Deze studie toonde aan dat gentiopicroside cholestatische leverbeschadiging kan behandelen door de productie en het metabolisme van galzuren en lipiden te beheersen en oxidatieve stress en ontstekingsreacties te voorkomen.
Onderzoeksartikel
Deze studie toonde aan dat gentiopicroside cholestatische leverbeschadiging kan behandelen door de productie en het metabolisme van galzuren en lipiden te beheersen en oxidatieve stress en ontstekingsreacties te voorkomen.
Van het primaire actieve bestanddeel van Swertia chirayita, gentiopicroside (GPS), is aangetoond dat het de lever beschermt in gevallen van cholestase. Om het beschermende mechanisme van GPS op cholestatische leverbeschadiging op te helderen, werden HepG2-cellen behandeld met chenodeoxycholzuur (CDCA) om de cholestase-omgeving in vitro te simuleren, en werd de CCK-8-methode gebruikt om het beschermende effect van GPS op HepG2-cellen te bepalen. Met behulp van een biologische kit werd de inhoud van intracellulaire TBA, T-CHO, TG, ALP, ALT, AST, GSH, IL-1β, IL-6, TNF-α, SOD en MDA gedetecteerd. Confocale lasermicroscopie werd gebruikt om het niveau van ROS te bevestigen. De expressies van HepG2-cellen van SHP-2, Tgr5, CYP7A1 en NTCP werden beoordeeld met behulp van immunofluorescentie en Western blot-analyse. Vervolgens werd de Autodock-software gebruikt om de moleculaire docking van de belangrijkste actieve ingrediënten te verifiëren. De bevindingen toonden aan dat GPS de schade die CDCA aan HepG2-cellen veroorzaakte, aanzienlijk voorkwam. Dit beschermende effect kan zijn bereikt door de productie en het metabolisme van galzuren en lipiden in de cel te beheersen en oxidatieve stress en ontstekingsreacties te voorkomen.
De metabolische plaats van het spijsverteringsstelsel van het lichaam is de lever. Galafscheiding is een belangrijk mechanisme in het vetkatabolismeproces van het hepatobiliaire systeem. De primaire bestanddelen van gal, galzuren, worden afgegeven door levercellen en zijn cruciaal voor het behoud van het evenwicht van het vetmetabolisme. Voor zowel gezonde personen als zieke gevallen zijn de fysiologische en pathologische processen van de lever afhankelijk van de balans van vrije en geconjugeerde galzuren in de lever. Als dit evenwicht wordt verstoord, zal de galzuurcirculatie niet normaal functioneren, wat kan leiden tot intrahepatische cholestase en daaropvolgende leverbeschadiging1. Volgens reeds uitgevoerd onderzoek is cholestatische leverbeschadiging (CLI) een aandoening die verband houdt met stofwisselingsstoornissen, verstoring van de darmmicrobiota en levercelnecrose2. Het wordt veroorzaakt door een obstructie van de galstroom en de opbouw van galzuren in de levercellen voor CLI. Ernstige gevallen van CLI kunnen zich ontwikkelen tot levercirrose, leverfibrose en leverfalen3. Momenteel is het mechanisme dat ten grondslag ligt aan CLI nog steeds enigszins onduidelijk en complex, en de meerderheid van de patiënten krijgt een lage werkzaamheid van medicamenteuze therapie4 samen met significante bijwerkingen5. Als gevolg hiervan is een van de meest urgente problemen waarmee de medische gemeenschap tegenwoordig wordt geconfronteerd, de zoektocht naar effectieve CLI-medicijnen.
Huidig onderzoek heeft het belang aangetoond van enkele nucleaire receptoren in het metabolisme van galzuur6. Hiervan is de galzuurreceptor een cruciale regulerende receptor van galzuur die zich kan binden aan BA's en het eiwit tyrosinefosfatase (SHP) kan activeren7. Aan de andere kant zou overmatige accumulatie van BA's in hepatocyten, wat resulteert in cholestase, de SHP-receptor negatief remmen en de CYP7A1-receptor (cytochroom P450 7A1) activeren, wat zal leiden tot de productie van galzuur8. Bovendien blokkeerde het de G-proteïne-gekoppelde galzuurreceptor TGR5 van het afscheiden van BA's en stimuleerde het de natriumtaurocholaat cotransporterende polypeptide (NTCP)-receptor om BA's te transporteren. Het zorgt ervoor dat galzuren zich ophopen in levercellen, wat de lever beschadigt9. Bijgevolg kan aanvullend onderzoek naar dit mechanisme licht werpen op meer levensvatbare CLI-behandelingsopties.
Met een lange geschiedenis van gebruik in de geneeskunde, is Swertia chirayita een Chinees traditioneel Tibetaans medicijn. Het wordt beschouwd als de beste Tida en wordt vaak gebruikt door de lokale bevolking om galblaas- en leveraandoeningen te behandelen10. Het wordt vaak gebruikt voor de behandeling van galstenen, cholecystitis, cirrose, hepatitis en andere leveraandoeningen11. Recent onderzoek heeft aangetoond dat sommige iridoïde chemische componenten van Swertia, evenals de actieve ingrediënten, een goed therapeutisch effect hebben op leverziekten zoals leverfibrose en acuut leverletsel 12,13,14. De actieve ingrediënten van Swertia chirayita verlichten leveraandoeningen door ontstekingen te verminderen15 en de antioxiderende eigenschappen16. Ons voorlopig onderzoek heeft aangetoond dat de formule van de Tibetaanse geneeskunde met Swertia chirayita als hoofdingrediënt een gunstig therapeutisch effect heeft op CLI, wat suggereert dat Swertia chirayita potentieel heeft als behandeling voor CLI17. Het primaire actieve ingrediënt dat wordt geëxtraheerd en gezuiverd uit Swertia chirayita is GPS (Gentiopicroside)18, dat een aantal farmacologische werkingen heeft, zoals leverbescherming19, regulering van het glucosemetabolisme20, verbetering van het darmmicrobioom21 en antitumoreigenschappen22. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat GPS leverschade bij cholestatische aandoeningen verbetert en intrahepatische cholestase vermindert door de expressie van galzuurtransporters te verhogen23,24. Evenzo heeft onderzoek dat zowel in vivo als in vitro is uitgevoerd, aangetoond dat GPS leverschade kan verminderen door het lipidenmetabolisme te verbeteren, ontstekingen te verminderen en oxidatieve stress te verminderen25,26.
HepG2-cellen worden vaak gebruikt in in vitro onderzoeken naar leveraandoeningen omdat ze metabole enzymactiviteit van hepatocyten vertonen27. In de tussentijd kunnen hepatocyten meer gal afscheiden wanneer ze worden blootgesteld aan een van de vier vormen van vrije galzuren, waaronder CDCA28. Als gevolg hiervan kan CDCA worden gebruikt om een celmodel van cholestatische leverbeschadiging te creëren en de cholestatische omgeving in vitro na te bootsen. Gezien het feit dat CDCA-geïnduceerde hepatocytbeschadiging kritisch wordt gemedieerd door oxidatieve stress en ontstekingsroutes en gezien de gedocumenteerde antioxidatieve en ontstekingsremmende effecten van GPS in andere levercontexten26, veronderstellen we dat GPS bescherming kan bieden tegen cholestatische leverbeschadiging door CDCA-geïnduceerde cytotoxiciteit in HepG2-cellen te verlichten. Dit werk onderzocht het beschermende effect van GPS op CLI en zijn moleculaire mechanisme met behulp van een model van CDCA-geïnduceerde schade aan HepG2-cellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Celcultuur en behandeling
HepG2-cellen en MEM-media werden gekocht bij een commerciële verkoper. HepG2-cellen werden gekweekt in MEM-media aangevuld met 10% FBS, 1% 100 E/ml penicilline en 100 E/ml streptomycine, bij 37 °C en 5% CO2 atmosfeer. Na celadhesie werden de kweekmedia vervangen. De cellen werden na 2-3 dagen in een verhouding van 1:3 gekweekt en ze werden in het experiment gebruikt zodra de celcultuur 80% samenvloeiing bereikte.
Test op de levensvatbaarheid van cellen
Op dag 1 werden cellen gezaaid op 2 x 104 HepG2-cellen (2 x 105 cellen/ml, 100 μL per putje) in een plaat met 96 putjes in zes replicaten29. Op dag 2, na 24 uur na inoculatie, werden de cellen gedurende 12 uur behandeld met CDCA in verschillende concentraties CDCA (0, 20, 40, 60, 80, 100 μM). De levensvatbaarheid van de cellen werd gedetecteerd met de CCK-8-methode. Na 24 uur na de eerste celuitzaaiing werden de cellen gedurende 24 uur behandeld met CDCA in verschillende concentraties GPS (0, 25, 50, 100, 200, 400 en 800 μM). Op dag 3 werd de levensvatbaarheid van de cellen gedetecteerd met de CCK-8-methode. Op dag 4 werden 2 x 104 HepG2-cellen (2 x 105 cellen/ml, 100 μl per putje) gedurende 24 uur gezaaid in een plaat met 96 putjes in zes replicaten. Op dag 5 worden de cellen gescheiden in zes groepen: Controle, Model, Ursodeoxycholzuur (UDCA) en GPS: 25 μM, 50 μM en 100 μM. Met uitzondering van de controlegroep werd gedurende 12 uur 60 μM CDCA-oplossing aan alle groepen toegevoegd. Vervolgens werden de UDCA-oplossing (60 μM) en de GPS-oplossing (25 μM, 50 μM en 100 μM) gedurende 24 uur toegevoegd aan respectievelijk UDCA en de 3 GPS-groepen. Op dag 6 werd de levensvatbaarheid van de cellen gedetecteerd met de CCK-8-methode.
Cytokine-test
Volgens de gerapporteerde literatuur werden TNF-α-, IL-6- en IL-1β-kits gebruikt om de niveaus van ontstekingsfactoren in HepG2-cellen na verschillende behandelingen te detecteren30. Gooi na 24 uur CDCA- of CDCA+GPS-interventie het kweekmedium weg en spoel het af met PBS. Centrifugeer de celsuspensie bij 69 x g gedurende 10 minuten, gooi het bovenstaande weg en neem het neerslag. Voeg PBS-oplossing toe en homogeniseer onder ijswaterbadomstandigheden om celhomogenaten te bereiden. Na een centrifugatie van 10 minuten bij 10.005 x g en 4 °C werd het bovenstaande verwijderd en werd de BCA-techniek gebruikt om het totale eiwit in de celinhoud te meten. Volgens de instructies van de fabrikant werden de niveaus van TNF-α, IL-6 en IL-1β in het celsupernatans bepaald door ELISA. De extinctie werd gemeten bij 450 nm met behulp van een multifunctionele microplaatlezer.
Detectie van TBA, TG en T-CHO
De TBA-, TG- en T-CHO-tests werden gebruikt in overeenstemming met de instructies van de kit om het galzuur- en lipidenmetabolisme van HepG2-cellen te identificeren31. TBA, TG en T-CHO werden commercieel gekocht. Nadat de celprecipitaten ultrasoon in een ijswaterbad waren afgebroken, werd het celhomogenaat bereid door gedurende 30 minuten lysaat RIPA toe te voegen. De extinctie werd gemeten bij 450 nm met behulp van een multifunctionele microplaatlezer. Na de toevoeging van BCA-werkoplossingen aan elk putje en de homogenisatie van de cellen, werd de extinctie gemeten bij 562 nm met behulp van een enzymoleter en was de incubatietijd 30 minuten De absorptie van het standaardproduct werd gebruikt om de standaardcurve op te bouwen en de volgende formule werd gebruikt om de absorptiewaarde te krijgen:
TBA-gehalte (μmol/gprot) = (Eenmonster-A blanco)/(Eenstandaard-A blanco)×Ckalibratie/CPR
T-CHO, TG-gehalte (mmol/gprot) = (Eenmonster-A blanco)/(Eenstandaard-A blanco)×Cstandaard/CPR
Evaluatie van de leverfunctie
De leverfunctie werd beoordeeld met behulp van ALAT, ASAT en ALP. ALT, AST en ALP werden commercieel gekocht. Na twee rondes van PBS-bufferreiniging op de verzamelde cellen, werden de cellen gedurende 10 minuten gecentrifugeerd bij 69 x g, werd het bovenstaande verwijderd, werden de cellen neergeslagen, werd PBS-buffer toegevoegd en werd het homogenaat gecreëerd door ultrasoon breken in een ijswaterbad. Vervolgens werden de test- en controlegaten ingesteld. De operatietafel werd gevolgd tijdens het toevoegen van het reagens, het schudden en mengen van de gatenplaat en het 15 minuten op kamertemperatuur laten staan. De OD-waarde van elk gat werd bepaald met behulp van een enzymoleter met een golflengte van 505 nm. De absolute OD-waarde werd vervolgens ingevoerd in de standaardcurve en aanvullende kwantitatieve analyse werd uitgevoerd met behulp van de formule.
Bepaling van SOD-, MDA-, GSH-activiteiten
SOD-activiteit, MDA-gehalte en GSH-gehalte werden respectievelijk beoordeeld in overeenstemming met de instructies van de fabrikant. SOD, MDA en GSH werden commercieel ingekocht. Kortom, een plaat met zes putjes werd gebruikt om de cellen te inoculeren. Na de behandeling ondergingen de cellen een voorbehandeling (verzamelen en breken) in overeenstemming met de experimentele instructies van de kit. De juiste werkoplossingen werden vervolgens op de celdetectieplaat gegoten nadat blinde gaten, standaardgaten en meetgaten waren opgesteld in overeenstemming met de bedieningsstappen van de handleiding. Vervolgens worden de cellen gekweekt bij de temperatuur en duur die in de instructies van de kit worden vermeld. Vervolgens werd een BCA-detectiekit gebruikt om het eiwitgehalte te kwantificeren. Uiteindelijk werd de extinctie bepaald op de juiste golflengte en werd een grondigere kwantitatieve analyse van de oxidatieve stressindex uitgevoerd.
Detectie van veranderingen in ROS in HepG2-cellen met behulp van DCFH-DA-sonde
Er werd een routinematige kweek voor celtellingen uitgevoerd. HepG2-cellen met een dichtheid van 1 x 105 cellen/ml werden geënt in schaaltjes met glazen bodem van elk 1,5 ml en gekweekt volgens de bovenstaande methode. Na kweek werd het medium weggegooid en werden de cellen gewassen met PBS. De DCFH-DA werd verdund tot een concentratie van 1:1000, toegevoegd met 1,5 ml verdunningsmiddel per putje en gedurende 20 minuten geïncubeerd. Na incubatie werden de cellen 3x gespoeld met MEM-basiscultuuroplossing. Vervolgens werd 100 μL antifade-montagemedium met DAPI aan elk gerecht toegevoegd. Een confocale fluorescentiemicroscoop werd gebruikt om foto's te bekijken en te maken bij 488 nm voor excitatie en 525 nm voor emissie32.
Immunofluorescentie beeldvorming
De cellen werden na incubatie 3x gewassen met PBS-buffer. Na 30 minuten te zijn gefixeerd met 4% paraformaldehyde, werden de cellen gereinigd met behulp van PBS-buffer op een schudtafel. Het verdunningsmiddel werd toegevoegd en vervolgens een nacht gekoeld op 4 °C uit de buurt van licht. Daarna werden de cellen bedekt met fluorescerend verdunningsmiddel en gedurende 1 uur bij 37 °C uit de buurt van licht uitgebroed. Na incubatie werden de cellen driemaal gewassen met PBS-buffer. Na fixatie met 4% paraformaldehyde gedurende 30 minuten, werden cellen gespoeld met PBS-buffer op een roterende schudder. Vervolgens werd 150 μl primair antilichaamverdunningsmiddel toegevoegd en 's nachts bij 4 °C geïncubeerd onder lichtbeschermde omstandigheden. Het primaire antilichaamverdunningsmiddel werd teruggevonden, gevolgd door de toevoeging van een voldoende hoeveelheid PBS-buffer en schudden gedurende 5 minuten; Deze wasprocedure werd drie keer herhaald. Elk schaaltje kreeg vervolgens 150 μL fluorescerend secundair antilichaamverdunningsmiddel en werd gedurende 1 uur bij 37 °C geïncubeerd in een tegen licht beschermde incubator. Aan elk gerecht werd een geschikte hoeveelheid PBS-buffer toegevoegd en gedurende 8 minuten op een roterende schudder gewassen, herhaald gedurende drie cycli. Ten slotte werden de cellen gedurende 10 minuten bedekt met voldoende DAPI-kleuringsoplossing, gemonteerd met antifade-montagemedium en afgebeeld met behulp van een beeldvormingssysteem met superresolutie33.
Analyse van de westerse vlek
Na verschillende behandelingen werd het hele eiwit van HepG2-cellen geëxtraheerd met behulp van RIPA-lysaat en werd de eiwitconcentratie bepaald met behulp van de BCA-techniek. Na het isoleren van het doeleiwit met behulp van 10% SDS-PAGE, werd het overgebracht naar een PVDF-membraan van 0,45 μm. Daarna werd het membraan gedurende 1,5 uur bij 25 °C met 5% BSA afgedicht. Primaire antilichamen tegen SHP-2 (1:1000), CYP7A1 (1:1000), Tgr5 (1:1000), NTCP (1:1000) en β-actine (1:1000) werden 's nachts bij 4 °C geïncubeerd. Vervolgens werd het membraan geïncubeerd met geitenanti-konijn immunoglobuline G secundair antilichaam (1:10000) geconjugeerd met mierikswortelperoxidase gedurende 2 uur bij 25 °C. De met peroxidase beklede banden werden vervolgens gezien met behulp van een ultrahoge gevoeligheid ECL chemiluminescente oplossing en er werden foto's gemaakt met behulp van een beeldvormingssysteem34.
Moleculair docken
Zoals gemeld, werd het moleculaire dockingproces uitgevoerd volgens de volgende procedures35. De kleine molecule.mol2-structuur van het geneesmiddel is gedownload van het ChemicalBook-platform en de .sdf-structuur van het ligandeiwit is gedownload van de Uniprot- en RCSBPDB-platforms. De ligand- en watermoleculen werden verwijderd door Pymol-software en het ligandeiwit werd geïmporteerd in AutoDock-software voor hydrogenering en detectie. De uiteindelijke uitvoer is in .pdbqt-formaat. De analyse van de dockingbox, RunAutoGrid, RunAutoDock en AutoDock Tools werd uitgevoerd in de AutoDock-software en de minimale bindingsenergie van elke groep dockingresultaten werd bespaard. De conformatie met de laagste vrije bindingsenergie van elke groep werd geselecteerd en de ligandreceptorconformatie werd gevisualiseerd door Pymol-software.
Statistische analyse
De bovengenoemde gegevens werden statistisch gesorteerd met behulp van GraphPad Prism 9.2 en alle experimentele resultaten werden gerapporteerd als gemiddelde ± SD. Om de gegevens tussen groepen statistisch te vergelijken, werd One-way ANOVA gebruikt. Het verschil tussen de twee groepen werd significant geacht wanneerp < 0,05.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De concentratie van CDCA werd voor experimenten ingesteld op 0 μM, 20 μM, 40 μM, 60 μM, 80 μM en 100 μM. Wanneer de concentratie van CDCA 60 μM was, was de celactiviteit significant anders dan die van de controlegroep, en ten slotte werd 60 μM gebruikt als de concentratie van CDCA (Figuur 1A). De resultaten toonden aan dat er na incubatie gedurende 24 uur na toediening van het geneesmiddel geen significant verschil in celactiviteit was tussen elke groep en d...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
CLI is een leverziekte die wordt veroorzaakt door de obstructie van galvorming, secretie of uitscheiding. Het manifesteert zich klinisch als jeuk, osteoporose en ontwikkelt zich zelfs tot leverfibrose, cirrose en andere ziekten, die het leven en de gezondheid ernstig in gevaar brengen 36,37,38. UDCA wordt erkend als het meest gebruikte geneesmiddel bij de behandeling van CLI39<...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk wordt ondersteund door de Natural Science Foundation van de provincie Sichuan (2024NSFSC0697), Joint Innovation Fund Project van de Chengdu University of Traditional Chinese Medicine (LH202402015).
Bijdrage van de auteur:
Caitong Wu: Methodologie, formele analyse, datacuratie, het schrijven van het originele concept en schrijven en redigeren. Yang Xiao: Conceptualisering, onderzoek, visualisatie en validatie. Fuhan Fan: Validatie en bewerking. Zhangli Lei, Xianhua Zhou en Xianli Meng: Redactie en vertaling. Yong Zeng, Hou Ya en Peng Shen: conceptualisering, methodologie, validatie, onderzoek, beoordeling en correctie van het ontwerp, en toezicht.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| ALP | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A059-2-2 | |
| ALT | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C009-2-1 | |
| AST | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C010-2-1 | |
| BCA | Boster Biological Technology Co., Ltd | AR0146 | |
| CDCA | Chengdu Medesheng Technology Co., Ltd | 474-25-9 | |
| cell counting kit-8 | Boster Biological Technology Co., Ltd | AR1160-500 | |
| Cytochrome P450 7A1 Antibody | Abmart Shanghai Co.,Ltd. | TD2612S | |
| DAPI | Beyotime Biotechnology | C1005 | |
| DMSO | Boster Biological Technology Co., Ltd | PYG0040 | |
| Goat Anti-Rabbit IgG (H&L) | Chengdu Zen-Bioscience Co., Ltd. | 511202 | |
| Goat Anti-Rabbit IgG AF488 | Abmart Shanghai Co.,Ltd. | M21012M | |
| GPS | Chengdu Medesheng Technology Co., Ltd | RP210717 | |
| GSH | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A006-2-1 | |
| HepG2 cells | Procell Life Science & Technology Co., Ltd | CL-0103 | |
| HRP Goat Anti-Rabbit IgG | Wuhan ABclonal Biotechnology Co., Ltd. | AS014 | |
| IL-1β | Elabscience Biotechnology Co., Ltd | E-EL-H0149c | |
| IL-6 | Elabscience Biotechnology Co., Ltd | E-EL-H6156 | |
| MDA | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A003-1-2 | |
| MEM base medium | Procell Life Science & Technology Co., Ltd | PM150410 | |
| PBS | Boster Biological Technology Co., Ltd | PYG0021 | |
| Rapid Transfer Buffer (20×) | NCM Biotech | WB4600 | |
| RIPA | Boster Biological Technology Co., Ltd | BL651A | |
| ROS | Beyotime Biotechnology | S0033S | |
| SHP2 Rabbit pAb | Wuhan ABclonal Biotechnology Co., Ltd. | A12486 | |
| SLC10A1 Antibody | Abmart Shanghai Co.,Ltd. | PU276166S | |
| SOD | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A001-3-1 | |
| TBA | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | E003-2-1 | |
| T-CHO | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A111-1-1 | |
| TG | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A110-1-1 | |
| TGR5 Polyclonal Antibody | ImmunoWay Biotechnology Company | YT4636 | |
| TNF-α | Elabscience Biotechnology Co., Ltd | E-EL-H0109c | |
| Trypsin solution (0.25%) | Yeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd | 40126ES60 | |
| UDCA | Chengdu Lemetian Medical Technology Co., Ltd | DSTDX007601 | |
| β-Actin Rabbit mAb | Wuhan ABclonal Biotechnology Co., Ltd. | AC026 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen