Undersøgelse af hepatotoksicitetsmekanismen i forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides baseret på oxidativ stress
Sophora alopecuroides L. tilhører familien Fabaceae og slægten Sophora. I 1977 blev den optaget i Folkerepublikken Kinas farmakopé og er en vigtig del af planteressourcerne til traditionel kinesisk medicin og den økologiske vegetation i provinser som Gansu, Indre Mongoliet og Ningxia. Kudou-bønner har den funktion at fjerne varme, afgifte og affugte. Alkaloider, flavonoider og sukkerarter er de vigtigste aktive ingredienser, som har gode terapeutiske virkninger på mave-tarmsygdomme. Wang et al. fandt, at alkaloiderne i Sophora alopecuroides hovedsageligt er quinoloner, som spiller en vigtig rolle i antioxidant-, antiparasit- og antibakterielle aktiviteter. Undersøgelsen viste, at flavonoiderne i Sophora alopecuroides har en vis antagonistisk effekt på hepatitis B-virus. På nuværende tidspunkt er der dannet en industrikæde af bitre bønneplanter på hjemmemarkedet med fokus på økologisk miljøbeskyttelse, karakteristisk produktudvikling og regional udvikling.

I traditionelle anvendelser har bitre bønner aldrig tiltrukket sig opmærksomhed på grund af deres giftighed. I de senere år er lægemiddelinduceret leverskade blevet den næststørste ikke-smitsomme leversygdom i Kina og den førende årsag til akut leversvigt i europæiske og amerikanske lande og tegner sig for op til 60% af tilfældene. Der kommer stadig flere kliniske rapporter om hepatotoksicitet forårsaget af traditionel kinesisk medicin, og dens potentielle toksicitet er blevet et varmt forskningsemne både nationalt og internationalt. Tidlige eksperimenter med akut toksicitet viste, at Sophora alopecuroides-ekstrakt har en vis toksicitet for rottelever. Undersøgelsen af leverens toksicitet, som er det vigtigste organ for metabolisme og afgiftning i kroppen, er af stor betydning. På nuværende tidspunkt er den specifikke mekanisme for levertoksicitet forårsaget af Sophora alopecuroides stadig uklar. Derfor udførte denne undersøgelse subakutte toksicitetseksperimenter for at observere virkningerne af fire ekstrakter, nemlig vandafkog (WD), vandultralyd (WU), ethanolreflux (ER) og ethanolultralyd (EU), på den generelle adfærd, vævsmorfologi og oxidative stressindikatorer hos rotter efter administration. Indholdet af aspartataminotransferase (AST) og alaninaminotransferase (ALT) i rotternes serum efter administration samt ekspression og fordeling af reduceret glutathion (GSH), superoxiddismutase (SOD), malondialdehyd (MDA) og nuklear faktor erythroid 2 relateret faktor 2 (Nrf2), heme oxygenase-1 (HO-1), SOD1 og SOD2 proteiner i leveren blev målt for at undersøge virkningerne af Sophora alopecuroides på rotter. Mekanismen for hepatotoksicitet hos mus giver videnskabelige data og referencer til klinisk grundforskning i Sophora alopecuroides.

Ændringen i leverkoefficienten kan være en vigtig indikator for leverlæsioner. Efter indgift af forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides steg rotternes leverkoefficient markant. Stigningen i leverkoefficienten tyder på, at leveren kan undergå reaktioner som ødem og betændelse. Patologisk observation af levervæv afslørede nekrose af leverceller og en stigning i inflammatoriske celler. Gennem påvisning af følsomhedsindikatorer for leverskade for ALAT og ASAT blev det konstateret, at niveauerne af ALAT og ASAT i serum hos rotter i hver gruppe steg i varierende grad efter indgivelse af forskellige ekstrakter. Dette indikerer, at langvarig indtagelse af Sophora alopecuroides-ekstrakt kan forårsage leverfunktionsskader, hvilket er i overensstemmelse med litteraturrapporter. For yderligere at undersøge levertoksiciteten af forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides foretog denne artikel mikroskopiske morfologiske observationer af leveren og fandt ud af, at mitokondrier i rottelever var hævede, selv med forsvundne cristae, og udviste tydelig autofagi. Blandt dem er autofagi en reaktion fra kroppen på at eliminere fremmede stoffer og reagere på ugunstige eksterne faktorer. Efter indtagelse af Sophora alopecuroides-ekstrakt opstod der betydelig autofagi i rotternes lever. Basale niveauer af autofagi har en beskyttende effekt på cellerne, men overdreven autofagi kan forårsage autofagisk celledød og endda fremskynde sygdomsprogressionen. I mellemtiden har Ravanan et al. vist, at hæmning af autofagi kan reducere det inflammatoriske respons forårsaget af NF κ B-vejen. Efter indgift af forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides steg graden af autofagi i rottelever, hvilket kan skyldes, at Sophora alopecuroides fremskynder levertoksiciteten ved at øge autofagi.

Mitokondrier er cellernes energimetabolismecentre, der spiller en vigtig rolle i celleproliferation, overførsel af genetisk information, immunregulering, regulering af cellevækstcyklus, apoptose og andre processer. Det er også et vigtigt sted for celler at producere ROS-lignende stoffer, og mitokondrie-skader og -dysfunktion kan forårsage metaboliske abnormiteter og organdysfunktion i kroppen. Derfor kan mitokondrieskader også være en vigtig årsag til levertoksicitet. Ved hjælp af morfologiske observationer viste denne undersøgelse, at mitokondrierne i rottelever svulmede op og endda forsvandt, især i WD-gruppen, efter indgift af forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides. Årsagen kan være mitokondrieskade, som fører til en stigning i dannelsen af frie ROS-radikaler og i sidste ende forårsager organdysfunktion i kroppen. Denne undersøgelse fandt en signifikant sammenhæng mellem rottelevertoksicitet og oxidativ stress ved at måle relaterede oxidative stressindikatorer som MDA, GSH, SOD osv. Forskellige ekstrakter af Sophora alopecuroides kan i varierende grad forårsage signifikante ændringer i indikatorerne for oxidativt stress hos hun- og hanrotter efter indgivelse, med en signifikant stigning i MDA og et signifikant fald i SOD sammenlignet med den blanke gruppe. MDA er slutproduktet af lipidperoxidation, som kan afspejle graden af lipidperoxidation og dermed graden af levercelleskader. Under normale omstændigheder kan SOD omdanne superoxid til H2O2, CAT kan omdanne H2O2 til H2O, og GSH kan direkte modvirke toksiciteten af frie iltradikaler ved at tilføre H+, fjerne superoxid-ioner og andre frie radikaler i kroppen og derved forhindre levercelleskader. Faktisk spiller oxidativ stress en afgørende rolle i patogenesen af mange sygdomme, f.eks. colitis, aterosklerose og Alzheimers sygdom. Denne undersøgelse viste, at den vigtigste mekanisme, hvormed bitre bønner forårsager leverskader, er oxidativ stress.
Nrf2-signalvejen er den vigtigste vej til oxidativ stress og antioxidantaktivitet i kroppen. Under normale omstændigheder binder Nrf2 sig hovedsageligt til Keap1 for at danne et kompleks, der findes i cytoplasmaet og opretholder et lavt niveau for at opretholde cellulær homeostase. Når kroppen udsættes for eksterne stimuli, såsom medikamentel stimulering og tilstedeværelsen af iltfrie radikaler, adskilles komplekset dannet af Nrf2 og Keap1, og Nrf2-proteinet ophobes og flyttes til kernen. I kernen binder Nrf2 sig til antioxidantresponselementet ARE og inducerer udtrykket af downstream-antioxidantproteiner HO-1 og SOD1. SOD2 er hovedsageligt fordelt i mitokondrier og er et nøgleprotein, der fjerner frie iltradikaler for at beskytte stabiliteten i mitokondriernes miljø. Dets aktivitet ændrer sig med ændringer i ROS i kroppen. HO-1 og SOD1 kan katalysere nedbrydningen af hæmoglobin for at producere bilirubin, CO og Fe2+, som alle kan have positive antioxidanteffekter. SOD2, også kendt som Zn SOD, kan fjerne superoxidanioner. Western blotting-resultaterne viste, at der var en signifikant forskel i Nrf2-proteinekspressionen i leveren hos hanrotter efter indgivelse af WD-, WU- og EU-ekstrakter sammenlignet med den blanke gruppe. HO-1-proteinekspressionen var signifikant reduceret i alle fire ekstraktgrupper efter administration (P<0,05, se figur 6). SOD1-proteinekspressionen var signifikant reduceret i leveren hos hunrotter, mens den også viste en faldende tendens i leveren hos hanrotter, hvor WD- og ER-grupperne var de mest tydelige (P<0,05). SOD2-proteinekspressionen var signifikant reduceret i leveren hos hanrotter, mens den viste en stigende tendens i hver gruppe af hunrotter, med signifikante forskelle sammenlignet med den blanke gruppe i WD, WU og ER. Selv om der er forskelle i ændringerne af indikatorerne mellem han- og hunrotter, kan begge forårsage levertoksicitet ved at påvirke rotternes indikatorer for oxidativt stress i leveren. Hunrotter kan genoprette antioxidantfunktionen gennem kompenserende mekanismer for at opretholde den interne balance under oxidativ stress. I den tidlige fase af akutte toksicitetseksperimenter blev det konstateret, at hanmus var mere følsomme over for toksiciteten af forskellige ekstrakter, havde en højere dødelighed, og de fysiologiske strukturer hos han- og hunrotter var forskellige, hvilket også kan føre til visse forskelle i forskellige indikatorer mellem han- og hunrotter. Chen et al. fandt også betydelige forskelle i indikatorer mellem han- og hunrotter, da de udførte akutte og subakutte toksicitetseksperimenter med ekstrakt af gylden jernlås hos mus og rotter.
Sammenfattende kan Sophora alopecuroides-ekstrakt forårsage levertoksicitet, primært ved at regulere de relevante proteiner i Nrf2/HO-1-vejen, hvilket fører til oxidativ stress i kroppen.