Het onderzoeksprotocol werd beoordeeld en goedgekeurd door de Ethische Commissie voor Dierproeven van de Heilongjiang University of Chinese Medicine (goedkeuring #2023021101). Alle dierproeven zijn uitgevoerd in overeenstemming met de ARRIVE-richtlijnen (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) en relevante nationale en institutionele richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren. Aangezien in dit onderzoek dierproeven werden uitgevoerd, was geïnformeerde toestemming niet van toepassing. Alle procedures voor het fokken en oogsten van dieren houden zich strikt aan de Chinese technische voorschriften voor het beheer van het fokken van wilde dieren. De studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie voor Dierproeven van de Heilongjiang University of Chinese Medicine, China (goedkeuring #2023021101).
Voorbereiding van het blauwe vosgalmonster
De bron van blauwe vossengal wordt gegeven in de Tabel van Materialen. In totaal werden 30 blauwe vossen (Vulpes lagopus) geëuthanaseerd door elektrische schokken, gevolgd door het oogsten van vacht en het verzamelen van de galblaas. De galblaas van de blauwe vos is ovaal van vorm, met een smal bovengedeelte en een gezwollen ondergedeelte. Het buitenoppervlak is donkerbruin met zichtbare plooien en het capsulemembraan is dun. Gal werd onmiddellijk opgezogen met behulp van een steriele wegwerpspuit van 1 ml en leek donkerzwart of donkergroen van kleur. De galblaas werd vervolgens gedurende 48 uur bij 37 °C gedroogd om gedroogd blauw vossengalpoeder te verkrijgen (Figuur 1). Het resulterende galpoeder vertoonde een geelbruine tint met een glanzende, brokkelige textuur. De gemiddelde opbrengst van gedroogd galpoeder per galblaas was ongeveer 0,82 ± 0,30 g. Voor de voorbereiding van het monster werd 250 mg gedroogd galpoeder van blauwe vos (zoals hierboven beschreven) of beer (zie materiaaltabel) opgelost in 1 ml 70% methanol van chromatografiekwaliteit. De oplossing werd ultrasoon gesonificeerd (40 kHz, 300 W), gefilterd door een membraan van 0,22 μm, verdund tot een eindvolume van 50 ml (d.w.z. tot 5 mg/ml) en verder verdund tot een werkconcentratie van 0,5 mg/ml voor latere analyse. De algemene experimentele workflow is samengevat in aanvullende figuur 1.
In deze studie was het doseringsbereik van blauwe vossengalpoeder dat werd gebruikt voor dierproeven 5-10 g/kg op basis van eerdere toxiciteitsevaluaties en farmacologische studies, waarbij geen significante nadelige effecten werden waargenomen bij deze concentraties 14,15. Tijdens de bereiding van galpoeder werden de galblazen gedurende 48 uur bij 37 °C gedroogd; De droogtijd kan echter variëren, afhankelijk van de lokale vochtigheid en het monstervolume, dus het vochtgehalte moet worden gecontroleerd om volledige uitdroging te garanderen. Voor oplossing was een concentratie van 5 mg/ml in methanol van chromatografiekwaliteit optimaal voor HPLC- en UPLC-Q-TOF-MS-analyses; Onvolledige oplossing of deeltjesresidu kan de analytische nauwkeurigheid beïnvloeden, waardoor extra sonicatie of filtratie nodig is. Een bekende beperking is de variabiliteit in galsamenstelling als gevolg van seizoensgebonden, dieet- en individuele fysiologische verschillen tussen blauwe vossen, die de relatieve overvloed aan actieve verbindingen zoals TUDCA en UDCA16 kunnen beïnvloeden. Daarom wordt batchvalidatie door chromatografische profilering aanbevolen vóór farmacologisch gebruik om consistente componentprofielen te garanderen.
Farmacologische analyse van het netwerk
De chemische samenstelling van blauwe vossengal werd geanalyseerd met behulp van hoogwaardige vloeistofchromatografie (zie materiaaltabel) en ultrakrachtige vloeistofchromatografie in combinatie met quadrupool time-of-flight massaspectrometrie (UPLC-Q-TOF-MS). HPLC werd uitgevoerd met behulp van een SB-C18-kolom (4,6 mm x 150 mm, 5 μm) met een mobiele fase bestaande uit 0,03 M natriumdiwaterstoffosfaat (pH aangepast aan 4,4 met behulp van fosforzuur) als fase A en methanol (zie materiaaltabel) als fase B (tabel 1). De detectiegolflengte werd ingesteld op 210 nm, met een mobiel fasedebiet van 1,0 ml/min, en de kolomtemperatuur was 40 °C. Het injectievolume was 10 μL. UPLC-Q-TOF/MS-analyse werd uitgevoerd met behulp van een UPLCTM HSS T3-kolom (zie materiaaltabel). De mobiele fase bestond uit acetonitril (A)-0,1% mierenzuur waterige oplossing (B; zie materiaaltabel). Het gradiënt-elutieprogramma was als volgt: 0-25,0 min, 98%-2% A en 25,0-28,0 min, 2%-2% A bij een debiet van 4 ml/min. De kolomtemperatuur werd op 35 °C gehouden. Massaspectrometrie werd uitgevoerd met behulp van een elektrospray-ionisatiebron (ESI) met de volgende parameters: oplosmiddelgasdebiet van 650 l/u, oplosmiddelgastemperatuur van 350 °C, conusgasdebiet van 50 l/u, ionenbrontemperatuur van 120 °C, capillaire spanning van 2,8 kV (positieve ionenmodus) en 2,0 kV (negatieve ionenmodus), conusspanning van 25 V en botsingsenergie van 6 eV. Spectra werden elke 0,2 s verzameld met een interval van 0,02 s. Leucine-enkefaline (zie Materiaaltabel; [M+H]+=556.2771) werd gebruikt als referentiekalibratieoplossing in een concentratie van 40 fmol/μl en een debiet van 15 μl/min17.
Analyse van de chemische samenstelling en voorspelling van doelen
De actieve componenten van blauwe vossengal werden geïdentificeerd met behulp van HPLC en UPLC-Q-TOF/MS, met aurocholiczuur en natriumtauroursodeoxycholaat (zie materiaaltabel) als interne standaarden18. Structuurformules van de geïdentificeerde verbindingen werden opgehaald uit de PubChem-database (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Om potentiële bioactieve doelen te onderzoeken, werden de actieve componenten van blauwe vossengal opgevraagd in de PharmMapper-database (http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/) om geassocieerde gendoelen te identificeren.
Met behulp van alcoholische leverbeschadiging en door alcohol geïnduceerde leverbeschadiging als trefwoorden, werden ziektegerelateerde genen verkregen uit de GeneCards (https://www.genecards.org/) en OMIM (https://omim.org/) databases. In de GeneCards-database werden doelen gescreend op basis van de relevantiescore, met een drempel van ≥ 20. Deze veelgebruikte empirische cutoff zorgt voor een evenwicht tussen gevoeligheid en specificiteit, waarbij de meeste potentieel relevante genen behouden blijven (hoge recall) en zwak verwante of luidruchtige genen worden uitgefilterd (hoge precisie). Daarentegen werd er geen extra filtering toegepast in de OIM-database, omdat deze doelen vastlegt met sterk genetisch bewijs, waardoor de computationele relevantiescores van GeneCards worden aangevuld. De verkregen doelgegevens werden samengevoegd en gedupliceerd om doelen te identificeren die verband houden met ALD. De doelen voor actieve ingrediënten en ziektedoelen werden vergeleken met behulp van Venny 2.1.0 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html) voor visualisatie. De kruispunten werden geïdentificeerd als potentiële doelwitten van blauwe vossengal tegen ALD en werden geïmporteerd in de STRING-database (http://version10.string-db.org/). In de STRING-database werd het interactienetwerk geconstrueerd met de standaardparameters (gemiddelde betrouwbaarheidsscore ≥ 0,4) en werden vrije knooppunten verborgen om de helderheid van de visualisatie te verbeteren. Vrije knooppunten werden verborgen om het eiwit-eiwitinteractie (PPI) netwerkdiagram te genereren, dat werd gevisualiseerd met behulp van de Cytoscape-software (versie 3.9.1). De topologische analyse werd uitgevoerd om graadwaarden te berekenen, en de zes doelen met de hoogste graadwaarden werden geïdentificeerd met behulp van de Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID, https://david.ncifcrf.gov/) met een significantiedrempel van p < 0,05. De Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database werd gebruikt voor de analyse van de verrijking van routes.
Moleculair docken
Moleculaire docking werd uitgevoerd om de interacties tussen de kerndoeleiwitten en de bioactieve componenten van blauwe vossengal te beoordelen. De driedimensionale structuren van de kerndoeleiwitten werden opgehaald uit de Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) Protein Data Bank (https://www.rcsb.org/), en de structuren van de galcomponenten werden verkregen uit de PubChem-database (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Docking-simulaties werden uitgevoerd met behulp van Molecular Operating Environment (MOE)-software (versie 2022.02). Voor AKT1 werd de kristalstructuur (PDB-ID: 4EKL) gedownload en de voorverwerking in MOE omvatte verwijdering van watermoleculen en originele liganden, toevoeging van waterstof met protonering bij fysiologische pH (7,0) en energieminimalisatie. Ligandstructuren (TUDCA, UDCA, TCDCA, TCA en bilirubine) werden opgehaald uit PubChem en de energie werd geminimaliseerd voordat ze werden aangemeerd. Tijdens het dockingproces werden meerdere ligandconformaties gegenereerd en elke conformatie werd in verschillende ruimtelijke oriëntaties in de bindingszak van de receptor geplaatst. Het aanmeren werd uitgevoerd met behulp van het Induced Fit-protocol, met London dG voor de eerste plaatsing en Affinity dG als scorefunctie. Voor elk ligand werden dertig conformaties gegenereerd en de uiteindelijke houdingen werden verfijnd door optimalisatie van het krachtveld. Alle andere parameters werden zonder verdere finetuning ingesteld op MOE-standaardinstellingen. De affiniteit tussen elke ligandconformatie en de receptor werd geëvalueerd met behulp van de scorefunctie van de software. De resultaten van de docking werden geëvalueerd door vrije energie te binden, waarbij de meest negatieve energie in de grootste cluster werd gekozen als de representatieve bindingsmodus. Voor visualisatie werd de bindingsmodus met de sterkste affiniteit en optimale conformatie geselecteerd. Affiniteitswaarden onder -4,25 kcal/mol duiden op ligand-doelbinding, waarden onder -5,0 kcal/mol duiden op matige binding en waarden onder -7,0 kcal/mol duiden op sterke bindingsaffiniteit 19.
Muismodellen van ALD
Voor deze studie werden 30 specifieke pathogeenvrije (SPF) Kunming-muizen (18-22 g, 6-8 weken oud, 15 mannetjes, 15 vrouwtjes) gekocht. De dieren werden gehuisvest onder gecontroleerde omstandigheden bij 25 ± 2 °C met een relatieve luchtvochtigheid van 60% ± 10%, met ad libitum toegang tot voedsel en water. Voorafgaand aan het experiment werden de muizen 1 week geacclimatiseerd.
Het ALD-model is als volgt opgesteld. Een 70% v/v ethanoloplossing werd bereid door 70,21 ml watervrije ethanol in een volumetrische kolf te meten en ultrapuur water toe te voegen tot een eindvolume van 100 ml. De oplossing werd 1 minuut met een magnetische roerder geroerd en 5 minuten laten staan totdat er geen fasescheiding meer werd waargenomen. De maagsondedosis was 2 ml/kg lichaamsgewicht, eenmaal daags toegediend gedurende 7 opeenvolgende dagen. Op de ochtend van dag 7, 4 uur na de laatste maagsonde, werden bloedmonsters en leverweefsel verzameld voor verdere analyse. De modelvorming werd bevestigd door evaluatie van typische indicatoren van leverbeschadiging. Serumspiegels van alanineaminotransferase (ALAT), aspartaataminotransferase (ASAT), totaal cholesterol (T-CHO) en malondialdehyde (MDA) werden gemeten. Bovendien werden leverweefsels onderworpen aan histopathologisch onderzoek met behulp van hematoxyline- en eosine (H&E)-kleuring om de morfologie van hepatocyten, cytoplasmatische vacuolisatie, necrose en infiltratie van ontstekingscellen te beoordelen. De muizen werden willekeurig toegewezen aan vijf groepen (n=6 per groep): Blanco controlegroep kreeg 2 ml/kg gedestilleerd water; modelgroep ontving 2 ml/kg 70% ethanol zonder behandeling; de positieve controlegroep kreeg hepatoprotectieve tabletten toegediend in een dosis van 0,4 g/kg (zie tabel met materialen); Hooggedoseerde Blue Fox Gal Powder Group kreeg 10 g/kg Blue Fox Galpoeder toegediend; Laaggedoseerde Blue Fox Gal Powder Group kreeg 5 g/kg Blue Fox Galpoeder toegediend. Alle groepen, behalve de blancocontrolegroep, kregen oraal 70% ethanol (2 ml/kg) toegediend eenmaal daags gedurende 7 opeenvolgende dagen om alcoholische leverbeschadiging te veroorzaken. Op dag 7, 4 uur na toediening van ethanol, werden de respectievelijke behandelingen (hepatoprotectieve tabletten of blauwe vossengalpoeder) gegeven en werden daaropvolgende experimenten uitgevoerd. De blanco controlegroep kreeg gedurende het hele experiment gedestilleerd water.
Meting van serumtransaminasen (ALAT en ASAT) en totaal cholesterol kit (T-CHO)
Bloedmonsters werden gedurende 15 minuten bij 4 °C gecentrifugeerd bij 1.000 x g om serum te verkrijgen. De monsters werden tot analyse bewaard bij -20 °C. Commerciële kits werden gebruikt om ALT-, AST- en T-CHO-niveaus te meten (zie materiaaltabel) volgens de instructies van de fabrikant.
Monitoring van het lichaamsgewicht
Na 7 opeenvolgende dagen toediening van ethanol werden de behandelingen op dag 7 gegeven en werden de experimenten 4 uur na de ochtenddosering uitgevoerd. Het lichaamsgewicht werd tijdens de observatieperiode 2x per dag geregistreerd. Het niet-nuchtere lichaamsgewicht werd gemeten met behulp van een elektronische analytische balans op dag 1, 2, 3, 5, 7, 10 en 14 na toediening.
Verwerking van weefselmonsters
Op dag 14 na toediening werden het lichaamsgewicht en de resterende voedselinname geregistreerd. De dieren werden vervolgens 's middags gevast met vrije toegang tot water. De volgende dag (na een vastenperiode van 12-16 uur) werd het nuchtere lichaamsgewicht vóór euthanasie gemeten door cervicale dislocatie. Macroscopische pathologische onderzoeken werden uitgevoerd om morfologische veranderingen in belangrijke organen te beoordelen, inclusief maar niet beperkt tot het hart, de lever, de milt, de longen, de nieren, de bijnieren, de hersenen, de maag, de darmen, de teelballen, de prostaat, de eierstokken en de baarmoeder. Weefselmonsters uit het hart, de lever, de milt, de longen, de nieren, de maag en de darmen werden willekeurig verzameld uit de blanco controlegroep (CN) en de laaggedoseerde blauwe vossengalgroep (LH), gefixeerd in 4% paraformaldehyde, ingebed in paraffine, doorgesneden en gekleurd met hematoxyline en eosine (H&E) voor histopathologische evaluatie. Weefselcoupes werden onderzocht en onder een microscoop in beeld gebracht.
H&E-kleuring
Levermonsters werden gefixeerd met 4% paraformaldehyde in fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS), ingebed in paraffine en doorgesneden. Secties werden gedeparaffineerd in xyleen I en II, gerehydrateerd in dalende ethanolconcentraties (100%, 95%, 85% en 75%) en gewassen met water, gedifferentieerd, opnieuw gewassen en geblauwd met behulp van blauwoplossing. Na het spoelen werden de secties elk 5 minuten gedehydrateerd in 85% en 95% ethanol, 5 minuten gekleurd met eosine en gedehydrateerd in watervrije ethanol I, II en III (elk 5 minuten). Ten slotte werden secties geklaard in xyleen I en II (elk 5 minuten) en gemonteerd met neutrale gom. Beelden werden verkregen met behulp van een lichtmicroscoop (100×).
Bepaling van malondialdehyde (MDA) in leverweefsels
Levermonsters werden gehomogeniseerd in 9 volumes fysiologische zoutoplossing met behulp van een weefselmolen. Het homogenaat werd gedurende 10 minuten bij 4 °C gecentrifugeerd bij 700 x g . De MDA-test werd uitgevoerd op het supernatans met behulp van een in de handel verkrijgbare kit (zie materiaaltabel) volgens de instructies van de fabrikant.
Statistische analyse
Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelden ± standaarddeviaties (SD's). Groepsvergelijkingen werden uitgevoerd met behulp van variantieanalyse (ANOVA) gevolgd door de minst significante verschil (LSD) post hoc test. Tweezijdige p-waarden <0,05 werden als statistisch significant beschouwd.