Summary

Análisis de muestras crudas y procesadas de rizoma de Cyperi utilizando cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem en ratas con dismenorrea primaria

Published: December 23, 2022
doi:

Summary

Aquí, se presenta un análisis comparativo de muestras crudas y procesadas de rizoma de Cyperi (CR) utilizando cromatografía líquida de ultra alto rendimiento-espectrometría de masas en tándem de alta resolución (UPLC-MS / MS) en ratas con dismenorrea primaria. Los cambios en los niveles sanguíneos de los metabolitos y los componentes de la muestra se examinaron entre ratas tratadas con RC y RC procesadas con vinagre (CRV).

Abstract

El rizoma Cyperi (CR) es ampliamente utilizado en ginecología y es una medicina general para tratar enfermedades de las mujeres en China. Dado que el efecto analgésico de la RC se mejora después del procesamiento con vinagre, la RC procesada con vinagre (CRV) generalmente se usa clínicamente. Sin embargo, el mecanismo por el cual el efecto analgésico se ve reforzado por el procesamiento del vinagre no está claro. En este estudio, se utilizó la técnica de cromatografía líquida de ultra alta presión espectrometría de masas en tándem (UPLC-MS / MS) para examinar los cambios en los niveles sanguíneos de los constituyentes exógenos y metabolitos entre ratas tratadas con CR y tratadas con CRV con dismenorrea. Los resultados revelaron diferentes niveles de 15 componentes y dos metabolitos en la sangre de estas ratas. Entre ellos, los niveles de (-)-mirtenol y ácido [(1R,2S,3R,4R)-3-hidroxi-1,4,7,7-tetrametilbiciclo[2.2.1]hept-2-il]acético en el grupo de VCR fueron considerablemente más altos que en el grupo de RC. CRV redujo el nivel de prostanoides de la serie 2 y leucotrienos de la serie 4 con actividades proinflamatorias, de agregación plaquetaria y vasoconstricción y proporcionó efectos analgésicos al modular el metabolismo del ácido araquidónico y el ácido linoleico y la biosíntesis de ácidos grasos insaturados. Este estudio reveló que el procesamiento del vinagre mejora el efecto analgésico de la RC y contribuye a nuestra comprensión del mecanismo de acción de la RCV.

Introduction

La dismenorrea primaria (EP) es la afección más prevalente en ginecología clínica. Se caracteriza por dolor de espalda, hinchazón, dolor abdominal o molestias antes o durante la menstruación sin patología pélvica en el aparato reproductor1. Un informe sobre su prevalencia mostró que el 85,7% de los estudiantes sufren de DP2. Los anticonceptivos orales de dosis bajas son la terapia estándar, pero sus efectos secundarios adversos, como la trombosis venosa profunda, han llamado cada vez más la atención3. La prevalencia de trombosis venosa profunda entre las usuarias de anticonceptivos orales es de >1 por cada 1.000 mujeres, y el riesgo es mayor durante los primeros 6-12 meses y en usuarias mayores de 40 años4.

Utilizado durante mucho tiempo en la medicina tradicional china (MTC), el rizoma Cyperi (CR) se deriva del rizoma seco del Cyperus rotundus L. de la familia Cyperaceae. La RC regula los trastornos menstruales y alivia la depresión y el dolor5. La RC es ampliamente utilizada en ginecología y es considerada una medicina general para tratar las enfermedades de la mujer6. La RC procesada con vinagre (CRV) se usa típicamente clínicamente. En comparación con la RC, la VCR muestra una mejor regulación de la menstruación y el alivio del dolor. Estudios modernos han demostrado que la RC inhibe la ciclooxigenasa-2 (COX-2) y la posterior síntesis de prostaglandinas (PGs), logrando así un efecto antiinflamatorio. Mientras tanto, la RC exhibe un efecto analgésico sin efectos secundarios7, haciendo de la RC una buena opción para los pacientes con dismenorrea. Sin embargo, el mecanismo subyacente a la regulación de la menstruación y la provisión de alivio del dolor por CRV no está claro. La investigación de la RC se ha centrado principalmente en los cambios en sus componentes químicos activos y actividades farmacológicas, como sus efectos antiinflamatorios, antidepresivos y analgésicos 8,9,10,11,12.

Aunque los ingredientes de la MTC son complejos, son absorbidos por la sangre y deben alcanzar una concentración sanguínea específica para ser efectivos13. El alcance de la detección de los ingredientes activos de la MTC se puede reducir utilizando la estrategia de determinación de constituyentes en la sangre. La ceguera puede evitarse en el estudio de los componentes químicos in vitro, y la unilateralidad puede evitarse en el estudio de los constituyentes individuales14. Al comparar las composiciones de RC y CRV en la sangre, los cambios en los ingredientes activos de la RC procesada se pueden detectar de manera efectiva y rápida. La eficacia del fármaco es el proceso por el cual un fármaco influye en el cuerpo. Los cambios en los componentes del fármaco debido a la respuesta metabólica del cuerpo, que pueden estar relacionados con el mecanismo de acción del fármaco, se pueden determinar con metabonómica. La metabonómica tiene como objetivo medir las respuestas metabólicas globales y dinámicas, lo que es consistente con la determinación de la eficacia general de la medicina tradicional china15. Además, los metabolitos son el producto final de la expresión génica, que está más estrechamente relacionada con los fenotipos16. Por lo tanto, la metabonómica puede ser adecuada para explorar las diferencias en las vías metabólicas entre la RC y la VRC en el tratamiento de la EP. La cromatografía líquida y la espectrometría de masas en tándem de alta resolución (LC-MS/MS) basada en la metabolómica no dirigida se caracteriza por un alto rendimiento, alta sensibilidad y alta resolución y se puede utilizar para medir muchos componentes moleculares pequeños diferentes17,18 . Este método puede determinar simultáneamente los metabolitos endógenos y los componentes exógenos absorbidos en la sangre. La metabonómica ha sido ampliamente utilizada en estudios sobre MTC19, toxicología de drogas20, manejo de la salud 21, deportes22, alimentos23 y otros campos.

En este estudio, las diferencias en los componentes exógenos absorbidos en la sangre y los metabolitos endógenos se midieron entre ratas modelo de dismenorrea tratadas con RC y tratadas con CRV utilizando metabolómica no dirigida basada en LC-MS / MS para revelar los mecanismos de los efectos analgésicos de CRV.

Protocol

Todos los experimentos relacionados con animales se llevaron a cabo con la aprobación del Comité de Ética de Experimentos del Instituto de MTC de Chongqing. En este experimento se utilizaron veinticuatro ratas hembras Sprague Dawley (SD) que tenían entre 8 y 10 semanas de edad y pesaban 200 g ± 20 g. 1. Preparación de la extracción CálculoPlanifique administrar el extracto de RC o CRV a un grupo de tratamiento de seis ratas Sprague-Dawley (10 g/[kg∙…

Representative Results

Análisis del experimento del modelo de dismenorreaNo hubo respuesta de retorcimiento dentro de los 30 minutos en el grupo de control porque estas ratas no fueron inyectadas intraperitonealmente con oxitocina y benzoato de estradiol para causar dolor. Las ratas en los grupos modelo, CR y CRV mostraron reacciones de retorcimiento sustanciales después de la inyección de oxitocina. Estos resultados demuestran la eficacia de la combinación de benzoato de estradiol y oxitocina para inducir dismenorrea….

Discussion

Debido a la amplia variedad y naturaleza diferente de las MTC, estas hierbas a veces no funcionan en la práctica clínica, y esto puede deberse al procesamiento y decocción inapropiados de las MTC. Los mecanismos de la MTC son cada vez más evidentes con el uso de la ciencia y la tecnología contemporáneas29,30. Este estudio muestra que tanto la RC como la CRV tienen efectos terapéuticos en ratas modelo de EP y que el efecto terapéutico de la CRV es más sus…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por el Proyecto de Ciencia y Tecnología de Medicina China de la Comisión Municipal de Salud y Planificación Familiar de Chongqing (Número de proyecto: ZY201802297), Proyecto general de la Fundación de Ciencias Naturales de Chongqing (Número de proyecto: cstc2019jcyj-msxmX065), Característica del área montañosa moderna de Chongqing Plan de construcción de equipos de innovación del sistema de tecnología agrícola de alta eficiencia 2022 [10], y el Proyecto de construcción de disciplina clave de la Comisión Municipal de Salud de Chongqing de materia china Procesamiento de medicamentos.

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

Referências

  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).
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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).

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