Unterschiedliche Analyse der chemischen Zusammensetzung und Überprüfung von Zellexperimenten bei gewelltem Saatgut und dessen Fälschungen auf der Grundlage von Metabolomics
Wellhornmuscheln sind Muscheln der Arten Arca subcrinata Lischke, Arca granosa Linnaeus oder Arca inflata Reeve, die zur Familie der Venusmuscheln gehören. Sie werden in der traditionellen chinesischen Medizin häufig als Meeresfrüchte verwendet und wirken schleimlösend, blutstauend, härteauflösend, klumpenauflösend, säure- und schmerzlindernd. Riffelsteine werden in der klinischen Praxis häufig zur Behandlung von Magenerkrankungen wie gastroösophagealem Reflux, akuten Magengeschwüren, chronischer Gastritis und Magengeschwüren sowie zur Behandlung von Schilddrüsenkrebs, Schilddrüsenknoten, Tumoren, Colitis ulcerosa, Bluthochdruck und anderen Erkrankungen eingesetzt.
Wellhornmuscheln sind eine Vielzahl von Original-Heilkräutern, und es gibt auch viele gefälschte Produkte, vor allem gerippte, grob verzierte Muscheln, Knotenmuscheln, Bootsmuscheln, Kugelmuscheln und haarige Muscheln. Wie andere Muscheln der traditionellen chinesischen Medizin besteht die chemische Zusammensetzung von Wellensamen aus zwei Hauptkategorien: anorganische und organische Bestandteile. Die wichtigsten anorganischen Bestandteile sind anorganische Salze, die hauptsächlich aus Kalziumkarbonat und anorganischen Spurenelementen bestehen. Gemäß der Ausgabe 2020 des Arzneibuchs der Volksrepublik China sollte der Gehalt an Kalziumkarbonat (CaCO3) nicht weniger als 93,0% betragen. Die Hauptbestandteile der organischen Substanz sind Proteine, Aminosäuren, Polysaccharide usw. Die organischen Bestandteile machen im Allgemeinen etwa 0,3% bis 5,0% des Trockengewichts der Schale aus. Aufgrund des geringen organischen Gehalts und der komplexen Struktur sowie der begrenzten Forschungsmethoden und -ideen ist die Erforschung der pharmakologischen Grundlagen von Muscheln der traditionellen chinesischen Medizin relativ schwach, was dazu führt, dass es in den derzeitigen Qualitätsstandards für Muscheln der traditionellen chinesischen Medizin keine speziellen Identifizierungs- und Bestimmungsmethoden für den Gehalt an funktionellen Bestandteilen gibt, was die Bewertung ihrer intrinsischen Qualität erschwert. Die systematische Identifizierung und Analyse ihrer organischen Bestandteile mit Hilfe moderner Forschungsmethoden ist eine Voraussetzung und Grundlage für die Aufklärung ihrer materiellen Basis und die Verbesserung ihrer Qualitätsstandards. In dieser Studie wurde die TM Wide Targeted Metabolomics-Technik eingesetzt, die die Vorteile von nicht zielgerichteten (Quad-Bar-Time-of-Flight-Massenspektrometrie, QTOF) und breit angelegten zielgerichteten Metaboliten-Nachweistechniken (quantitative Mehrfachreaktionsüberwachung, MRM) vereint. Diese Technik kombiniert Non-Target (hohe Auflösung, breite Abdeckung) mit Wide-Target (hohe Empfindlichkeit, präzise Quantifizierung) und eignet sich daher für die Analyse komplexer Proben. Die Identifizierung von Sorten der traditionellen chinesischen Medizin ist der Schlüssel zur Qualitätskontrolle der traditionellen chinesischen Medizin. Die Metabolomik-Technologie kann zur Qualitätskontrolle der traditionellen chinesischen Medizin mit ähnlichen Stoffwechselinformationen eingesetzt werden. In den letzten Jahren wurde die Metabolomik-Technologie in vergleichenden Studien zur Qualität traditioneller chinesischer Medizin häufig eingesetzt. Daher wurde in dieser Studie die Wide-Target-Technologie verwendet, um die Stoffwechselkomponenten von Wellhornmuscheln und ihren gefälschten Produkten, wie z. B. der dick gerippten Muschel, umfassend zu analysieren, um ihre unterschiedlichen Metaboliten zu identifizieren und nach potenziellen Qualitätsmarkern zu suchen. Die Forschung hat gezeigt, dass Wellhornsteine eine bedeutende therapeutische Wirkung auf Schilddrüsenkrebs haben. In dieser Studie wurde die menschliche Schilddrüsenkrebs-Zelllinie TPC-1 ausgewählt, die mit ihrer traditionellen Wirksamkeit in Zusammenhang steht, um die pharmakologischen Wirkungen einiger differentieller Metaboliten zu erforschen und so die Grundlage für die Verbesserung der pharmakologischen Substanzbasis und der Qualitätsstandards von Wellhornsamen zu schaffen.

Die pharmakologische Grundlage und der Wirkmechanismus von Wellensamen sind nur wenig erforscht. In dieser Studie wurde zum ersten Mal eine breit angelegte Metabolomik-Technologie verwendet, um die Stoffwechselkomponenten in gewellten Samen und ihren gefälschten Produkten umfassend zu analysieren, und es wurden insgesamt 1208 Metaboliten aus 22 Kategorien nachgewiesen. Hauptsächlich wurden Aminosäuren und ihre Metaboliten, Benzol und seine Derivate, heterozyklische Verbindungen, organische Säuren und ihre Derivate, Aldehyde, Ketone, Ester, Nukleotide und ihre Metaboliten usw. erfasst, und die materielle Basis wurde vorläufig aufgeklärt.
In der Anfangsphase verglich die Forschungsgruppe traditionelle Indikatoren wie den Kalziumkarbonatgehalt, den Ca2+-Gehalt im Dekokt, den Gehalt an wasserlöslichen Extrakten, den pH-Wert des Wasserextrakts und den Gesamtgehalt an Aminosäuren von gewellten Samen und ihren Mischprodukten, und die Ergebnisse zeigten keine signifikanten Unterschiede; für die systematische vergleichende Analyse wurden Differentialthermoanalyse, Röntgenbeugung und Röntgenfluoreszenz verwendet, und die Ergebnisse zeigten immer noch keine signifikanten Unterschiede. In dieser Studie wurden die Stoffwechselkomponenten der echten und der gefälschten Produkte analysiert. Insgesamt wurden 1083 Stoffwechselkomponenten und 167 differentielle Metaboliten erfasst, was darauf hindeutet, dass die organischen Komponenten der einzelnen Proben gleich waren, es aber auch Unterschiede gab. PCA und Clustering Heatmaps zeigten, dass die drei authentischen Originalproben zusammen gruppiert werden konnten, während die gefälschten Produkte separat gruppiert wurden, was darauf hindeutet, dass die breit angelegte metabolische Analysemethode einen guten Referenzwert für die Identifizierung von authentischen und gefälschten Schalentieren der traditionellen chinesischen Medizin hat.
Bei diesem Versuch wurden 72 Nukleotide und ihre Metaboliten nachgewiesen, darunter N6-Isopentenyl-Adenosin, Adenosin usw. Nukleoside Substanzen spielen eine wichtige Rolle bei der Wirksamkeit von Tierarzneimitteln. Die moderne Forschung hat gezeigt, dass Nukleosidbestandteile Wirkungen wie die Entspannung der glatten Muskulatur der Bronchien, Antihistaminika, Anti-Asthma, antibakterielle Wirkungen, Thrombozytenaggregationshemmung, Beruhigung des Zentralnervensystems und Antikonvulsiva haben. N6-Isopentenyladenosin ist ein potenzieller neuer Wirkstoff gegen Krebs. Untersuchungen haben gezeigt, dass nach einer Behandlung mit 10 μ mol/L N6-Isopentenyladenosin die klonogene Aktivität in 8 menschlichen Epithelkrebszelllinien vollständig gehemmt wird. Adenosin kann die Proliferation von Magenkrebszellen MGC-803 hemmen und die Apoptose fördern, wobei der Stress des endoplasmatischen Retikulums an der durch Adenosin ausgelösten Apoptose beteiligt sein könnte. Zellvalidierungsexperimente haben gezeigt, dass N6-Isopentenyladenosin die Zellapoptose fördern und die Zellproliferation durch Blockierung des Zellzyklus in der S- und G2-Phase hemmen kann. Außerdem ist N6-Isopentenyladenosin im echten Produkt deutlich erhöht, was als potenzieller Qualitätsmarker für die Unterscheidung zwischen echten und gefälschten Wellpappenerzeugnissen dienen dürfte. Dies deutet darauf hin, dass Nukleosid-Substanzen ein wichtiger Bestandteil der pharmakologischen Substanzbasis für die "schleimlösende und blutstauende Wirkung, die Erweichung der Härte und die Auflösung von Knötchen" von Wellpappensamen sein könnten.
Bei diesem Experiment wurden 237 Aminosäuren und ihre Metaboliten nachgewiesen, darunter 134 kleine Peptide, darunter 12 zyklische Dipeptide (CDPs). Die moderne Forschung hat gezeigt, dass CDPs eine universelle biologische Aktivität und eine starke Anti-Tumor-Wirkung haben, die das Wachstum verschiedener Krebszellen hemmt. Experimente zur Zellproliferation zeigten, dass zyklisches Tyrosin keine signifikante Hemmwirkung auf die Proliferation von TPC-1-Zellen hat, und weitere Untersuchungen sollten in Zukunft durchgeführt werden.
In den echten Produkten sind 40 Metaboliten enthalten, in den gefälschten nicht. Unter ihnen hat Estradiolbenzoat eine hemmende Wirkung auf das Auftreten von Brustkrebs, und sein Wirkmechanismus hängt mit der Regulierung der Östrogenrezeptoren ER α und Er β zusammen. HC-Toxin hat eine signifikante Anti-Proliferationswirkung auf menschliche Brustkrebszellen T47D. Farnesylthiosalicylsäure ist ein RAS- und mTOR-Inhibitor (Mammalian Rapamycin Target Protein), der das Wachstum und die Proliferation von Tumorzellen hemmen kann. Es wird erwartet, dass diese drei Substanzen als potenzielle Qualitätsmarker für Wellpappenmaterialien dienen können.
Aufgrund der schwachen Forschungsgrundlage der traditionellen chinesischen Medizin für Schalentiere und des Mangels an Referenzmaterialien und Datenbanken ist die qualitative Analyse ihrer Substanzen schwierig. Bei der differentiellen Metabolitenanalyse wurde festgestellt, dass einige Metaboliten, wie Ginkgolid und Oxalsäure, hauptsächlich in Pflanzen vorkommen. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um ihre tatsächlichen Quellen zu bestimmen. Anschließend sollten die nachgewiesenen Bestandteile mit Referenzstandards bestätigt werden, um die qualitative Genauigkeit zu verbessern.