity dG als Scoring-Funktion. Für jeden Liganden wurden dreißig Konformationen generiert, und die endgültigen Posen wurden durch Kraftfeldoptimierung verfeinert. Alle anderen Parameter wurden ohne weitere Feinabstimmung auf MOE-Standardwerte gesetzt. Die Affinität zwischen jeder Ligandenkonformation und dem Rezeptor wurde mit der Scoring-Funktion der Software bewertet. Die Docking-Ergebnisse wurden anhand der Bindung der freien Energie bewertet, wobei die stärkste Konformation mit negativer Energie im größten Cluster als repräsentativer Bindungsmodus gewählt wurde. Für die Visualisierung wurde der Bindungsmodus mit der stärksten Affinität und optimalen Konformation ausgewählt. Affinitätswerte unter -4,25 kcal/mol deuten auf eine Liganden-Ziel-Bindung hin, Werte unter -5,0 kcal/mol auf eine moderate Bindung und Werte unter -7,0 kcal/mol auf eine starke Bindungsaffinität 19.
Mausmodelle von ALD
Für diese Studie wurden 30 spezifische pathogenfreie (SPF) Kunming-Mäuse (18-22 g, 6-8 Wochen alt, 15 Männchen, 15 Weibchen) gekauft. Die Tiere wurden unter kontrollierten Bedingungen bei 25 ± 2 °C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % ± 10 % untergebracht, mit ad libitum Zugang zu Futter und Wasser. Vor dem Experiment wurden die Mäuse 1 Woche lang akklimatisiert.
Das ALD-Modell wurde wie folgt aufgebaut. Eine 70%ige Ethanollösung wurde hergestellt, indem 70,21 ml wasserfreies Ethanol in einen Messkolben abgemessen und Reinstwasser bis zu einem Endvolumen von 100 ml hinzugefügt wurde. Die Lösung wurde mit einem Magnetrührer 1 min lang gerührt und 5 min stehen gelassen, bis keine Phasentrennung mehr beobachtet wurde. Die Sondendosis betrug 2 ml/kg Körpergewicht und wurde einmal täglich an 7 aufeinanderfolgenden Tagen verabreicht. Am Morgen des 7. Tages, 4 Stunden nach der letzten Sonde, wurden Blutproben und Lebergewebe für die weitere Analyse entnommen. Die Etablierung des Modells wurde durch die Auswertung typischer Indikatoren für Leberschäden bestätigt. Die Serumspiegel von Alanin-Aminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase (AST), Gesamtcholesterin (T-CHO) und Malondialdehyd (MDA) wurden gemessen. Darüber hinaus wurde das Lebergewebe einer histopathologischen Untersuchung mittels Hämatoxylin- und Eosin-Färbung (H&E) unterzogen, um die Morphologie der Hepatozyten, die zytoplasmatische Vakuolisierung, die Nekrose und die Infiltration entzündlicher Zellen zu beurteilen. Die Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip in fünf Gruppen eingeteilt (n=6 pro Gruppe): Die leere Kontrollgruppe erhielt 2 ml/kg destilliertes Wasser; Die Modellgruppe erhielt 2 ml/kg 70 % Ethanol ohne Behandlung; der Positivkontrollgruppe wurden hepatoprotektive Tabletten in einer Menge von 0,4 g/kg verabreicht (siehe Materialtabelle); der hochdosierten Blaufuchs-Gallepulvergruppe wurden 10 g/kg Blaufuchs-Gallenpulver verabreicht; Der niedrig dosierten Blaufuchs-Gallepulvergruppe wurden 5 g/kg Blaufuchs-Gallepulver verabreicht. Allen Gruppen mit Ausnahme der Blindkontrolle wurde an 7 aufeinanderfolgenden Tagen einmal täglich 70 % Ethanol (2 ml/kg) oral verabreicht, um eine alkoholische Leberschädigung zu induzieren. Am 7. Tag, 4 h nach der Ethanolverabreichung, wurden die entsprechenden Behandlungen (hepatoprotektive Tabletten oder Blaufuchs-Gallepulver) verabreicht und nachfolgende Experimente durchgeführt. Die Blindkontrollgruppe erhielt während des gesamten Experiments destilliertes Wasser.
Messung von Serumtransaminasen (ALT und AST) und Gesamtcholesterin-Kit (T-CHO)
Die Blutproben wurden bei 1.000 x g für 15 min bei 4 °C zentrifugiert, um Serum zu erhalten. Die Proben wurden bis zur Analyse bei -20 °C gelagert. Kommerzielle Kits wurden verwendet, um die ALT-, AST- und T-CHO-Werte (siehe Materialtabelle) gemäß den Anweisungen des Herstellers zu messen.
Überwachung des Körpergewichts
Nach 7 aufeinanderfolgenden Tagen der Ethanolverabreichung wurden die Behandlungen an Tag 7 verabreicht und die Experimente wurden 4 Stunden nach der morgendlichen Dosierung durchgeführt. Das Körpergewicht wurde während des Beobachtungszeitraums 2x täglich gemessen. Das nicht nüchterne Körpergewicht wurde an den Tagen 1, 2, 3, 5, 7, 10 und 14 nach der Verabreichung mit einer elektronischen Analysenwaage gemessen.
Verarbeitung von Gewebeproben
Am Tag 14 nach der Verabreichung wurden das Körpergewicht und die verbleibende Nahrungsaufnahme aufgezeichnet. Am Nachmittag wurden die Tiere dann gefastet und hatten freien Zugang zu Wasser. Am folgenden Tag (nach einer Fastenzeit von 12-16 h) wurde das nüchterne Körpergewicht vor der Euthanasie durch Zervixluxation gemessen. Makroskopische pathologische Untersuchungen wurden durchgeführt, um morphologische Veränderungen in wichtigen Organen zu beurteilen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Herz, Leber, Milz, Lunge, Nieren, Nebennieren, Gehirn, Magen, Darm, Hoden, Prostata, Eierstöcke und Gebärmutter. Gewebeproben aus Herz, Leber, Milz, Lunge, Nieren, Magen und Darm wurden nach dem Zufallsprinzip aus der blinden Kontrollgruppe (CN) und der niedrig dosierten Blaufuchs-Gallegruppe (LH) entnommen, in 4 % Paraformaldehyd fixiert, in Paraffin eingebettet, geschnitten und mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) für die histopathologische Beurteilung gefärbt. Gewebeschnitte wurden untersucht und unter dem Mikroskop abgebildet.
H&E-Färbung
Leberproben wurden mit 4 % Paraformaldehyd in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) fixiert, in Paraffin eingebettet und geschnitten. Die Schnitte wurden in Xylol I und II entparaffinisiert, in absteigenden Ethanolkonzentrationen (100 %, 95 %, 85 % und 75 %) rehydriert und mit Wasser gewaschen, differenziert, erneut gewaschen und mit Bläuelösung gebläut. Nach dem Spülen wurden die Schnitte jeweils 5 min lang in 85 % und 95 % Ethanol dehydriert, 5 min lang mit Eosin gefärbt und in wasserfreiem Ethanol I, II und III (jeweils 5 min) dehydriert. Abschließend wurden die Abschnitte in Xylol I und II (je 5 min) geräumt und mit neutralem Gummi montiert. Die Bilder wurden mit einem Lichtmikroskop (100x) aufgenommen.
Bestimmung von Malondialdehyd (MDA) in Lebergeweben
Leberproben wurden in 9 Volumina physiologischer Kochsalzlösung mit Hilfe eines Gewebewolfs homogenisiert. Das Homogenat wurde bei 700 x g für 10 min bei 4 °C zentrifugiert. Der MDA-Assay wurde am Überstand mit einem handelsüblichen Kit (siehe Materialtabelle) gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt.
Statistische Analyse
Die Daten werden als Mittelwerte ± Standardabweichungen (SDs) dargestellt. Die Gruppenvergleiche wurden mittels Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt, gefolgt von dem Post-hoc-Test der geringwertigsten Differenz (LSD). Zweiseitige p-Werte <0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.