JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Medicina

Análise de Amostras de Cyperi Rhizoma Cru e Processadas Usando Cromatografia Líquida-Espectrometria de Massas em Tandem em Ratos com Dismenorreia Primária

Published: December 23, 2022
doi:
10.3791/64691
, , , , ,
1Chongqing Engineering Research Center of Pharmaceutical Evaluation of Chinese Medicine,Chongqing Academy of Chinese Materia Medica

Summary

Aqui, uma análise comparativa de amostras de Cyperi rhizoma (CR) cruas e processadas é apresentada usando cromatografia líquida de ultra-alta eficiência e espectrometria de massas em tandem de alta resolução (UPLC-MS/MS) em ratos com dismenorreia primária. As alterações nos níveis sanguíneos dos metabólitos e dos constituintes da amostra foram examinadas entre ratos tratados com CR e CR processados com vinagre (CRV).

Abstract

Cyperi rhizoma (CR) é amplamente utilizado em ginecologia e é um medicamento geral para o tratamento de doenças das mulheres na China. Uma vez que o efeito analgésico da RC é aumentado após o processamento com vinagre, a RC processada com vinagre (CRV) é geralmente usada clinicamente. No entanto, o mecanismo pelo qual o efeito analgésico é aumentado pelo processamento do vinagre não está claro. Neste estudo, a técnica de cromatografia líquida de ultra-alta pressão acoplada à espectrometria de massas (UPLC-MS/MS) foi usada para examinar as alterações nos níveis sanguíneos dos constituintes exógenos e metabólitos entre ratos com dismenorreia tratados com RC e tratados com CRV. Os resultados revelaram diferentes níveis de 15 constituintes e dois metabólitos no sangue desses ratos. Entre eles, os níveis de (-)-mirtenol e ácido [(1R,2S,3R,4R)-3-hidroxi-1,4,7,7-tetrametilbiciclo[2.2.1]hept-2-il]acético no grupo CRV foram consideravelmente maiores do que no grupo CR. O CRV reduziu o nível de prostanoides de 2 séries e leucotrienos de 4 séries com atividades pró-inflamatórias, de agregação plaquetária e vasoconstritoras e proporcionou efeitos analgésicos pela modulação do metabolismo do ácido araquidônico e do ácido linoleico e da biossíntese de ácidos graxos insaturados. Este estudo revelou que o processamento do vinagre aumenta o efeito analgésico da RC e contribui para o entendimento do mecanismo de ação do CRV.

Introduction

A dismenorreia primária (DP) é a condição mais prevalente na clínica ginecológica. Caracteriza-se por dor nas costas, inchaço, dor abdominal ou desconforto antes ou durante a menstruação, sem patologia pélvica no sistema reprodutivo1. Um relatório sobre sua prevalência mostrou que 85,7% dos estudantes sofrem de DP2. Os anticoncepcionais orais em baixas doses são a terapia padrão, mas seus efeitos adversos, como a trombose venosa profunda, têm chamado cada vez mais atenção3. A prevalência de trombose venosa profunda entre usuárias de anticoncepcional oral é de >1 por 1.000 mulheres, e o risco é maior nos primeiros 6-12 meses e em usuárias com mais de 40 anos4.

Muito utilizado na medicina tradicional chinesa (MTC), Cyperi rhizoma (CR) é derivado do rizoma seco de Cyperus rotundus L. da família Cyperaceae. A RC regula os distúrbios menstruais e alivia a depressão e a dor5. A RC é amplamente utilizada em ginecologia e é considerada um medicamento geral para o tratamento de doenças da mulher6. CR processado com vinagre (CRV) é normalmente usado clinicamente. Em comparação com a RC, a VRC mostra maior regulação da menstruação e alívio da dor. Estudos modernos têm demonstrado que a RC inibe a ciclooxigenase-2 (COX-2) e a subsequente síntese de prostaglandinas (PGs), alcançando assim um efeito anti-inflamatório. Enquanto isso, a RC apresenta efeito analgésico sem efeitos colaterais7, tornando a RC uma boa opção para pacientes com dismenorreia. No entanto, o mecanismo subjacente à regulação da menstruação e ao alívio da dor pelo CRV não está claro. A pesquisa em RC tem se concentrado principalmente em alterações em seus componentes químicos ativos e atividades farmacológicas, como seus efeitos anti-inflamatórios, antidepressivos e analgésicos 8,9,10,11,12.

Embora os ingredientes da MTC sejam complexos, eles são absorvidos pelo sangue e devem atingir uma concentração sanguínea específica para serem eficazes13. O escopo da triagem dos ingredientes ativos da MTC pode ser reduzido utilizando a estratégia de determinação de constituintes no sangue. A cegueira pode ser evitada no estudo dos componentes químicos in vitro, e a unilateralidade pode ser evitada no estudo dos constituintes individuais14. Ao comparar as composições de CR e CRV no sangue, alterações nos ingredientes ativos do CR processado podem ser detectadas de forma eficaz e rápida. A eficácia da droga é o processo pelo qual uma droga influencia o corpo. Alterações nos componentes da droga devido à resposta metabólica do organismo, que podem estar relacionadas ao mecanismo de ação da droga, podem ser determinadas com metabolômicos. Metabonomics visa medir as respostas metabólicas globais e dinâmicas, o que é consistente com a determinação da eficácia global da medicina tradicional chinesa15. Além disso, os metabólitos são o produto final da expressão gênica, que está mais intimamente relacionada aos fenótipos16. Assim, metabolômicas podem ser adequadas para explorar as diferenças nas vias metabólicas entre RC e CRV no tratamento da DP. A metabolômica não direcionada baseada em cromatografia líquida baseada em espectrometria de massas em tandem de alta resolução (LC-MS/MS) é caracterizada por alto rendimento, alta sensibilidade e alta resolução e pode ser usada para medir muitos componentes moleculares pequenos17,18 . Este método pode determinar simultaneamente os metabolitos endógenos e constituintes exógenos absorvidos no sangue. A metabinômica tem sido amplamente utilizada em estudos sobre MTC19, toxicologia de drogas 20, gestão em saúde 21, esportes22, alimentos 23 e outros campos.

Neste estudo, as diferenças nos constituintes exógenos absorvidos no sangue e nos metabólitos endógenos foram medidas entre ratos modelo de dismenorreia tratados com RC e tratados com CRV usando metabolômica não direcionada baseada em LC-MS/MS para revelar os mecanismos dos efeitos analgésicos do CRV.

Protocol

Todos os experimentos relacionados a animais foram conduzidos com aprovação do Comitê de Ética em Experimentos do Instituto Chongqing da MTC. Vinte e quatro ratas Sprague Dawley (SD) com 8-10 semanas de idade e pesando 200 g ± 20 g foram utilizadas neste experimento. 1. Preparação da extração CálculoPlaneie administrar o extracto de CR ou CRV a um grupo de tratamento de seis ratos Sprague-Dawley (10 g/[kg∙dia]) durante 3 dias. Use uma concentraç?…

Representative Results

Análise do experimento do modelo de dismenorreiaNão houve resposta de contorção dentro de 30 minutos no grupo controle porque esses ratos não foram injetados intraperitonealmente com ocitocina e benzoato de estradiol para causar dor. Os ratos dos grupos modelo, RC e CRV apresentaram reações de contorção substanciais após a injeção de ocitocina. Esses resultados demonstram a eficácia da combinação de benzoato de estradiol e ocitocina na indução de dismenorreia. As diferenças nos nív…

Discussion

Devido à grande variedade e natureza diferente dos MTCs, essas ervas às vezes não funcionam na prática clínica, e isso pode ser devido ao processamento inadequado e decocting de MTCs. Os mecanismos da MTC estão se tornando mais evidentes com o uso da ciência e tecnologia contemporâneas29,30. Este estudo mostra que tanto a RC quanto a CRV têm efeitos terapêuticos em ratos modelo de DP e que o efeito terapêutico da CRV é mais substancial. O mecanismo de…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pela Comissão Municipal de Saúde e Planejamento Familiar de Chongqing Projeto de Ciência e Tecnologia de Medicina Chinesa (Número do Projeto: ZY201802297), Projeto Geral da Fundação de Ciências Naturais de Chongqing (Número do Projeto: cstc2019jcyj-msxmX065), Chongqing Modern Mountain Area Characteristic High-efficiency Agricultural Technology System Innovation Team Building Plan 2022 [10] e Chongqing Municipal Health Commission Key Discipline Construction Project of Chinese Materia Processamento Médico.

Materials

Acetonitrile  Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA 197164
BECKMAN COULTER Microfuge 20 Beckman Coulter, Inc. MRZ15K047
Estradiol benzoate Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd C10042616
formic acid Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA 177799
LC 30A system Shimadzu, Kyoto, Japan 228-45162-46
Olive oil Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd H25A11P111909
Oxytocin synthetic Zhejiang peptide biology Co., Ltd  2019092001
Rat PGF2α ELISA kit Shanghai lmai Bioengineering Co., Ltd 202101
Rat PGFE2 ELISA kit Shanghai lmai Bioengineering Co., Ltd EDL202006217
SPF Sprague-Dawley rats Hunan SJA Laboratory Animal Co., Ltd Certificate number SCXK (Hunan) 2019-0004
Tecan Infinite 200 PRO   Tecan Austria GmbH, Austria 1510002987
Triple TOF 4600 system SCIEX, Framingham, MA, USA BK20641402
water Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA 152720
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Yu, W. Y., et al. Acupuncture for primary dysmenorrhea: A potential mechanism from an anti-inflammatory perspective. Evidence-Based Complementary and Alternative. 2021, 1907009 (2021).
  2. Rafique, N., Al-Sheikh, M. H. Prevalence of primary dysmenorrhea and its relationship with body mass index. Journal of Obstetrics and Gynaecology Research. 44 (9), 1773-1778 (2018).
  3. Tong, H., et al. Bioactive constituents and the molecular mechanism of Curcumae Rhizoma in the treatment of primary dysmenorrhea based on network pharmacology and molecular docking. Phytomedicine. 86, 153558 (2021).
  4. Ferries-Rowe, E., Corey, E., Archer, J. S. Primary dysmenorrhea: Diagnosis and therapy. Obstetrics & Gynecology. 136 (5), 1047-1058 (2020).
  5. Lu, J., et al. The association study of chemical compositions and their pharmacological effects of Cyperi Rhizoma (Xiangfu), a potential traditional Chinese medicine for treating depression. Journal of Ethnopharmacology. 287, 114962 (2021).
  6. Lu, J., et al. Quality status analysis and intrinsic connection research of growing place, morphological characteristics, and quality of Chinese medicine: Cyperi Rhizoma (Xiangfu) as a case study. Evidence-Based Complementary and Alternative. 2022, 8309832 (2022).
  7. Taheri, Y., et al. Cyperus spp.: A review on phytochemical composition, biological activity, and health-promoting effects. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021, 4014867 (2021).
  8. El-Wakil, E. A., Morsi, E. A., Abel-Hady, H. Phytochemical screening, antimicrobial evaluation and GC-MS analysis of Cyperus rotundus. World Journal Of Pharmacy And Pharmaceutical Sciences. 8 (9), 129-139 (2019).
  9. Rocha, F. G., et al. Preclinical study of the topical anti-inflammatory activity of Cyperus rotundus L. extract (Cyperaceae) in models of skin inflammation. Journal of Ethnopharmacology. 254, 112709 (2020).
  10. Hao, G., Tang, M., Wei, Y., Che, F., Qian, L. Determination of antidepressant activity of Cyperus rotundus L extract in rats. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 16 (4), 867-871 (2017).
  11. Kakarla, L., et al. Free radical scavenging, α-glucosidase inhibitory and anti-inflammatory constituents from Indian sedges, Cyperus scariosus R.Br and Cyperus rotundus L. Pharmacognosy Magazine. 12 (47), 488-496 (2016).
  12. Shakerin, Z., et al. Effects of Cyperus rotundus extract on spatial memory impairment and neuronal differentiation in rat model of Alzheimer’s disease. Advanced Biomedical Research. 9 (1), 17-24 (2020).
  13. Li, J., et al. Pharmacokinetics of caffeic acid, ferulic acid, formononetin, cryptotanshinone, and tanshinone IIA after oral Administration of naoxintong capsule in rat by HPLC-MS/MS. Evidence-Based Complementary and Alternative. 2017, 9057238 (2017).
  14. Zhang, A., et al. Metabolomics: Towards understanding traditional Chinese medicine. Planta Medica. 76 (17), 2026-2035 (2010).
  15. Li, L., Ma, S., Wang, D., Chen, L., Wang, X. Plasma metabolomics analysis of endogenous and exogenous metabolites in the rat after administration of Lonicerae Japonicae Flos. Biomedical Chromatography. 34 (3), 4773 (2020).
  16. Guijas, C., Montenegro-Burke, J. R., Warth, B., Spilker, M. E., Siuzdak, G. Metabolomics activity screening for identifying metabolites that modulate phenotype. Nature Biotechnology. 36 (4), 316-320 (2018).
  17. Hu, L., et al. Functional metabolomics decipher biochemical functions and associated mechanisms underlie small-molecule metabolism. Mass Spectrometry Reviews. 39 (5-6), 417-433 (2020).
  18. Cui, L., Lu, H., Lee, Y. Challenges and emergent solutions for LC-MS/MS based untargeted metabolomics in diseases. Mass Spectrometry Reviews. 37 (6), 772-792 (2018).
  19. Liu, F., et al. Metabonomics study on the hepatoprotective effect of Panax notoginseng leaf saponins using UPLC/Q-TOF-MS analysis. The American Journal of Chinese Medicine. 47 (3), 559-575 (2019).
  20. Zhao, L., Hartung, T. Metabonomics and toxicology. Methods in Molecular Biology. 1277, 209-231 (2015).
  21. Martin, F. J., Montoliu, I., Kussmann, M. Metabonomics of ageing – Towards understanding metabolism of a long and healthy life. Mechanisms of Ageing and Development. 165, 171-179 (2017).
  22. Heaney, L. M., Deighton, K., Suzuki, T. Non-targeted metabolomics in sport and exercise science. Journal of Sports Sciences. 37 (9), 959-967 (2019).
  23. Yang, Y., et al. Metabonomics profiling of marinated meat in soy sauce during processing. Journal of the Science of Food and Agriculture. 98 (4), 1325-1331 (2018).
  24. Xu, S. Y. . Methodology of Pharmacological Experiment. , (2002).
  25. Ma, B., et al. An integrated study of metabolomics and transcriptomics to reveal the anti-primary dysmenorrhea mechanism of Akebiae Fructus. Journal of Ethnopharmacology. 270, 113763 (2021).
  26. Li, X., et al. Regulation of mild moxibustion on uterine vascular and prostaglandin contents in primary dysmenorrhea rat model. Evidence-Based Complementary and Alternative. 2021, 9949642 (2021).
  27. Smith, C. A., Want, E. J., O’Maille, G., Abagyan, R., Siuzdak, G. XCMS: Processing mass spectrometry data for metabolite profiling using nonlinear peak alignment, matching, and identification. Analytical Chemistry. 73 (3), 779-787 (2006).
  28. Wang, D., et al. UPLC-MS/MS-based rat serum metabolomics reveals the detoxification mechanism of Psoraleae Fructus during salt processing. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2021, 5597233 (2021).
  29. Wang, X., et al. Rhodiola crenulata attenuates apoptosis and mitochondrial energy metabolism disorder in rats with hypobaric hypoxia-induced brain injury by regulating the HIF-1α/microRNA 210/ISCU1/2(COX10) signaling pathway. Journal of Ethnopharmacology. 241, 111801 (2019).
  30. Xie, H., et al. Raw and vinegar processed Curcuma wenyujin regulates hepatic fibrosis via bloking TGF-β/Smad signaling pathways and up-regulation of MMP-2/TIMP-1 ratio. Journal of Ethnopharmacology. 246, 111768 (2020).
  31. Jung, S. H., et al. α-Cyperone, isolated from the rhizomes of Cyperus rotundus, inhibits LPS-induced COX-2 expression and PGE2 production through the negative regulation of NFkappaB signalling in RAW 264.7 cells. Journal of Ethnopharmacology. 147 (1), 208-214 (2013).
  32. Dantas, L. B. R., et al. Nootkatone inhibits acute and chronic inflammatory responses in mice. Molecules. 25 (9), 2181 (2020).
  33. Xu, Y., et al. Nootkatone protects cartilage against degeneration in mice by inhibiting NF- κB signaling pathway. International Immunopharmacology. 100, 108119 (2021).
  34. Heimfarth, L., et al. Characterization of β-cyclodextrin/myrtenol complex and its protective effect against nociceptive behavior and cognitive impairment in a chronic musculoskeletal pain model. Carbohydrate Polymers. 244, 116448 (2020).
  35. Viana, A., et al. (-)-Myrtenol accelerates healing of acetic acid-induced gastric ulcers in rats and in human gastric adenocarcinoma cells. European Journal of Pharmacology. 854, 139-148 (2019).
  36. Bejeshk, M. A., et al. Anti-inflammatory and anti-remodeling effects of myrtenol in the lungs of asthmatic rats: Histopathological and biochemical findings. Allergologia et Immunopathologica. 47 (2), 185-193 (2019).
  37. Christie, W. W., Harwood, J. L. Oxidation of polyunsaturated fatty acids to produce lipid mediators. Essays in Biochemistry. 64 (3), 401-421 (2020).
  38. Wiktorowska-Owczarek, A., Berezinska, M., Nowak, J. Z. PUFAs: Structures, metabolism and functions. Advances in Clinical and Experimental. 24 (6), 931-941 (2015).
  39. Araujo, P., et al. The effect of omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids on the production of cyclooxygenase and lipoxygenase metabolites by human umbilical vein endothelial cells. Nutrients. 11 (5), 966 (2019).
  40. Shahidi, F., Ambigaipalan, P. Omega-3 polyunsaturated fatty acids and their health benefits. Annual Review of Food Science and Technology. 9, 345-381 (2018).
  41. Meier, S., Ledgard, A. M., Sato, T. A., Peterson, A. J., Mitchell , M. D. Polyunsaturated fatty acids differentially alter PGF(2α) and PGE2 release from bovine trophoblast and endometrial tissues during short-term culture. Animal Reproduction Science. 111 (2), 353-360 (2009).
  42. Cheng, Z., et al. Altering n-3 to n-6 polyunsaturated fatty acid ratios affects prostaglandin production by ovine uterine endometrium. Animal Reproduction Science. 143 (1-4), 38-47 (2013).
  43. Sultan, C., Gaspari, L., Paris, F. Adolescent dysmenorrhea. Endocrine Development. 22, 171-180 (2012).
  44. Zeev, H. M. D., Craig, L. M. D., Suzanne, R. M. D., Rosalind, V. M. D., Jeffrey, D. M. D. Urinary leukotriene (LT) E4 in adolescents with dysmenorrhea: A pilot study. Journal of Adolescent Health. 27 (3), 151-154 (2000).
  45. Fajrin, I., Alam, G., Usman, A. N. Prostaglandin level of primary dysmenorrhea pain sufferers. Enfermería Clínica. 30, 5-9 (2020).
  46. Iacovides, S., Avidon, I., Baker, F. C. What we know about primary dysmenorrhea today: a critical review. Human Reproduction Update. 21 (6), 762-778 (2015).
  47. Barcikowska, Z., Rajkowska-Labon, E., Grzybowska, M. E., Hansdorfer-Korzon, R., Zorena , K. Inflammatory markers in dysmenorrhea and therapeutic options. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (4), 1191 (2020).
  48. Wang, T., et al. Arachidonic acid metabolism and kidney inflammation. International Journal of Molecular Science. 20 (15), 3683 (2019).
  49. Szczuko, M., et al. The role of arachidonic and linoleic acid derivatives in pathological pregnancies and the human reproduction process. International Journal of Molecular Sciences. 21 (24), 9628 (2020).
  50. Serrano-Mollar, A., Closa, D. Arachidonic acid signaling in pathogenesis of allergy: Therapeutic implications. Current Drug Targets-Inflammation and Allergy. 4 (2), 151-155 (2005).
  51. Toit, R. L., Storbeck, K. H., Cartwright, M., Cabral, A., Africander, D. Progestins used in endocrine therapy and the implications for the biosynthesis and metabolism of endogenous steroid hormones. Molecular and Cellular Endocrinology. 441, 31-45 (2017).
  52. Ghayee, H. K., Auchus, R. J. Basic concepts and recent developments in human steroid hormone biosynthesis. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 8 (4), 289-300 (2007).
  53. Liang, J. J., Rasmusson, A. M. Overview of the molecular steps in steroidogenesis of the GABAergic neurosteroids allopregnanolone and pregnanolone. Chronic Stress. 2, 2470547018818555 (2018).
  54. Pettus, B. J., et al. The sphingosine kinase 1/sphingosine-1-phosphate pathway mediates COX-2 induction and PGE2 production in response to TNF-α. The FASEB Journal. 17 (11), 1411-1421 (2003).
  55. Zeidan, Y. H., et al. Acid ceramidase but not acid sphingomyelinase is required for tumor necrosis factor-α-induced PGE2 production. Journal of Biological Chemistry. 281 (34), 24695-24703 (2006).
  56. Kawamori, T., et al. Role for sphingosine kinase 1 in colon carcinogenesis. The FASEB Journal. 23 (2), 405-414 (2009).
  57. Hannun, Y. A., Obeid, L. M. Sphingolipids and their metabolism in physiology and disease. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 19 (3), 175-191 (2018).

Tags

MetabonomicsTraditional Chinese MedicineCyperi RhizomaRaw And Processed SamplesLiquid Chromatography-tandem Mass SpectrometryPrimary DysmenorrheaEndogenous MetabolitesExogenous ConstituentsPrincipal Component Analysis

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Chen, Y., Li, N., Wang, D., Fan, J., Chu, R., Li, S. Analysis of Raw and Processed Cyperi Rhizoma Samples Using Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry in Rats with Primary Dysmenorrhea. J. Vis. Exp. (190), e64691, doi:10.3791/64691 (2022).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image