Studie über den Mechanismus der Hepatotoxizität verschiedener Extrakte von Sophora alopecuroides auf der Grundlage von oxidativem Stress
Sophora alopecuroides L. gehört zur Familie der Fabaceae und zur Gattung Sophora. Sie wurde 1977 in das Arzneibuch der Volksrepublik China aufgenommen und ist ein wichtiger Bestandteil der Pflanzenressourcen der traditionellen chinesischen Medizin und der ökologischen Vegetation in Provinzen wie Gansu, der Inneren Mongolei und Ningxia. Kudou-Bohnen haben eine hitzeabbauende, entgiftende und entfeuchtende Wirkung. Alkaloide, Flavonoide und Zucker sind die Hauptwirkstoffe, die eine gute therapeutische Wirkung bei Magen-Darm-Erkrankungen haben. Wang et al. fanden heraus, dass es sich bei den Alkaloiden in Sophora alopecuroides hauptsächlich um Chinolone handelt, die eine wichtige Rolle bei antioxidativen, antiparasitären und antibakteriellen Aktivitäten spielen. Die Studie ergab, dass die Flavonoide von Sophora alopecuroides eine gewisse antagonistische Wirkung auf das Hepatitis-B-Virus haben. Gegenwärtig hat sich auf dem heimischen Markt eine Industriekette für Bitterbohnenpflanzen gebildet, die sich auf den ökologischen Umweltschutz, die Entwicklung charakteristischer Produkte und die regionale Entwicklung konzentriert.

In traditionellen Anwendungen haben bittere Bohnen aufgrund ihrer Toxizität nie Beachtung gefunden. In den letzten Jahren haben sich arzneimittelbedingte Leberschäden zur zweitgrößten nicht infektiösen Lebererkrankung in China und zur häufigsten Ursache für akutes Leberversagen in europäischen und amerikanischen Ländern entwickelt und machen bis zu 60% der Fälle aus. Es gibt immer mehr klinische Fallberichte über Hepatotoxizität, die durch traditionelle chinesische Medizin verursacht wird, und ihre potenzielle Toxizität ist sowohl im Inland als auch international zu einem wichtigen Forschungsthema geworden. In frühen Experimenten zur akuten Toxizität wurde festgestellt, dass der Extrakt aus Sophora alopecuroides eine gewisse Toxizität für die Rattenleber aufweist. Die Untersuchung der Toxizität der Leber als wichtigstes Organ für den Stoffwechsel und die Entgiftung im Körper ist von großer Bedeutung. Gegenwärtig ist der spezifische Mechanismus der durch Sophora alopecuroides verursachten Lebertoxizität noch unklar. Daher wurden in dieser Studie subakute Toxizitätsexperimente durchgeführt, um die Auswirkungen von vier Extrakten, nämlich Wasserabkochung (WD), Wasser-Ultraschall (WU), Ethanol-Reflux (ER) und Ethanol-Ultraschall (EU), auf das allgemeine Verhalten, die Gewebemorphologie und die Indikatoren für oxidativen Stress bei Ratten nach der Verabreichung zu beobachten. Der Gehalt an Aspartat-Aminotransferase (AST) und Alanin-Aminotransferase (ALT) im Serum von Ratten nach der Verabreichung sowie die Expression und Verteilung von reduziertem Glutathion (GSH), Superoxid-Dismutase (SOD), sowie die Expression und Verteilung von reduziertem Glutathion (GSH), Superoxiddismutase (SOD), Malondialdehyd (MDA) und Nuclear Factor Erythroid 2 Related Factor 2 (Nrf2), Hämoxygenase-1 (HO-1), SOD1 und SOD2 in der Leber gemessen, um die Auswirkungen von Sophora alopecuroides auf Ratten zu untersuchen. Der Mechanismus der Hepatotoxizität bei Mäusen liefert wissenschaftliche Daten und Hinweise für die klinische Grundlagenforschung zu Sophora alopecuroides.

Die Veränderung des Leberkoeffizienten kann ein wichtiger Indikator für Leberschädigungen sein. Nach Verabreichung verschiedener Extrakte von Sophora alopecuroides stieg der Leberkoeffizient von Ratten deutlich an. Der Anstieg des Leberkoeffizienten deutet darauf hin, dass in der Leber Reaktionen wie Ödeme und Entzündungen auftreten können. Die pathologische Untersuchung des Lebergewebes ergab eine Nekrose von Leberzellen und eine Zunahme von Entzündungszellen. Durch den Nachweis von Indikatoren für die Empfindlichkeit der Leberschädigung für ALT und AST wurde festgestellt, dass die ALT- und AST-Werte im Serum der Ratten in jeder Gruppe nach der Verabreichung der verschiedenen Extrakte in unterschiedlichem Maße anstiegen. Dies deutet darauf hin, dass die langfristige Verabreichung von Sophora alopecuroides-Extrakt zu Leberfunktionsschäden führen kann, was mit Literaturberichten übereinstimmt. Um die Lebertoxizität der verschiedenen Extrakte von Sophora alopecuroides weiter zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit mikroskopische morphologische Beobachtungen der Leber durchgeführt und festgestellt, dass die Mitochondrien der Rattenleber geschwollen waren, sogar mit dem Verschwinden der Kristalle, und eine offensichtliche Autophagie aufwiesen. Die Autophagie ist eine Reaktion des Körpers, um Fremdstoffe zu beseitigen und auf ungünstige äußere Faktoren zu reagieren. Nach der Verabreichung von Sophora alopecuroides-Extrakt kam es in der Leber von Ratten zu einer deutlichen Autophagie. Ein Basalniveau der Autophagie hat eine schützende Wirkung auf die Zellen, aber eine übermäßige Autophagie kann den autophagischen Zelltod verursachen und sogar das Fortschreiten der Krankheit beschleunigen. In der Zwischenzeit haben Ravanan et al. gezeigt, dass die Hemmung der Autophagie die durch den NF-κ-B-Signalweg verursachte Entzündungsreaktion verringern kann. Nach der Verabreichung verschiedener Extrakte von Sophora alopecuroides nahm der Grad der Autophagie in der Rattenleber zu, was darauf zurückzuführen sein könnte, dass Sophora alopecuroides die Lebertoxizität durch Steigerung der Autophagie beschleunigt.

Mitochondrien sind die Zentren des Energiestoffwechsels von Zellen und spielen eine wichtige Rolle bei der Zellproliferation, der Übertragung genetischer Informationen, der Regulierung des Immunsystems, der Regulierung des Zellwachstumszyklus, der Apoptose und anderen Prozessen. Sie sind auch ein wichtiger Ort für die Zellen, um ROS-ähnliche Substanzen zu produzieren, und mitochondriale Schäden und Funktionsstörungen können zu Stoffwechselanomalien und Organfehlfunktionen im Körper führen. Daher können mitochondriale Schäden auch eine wichtige Ursache für Lebertoxizität sein. Durch morphologische Beobachtung wurde in dieser Studie festgestellt, dass nach der Verabreichung verschiedener Extrakte von Sophora alopecuroides die Mitochondrien der Rattenleber anschwollen und sogar die Kristalle verschwanden, insbesondere in der WD-Gruppe. Der Grund dafür könnte eine Schädigung der Mitochondrien sein, die zu einer verstärkten Bildung von freien Radikalen (ROS) führt und letztlich eine Funktionsstörung der Organe im Körper verursacht. In dieser Studie wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Toxizität der Rattenleber und dem oxidativen Stress festgestellt, indem entsprechende Indikatoren für oxidativen Stress wie MDA, GSH, SOD usw. gemessen wurden. Verschiedene Extrakte von Sophora alopecuroides können bei weiblichen und männlichen Ratten nach der Verabreichung signifikante Veränderungen der Indikatoren für oxidativen Stress in unterschiedlichem Ausmaß hervorrufen, mit einem signifikanten Anstieg von MDA und einem signifikanten Rückgang von SOD im Vergleich zur Blindgruppe. MDA ist das Endprodukt der Lipidperoxidation, das den Grad der Lipidperoxidation und damit den Grad der Leberzellschädigung widerspiegeln kann. Unter normalen Umständen kann SOD Superoxid in H2O2 umwandeln, CAT kann H2O2 in H2O umwandeln, und GSH kann der Toxizität freier Sauerstoffradikale direkt entgegenwirken, indem es H+ liefert, Superoxid-Ionen und andere freie Radikale im Körper beseitigt und so Leberzellschäden verhindert. Oxidativer Stress spielt in der Tat eine entscheidende Rolle bei der Entstehung zahlreicher Krankheiten wie Colitis, Atherosklerose und Alzheimer-Krankheit. Diese Studie ergab, dass der Hauptmechanismus, durch den Bitterbohnen Leberschäden verursachen, oxidativer Stress ist.
Der Nrf2-Signalweg ist der wichtigste Weg für oxidativen Stress und antioxidative Aktivität im Körper. Unter normalen Umständen bindet Nrf2 hauptsächlich an Keap1, um einen Komplex zu bilden, der im Zytoplasma existiert und ein niedriges Niveau beibehält, um die zelluläre Homöostase zu erhalten. Wenn der Körper äußeren Reizen ausgesetzt ist, wie z. B. der Stimulierung durch Medikamente und dem Vorhandensein von freien Sauerstoffradikalen, trennt sich der von Nrf2 und Keap1 gebildete Komplex, und das Nrf2-Protein sammelt sich an und wandert in den Zellkern. Im Zellkern bindet Nrf2 an das Antioxidans-Response-Element ARE und induziert so die Expression der nachgeschalteten antioxidativen Proteine HO-1 und SOD1. SOD2 ist hauptsächlich in den Mitochondrien verbreitet und ist ein Schlüsselprotein, das freie Sauerstoffradikale beseitigt, um die Stabilität der mitochondrialen Umgebung zu schützen. Seine Aktivität ändert sich mit den Veränderungen der ROS im Körper. HO-1 und SOD1 können den Abbau von Hämoglobin katalysieren, wobei Bilirubin, CO und Fe2+ entstehen, die alle positive antioxidative Wirkungen haben können. SOD2, auch bekannt als Zn-SOD, kann Superoxid-Anionen abbauen. Die Western Blotting-Ergebnisse zeigten, dass es einen signifikanten Unterschied in der Nrf2-Proteinexpression in der Leber männlicher Ratten nach Verabreichung von WD-, WU- und EU-Extrakten im Vergleich zur Blindgruppe gab. Die HO-1-Proteinexpression war in allen vier Extraktgruppen nach der Verabreichung signifikant reduziert (P<0,05, siehe Abbildung 6). Die SOD1-Proteinexpression war in der Leber der weiblichen Ratten signifikant reduziert, während sie in der Leber der männlichen Ratten ebenfalls eine abnehmende Tendenz zeigte, wobei die WD- und ER-Gruppen am deutlichsten waren (P<0,05). Die SOD2-Proteinexpression war in der Leber männlicher Ratten signifikant reduziert, während sie in jeder Gruppe weiblicher Ratten eine steigende Tendenz aufwies, mit signifikanten Unterschieden im Vergleich zur Blindgruppe in den Gruppen WD, WU und ER. Obwohl es Unterschiede in den Veränderungen der Indikatoren zwischen männlichen und weiblichen Ratten gibt, können beide eine Lebertoxizität verursachen, indem sie die Indikatoren für oxidativen Stress in der Leber von Ratten beeinflussen. Weibliche Ratten können die antioxidative Funktion durch kompensatorische Mechanismen wiederherstellen, um das interne Gleichgewicht unter oxidativem Stress zu erhalten. In der Anfangsphase der Experimente zur akuten Toxizität wurde festgestellt, dass männliche Mäuse empfindlicher auf die Toxizität verschiedener Extrakte reagierten, eine höhere Sterblichkeitsrate aufwiesen und die physiologischen Strukturen von männlichen und weiblichen Ratten unterschiedlich waren, was auch zu gewissen Unterschieden bei verschiedenen Indikatoren zwischen männlichen und weiblichen Ratten führen kann. Chen et al. fanden ebenfalls signifikante Unterschiede bei den Indikatoren zwischen männlichen und weiblichen Ratten, als sie Experimente zur akuten und subakuten Toxizität des Extrakts der goldenen Eisenlocke bei Mäusen und Ratten durchführten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Extrakt aus Sophora alopecuroides Lebertoxizität verursachen kann, und zwar hauptsächlich durch die Regulierung der relevanten Proteine des Nrf2/HO-1-Wegs, was zu oxidativem Stress im Organismus führt.