Изучение механизма гепатотоксичности различных экстрактов Sophora alopecuroides на основе окислительного стресса
Sophora alopecuroides L. принадлежит к семейству Fabaceae и роду Sophora. В 1977 году она была включена в Фармакопею Китайской Народной Республики и является важным компонентом растительных ресурсов традиционной китайской медицины и экологической растительности в таких провинциях, как Ганьсу, Внутренняя Монголия и Нинся. Бобы куду обладают функциями очищения от жара, детоксикации и осушения. Основными действующими веществами являются алкалоиды, флавоноиды и сахара, которые оказывают хороший терапевтический эффект при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Ванг и др. обнаружили, что алкалоиды в Sophora alopecuroides представлены в основном хинолонами, которые играют важную роль в антиоксидантной, антипаразитарной и антибактериальной деятельности. Исследование показало, что флавоноиды Sophora alopecuroides оказывают определенное антагонистическое действие на вирус гепатита В. В настоящее время на внутреннем рынке сформировалась отраслевая цепочка производства горьких бобов, ориентированная на экологическую защиту окружающей среды, разработку характерных продуктов и региональное развитие.

В традиционном применении горькие бобы никогда не привлекали внимания из-за своей токсичности. В последние годы лекарственно-индуцированное поражение печени стало вторым по величине неинфекционным заболеванием печени в Китае и ведущей причиной острой печеночной недостаточности в странах Европы и Америки, на долю которой приходится до 60% случаев. В последнее время появляется все больше клинических случаев гепатотоксичности, вызванной традиционной китайской медициной, и ее потенциальная токсичность становится актуальной темой исследований как внутри страны, так и за рубежом. Ранние эксперименты по изучению острой токсичности показали, что экстракт Sophora alopecuroides обладает определенной токсичностью для печени крыс. Изучение токсичности печени, как основного органа метаболизма и детоксикации в организме, имеет большое значение. В настоящее время конкретный механизм токсичности печени, вызванной Sophora alopecuroides, остается неясным. Поэтому в данном исследовании были проведены эксперименты по изучению влияния четырех экстрактов: водного отвара (WD), водного ультразвука (WU), этанолового рефлюкса (ER) и этанолового ультразвука (EU) на общее поведение, морфологию тканей и показатели окислительного стресса крыс после введения. Содержание аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) в сыворотке крови крыс после введения препарата, а также экспрессия и распределение восстановленного глутатиона (GSH), супероксиддисмутазы (СОД), малондиальдегида (МДА), а также экспрессию и распределение в печени белков ядерного фактора эритроидной ткани 2 (Nrf2), гемоксигеназы-1 (HO-1), SOD1 и SOD2, чтобы изучить влияние Sophora alopecuroides на крыс. Механизм гепатотоксичности у мышей предоставляет научные данные и ссылку для клинических фундаментальных исследований Sophora alopecuroides.

Изменение печеночного коэффициента может быть важным показателем поражения печени. После введения различных экстрактов Sophora alopecuroides печеночный коэффициент крыс значительно увеличился. Увеличение печеночного коэффициента свидетельствует о том, что в печени могут происходить такие реакции, как отек и воспаление. Патологическое исследование ткани печени выявило некроз клеток печени и увеличение количества воспалительных клеток. С помощью определения показателей чувствительности к повреждениям печени для АЛТ и АСТ было установлено, что уровни АЛТ и АСТ в сыворотке крови крыс каждой группы в разной степени повышались после введения различных экстрактов. Это указывает на то, что длительное применение экстракта Sophora alopecuroides может вызвать нарушение функции печени, что согласуется с литературными данными. Для дальнейшего изучения токсичности различных экстрактов Sophora alopecuroides для печени в данной работе были проведены микроскопические морфологические исследования печени и обнаружено, что митохондрии печени крыс были раздуты, даже с исчезновением cristae, и демонстрировали очевидную аутофагию. Аутофагия - это реакция организма, направленная на уничтожение чужеродных веществ и ответ на неблагоприятные внешние факторы. После введения экстракта Sophora alopecuroides в печени крыс произошла значительная аутофагия. Базовый уровень аутофагии оказывает защитное действие на клетки, но чрезмерная аутофагия может привести к гибели клеток и даже ускорить прогрессирование заболевания. Между тем, Раванан и др. продемонстрировали, что ингибирование аутофагии может уменьшить воспалительную реакцию, вызванную NF κ B-путем. После введения различных экстрактов Sophora alopecuroides степень аутофагии в печени крыс увеличилась, что может быть связано с тем, что Sophora alopecuroides ускоряет токсичность печени за счет увеличения аутофагии.

Митохондрии - центры энергетического обмена клеток, играющие важную роль в клеточной пролиферации, передаче генетической информации, иммунной регуляции, регуляции клеточного цикла роста, апоптозе и других процессах. Они также являются ключевым местом для производства клетками ROS-веществ, а повреждение и дисфункция митохондрий могут вызывать метаболические нарушения и дисфункцию органов в организме. Поэтому повреждение митохондрий также может быть важной причиной токсичности печени. В ходе морфологического исследования было установлено, что после введения различных экстрактов Sophora alopecuroides митохондрии печени крыс разбухали и даже исчезали кристы, особенно в группе WD. Причиной может быть повреждение митохондрий, которое приводит к увеличению генерации свободных радикалов ROS и в конечном итоге вызывает дисфункцию органов в организме. В данном исследовании была обнаружена значительная корреляция между токсичностью печени крыс и окислительным стрессом путем измерения соответствующих показателей окислительного стресса, таких как MDA, GSH, SOD и т.д. Различные экстракты Sophora alopecuroides могут вызывать значительные изменения показателей окислительного стресса в разной степени у самок и самцов крыс после введения, со значительным увеличением МДА и значительным снижением СОД по сравнению с пустой группой. МДА - это конечный продукт перекисного окисления липидов, который может отражать степень перекисного окисления липидов и, следовательно, степень повреждения клеток печени. В нормальных условиях СОД может превращать супероксид в H2O2, КАТ - в H2O2, а GSH - непосредственно противодействовать токсичности свободных радикалов кислорода, поставляя H+, очищая организм от супероксида и других свободных радикалов, тем самым предотвращая повреждение клеток печени. На самом деле окислительный стресс играет важнейшую роль в патогенезе многих заболеваний, таких как колит, атеросклероз и болезнь Альцгеймера. Данное исследование показало, что основным механизмом, с помощью которого горькие бобы вызывают повреждение печени, является окислительный стресс.
Сигнальный путь Nrf2 - это основной путь для борьбы с окислительным стрессом и антиоксидантной активностью в организме. В нормальных условиях Nrf2 в основном связывается с Keap1, образуя комплекс, который существует в цитоплазме и поддерживается на низком уровне для поддержания клеточного гомеостаза. Когда организм подвергается воздействию внешних раздражителей, таких как лекарственная стимуляция и присутствие свободных радикалов кислорода, комплекс, образованный Nrf2 и Keap1, разделяется, а белок Nrf2 накапливается и перемещается в ядро. В ядре Nrf2 связывается с элементом антиоксидантного ответа ARE, индуцируя экспрессию нижележащих антиоксидантных белков HO-1 и SOD1. SOD2 в основном распределен в митохондриях и является ключевым белком, который очищает свободные радикалы кислорода, защищая стабильность митохондриальной среды. Его активность меняется в зависимости от изменения уровня ROS в организме. HO-1 и SOD1 катализируют деградацию гемоглобина с образованием билирубина, CO и Fe2+, которые могут оказывать положительное антиоксидантное действие. SOD2, также известная как Zn SOD, может очищать супероксид-анионы. Результаты вестерн-блоттинга показали, что экспрессия белка Nrf2 в печени крыс-самцов после введения экстрактов WD, WU и EU значительно отличалась по сравнению с пустой группой. Экспрессия белка HO-1 была значительно снижена во всех четырех группах после введения экстракта (P<0,05, см. рис. 6). Экспрессия белка SOD1 была значительно снижена в печени крыс-самок, в то время как в печени крыс-самцов она также имела тенденцию к снижению, причем в группах WD и ER она была наиболее выраженной (P<0,05). Экспрессия белка SOD2 была значительно снижена в печени крыс-самцов, в то время как в каждой группе крыс-самок она имела тенденцию к увеличению, причем в группах WD, WU и ER наблюдались значительные различия по сравнению с холостой группой. Несмотря на различия в изменениях показателей у самцов и самок крыс, и те, и другие могут вызывать токсическое воздействие на печень, влияя на показатели окислительного стресса печени крыс. Самки крыс могут восстанавливать антиоксидантную функцию через компенсаторные механизмы для поддержания внутреннего баланса в условиях окислительного стресса. На ранней стадии экспериментов по изучению острой токсичности было обнаружено, что самцы мышей более чувствительны к токсичности различных экстрактов, имеют более высокий уровень смертности, а физиологические структуры самцов и самок крыс отличаются, что также может привести к определенным различиям в различных показателях между самцами и самками крыс. Чен и др. также обнаружили значительные различия в показателях между самцами и самками крыс при проведении экспериментов по острой и подострой токсичности экстракта золотого железняка на мышах и крысах.
Таким образом, экстракт Sophora alopecuroides может вызывать токсическое воздействие на печень, в основном за счет регуляции соответствующих белков в пути Nrf2/HO-1, что приводит к окислительному стрессу в организме.