Il protocollo di studio è stato esaminato e approvato dal Comitato Etico per gli Esperimenti Animali dell'Università di Medicina Cinese di Heilongjiang (approvazione #2023021101). Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati condotti in conformità con le linee guida ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) e le linee guida nazionali e istituzionali pertinenti per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Poiché questo studio ha coinvolto esperimenti sugli animali, il consenso informato non era applicabile. Tutte le procedure di allevamento degli animali e di raccolta delle pellicce hanno rispettato rigorosamente i regolamenti tecnici cinesi per la gestione dell'allevamento di animali selvatici. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico per gli Esperimenti Animali dell'Università di Medicina Cinese di Heilongjiang, Cina (approvazione #2023021101).
Preparazione del campione di bile di volpe blu
La risorsa della bile di volpe blu è fornita nella Tabella dei Materiali. Un totale di 30 volpi blu (Vulpes lagopus) sono state soppresse con scosse elettriche, seguite dalla raccolta delle pellicce e dalla raccolta della cistifellea. La cistifellea della volpe blu è di forma ovale, con una sezione superiore stretta e una sezione inferiore rigonfia. La sua superficie esterna è marrone scuro con pieghe visibili e la membrana della capsula è sottile. La bile è stata immediatamente aspirata utilizzando una siringa monouso sterile da 1 ml ed è apparsa di colore nero scuro o verde scuro. La cistifellea è stata quindi essiccata a 37 °C per 48 ore per ottenere polvere di bile di volpe blu essiccata (Figura 1). La polvere biliare risultante mostrava una tonalità giallo-marrone con una consistenza lucida e friabile. La resa media di polvere biliare essiccata per cistifellea è stata di circa 0,82 ± 0,30 g. Per la preparazione del campione, 250 mg di polvere biliare essiccata di volpe blu (come descritto sopra) o orso (vedi Tabella dei materiali) sono stati disciolti in 1 mL di metanolo cromatografico al 70%. La soluzione è stata sonicata ad ultrasuoni (40 kHz, 300 W), filtrata attraverso una membrana da 0,22 μm, diluita fino a un volume finale di 50 mL (cioè a 5 mg/mL) e ulteriormente diluita a una concentrazione di lavoro di 0,5 mg/mL per l'analisi successiva. Il flusso di lavoro sperimentale complessivo è riassunto nella Figura 1 supplementare.
In questo studio, l'intervallo di dosaggio della polvere di bile di volpe blu utilizzata per esperimenti sugli animali era di 5-10 g/kg sulla base di precedenti valutazioni di tossicità e studi farmacologici, senza effetti avversi significativi osservati a queste concentrazioni14,15. Durante la preparazione della polvere biliare, la cistifellea è stata essiccata a 37 °C per 48 ore; Tuttavia, il tempo di essiccazione può variare a seconda dell'umidità locale e del volume del campione, quindi è necessario controllare il contenuto di umidità per garantire la completa disidratazione. Per la dissoluzione, una concentrazione di 5 mg/mL in metanolo cromatografico era ottimale per le analisi HPLC e UPLC-Q-TOF-MS; La dissoluzione incompleta o i residui di particolato possono influire sull'accuratezza analitica, richiedendo un'ulteriore sonicazione o filtrazione. Una limitazione nota è la variabilità nella composizione biliare dovuta a differenze stagionali, dietetiche e fisiologiche individuali tra le volpi blu, che potrebbero influenzare l'abbondanza relativa di composti attivi come TUDCA e UDCA16. Pertanto, si raccomanda la convalida dei lotti mediante profilazione cromatografica prima dell'uso farmacologico per garantire profili dei componenti coerenti.
Analisi farmacologica di rete
La composizione chimica della bile di volpe blu è stata analizzata utilizzando la cromatografia liquida ad alte prestazioni (vedi Tabella dei materiali) e la cromatografia liquida ad altissima prestazione accoppiata con spettrometria di massa a tempo di volo a quadrupolo (UPLC-Q-TOF-MS). L'HPLC è stata eseguita utilizzando una colonna SB-C18 (4,6 mm x 150 mm, 5 μm) con una fase mobile costituita da 0,03 M di sodio diidrogeno fosfato (pH regolato a 4,4 utilizzando acido fosforico) come fase A e metanolo (vedi Tabella dei materiali) come fase B (Tabella 1). La lunghezza d'onda di rivelazione è stata impostata a 210 nm, con una velocità di flusso in fase mobile di 1,0 mL/min, e la temperatura della colonna era di 40 °C. Il volume di iniezione era di 10 μL. L'analisi UPLC-Q-TOF/MS è stata condotta utilizzando una colonna UPLCTM HSS T3 (vedi Tabella dei materiali). La fase mobile consisteva in una soluzione acquosa di acetonitrile (A)-0,1% di acido formico (B; vedi Tabella dei materiali). Il programma di eluizione in gradiente era il seguente: 0-25,0 min, 98%-2% A e 25,0-28,0 min, 2%-2% A a una velocità di flusso di 4 mL/min. La temperatura della colonna è stata mantenuta a 35 °C. La spettrometria di massa è stata eseguita utilizzando una sorgente di ionizzazione elettrospray (ESI) con i seguenti parametri: portata di gas solvente di 650 L/h, temperatura del gas solvente di 350 °C, portata del gas cono di 50 L/h, temperatura della sorgente ionica di 120 °C, tensione capillare di 2,8 kV (modalità ioni positivi) e 2,0 kV (modalità ioni negativi), tensione del cono di 25 V ed energia di collisione di 6 eV. Gli spettri sono stati raccolti ogni 0,2 s con un intervallo di 0,02 s. Leucina-encefalina (vedi Tabella dei materiali; [M+H]+=556,2771) è stato utilizzato come soluzione di calibrazione di riferimento a una concentrazione di 40 fmol/μL e una portata di 15 μL/min17.
Analisi della composizione chimica e previsione del bersaglio
I componenti attivi della bile di volpe blu sono stati identificati utilizzando HPLC e UPLC-Q-TOF/MS, con acido aurocholico e sodio tauroursodesossicolato (vedi Tabella dei materiali) come standard interni18. Le formule strutturali dei composti identificati sono state recuperate dal database PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Per esplorare potenziali bersagli bioattivi, i componenti attivi della bile di volpe blu sono stati interrogati nel database PharmMapper (http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/) per identificare i bersagli genici associati.
Utilizzando come parole chiave il danno epatico alcolico e il danno epatico indotto dall'alcol, i geni correlati alla malattia sono stati ottenuti dai database GeneCards (https://www.genecards.org/) e OMIM (https://omim.org/). Nel database GeneCards, i target sono stati selezionati in base al punteggio di pertinenza, con una soglia fissata a ≥ 20. Questo cutoff empirico comunemente usato garantisce un equilibrio tra sensibilità e specificità, mantenendo la maggior parte dei geni potenzialmente rilevanti (alto richiamo) e filtrando i geni debolmente correlati o rumorosi (alta precisione). Al contrario, non è stato applicato alcun filtro aggiuntivo nel database OMIM, in quanto cattura bersagli con forti prove genetiche, integrando così i punteggi di rilevanza computazionale delle GeneCard. I dati target ottenuti sono stati uniti e duplicati per identificare i target relativi all'ALD. I target dei principi attivi e i target della malattia sono stati confrontati utilizzando Venny 2.1.0 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html) per la visualizzazione. Le intersezioni sono state identificate come potenziali bersagli della bile di volpe blu contro l'ALD e sono state importate nel database STRING (http://version10.string-db.org/). Nel database STRING, la rete di interazione è stata costruita con i parametri predefiniti (punteggio di confidenza medio ≥ 0,4) e i nodi liberi sono stati nascosti per migliorare la chiarezza della visualizzazione. I nodi liberi sono stati nascosti per generare il diagramma di rete di interazione proteina-proteina (PPI), che è stato visualizzato utilizzando il software Cytoscape (versione 3.9.1). L'analisi topologica è stata eseguita per calcolare i valori di grado e i sei target con i valori di grado più alti sono stati identificati utilizzando il Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID, https://david.ncifcrf.gov/) con una soglia di significatività di p < 0,05. Il database dell'Enciclopedia dei geni e dei genomi di Kyoto (KEGG) è stato utilizzato per l'analisi dell'arricchimento dei percorsi.
Docking molecolare
Il docking molecolare è stato eseguito per valutare le interazioni tra le proteine bersaglio principali e i componenti bioattivi della bile di volpe blu. Le strutture tridimensionali delle proteine bersaglio principali sono state recuperate dalla Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) Protein Data Bank (https://www.rcsb.org/) e le strutture dei componenti biliari sono state ottenute dal database PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Le simulazioni di attracco sono state condotte utilizzando il software Molecular Operating Environment (MOE) (versione 2022.02). Per AKT1, è stata scaricata la struttura cristallina (PDB ID: 4EKL) e la pre-elaborazione in MOE ha incluso la rimozione delle molecole d'acqua e dei ligandi originali, l'aggiunta di idrogeno con protonazione a pH fisiologico (7,0) e la minimizzazione dell'energia. Le strutture dei ligandi (TUDCA, UDCA, TCDCA, TCA e bilirubina) sono state recuperate da PubChem e l'energia è stata ridotta al minimo prima dell'attracco. Durante il processo di attracco, sono state generate più conformazioni di ligandi e ogni conformazione è stata inserita nella tasca di legame del recettore in vari orientamenti spaziali. L'attracco è stato eseguito utilizzando il protocollo Induced Fit, con London dG per il posizionamento iniziale e Affinity dG come funzione di punteggio. Sono state generate trenta conformazioni per ogni ligando e le pose finali sono state perfezionate mediante l'ottimizzazione del campo di forza. Tutti gli altri parametri sono stati impostati sui valori predefiniti MOE senza ulteriori ottimizzazioni. L'affinità tra ciascuna conformazione del ligando e il recettore è stata valutata utilizzando la funzione di punteggio del software. I risultati del docking sono stati valutati in base all'energia libera di legame, con la conformazione di energia più negativa nel cluster più grande scelta come modalità di legame rappresentativa. Per la visualizzazione è stata selezionata la modalità di legame con l'affinità più forte e la conformazione ottimale. Valori di affinità inferiori a -4,25 kcal/mol indicano un legame ligando-bersaglio, valori inferiori a -5,0 kcal/mol indicano un legame moderato e valori inferiori a -7,0 kcal/mol indicano una forte affinità di legame 19.
Modelli murini di ALD
Per questo studio, sono stati acquistati 30 topi Kunming privi di patogeni specifici (SPF) (18-22 g, 6-8 settimane, 15 maschi, 15 femmine). Gli animali sono stati alloggiati in condizioni controllate a 25 ± 2 °C con un'umidità relativa del 60% ± del 10%, con accesso ad libitum a cibo e acqua. Prima dell'esperimento, i topi sono stati acclimatati per 1 settimana.
Il modello ALD è stato stabilito come segue. Una soluzione di etanolo al 70% v/v è stata preparata misurando 70,21 mL di etanolo anidro in un pallone tarato e aggiungendo acqua ultrapura a un volume finale di 100 mL. La soluzione è stata agitata con un agitatore magnetico per 1 minuto e lasciata riposare per 5 minuti fino a quando non è stata osservata alcuna separazione di fase. La dose di sonda gastrica era di 2 ml/kg di peso corporeo, somministrata una volta al giorno per 7 giorni consecutivi. La mattina del giorno 7, 4 ore dopo il gavagage finale, sono stati raccolti campioni di sangue e tessuti epatici per ulteriori analisi. L'istituzione del modello è stata confermata valutando gli indicatori tipici del danno epatico. Sono stati misurati i livelli sierici di alanina aminotransferasi (ALT), aspartato aminotransferasi (AST), colesterolo totale (T-CHO) e malondialdeide (MDA). Inoltre, i tessuti epatici sono stati sottoposti a esame istopatologico utilizzando la colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) per valutare la morfologia degli epatociti, la vacuolizzazione citoplasmatica, la necrosi e l'infiltrazione di cellule infiammatorie. I topi sono stati assegnati in modo casuale a cinque gruppi (n=6 per gruppo): il gruppo di controllo in bianco ha ricevuto 2 ml/kg di acqua distillata; il gruppo modello ha ricevuto 2 mL/kg di etanolo al 70% senza trattamento; al gruppo di controllo positivo sono state somministrate compresse epatoprotettive a 0,4 g/kg (vedi Tabella dei Materiali); al gruppo di polvere bile di volpe blu ad alto dosaggio sono stati somministrati 10 g/kg di bile di volpe blu in polvere; Al gruppo di polvere biliare Blue Fox a basso dosaggio sono stati somministrati 5 g/kg di polvere di bile Blue Fox. A tutti i gruppi, ad eccezione del controllo in bianco, è stato somministrato per via orale etanolo al 70% (2 ml/kg) una volta al giorno per 7 giorni consecutivi per indurre danno epatico alcolico. Il giorno 7, 4 ore dopo la somministrazione di etanolo, sono stati somministrati i rispettivi trattamenti (compresse epatoprotettive o polvere di bile di volpe blu) e sono stati condotti gli esperimenti successivi. Il gruppo di controllo in bianco ha ricevuto acqua distillata durante l'esperimento.
Misurazione delle transaminasi sieriche (ALT e AST) e del kit per il colesterolo totale (T-CHO)
I campioni di sangue sono stati centrifugati a 1.000 x g per 15 minuti a 4 °C per ottenere il siero. I campioni sono stati conservati a -20 °C fino all'analisi. I kit commerciali sono stati utilizzati per misurare i livelli di ALT, AST e T-CHO (vedi Tabella dei materiali) secondo le istruzioni del produttore.
Monitoraggio del peso corporeo
Dopo 7 giorni consecutivi di somministrazione di etanolo, i trattamenti sono stati somministrati il giorno 7 e gli esperimenti sono stati condotti 4 ore dopo la somministrazione mattutina. Il peso corporeo è stato registrato 2 volte al giorno durante il periodo di osservazione. Il peso corporeo non a digiuno è stato misurato utilizzando una bilancia analitica elettronica nei giorni 1, 2, 3, 5, 7, 10 e 14 dopo la somministrazione.
Elaborazione di campioni di tessuto
Il giorno 14 dopo la somministrazione, sono stati registrati il peso corporeo e l'assunzione di cibo rimanente. Gli animali sono stati poi digiunati nel pomeriggio con libero accesso all'acqua. Il giorno seguente (dopo un periodo di digiuno di 12-16 ore), il peso corporeo a digiuno è stato misurato prima dell'eutanasia mediante lussazione cervicale. Sono stati eseguiti esami patologici macroscopici per valutare i cambiamenti morfologici nei principali organi, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, cuore, fegato, milza, polmoni, reni, ghiandole surrenali, cervello, stomaco, intestino, testicoli, prostata, ovaie e utero. I campioni di tessuto provenienti da cuore, fegato, milza, polmoni, reni, stomaco e intestino sono stati raccolti in modo casuale dal gruppo di controllo bianco (CN) e dal gruppo bile di volpe blu (LH) a basso dosaggio, fissati in paraformaldeide al 4%, incorporati in paraffina, sezionati e colorati con ematossilina ed eosina (H&E) per la valutazione istopatologica. Le sezioni di tessuto sono state esaminate e visualizzate al microscopio.
Colorazione H&E
I campioni di fegato sono stati fissati con paraformaldeide al 4% in soluzione salina tamponata con fosfato (PBS), incorporati in paraffina e sezionati. Le sezioni sono state deparaffinizzate in xilene I e II, reidratate in concentrazioni discendenti di etanolo (100%, 95%, 85% e 75%) e lavate con acqua, differenziate, lavate di nuovo e azzurrate utilizzando una soluzione azzurrante. Dopo il risciacquo, le sezioni sono state disidratate in etanolo all'85% e al 95% per 5 minuti ciascuna, colorate con eosina per 5 minuti e disidratate in etanolo anidro I, II e III (5 minuti ciascuna). Infine, le sezioni sono state ripulite in xilene I e II (5 minuti ciascuna) e montate con gomma neutra. Le immagini sono state acquisite utilizzando un microscopio ottico (100x).
Determinazione della malondialdeide (MDA) nei tessuti epatici
I campioni di fegato sono stati omogeneizzati in 9 volumi di soluzione fisiologica utilizzando un macinatore di tessuti. L'omogenato è stato centrifugato a 700 x g per 10 minuti a 4 °C. Il test MDA è stato eseguito sul surnatante utilizzando un kit commerciale (vedi Tabella dei materiali) secondo le istruzioni del produttore.
Analisi statistica
I dati sono presentati come medie ± deviazioni standard (SD). I confronti di gruppo sono stati eseguiti utilizzando l'analisi della varianza (ANOVA) seguita dal test post hoc della differenza meno significativa (LSD). I valori p a due facce <0,05 sono stati considerati statisticamente significativi.