Studie über die Vorbeugung und den Mechanismus von Polysacchariden aus Moringablättern bei der Behandlung von Colitis ulcerosa bei Mäusen
Colitis ulcerosa (UC) ist eine hochkomplexe, unspezifische, rezidivierende Colitis-Erkrankung, die häufig zu Ulzerationen und Geschwüren der Dickdarmschleimhaut, häufigen Bauchschmerzen, Durchfall, rektalen Blutungen und anderen klinischen Symptomen führt. Da die Krankheit immer wieder auftritt und schwer zu heilen ist, beeinträchtigt sie das normale Leben der Patienten erheblich und erhöht das Risiko einer Sekundärinfektion und von Darmkrebs. Eric et al. fanden heraus, dass die Pathogenese der UC eng mit der Beeinträchtigung der Darmbarrierefunktion und Veränderungen in der Mikroumgebung des Darms zusammenhängt. Wenn die Darmschleimhautbarriere geschädigt ist, sind die Immunzellen in der Lamina propria des Darms externen Antigenen und Krankheitserregern ausgesetzt, und die aktivierten Immunzellen lösen eine entzündliche Kaskadenreaktion im Körper aus, die dazu führt, dass T-Zelluntergruppen unspezifische Th2-Immunantworten vermitteln. Gleichzeitig sendet TLR4 Signale an das Adaptorprotein MyD88, was zur Aktivierung von NF-κ B führt und die Expression von entzündungsfördernden Faktoren wie Interleukin-1 β (IL-1 β) und Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) fördert, wodurch die Immunhomöostase des Darms gestört und die Darmepithelzellen weiter geschädigt werden. Gleichzeitig hat die Zusammensetzung der Darmmikrobiota einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung und Funktion des Immunsystems. Wenn das Verhältnis von nützlichen und pathogenen Bakterien im Darm unausgewogen ist, gelangen Toxine, Darmbakterien und Antigene in den Körper, was die Entzündung der Darmschleimhaut und die übermäßige oxidative Stressreaktion bei UC-Patienten verschlimmert. Dies legt nahe, dass Maßnahmen, die auf Entzündungsfaktoren und die Darmmikrobiota abzielen, wirksame Ziele für die Prävention und Behandlung von UC sind.

Moringa oleifera stammt ursprünglich aus Indien und ist in den tropischen und subtropischen Regionen Afrikas und Asiens weit verbreitet. In den letzten Jahren wurde sie in den Regionen Yunnan und Guangxi in China in großem Umfang angebaut. Im Jahr 2012 wurde sie vom chinesischen Gesundheitsministerium als neue Ressource für Lebensmittel und als wichtige Ressource für Medizin und Ernährung in China anerkannt. Der Nährwert von Moringa-Blättern ist extrem hoch. Der langfristige Verzehr von Moringa-Blättern kann das menschliche Immunsystem stärken und hat auch eine gewisse krankheitsvorbeugende Wirkung. Die wichtigsten bioaktiven Bestandteile sind Polyphenole, Flavonoide und Polysaccharide, die eine erhebliche entzündungshemmende, antioxidative und tumorhemmende Wirkung haben. Derzeit gibt es sowohl im In- als auch im Ausland nur relativ wenige Berichte über Moringa oleifera Blattpolysaccharide (MOLP), und diese beschränken sich immer noch auf die Optimierung der traditionellen Extraktionsverfahren und die Analyse der chemischen Zusammensetzung. Die präventiven und therapeutischen Wirkungen von MOLP auf Enteritis sind noch nicht klar. Daher wurde in diesem Versuch ein UC-Mausmodell mit DSS-Induktion erstellt und die verbessernde Wirkung von MOLP auf die Entzündungsreaktion und die intestinale Mikrobiota bei Mäusen mit akuter Kolitis beobachtet. Ziel ist es, den Mechanismus der präventiven und therapeutischen Wirkung von MOLP auf UC zu klären, um Ideen für die pharmakologische Forschung und die klinische Behandlung von MOLP zu liefern.

 

In den letzten Jahren hat die Inzidenzrate von UC weltweit von Jahr zu Jahr zugenommen. Im Vergleich zu den europäischen Ländern ist die Inzidenzrate der UC in China schneller gestiegen. Die moderne Medizin setzt in der klinischen Praxis häufig Glukokortikoide, Salicylsäurepräparate und Immunsuppressiva zur Behandlung von UC ein, aber das leichte Wiederauftreten und die schwerwiegenden Nebenwirkungen nach Absetzen des Medikaments machen es zu einem heiklen Thema in der medizinischen Gemeinschaft. Mit der kontinuierlichen Vertiefung der klinischen Anwendungen haben pflanzliche Polysaccharide aus rein natürlichen Quellen aufgrund ihrer Sicherheit, Zugänglichkeit, entzündungshemmenden Wirkung und effizienten immunstärkenden Wirkung Aufmerksamkeit erregt. Als einer der wirksamen Wirkstoffe in Moringa-Blättern wurden die Polysaccharide aus Moringa-Blättern auf ihre funktionellen Aktivitäten hin untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Senkung der Blutfette und des Blutzuckers sowie auf der antitumoralen und antioxidativen Wirkung lag. Um die präventiven und therapeutischen Wirkungen von MOLP auf Enteritis zu erforschen, wurde DSS verwendet, um ein UC-Modell zu etablieren und es zu behandeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mäuse nach der Modellierung Symptome wie Durchfall, blutige Stühle, Gewichtsverlust, erhöhte DAI-Werte und eine verkürzte Kolonlänge aufwiesen, was auf eine erfolgreiche Modellierung und signifikante Auswirkungen hindeutet. Nach der Behandlung mit MOLP kann der Gewichtsverlust von UC-Mäusen signifikant verbessert werden, der DAI-Score kann reduziert werden, die Schädigung der Dickdarmschleimhaut und die entzündliche Infiltration können gemildert werden, die Spiegel der pro-inflammatorischen Faktoren IL-1 β, TNF - α, HMGB1 im Mausserum und Dickdarm können herunterreguliert werden, der Spiegel des entzündungshemmenden Faktors IL-10 kann hochreguliert werden, und die Phosphorylierung von P65 und I κ B α kann gehemmt werden, um eine übermäßige Aktivierung des TLR4/NF - κ B-Signalwegs zu verhindern, die Homöostase der Darmmikrobiota aufrechtzuerhalten und eine präventive und therapeutische Wirkung auf UC auszuüben, indem die Entzündungsreaktion des Körpers gehemmt und die Struktur der Darmmikrobiota der Maus reguliert wird.
Entzündungszytokine sind ein unverzichtbarer Bestandteil des Auftretens und der Entwicklung von UC. Sie werden von Immunzellen produziert und stimulieren die Proliferation antigenspezifischer Effektorzellen und vermitteln lokale und systemische Entzündungen durch die Interaktion zwischen Immunzellen. Unter normalen Umständen reagieren Makrophagen nur schwach auf Entzündungssignale, und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie deren Produktion in immungeschwächten Zellen fördern. Bei Ausbruch der UC sezernieren aktivierte Makrophagen und dendritische Zellen jedoch verschiedene Zytokine wie TNF-α, INF-γ, IL-1-β, IL-10 usw., um die Entzündungsreaktion zu regulieren. Eine Hochregulierung oder Überaktivierung dieser Zytokine kann zu einem Ungleichgewicht zwischen T-Zellen und Treg/Th1, Th2, Th17 führen, was die Ansammlung von Neutrophilen in Entzündungsherden fördert, die Elektrolytsekretion in Epithelzellen verringert, die Membrandurchlässigkeit erhöht und die Entzündungsreaktion weiter verschlimmert. Die Medikamente und Naturprodukte, die zur Behandlung von UC eingesetzt werden, können das Ungleichgewicht der Konzentrations- und Expressionsniveaus von Entzündungsfaktoren wirksam lindern. Xiao et al. fanden heraus, dass die Gesamtalkaloide von Sophora alopecuroides die Entzündung lindern können, indem sie die Konzentration der pro-inflammatorischen Faktoren IL-1 β, IL-23 und IL-17 in UC-Mäusen regulieren und die Konzentration des entzündungshemmenden Faktors IL-10 erhöhen. In dieser Studie wurde durch den Nachweis von IL-1 β, TNF - α, HMGB1 und IL-10 im Serum von UC-Mäusen festgestellt, dass MOLP die Expression von pro-inflammatorischen Faktoren signifikant hemmen und das Niveau von anti-inflammatorischen Faktoren hochregulieren kann. Gleichzeitig wurde die quantitative Echtzeit-Fluoreszenz-PCR-Technologie zum Nachweis von Entzündungsfaktoren im Gewebe verwendet, und die Ergebnisse zeigten, dass MOLP die Expression von IL-1 β, TNF - α, HMGB1 mRNA im Dickdarmgewebe von UC-Mäusen wirksam verringern und die Expression von IL-10 mRNA erhöhen kann. Darüber hinaus ist MPO ein charakteristisches Enzym der Neutrophilen, eine Hämoglobinase, die von Neutrophilen oder Makrophagen in bestimmten Geweben ausgeschieden wird, und gehört zur Familie der Hämperoxidasen. Wir können den Grad der neutrophilen Infiltration im Gewebe durch den Nachweis der MPO-Aktivität im Dickdarmgewebe der Maus beurteilen. Die Ergebnisse zeigten, dass MOLP die Aktivität von MPO in UC-Mäusen signifikant hemmen und die Anzahl der Neutrophilen im Dickdarmgewebe reduzieren konnte. Die Erzeugung von Entzündungsfaktoren und die oben erwähnte Zunahme der MPO-Aktivität stehen in engem Zusammenhang mit der Kernposition des TLR4/NF-κ B-Signalwegs. TLR4 spielt eine wichtige Rolle bei der Erkennung pathogener Mikroorganismen und der Steuerung erworbener Immunantworten im Rahmen der angeborenen Immunität. Wenn TLR4 aktiviert wird, erfolgt die Signalübertragung durch das Adaptorprotein MyD88, das die Phosphorylierung, Ubiquitinierung und den Abbau von I κ B induziert und NF κ B p50/p65-Dimere freisetzt. Die aktivierten Dimere gelangen in den Zellkern und initiieren sofort die Transkription verschiedener Zytokine, was zu einem Anstieg der Anzahl von IL-1 β, TNF - α usw. führt, wodurch die Entzündung anhält und sich weiter ausbreitet. Zhang et al. fanden heraus, dass der NF-κ-B-Signalweg im Dickdarm von UC-Mäusen überaktiviert war, und eine gezielte Hemmung der Aktivierung des NF-κ-B-Signalwegs konnte die UC wirksam lindern. In dieser Studie wurde festgestellt, dass im Vergleich zur Con-Gruppe die Aktivität von MPO im Dickdarmgewebe von Mäusen der DSS-Gruppe signifikant erhöht war und die Expression von TLR4- und MyD88-Proteinen signifikant erhöht war. Die Proteine p-P65 und p-I κ B α waren hochreguliert, und das Verhältnis von p-P65/P65 und p-I κ B α/I κ B α war ebenfalls erhöht. Nach der Behandlung mit MOLP wurde die oben genannte abnorme Expression effektiv gehemmt, was darauf hindeutet, dass MOLP seine präventiven und therapeutischen Wirkungen auf UC ausüben kann, indem es die übermäßige Aktivierung des TLR4/NF-κ B-Signalwegs hemmt und die abnorme Expression von Entzündungsfaktoren unterdrückt.
Unter normalen Umständen hat der Darm eine vollständige Barrierefunktion. Die Darmmikrobiota bildet zusammen mit der Darmepithelschicht, der Schleimschicht und dem lymphatischen System des Darms die mechanischen, chemischen und biologischen Barrieren der Darmschleimhaut, die das Eindringen pathogener Antigene in den Körper verhindern und die normale Funktion aufrechterhalten können. Wenn eine Entzündung im Darm auftritt, wird die Darmmikrobiota gestört, die Darmbarriere zerstört und die Durchlässigkeit des Darms erhöht. Schädliche Bakterien und ihre Stoffwechselprodukte wie Endotoxine werden in den Blutkreislauf aufgenommen, was die Schädigung der Schleimhautepithelzellen und der Schleimhautbarriere weiter verschlimmert und so einen Teufelskreis bildet, der zu wiederkehrender UC führt. In dieser Studie wurde die Wirkung von MOLP auf die Darmmikrobiota von UC-Mäusen durch Sequenzierung des 16S rRNA-Gens untersucht. Es wurde festgestellt, dass MOLP die Vielfalt der Darmmikrobiota bei UC-Mäusen erhöhen, das Verhältnis von Campylobacter und Bacteroidetes wiederherstellen, die relative Häufigkeit verschiedener Mikrobiota regulieren und die Wiederherstellung der Struktur der Darmmikrobiota auf ein normales Niveau fördern kann. Die beiden häufigsten Phyla im Verdauungssystem sind Firmicutes und Bacteroidetes. In Studien wurde festgestellt, dass Firmicutes und Bacteroidetes bei Colitis-Mäusen deutlich reduziert sind, während die Behandlung mit MOLP das Ungleichgewicht der beiden dominierenden Bakteriengruppen deutlich mindert. Dies deckt sich mit den von Sun et al. berichteten Ergebnissen, wonach violette Süßkartoffelpolysaccharide den durch DSS verursachten Rückgang des Firmicutes- und Bacteroidetes-Verhältnisses bei UC-Mäusen abmildern können, was darauf hindeutet, dass die Erhöhung des Anteils dieser beiden dominanten Bakteriengruppen eine schützende Wirkung auf Colitis-Mäuse haben könnte. Weitere Forschungsanalysen zeigen, dass Butyrat ein saures Milieu im Darm schaffen kann, das das Wachstum schädlicher Bakterien hemmt, das Elektrolytgleichgewicht aufrechterhält und die Heilung von Schleimhautentzündungen fördert. Butyrat wird im Körper hauptsächlich von Firmicutes-Bakterien im Darm produziert. Eine Erhöhung der Anzahl der Firmicutes-Bakterien hat eine schützende Wirkung auf die Darmentzündung. Diese Studie ergab, dass MOLP die Vermehrung von Firmicutes in UC-Mäusen fördern, die mikrobielle Aktivität nützlicher Bakterien stimulieren und das Wachstum pathogener Bakterien hemmen kann.
Die Ergebnisse dieses Experiments deuten darauf hin, dass MOLP im DSS-induzierten UC-Mausmodell die Verkürzung des Dickdarms, den Gewichtsverlust und die erhöhten DAI-Scores bei UC-Mäusen signifikant verringern kann, die Spiegel der pro-inflammatorischen Zytokine IL-1 β, TNF - α, und HMGB1 im Serum und Dickdarmgewebe von UC-Mäusen, regulieren die Überaktivierung von TLR4/NF-κ B und regulieren die Vielfalt, Zusammensetzung und relative Häufigkeit der Darmmikrobiota in UC-Mäusen, wodurch sie eine präventive und schützende Wirkung auf UC ausüben. Der nächste Schritt in der Zukunft wird darin bestehen, die Rolle von MOLP bei UC aus verschiedenen Blickwinkeln, wie z. B. chemische Barrieren und Immunbarrieren, zu untersuchen. Diese Studie soll neue Ideen für die Entwicklung und Nutzung von Moringa-Blättern und die entzündungshemmenden Wirkungen von MOLP liefern.