Die Wirkung von Spirulina-Polysaccharid auf Serumindikatoren und die Genexpression des PI3K/Akt/mTOR-Signalweges bei Ratten mit Endometriose
In den letzten Jahren hat die Inzidenzrate der Endometriose (EM) erheblich zugenommen. Bei der EM handelt es sich um aktives Gebärmutterschleimhautgewebe, das außerhalb der Schleimhaut, die die Gebärmutterhöhle bedeckt, erscheint. EMs treten häufiger bei Frauen im gebärfähigen Alter auf und können mit einer übermäßigen Östrogensekretion zusammenhängen. Obwohl es sich um gutartige Läsionen handelt, zeigen sie lokale Infiltration und Wachstum, sind leicht invasiv und haben deutliche gynäkologische Symptome. Nach der Behandlung neigen sie zu mehrfachen Rückfällen, was für die körperliche und seelische Gesundheit der Frauen eine große Gefahr darstellt. Die Methoden zur Behandlung von EMs sind jedoch sehr begrenzt. Abgesehen von chirurgischen Eingriffen besteht die gängige internistische Behandlung in der langfristigen Einnahme von Progesteronpräparaten. Mit zunehmender Behandlungsdauer können bei den Patientinnen verschiedene Nebenwirkungen wie Knochenschwund, Funktionsstörungen des Immunsystems und endokrine Störungen auftreten. Daher ist es dringend erforderlich, ein neues, nebenwirkungsfreies Medikament zur Behandlung von EMs zu finden.

Naturstoffe haben eine hohe biologische Aktivität und den Vorteil, dass sie auf verschiedene biologische Ziele einwirken können, was zu großen Fortschritten bei ihrer Entwicklung und Nutzung führt. Das aus Artemisia annua gewonnene Artemisinin ist derzeit weltweit ein wirksames Mittel zur Behandlung von Malaria und wurde als Leitchemikalie für die Immunregulierung, zur Entzündungshemmung und für einige Krebsmedikamente verwendet. Taxus-Extrakt wurde auch zur Behandlung von Brust- und Eierstockkrebs eingesetzt und ist zum Forschungsschwerpunkt für chemische Antitumormittel geworden. In zahlreichen Studien über die Behandlung von Krankheiten mit Naturprodukten haben wir festgestellt, dass andere Extrakte aus Land- und Wasserpflanzen, wie Catechine, Resveratrol, Astaxanthin und andere Algenextrakte, verschiedene therapeutische Wirkungen aufweisen, z. B. entzündungshemmende, antibakterielle und antitumorale Wirkungen. Daher ist die Idee, natürliche makromolekulare Verbindungen zu finden, die für die Behandlung von Endometriose nützlich sind und neue theoretische Grundlagen und Arzneimittelressourcen für pharmazeutische Bibliotheken liefern, realisierbar geworden. Tang et al. fanden heraus, dass Purpurgras-Extrakt EMs wirksam behandeln und die Aktivität von Entzündungsfaktoren und apoptotischen Genen im ektopischen Endometriumgewebe signifikant beeinflussen kann; Zhang et al. fanden heraus, dass Juantongyin die Symptome von EMs bei Ratten wirksam lindern kann; Liu et al. fanden heraus, dass Safran EMs durch Hemmung der Zellproliferation und der Entzündungsfaktoren verbessern kann.

Spirulina ist ein früh entwickeltes Mikroalgenprodukt mit hoher Marktanerkennung. Polysaccharid aus Spirulina (PSP) ist ein natürliches Biomakromolekül, das aus dem prokaryotischen Organismus Spirulina gewonnen wird und vielfältige Wirkungen hat, wie z. B. antioxidativ, entzündungshemmend, antibakteriell, antitumorös und antiviral. In den letzten Jahren wurde PSP aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, die sich von den üblicherweise verwendeten Antitumormitteln unterscheiden, umfassend untersucht. Derzeit haben viele Studien ergeben, dass PSP die Expression nachgeschalteter Gene regulieren kann, indem es auf Moleküle in einigen Tumorsignalwegen wirkt. Xu et al. fanden heraus, dass PSP die Proliferation von menschlichen Brustkrebszellen hemmen kann. Yu et al. untersuchten die Wirkung von PSP auf Gebärmutterhalskrebszellen und fanden heraus, dass PSP die Proliferation von Hela-Zellen durch periodische Blockade hemmen kann. Sheng et al. wiesen durch In-vitro- und In-vivo-Experimente nach, dass sulfatiertes PSP eine signifikante Hemmwirkung auf das S180-Sarkom der Maus hat. Chen et al. fanden heraus, dass PSP die Fähigkeit des Körpers, H22-Zellen zu widerstehen, durch eine erhöhte Aktivität der Immunzellen verbessert. Darüber hinaus haben zahlreiche In-vitro-Studien gezeigt, dass PSP nicht nur direkt auf bestimmte Tumorzellen wirken kann, sondern auch Zellschäden bei Krebspatienten während der Chemo- und Strahlentherapie verhindert. Daher spekulieren wir, dass PSP einige Wege vermitteln können, um die Produktion und Proliferation von EMs zu verringern, aber es gibt keine Forschungsberichte über die Behandlung von EMs mit natürlichen Polysacchariden. Daher zielt diese Studie darauf ab, die therapeutische Wirkung von PSP auf Endometriose-Ratten auf der Grundlage des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs zu erforschen, um neue Optionen für die Entwicklung neuartiger EMs-Behandlungspläne und nachfolgender therapeutischer Medikamente zu schaffen.

In diesem Experiment wurde PSP zunächst durch Wasserextraktion extrahiert, und die Reinheit wurde durch Säulenchromatographie mit 89% gemessen; unter Verwendung von SD-Ratten als Modelltiere wurde ein Rattenmodell von EMs durch autologe Transplantation erfolgreich hergestellt. Die therapeutische Wirkung auf EMs wurde durch Fütterung verschiedener Dosen von PSP beobachtet; Western Blot und RT-PCR wurden verwendet, um den Protein- und mRNA-Gehalt des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs zu ermitteln.

Die Häufigkeit nimmt von Jahr zu Jahr zu, aber die Behandlungsmethoden sind sehr begrenzt und erfordern oft eine langfristige medikamentöse Behandlung in der inneren Medizin, was nicht nur das Vertrauen der Patienten in die Behandlung beeinträchtigt, sondern auch zu erheblichen Nebenwirkungen führt. Darüber hinaus ist die Entwicklung neuer und wirksamer Medikamente zur Behandlung von EMs dringend erforderlich. Mit der Entwicklung der funktionellen Lebensmittelindustrie haben neue natürliche Produkte mit pharmakologischen Funktionen große Aufmerksamkeit erregt. PSP ist ein natürliches Biomakromolekül mit vielfältigen Funktionen. Viele Studien haben ergeben, dass PSP die nachgeschaltete Genexpression regulieren kann, indem es auf Moleküle in bestimmten Tumorsignalwegen wirkt. Die Bildung und Entwicklung von EMs ähnelt den Signalwegen der meisten Tumorzellen. Daher spekulieren wir, dass PSP einige Signalwege vermitteln kann, um die Produktion und Vermehrung von EMs zu verringern.

In dieser Studie wurde PSP zunächst extrahiert und gereinigt, und die Extraktionsrate der Polysaccharide erreichte 1,95%. Nach der säulenchromatographischen Analyse war die Reinheit hoch (89%), was für Experimente zur Identifizierung der Aktivität verwendet werden kann. Wir haben SD-Ratten für die Modellierung von EMs verwendet, da die Organe und Gewebe von Ratten relativ groß sind, was die Durchführung von Verfahren wie Sektion und Implantation erleichtert. Die EMs-Modellierung kann in autologe und allogene Transplantation unterteilt werden. Um eine Immunabstoßung zu vermeiden, wählen wir die autologe Transplantation für die Modellierung, und die Erfolgsrate der Modellierung kann über 80% erreichen. Nach der PSP-Behandlung wurden dynamische Langzeitbeobachtungen an Ratten durchgeführt, und es wurde festgestellt, dass es keine signifikante Veränderung des Körpergewichts gab, was darauf hindeutet, dass PSP keine negativen Auswirkungen auf das Wachstum von normalen Ratten und EMs-Ratten hat. Durch Messung der Höhe und Fläche des Bauchtransplantats wurde festgestellt, dass die PSP-Behandlung die Entwicklung von EMs deutlich verlangsamte, was darauf hindeutet, dass PSP für die Behandlung von EMs nützlich sein könnte.

Wir spekulieren, dass PSP durch die Regulierung von Zytokinen, die mit der Entstehung und Entwicklung von EMs in Zusammenhang stehen, therapeutische Wirkungen entfalten könnte. Die Regulierung der Zelladhäsion und Angiogenese durch Zytokine ist ein wichtiges Bindeglied bei der Entstehung von EMs. So kann beispielsweise MMP-2 den Informationsaustausch zwischen Zellen sowie zwischen Zellen und Matrix regulieren. Studien haben auch gezeigt, dass MMP2 die Zelladhäsion verstärken kann, wodurch Endometriumzellen anfälliger für eine ektopische Implantation werden. In dieser Studie war der MMP2-Spiegel bei EMs-Ratten höher, was mit den Ergebnissen von Yuan et al. übereinstimmt; PSP kann die Aktivität von MMP2 verringern, was darauf hindeutet, dass MMP2 ein Ziel von PSP sein könnte. TNF-α spielt eine wichtige Rolle im Prozess der Zellproliferation und -invasion, mit vielen Eigenschaften wie der Förderung der Zellproliferation und -differenzierung und der Beeinflussung der Gefäßfunktion. In dieser Studie senkte PSP die TNF-α-Konzentration im Serum von EMs-Ratten signifikant und reduzierte darüber hinaus die nachgeschaltete Regulierung der VEGF-Synthese durch TNF-α, wodurch die Proliferation von EMs-Zellen und die Bildung von Blutgefäßen im erkrankten Gewebe gehemmt wurde. Die Bildung von Blutgefäßen ist ein wichtiger Grund für die leichte Metastasierung und das Entkommen des Immunsystems bei lokalen EMs-Läsionen. Der VEGF-Spiegel wird auch durch den PI3K/Akt-Signalweg reguliert. Der PI3K/Akt/mTOR-Signalweg integriert eine Reihe von extrazellulären Signalen und reguliert verschiedene zelluläre Funktionen. Der PI3K/Akt/mTOR-Signalweg vermittelt die Adhäsion endometrialer Zellen durch die Integration von Adhäsinen/interzellulärem Adhäsionsfaktor-1, was eine notwendige pathophysiologische Bedingung für Endometriose ist. Indirekt reguliert er Metalloproteinasen (MMP) und Gewebsinhibitoren von Metalloproteinasen (TIMP), um die Invasion und Metastasierung endometrialer Zellen zu vermitteln; Die Regulierung von VEGF zur Bildung von Neovaskularisationen ist ein wichtiger Schritt bei der Entstehung von EMs. Darüber hinaus kann der PI3K/Akt/mTOR-Signalweg auch die Zellapoptose und die Östrogensekretion regulieren, die beide wesentliche Faktoren bei der Entstehung und Entwicklung von EMs sind. Wir fanden heraus, dass PI3K/Akt/mTOR in den Mäusen der Modellgruppe signifikant hochreguliert war, und die Aktivierung dieses Signalwegs impliziert Zellwachstum, Proliferation und Angiogenese, was zweifelsohne die Entwicklung von EMs verschlimmert. In dieser Studie haben wir festgestellt, dass PSP die Aktivierung des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs hemmen kann, was ein wichtiger Grund für die verringerte Synthese von Zytokinen wie TNF-α und VEGF sein könnte. Bislang gibt es jedoch nur wenige Arbeiten, die über die regulierende Wirkung von PSP auf diesen Signalweg berichten. Welchen Weg nutzt PSP zur Regulierung von PI3K/Akt? Dies wird unser nächster Forschungsschwerpunkt sein.

Auf der Grundlage der PSP-Zubereitung und -Reinigung wurde in dieser Studie die Zusammensetzung von PSP vervollständigt und ein Rattenmodell für Endometriose vorbereitet, das die Anforderungen an eine autologe ektopische Implantation erfüllt. Anhand des Modells wurde die verbessernde Wirkung von PSP auf die Endometriose der Ratte erforscht, die sich in einer effektiven Senkung der Werte von Zytokinen wie TNF-α, VEGF und MMP-2 im Serum manifestiert und den Effekt der Hemmung der Entwicklung von EMs erzielt; Die weitere Erforschung des therapeutischen Mechanismus von PSP bei Endometriose der Ratte auf der Grundlage des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs zeigte, dass im Vergleich zur Modellgruppe die Genexpressionswerte von PI3K, AKT und mTOR im ektopischen Endometriumgewebe der Ratten der Behandlungsgruppe deutlich reduziert waren. Der Nachweis der Proteinexpression bestätigte, dass PSP die Phosphorylierung von AKT hemmen konnte, wodurch die Proteinexpression von PI3K und mTOR gehemmt wurde. Dies deutet darauf hin, dass PSP die Symptome von EMs bei Ratten durch Hemmung des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs verbessern kann. Dieser Artikel stellt eine Referenz für die Entdeckung neuer pharmakologischer Funktionen von PSP und die Aufklärung der damit verbundenen Mechanismen dar und bildet eine wissenschaftliche Grundlage für weitere Forschung und Entwicklung.