Protokół badania został zweryfikowany i zatwierdzony przez Komitet Etyki ds. Eksperymentów na Zwierzętach Uniwersytetu Medycyny Chińskiej w Heilongjiang (zatwierdzenie #2023021101). Wszystkie doświadczenia na zwierzętach przeprowadzono zgodnie z wytycznymi ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) oraz odpowiednimi krajowymi i instytucjonalnymi wytycznymi dotyczącymi opieki i wykorzystywania zwierząt laboratoryjnych. Ponieważ badanie to obejmowało doświadczenia na zwierzętach, świadoma zgoda nie miała zastosowania. Wszystkie procedury hodowli zwierząt i pozyskiwania zwierząt futerkowych są ściśle przestrzegane zgodnie z chińskimi przepisami technicznymi dotyczącymi zarządzania hodowlą dzikich zwierząt. Badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Etyki ds. Eksperymentów na Zwierzętach Uniwersytetu Medycyny Chińskiej w Heilongjiang w Chinach (zatwierdzenie #2023021101).
Przygotowanie próbki żółci lisa niebieskiego
Zasób żółci lisa niebieskiego znajduje się w tabeli materiałów. W sumie 30 lisów niebieskich (Vulpes lagopus) zostało poddanych eutanazji przez porażenie prądem, a następnie zebranie futra i woreczek żółciowy. Pęcherzyk żółciowy niebieskiego lisa ma owalny kształt, z wąską górną częścią i opuchniętą dolną częścią. Jej zewnętrzna powierzchnia jest ciemnobrązowa z widocznymi fałdami, a błona kapsułki jest cienka. Żółć została natychmiast odessana za pomocą sterylnej jednorazowej strzykawki o pojemności 1 ml i wydawała się ciemnoczarna lub ciemnozielona. Pęcherzyki żółciowe suszono następnie w temperaturze 37 °C przez 48 godzin w celu uzyskania suszonego proszku żółci lisa niebieskiego (ryc. 1). Powstały w ten sposób proszek żółciowy miał żółto-brązowy odcień i błyszczącą, kruchą konsystencję. Średnia wydajność suszonej żółci w proszku na woreczek żółciowy wynosiła około 0,82 ± 0,30 g. W celu przygotowania próbki, 250 mg suszonej żółci w proszku od lisa błękitnego (jak opisano powyżej) lub niedźwiedzia (patrz tabela materiałów) rozpuszczono w 1 ml 70% metanolu o czystości chromatograficznej. Roztwór poddano sonikacji ultradźwiękowej (40 kHz, 300 W), przefiltrowano przez membranę 0,22 μm, rozcieńczono do końcowej objętości 50 ml (tj. do 5 mg/ml), a następnie rozcieńczono do stężenia roboczego 0,5 mg/ml do dalszej analizy. Ogólny przebieg eksperymentu podsumowano na rysunku uzupełniającym 1.
W tym badaniu zakres dawkowania sproszkowanej żółci lisa niebieskiego stosowanej w doświadczeniach na zwierzętach wynosił 5-10 g/kg w oparciu o wcześniejsze oceny toksyczności i badania farmakologiczne, bez zaobserwowania znaczących działań niepożądanych w tych stężeniach14,15. Podczas przygotowywania proszku żółciowego woreczki żółciowe suszono w temperaturze 37 °C przez 48 godzin; Jednak czas schnięcia może się różnić w zależności od lokalnej wilgotności i objętości próbki, dlatego należy sprawdzić zawartość wilgoci, aby zapewnić całkowite odwodnienie. W przypadku rozpuszczenia, stężenie 5 mg/ml w metanolu chromatograficznym było optymalne dla analiz HPLC i UPLC-Q-TOF-MS; Niepełne rozpuszczenie lub pozostałości cząstek stałych mogą wpływać na dokładność analityczną, wymagając dodatkowej sonikacji lub filtracji. Znanym ograniczeniem jest zmienność składu żółci wynikająca z sezonowych, dietetycznych i indywidualnych różnic fizjologicznych wśród lisów błękitnych, co może wpływać na względną obfitość związków aktywnych, takich jak TUDCA i UDCA16. W związku z tym przed zastosowaniem farmakologicznym zaleca się walidację partii za pomocą profilowania chromatograficznego w celu zapewnienia spójnych profili składników.
Sieciowa analiza farmakologiczna
Skład chemiczny żółci lisa błękitnego analizowano za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (patrz tabela materiałów) i ultrawysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej z kwadrupolową spektrometrią mas czasu przelotu (UPLC-Q-TOF-MS). HPLC przeprowadzono przy użyciu kolumny SB-C18 (4,6 mm x 150 mm, 5 μm) z fazą ruchomą składającą się z 0,03 M diwodorofosforanu sodu (pH dostosowanego do 4,4 przy użyciu kwasu fosforowego) jako fazy A i metanolu (patrz tabela materiałów) jako fazy B (tabela 1). Długość fali detekcji ustalono na 210 nm, przy natężeniu przepływu fazy ruchomej 1,0 ml/min, a temperatura kolumny wynosiła 40 °C. Objętość iniekcji wynosiła 10 μL. ANALIZĘ UPLC-Q-TOF/MS przeprowadzono przy użyciu kolumny UPLCTM HSS T3 (patrz tabela materiałów). Faza ruchoma składała się z wodnego roztworu acetonitrylu (A)-0,1% kwasu mrówkowego (B; patrz tabela materiałów). Program elucji gradientowej był następujący: 0-25,0 min, 98%-2% A i 25,0-28,0 min, 2%-2% A przy natężeniu przepływu 4 ml/min. Temperaturę kolumny utrzymywano na poziomie 35 °C. Spektrometrię mas prowadzono przy użyciu źródła jonizacji elektronrozpylacyjnej, ESI o następujących parametrach: natężenie przepływu gazu rozpuszczalnikowego 650 L/h, temperatura gazu rozpuszczalnikowego 350 °C, natężenie przepływu gazu stożkowego 50 L/h, temperatura źródła jonów 120 °C, napięcie kapilarne 2,8 kV (tryb jonów dodatnich) i 2,0 kV (tryb jonów ujemnych), napięcie stożka 25 V i energia zderzenia 6 eV. Widma zbierano co 0,2 s w odstępie 0,02 s. Leucyna-enkefalina (patrz tabela materiałów; [M+H]+=556.2771) zastosowano jako referencyjny roztwór kalibracyjny przy stężeniu 40 fmol/μL i natężeniu przepływu 15 μL/min17.
Analiza składu chemicznego i przewidywanie celów
Aktywne składniki żółci lisa błękitnego zidentyfikowano za pomocą HPLC i UPLC-Q-TOF/MS, z kwasem aurocholowym i tauroursodeoksycholanem sodu (patrz tabela materiałów) jako wzorce wewnętrzne18. Wzory strukturalne zidentyfikowanych związków pobrano z bazy danych PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Aby zbadać potencjalne cele bioaktywne, w bazie danych PharmMapper (http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/) przeprowadzono zapytanie o aktywne składniki żółci lisa niebieskiego w celu zidentyfikowania powiązanych celów genowych.
Używając alkoholowego uszkodzenia wątroby i alkoholowego uszkodzenia wątroby jako słów kluczowych, uzyskano geny związane z chorobą z baz danych GeneCards (https://www.genecards.org/) i OMIM (https://omim.org/). W bazie danych GeneCards cele zostały przebadane zgodnie z oceną istotności, z progiem ustalonym na ≥ 20. To powszechnie stosowane empiryczne odcięcie zapewnia równowagę między czułością a swoistością, zachowując najbardziej potencjalnie istotne geny (wysoka pamięć) przy jednoczesnym odfiltrowywaniu słabo spokrewnionych lub hałaśliwych genów (wysoka precyzja). W przeciwieństwie do tego, w bazie danych OMIM nie zastosowano dodatkowego filtrowania, ponieważ przechwytuje ona cele z silnymi dowodami genetycznymi, uzupełniając w ten sposób wyniki istotności obliczeniowej kart GeneCards. Uzyskane dane docelowe zostały scalone i zduplikowane w celu identyfikacji celów związanych z ALD. Docelowe składniki aktywne i cele chorobowe porównano przy użyciu Venny 2.1.0 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html) do wizualizacji. Skrzyżowania zostały zidentyfikowane jako potencjalne cele żółci lisa niebieskiego przeciwko ALD i zostały zaimportowane do bazy danych STRING (http://version10.string-db.org/). W bazie danych STRING sieć interakcji została skonstruowana z domyślnymi parametrami (średni współczynnik ufności ≥ 0,4), a wolne węzły zostały ukryte w celu poprawy przejrzystości wizualizacji. Wolne węzły zostały ukryte, aby wygenerować diagram sieci interakcji białko-białko (PPI), który został zwizualizowany za pomocą oprogramowania Cytoscape (wersja 3.9.1). Przeprowadzono analizę topologiczną w celu obliczenia wartości stopni, a sześć celów o najwyższych wartościach stopnia zidentyfikowano za pomocą bazy danych adnotacji, wizualizacji i zintegrowanego odkrywania (DAVID, https://david.ncifcrf.gov/) z progiem istotności p < 0,05. Do analizy wzbogacania szlaków wykorzystano bazę danych Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG).
Dokowanie molekularne
Dokowanie molekularne przeprowadzono w celu oceny interakcji między podstawowymi białkami docelowymi a bioaktywnymi składnikami żółci lisa błękitnego. Trójwymiarowe struktury podstawowych białek docelowych uzyskano z Banku Danych Białkowych (https://www.rcsb.org/) Laboratorium Badawczego Bioinformatyki Strukturalnej (RCSB), a struktury składników żółciowych uzyskano z bazy danych PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Symulacje dokowania przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Molecular Operating Environment (MOE) (wersja 2022.02). W przypadku AKT1 pobrano strukturę krystaliczną (PDB ID: 4EKL), a wstępne przetwarzanie w MOE obejmowało usunięcie cząsteczek wody i oryginalnych ligandów, dodanie wodoru z protonacją przy fizjologicznym pH (7,0) i minimalizację energii. Struktury ligandów (TUDCA, UDCA, TCDCA, TCCA i bilirubina) zostały pobrane z PubChem, a energia zminimalizowana przed dokowaniem. Podczas procesu dokowania wygenerowano wiele konformacji ligandów, a każda konformacja została umieszczona w kieszeni wiążącej receptora w różnych orientacjach przestrzennych. Dokowanie przeprowadzono przy użyciu protokołu Induced Fit, z London dG dla początkowego umieszczenia i Affinity dG jako funkcją punktacji. Dla każdego liganda wygenerowano trzydzieści konformacji, a końcowe pozy zostały dopracowane przez optymalizację pola siłowego. Wszystkie inne parametry zostały ustawione na wartości domyślne MOE bez dalszego dostrajania. Powinowactwo między każdą konformacją liganda a receptorem oceniono za pomocą funkcji punktacji oprogramowania. Wyniki dokowania oceniano poprzez wiązanie energii swobodnej, przy czym najbardziej ujemna konformacja energii w największym klastrze została wybrana jako reprezentatywny tryb wiązania. Do wizualizacji wybrano tryb wiązania o największym powinowactwie i optymalnej konformacji. Wartości powinowactwa poniżej -4,25 kcal/mol wskazują na wiązanie ligand-cel, wartości poniżej -5,0 kcal/mol wskazują na umiarkowane wiązanie, a wartości poniżej -7,0 kcal/mol wskazują na silne powinowactwo wiązania 19.
Mysie modele ALD
Do tego badania zakupiono 30 myszy Kunming wolnych od specyficznych patogenów (SPF) (18-22 g, 6-8 tygodni, 15 samców, 15 samic). Zwierzęta trzymano w kontrolowanych warunkach w temperaturze 25 ± 2 °C przy wilgotności względnej 60% ± 10%, z dostępem ad libitum do pożywienia i wody. Przed eksperymentem myszy aklimatyzowano się przez 1 tydzień.
Model ALD został ustalony w następujący sposób. Roztwór etanolu o stężeniu 70% v/v przygotowano, odmierzając 70,21 ml bezwodnego etanolu do kolby miarowej i dodając ultraczystą wodę do końcowej objętości 100 ml. Roztwór mieszano mieszadłem magnetycznym przez 1 minutę i pozostawiono na 5 minut, aż nie zaobserwowano separacji faz. Dawka zgłębnika wynosiła 2 ml/kg masy ciała i była podawana raz na dobę przez 7 kolejnych dni. Rankiem 7 dnia, 4 godziny po ostatnim zgłębniku, pobrano próbki krwi i tkanek wątroby do dalszej analizy. Ustalenie modelu zostało potwierdzone poprzez ocenę typowych wskaźników uszkodzenia wątroby. Mierzono stężenie aminotransferazy alaninowej (ALT), aminotransferazy asparaginianowej (AST), cholesterolu całkowitego (T-CHO) i dialdehydu malonowego (MDA) w surowicy. Dodatkowo tkanki wątroby poddano badaniu histopatologicznemu z wykorzystaniem barwienia hematoksyliną i eozyną (H&E) w celu oceny morfologii hepatocytów, wakuolizacji cytoplazmatycznej, martwicy i naciekania komórek zapalnych. Myszy zostały losowo przydzielone do pięciu grup (n = 6 na grupę): Ślepa próba kontrolna otrzymała 2 ml / kg wody destylowanej; grupa modelowa otrzymywała 2 ml/kg 70% etanolu bez leczenia; grupie kontroli dodatniej podawano tabletki hepatoprotekcyjne w dawce 0,4 g/kg mc. (patrz tabela materiałów); Grupie otrzymującej duże dawki żółci niebieskiego lisa w proszku podawano 10 g/kg proszku żółci niebieskiego lisa; Grupie otrzymującej sproszkowaną żółć niebieskiego lisa w małych dawkach podawano 5 g / kg proszku żółci niebieskiego lisa. Wszystkim grupom, z wyjątkiem ślepej próby kontrolnej, podawano doustnie 70% etanol (2 ml / kg) raz dziennie przez 7 kolejnych dni w celu wywołania alkoholowego uszkodzenia wątroby. W 7, 4 godzinach po podaniu etanolu podano odpowiednie zabiegi (tabletki hepatoprotekcyjne lub sproszkowaną żółć lisa niebieskiego) i przeprowadzono kolejne eksperymenty. Grupa kontrolna ze ślepą próbą otrzymywała wodę destylowaną przez cały czas trwania eksperymentu.
Pomiar aminotransferaz w surowicy (ALT i AspAT) i zestawu cholesterolu całkowitego (T-CHO)
Próbki krwi odwirowywano przy 1 000 x g przez 15 minut w temperaturze 4 °C w celu uzyskania surowicy. Próbki przechowywano w temperaturze -20 °C do czasu analizy. Do pomiaru poziomów ALT, AST i T-CHO użyto komercyjnych zestawów (patrz Tabela materiałów) zgodnie z instrukcjami producenta.
Monitorowanie masy ciała
Po 7 kolejnych dniach podawania etanolu, leczenie podawano w 7 dniu, a eksperymenty prowadzono 4 godziny po porannym dawkowaniu. Masę ciała rejestrowano 2 razy dziennie w okresie obserwacji. Masę ciała na czczo mierzono za pomocą elektronicznej wagi analitycznej w dniach 1., 2., 3., 5., 7., 10. i 14. po podaniu.
Przetwarzanie próbek tkanek
W 14 dniu po podaniu zarejestrowano masę ciała i pozostałe spożycie pokarmu. Po południu zwierzęta poszczono z możliwością swobodnego dostępu do wody. Następnego dnia (po okresie postu trwającym 12-16 godzin) mierzono masę ciała na czczo przed eutanazją poprzez zwichnięcie szyjki macicy. Makroskopowe badania patologiczne przeprowadzono w celu oceny zmian morfologicznych w głównych narządach, w tym między innymi w sercu, wątrobie, śledzionie, płucach, nerkach, nadnerczach, mózgu, żołądku, jelitach, jądrach, prostacie, jajnikach i macicy. Próbki tkanek z serca, wątroby, śledziony, płuc, nerek, żołądka i jelit zostały losowo pobrane z ślepej próby kontrolnej (CN) i grupy żółci niebieskiego lisa (LH) o niskiej dawce, utrwalone w 4% paraformaldehydzie, osadzone w parafinie, podzielone i wybarwione hematoksyliną i eozyną (H&E) w celu oceny histopatologicznej. Wycinki tkanek zostały zbadane i zobrazowane pod mikroskopem.
Barwienie H&E
Próbki wątroby utrwalono za pomocą 4% paraformaldehydu w roztworze soli fizjologicznej buforowanym fosforanami (PBS), zatopiono w parafinie i podzielono na sekcje. Sekcje zostały odparafinowane w ksylenie I i II, ponownie uwodnione w malejących stężeniach etanolu (100%, 95%, 85% i 75%), a następnie przemyte wodą, rozdzielone, ponownie przemyte i zaniebieszczone roztworem do niebieszczenia. Po wypłukaniu skrawki odwadniano w 85% i 95% etanolu przez 5 min każda, barwiono eozyną przez 5 min i odwadniano w bezwodnym etanolu I, II i III (po 5 min). Na koniec skrawki oczyszczono z ksylenu I i II (po 5 min każda) i zamontowano za pomocą gumy neutralnej. Obrazy uzyskano za pomocą mikroskopu świetlnego (100x).
Oznaczanie dialdehydu malonowego (MDA) w tkankach wątroby
Próbki wątroby homogenizowano w 9 objętościach soli fizjologicznej za pomocą młynka do tkanek. Homogenat odwirowywano przy sile 700 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C. Test MDA przeprowadzono na supernatance przy użyciu dostępnego w handlu zestawu (patrz tabela materiałów) zgodnie z instrukcjami producenta.
Analiza statystyczna
Dane są prezentowane jako średnie ± odchyleń standardowych (SD). Porównania grupowe przeprowadzono za pomocą analizy wariancji (ANOVA), a następnie testu post hoc najmniejszej istotnej różnicy (LSD). Obustronne wartości p <0,05 uznano za statystycznie istotne.