JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

Analys av råa och bearbetade Cyperi rhizoma-prover med vätskekromatografi-tandemmasspektrometri hos råttor med primär dysmenorré

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

Här presenteras en jämförande analys av råa och bearbetade Cyperi rhizoma (CR) prover med användning av ultrahögpresterande vätskekromatografi-högupplöst tandemmasspektrometri (UPLC-MS / MS) hos råttor med primär dysmenorré. Förändringarna i blodnivåerna av metaboliterna och provbeståndsdelarna undersöktes mellan råttor behandlade med CR och CR behandlade med ättika (CRV).

Abstract

Cyperi rhizoma (CR) används ofta i gynekologi och är en allmän medicin för behandling av kvinnors sjukdomar i Kina. Eftersom den analgetiska effekten av CR förbättras efter bearbetning med ättika, används CR bearbetad med ättika (CRV) vanligtvis kliniskt. Mekanismen genom vilken den analgetiska effekten förbättras genom vinägerbehandling är emellertid oklar. I denna studie användes tekniken ultrahögtrycksvätskekromatografitandemmasspektrometri (UPLC-MS/MS) för att undersöka förändringar i blodnivåerna hos exogena beståndsdelar och metaboliter mellan CR-behandlade och CRV-behandlade råttor med dysmenorré. Resultaten avslöjade olika nivåer av 15 beståndsdelar och två metaboliter i blodet hos dessa råttor. Bland dem var nivåerna av (-)-myrtenol och [(1R,2S,3R,4R)-3-hydroxi-1,4,7,7-tetrametylbicyklo[2.2.1]hept-2-yl]ättiksyra i CRV-gruppen betydligt högre än i CR-gruppen. CRV minskade nivån av 2-serie prostanoider och 4-serie leukotriener med proinflammatoriska, trombocytaggregations- och vasokonstriktionsaktiviteter och gav analgetiska effekter genom att modulera arakidonsyra och linolsyrametabolism och biosyntesen av omättade fettsyror. Denna studie visade att vinägerbearbetning förbättrar den analgetiska effekten av CR och bidrar till vår förståelse av verkningsmekanismen för CRV.

Introduction

Primär dysmenorré (PD) är det vanligaste tillståndet inom klinisk gynekologi. Det kännetecknas av ryggvärk, svullnad, buksmärta eller obehag före eller under menstruation utan bäckenpatologi i reproduktionssystemet1. En rapport om dess prevalens visade att 85,7% av eleverna lider av PD2. Lågdos orala preventivmedel är standardterapin, men deras negativa biverkningar, såsom djup ventrombos, har väckt ökad uppmärksamhet3. Prevalensen av djup ventrombos bland p-användare är >1 per 1 000 kvinnor, och risken är högst under de första 6-12 månaderna och hos användare äldre än 40 år4.

Långt används i traditionell kinesisk medicin (TCM), Cyperi rhizoma (CR) härrör från den torkade rhizomen av Cyperus rotundus L. av Cyperaceae-familjen. CR reglerar menstruationsstörningar och lindrar depression och smärta5. CR används ofta i gynekologi och anses vara ett allmänt läkemedel för att behandla kvinnors sjukdomar6. CR bearbetad med ättika (CRV) används vanligtvis kliniskt. Jämfört med CR visar CRV förbättrad reglering av menstruation och smärtlindring. Moderna studier har visat att CR hämmar cyklooxygenas-2 (COX-2) och den efterföljande syntesen av prostaglandiner (PG), vilket uppnår en antiinflammatorisk effekt. Under tiden uppvisar CR en smärtstillande effekt utan biverkningar7, vilket gör CR till ett bra val för dysmenorrépatienter. Mekanismen bakom regleringen av menstruation och tillhandahållande av smärtlindring genom CRV är dock oklar. CR-forskning har huvudsakligen fokuserat på förändringar i dess aktiva kemiska komponenter och farmakologiska aktiviteter, såsom dess antiinflammatoriska, antidepressiva och analgetiska effekter 8,9,10,11,12.

Även om ingredienserna i TCM är komplexa, absorberas de i blodet och måste nå en specifik blodkoncentration för att vara effektiva13. Omfattningen av screening av de aktiva ingredienserna i TCM kan minskas genom att använda strategin för beståndsdelsbestämning i blodet. Blindhet kan undvikas vid studier av kemiska komponenter in vitro, och ensidighet kan undvikas vid studier av de enskilda beståndsdelarna14. Genom att jämföra kompositionerna av CR och CRV i blodet kan förändringar i de aktiva ingredienserna i den bearbetade CR detekteras effektivt och snabbt. Läkemedelseffektivitet är den process genom vilken ett läkemedel påverkar kroppen. Förändringar i läkemedelskomponenterna på grund av kroppens metaboliska svar, som kan relateras till läkemedlets verkningsmekanism, kan bestämmas med metabonomik. Metabonomics syftar till att mäta de övergripande och dynamiska metaboliska svaren, vilket överensstämmer med att bestämma den totala effekten av traditionell kinesisk medicin15. Dessutom är metaboliter slutprodukten av genuttryck, vilket är närmast besläktat med fenotyper16. Således kan metabonomik vara lämplig för att utforska skillnaderna i de metaboliska vägarna mellan CR och CRV vid behandling av PD. Vätskekromatografi-högupplöst tandemmasspektrometri (LC-MS / MS)-baserad oriktad metabolomik kännetecknas av hög genomströmning, hög känslighet och hög upplösning och kan användas för att mäta många olika små molekylära komponenter17,18 . Denna metod kan samtidigt bestämma de endogena metaboliterna och exogena beståndsdelarna absorberade i blodet. Metabonomics har använts i stor utsträckning i studier om TCM19, läkemedelstoxikologi 20, hälsohantering 21, sport22, mat 23 och andra områden.

I denna studie mättes skillnaderna i de exogena beståndsdelarna absorberade i blodet och de endogena metaboliterna mellan CR-behandlade och CRV-behandlade dysmenorrémodellråttor med LC-MS / MS-baserad oriktad metabolomik för att avslöja mekanismerna för de analgetiska effekterna av CRV.

Protocol

Alla djurrelaterade experiment utfördes med godkännande från experimentetikkommittén vid Chongqing Institute of TCM. Tjugofyra kvinnliga Sprague Dawley-råttor (SD) som var 8-10 veckor gamla och vägde 200 g ± 20 g användes i detta experiment. 1. Beredning av extraktionen BeräkningPlanera att administrera CR eller CRV extrakt till en behandlingsgrupp av sex Sprague-Dawley råttor (10 g / [kg ∙ dag]) för 3 dagar. Använd en CR- eller CRV-extraktkonce…

Representative Results

Analys av dysmenorrémodellexperimentetDet fanns inget vridande svar inom 30 minuter i kontrollgruppen eftersom dessa råttor inte injicerades intraperitonealt med oxytocin och östradiolbensoat för att orsaka smärta. Råttorna i modell-, CR- och CRV-grupperna uppvisade betydande vridningsreaktioner efter oxytocininjektionen. Dessa resultat visar effekten av kombinationen östradiolbensoat och oxytocin för att inducera dysmenorré. Skillnaderna i PGF 2α-,PGE2- och PGF2α/PGE…

Discussion

På grund av TCM: s stora variation och olika natur fungerar dessa örter ibland inte i klinisk praxis, och detta kan bero på olämplig bearbetning och avkokning av TCM. Mekanismerna för TCM blir tydligare med användningen av modern vetenskap och teknik29,30. Denna studie visar att både CR och CRV har terapeutiska effekter hos PD-modellråttor och att den terapeutiska effekten av CRV är mer betydande. Verkningsmekanismen för CRV kan relateras till det faktu…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöddes av Chongqing Municipal Health and Family Planning Commission Chinese Medicine Science and Technology Project (projektnummer: ZY201802297), allmänt projekt från Chongqing Natural Science Foundation (projektnummer: cstc2019jcyj-msxmX065), Chongqing Modern Mountain Area Characteristic High-efficiency Agricultural Technology System Innovation Team Building Plan 2022 [10] och Chongqing Municipal Health Commission Key Discipline Construction Project of Chinese Materia Medica bearbetning.

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

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).

Tags

MetabonomicsTraditional Chinese MedicineCyperi RhizomaRaw And Processed SamplesLiquid Chromatography-tandem Mass SpectrometryPrimary DysmenorrheaEndogenous MetabolitesExogenous ConstituentsPrincipal Component Analysis
check_url/pt/64691?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
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).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image