Optimalisatie van verwerkingstechnologie voor Tiebangchui met Zanba op basis van CRITIC in combinatie met box-behnken response surface-methode
Summary
Het huidige protocol beschrijft een efficiënte en standaard ontgiftingsverwerkingsmethode voor Zanba-roergebakken Tiebangchui met behulp van CRITIC in combinatie met de Box-Behnken-responsoppervlakmethode.
Abstract
De gedroogde wortel van Aconitum pendulum Busch., in het Chinees Tiebangchui (TBC) genoemd, is een van de beroemdste Tibetaanse medicijnen. Het is een veel gebruikt kruid in het noordwesten van China. Veel gevallen van vergiftiging zijn echter opgetreden vanwege de intense toxiciteit van TBC en omdat de therapeutische en toxische doses vergelijkbaar zijn. Daarom is het vinden van een veilige en effectieve methode om de toxiciteit ervan te verminderen een dringende taak. Een zoektocht door de Tibetaanse geneeskunde klassiekers laat zien dat de verwerkingsmethode van TBC geroerbakt met Zanba werd vastgelegd in de “Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai Province (2010)”. De specifieke verwerkingsparameters zijn echter nog niet duidelijk. Deze studie heeft dus tot doel de verwerkingstechnologie van Zanba-roergebakken TBC te optimaliseren en te standaardiseren.
Eerst werd een single-factor experiment uitgevoerd op vier factoren: de plakdikte van TBC, hoeveelheid Zanba, verwerkingstemperatuur en tijd. Met monoester en diester alkaloïde inhoud in Zanba-roergebakken TBC als indexen, werd CRITIC in combinatie met de Box-Behnken response surface-methode gebruikt om de verwerkingstechnologie van Zanba-roergebakken TBC te optimaliseren. De geoptimaliseerde verwerkingscondities van Zanba-roergebakken TBC waren een TBC-plakdikte van 2 cm, drie keer meer Zanba dan TBC, een verwerkingstemperatuur van 125 °C en 60 minuten roerbakken. Deze studie bepaalde de geoptimaliseerde en standaard verwerkingsomstandigheden voor het gebruik van Zanba-roergebakken TBC, waardoor een experimentele basis werd geboden voor het veilige klinische gebruik en de industriële productie van Zanba-roergebakken TBC.
Introduction
De gedroogde wortel van Aconitum pendulum Busch en A. flavum Hand.-Mazz., een van de beroemdste Tibetaanse medicijnen, wordt Tiebangchui (TBC) genoemd in het Chinees 1,2. De gedroogde wortels van TBC zijn nuttig bij het verdrijven van kou en wind, het verminderen van pijn en het kalmeren van shock. Het werd opgenomen in het eerste deel van “Drug Standards (Tibetan Medicine) van het ministerie van Volksgezondheid van de Volksrepubliek China”, waarin staat dat de gedroogde wortels van TBC vaak worden gebruikt voor de behandeling van reumatoïde artritis, kneuzingen en andere verkoudheidsziekten3. De klinische therapeutische dosis TBC is echter vergelijkbaar met de toxische dosis en incidenten van vergiftiging of overlijden zijn vaak gemeld als gevolg van onjuist gebruik4. Daarom is het verminderen van de toxiciteit en het behoud van de werkzaamheid van TBC in de loop der jaren een onderzoekshotspot geworden.
In de Tibetaanse geneeskunde is verwerking een van de meest effectieve methoden om de toxiciteit van TBC te verminderen. Volgens “Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai Province (2010)” moeten de originele kruiden (TBC) in een ijzeren pot worden geplaatst en met Zanba worden geroerbakt totdat de Zanba geel wordt, waarna Zanba wordt verwijderd en de kruiden worden gedroogd in lucht 5,6. Er zijn echter geen specifieke procesparameters gedocumenteerd, wat het controleren van de verwerkingstechnologie en de kwaliteit van Zanba-roergebakken TBC moeilijk maakt. De CRITIC-methode is een objectieve gewichtsmethode die fuzzificatie en subjectiviteit kan voorkomen en de objectiviteit van weging7 kan verbeteren. De Box-Behnken responsoppervlakmethode kan de interactie tussen elke factor direct weergeven door middel van polynomiale fitting8. De combinatie van het Box-Behnken-responsoppervlak en de CRITIC-methode wordt vaak gebruikt om de verwerkingstechnologie te optimaliseren om het geoptimaliseerde verwerkingsprotocol 9,10 te verkrijgen. In dit artikel werden een monoester-diterpenoïde alkaloïde (MDA) (benzoylaconitine) en twee diester-diterpenoïde alkaloïden (DDA’s) (aconitine, 3-deoxyaconitine) gebruikt als evaluatie-indexen. CRITIC in combinatie met de Box-Behnken response surface-methode werd toegepast om de verwerkingstechnologie van Zanba-roergebakken TBC te optimaliseren en een standaard verwerkingsmethode voor klinisch veilig gebruik vast te stellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
TBC is een belangrijk Tibetaans medicijn met de effecten van het verdrijven van kou en het verlichten van pijn. Het is meestal gebruikt voor de behandeling van traumatisch letsel en reumatische artralgie in China voor duizenden jaren24,25,26. Diterpenoïde alkaloïden zijn zowel actieve als toxische ingrediënten van TBC27,28,29. De bel…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd financieel ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (nr. 82130113), de China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2021MD703800), de Science Foundation for Youths of Science & Technology Department van de provincie Sichuan (nr. 2022NSFSC1449) en het “Xinglin Scholars” Research Promotion Program van Chengdu University of Traditional Chinese Medicine (nr. BSH2021009).
Materials
| 3-Deoxyaconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DST221109-033 | |
| Aconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DSTDW000602 | |
| Ammonium acetate | Tianjin Kermel Chemical Reagent Co., Ltd | Chromatographic grade | |
| Benzoylaconitine | Chengdu Desite Biotechnology Co., Ltd. | DSTDB005502 | |
| Design-Expert software | Stat-Ease, Inc., Minneapolis, MN, USA | version 13.0 | |
| Electronic analytical balance | Shanghai Liangping Instruments Co., Ltd. | FA1004 | |
| High performance liquid chromatography | SHIMADZU Co., Ltd. | LC-20A | |
| High-speed smashing machine | Beijing Zhongxing Weiye Instrument Co., Ltd. | FW-100 | |
| Millipore filter | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd | φ13 0.22 Nylon66 | |
| stir-Fry machine | Changzhou Maisi Machinery Co., Ltd | Type 5 | |
| Tiebangchui | Gannan Baicao Biotechnology Development Co., Ltd | 20211012 | |
| Ultra pure water systemic | RephiLe Bioscience, Ltd. | Genie G | |
| Ultrasonic cleansing machine | Ningbo Xinyi Ultrasonic Equipment Co., Ltd | SB2200 | |
| Zanba | 27 Chuanzang Road, Ganzi County | – |
References
- Li, C. Y., et al. Aconitum pendulum and Aconitum flavum: A narrative review on traditional uses, phytochemistry, bioactivities and processing methods. Journal of Ethnopharmacology. 292, 115216 (2022).
- Wang, J., Meng, X. H., Chai, T., Yang, J. L., Shi, Y. P. Diterpenoid alkaloids and one lignan from the roots of Aconitum pendulum Busch. Natural Products and Bioprospecting. 9 (6), 419-423 (2019).
- Yu, L., et al. Traditional Tibetan medicine: therapeutic potential in rheumatoid arthritis. Frontiers In Pharmacology. 13, 938915 (2022).
- Zhao, R., et al. One case of ventricular arrhythmia caused by poisoning of traditional Chinese medicine Aconitum pendulum Busch. Journal of People’s Military Medical. 61 (4), 346-348 (2018).
- Qinghai Medical Products Administration. Processing specification of Tibetan medicine of Qinghai province. Qinghai Nationalities Publishing House. , 96-97 (2010).
- Li, J., et al. Comparison of three objective weighting methods to optimize the extraction process of Jianwei Chupi granules. Journal of Guangdong Pharmaceutical University. 38 (6), 91-97 (2022).
- Feng, Z. G., et al. Processing methods and the underlying detoxification mechanisms for toxic medicinal materials used by ethnic minorities in China: A review. Journal of Ethnopharmacology. 305, 116126 (2023).
- Hsu, Y. T., Su, C. S. Application of Box-Behnken design to investigate the effect of process parameters on the microparticle production of ethenzamide through the rapid expansion of the supercritical solutions process. Pharmaceutics. 12 (1), 42 (2020).
- Cheng, F., et al. Optimization of the baked drying technology of Cinnamomi Ramulus based on CRITIC combined with box-behnken response surface method. Journal of Chinese Medicinal Materials. 2022 (8), 1838-1842 (2022).
- Huang, X., et al. Optimization of microwave processing technology for carbonized Gardenia jasminoides by Box-Behnken response surface methodology based on CRITIC weighted evaluation. Chinese Herbal Medicines. 48 (6), 1133-1138 (2017).
- Elling, U., et al. Derivation and maintenance of mouse haploid embryonic stem cells. Nature Protocols. 14 (7), 1991-2014 (2019).
- Gu, J., Wang, Y. P., Ma, X. Simultaneous determinnation of three diester diterpenoid alkaloids in the toots of Aconiti flavi et penduli by HPLC method. Chinese Pharmaceutical Affairs. 28 (6), 618-621 (2014).
- Zhang, Y., Fu, X. UPLC simultaneous determination of six esteric alkaloids components in Aconitum Flaram Hand.Mazz. Asia-Pacific Traditional Medicine. 16 (5), 62-65 (2020).
- Rumachik, N. G., Malaker, S. A., Paulk, N. K. VectorMOD: Method for bottom-up proteomic characterization of rAAV capsid post-translational modifications and vector impurities. Frontiers In Immunology. 12, 657795 (2021).
- Wang, Y. J., Tao, P., Wang, Y. Attenuated structural transformation of aconitine during sand frying process and antiarrhythmic effect of its converted products. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2021, 7243052 (2021).
- Wang, H. P., Zhang, Y. B., Yang, X. W., Zhao, D. Q., Wang, Y. P. Rapid characterization of ginsenosides in the roots and rhizomes of Panax ginseng by UPLC-DAD-QTOF-MS/MS and simultaneous determination of 19 ginsenosides by HPLC-ESI-MS. Journal of Ginseng Research. 40 (4), 382-394 (2016).
- vander Leeuw, G., et al. Pain and cognitive function among older adults living in the community. Journals of Gerontology Series A. Biological Sciences and Medical Sciences. 71 (3), 398-405 (2016).
- Lao, D., Liu, R., Liang, J. Study on plasma metabolomics for HIV/AIDS patients treated by HAART based on LC/MS-MS. Frontiers in Pharmacology. 13, 885386 (2022).
- Li, Y., et al. Evaluation of the effectiveness of VOC-contaminated soil preparation based on AHP-CRITIC-TOPSIS model. Chemosphere. 271, 129571 (2021).
- Zhong, S., Chen, Y., Miao, Y. Using improved CRITIC method to evaluate thermal coal suppliers. Scientific Reports. 13 (1), 195 (2023).
- Lewis, N. S., et al. Magnetically levitated mesenchymal stem cell spheroids cultured with a collagen gel maintain phenotype and quiescence. Journal of Tissue Engineering. 8, (2017).
- Chinese Pharmacopoeia Committee. . Pharmacopoeia of the People’s Republic of China. 4, (2020).
- Li, G., et al. Effect of response surface methodology-optimized ultrasound-assisted pretreatment extraction on the composition of essential oil released from tribute citrus peels. Frontiers in Nutrition. 9, 840780 (2022).
- Liu, X. F., et al. Hezi inhibits Tiebangchui-induced cardiotoxicity and preserves its anti-rheumatoid arthritis effects by regulating the pharmacokinetics of aconitine and deoxyaconitine. Journal of Ethnopharmacology. 302, 115915 (2023).
- Smolen, J. S., et al. Rheumatoid arthritis. Nature Reviews.Disease Primers. 4, 18001 (2018).
- Wang, F., et al. C19-norditerpenoid alkaloids from Aconitum szechenyianum and their effects on LPS-activated NO production. Molecules. 21 (9), 1175 (2016).
- Wang, B., et al. Study on the alkaloids in Tibetan medicine Aconitum pendulum Busch by HPLC-MSn combined with column chromatography. Journal of Chromatographic Science. 54 (5), 752-758 (2016).
- Liu, S., et al. A review of traditional and current methods used to potentially reduce toxicity of Aconitum roots in Traditional Chinese Medicine. Journal of Ethnopharmacology. 207, 237-250 (2017).
- Qiu, Z. D., et al. Online discovery of the molecular mechanism for directionally detoxification of Fuzi using real-time extractive electrospray ionization mass spectrometry. Journal of Ethnopharmacology. 277, 114216 (2021).
- El-Shazly, M., et al. Use, history, and liquid chromatography/mass spectrometry chemical analysis of Aconitum. Journal of Food and Drug Analysis. 24 (1), 29-45 (2016).
- Chan, T. Y. K. Aconitum alkaloid poisoning because of contamination of herbs by aconite roots. Phytotherapy Research. 30 (1), 3-8 (2016).
- Guo, L., et al. Exploring microbial dynamics associated with flavours production during highland barley wine fermentation. Food Research International. 130, 108971 (2020).
- Guo, T. L., Horvath, C., Chen, L., Chen, J., Zheng, B. Understanding the nutrient composition and nutritional functions of highland barley (Qingke): A review. Trends in Food Science & Technology. 103, 109-117 (2020).
- Wu, H., et al. Anti-myocardial infarction effects of Radix Aconiti Lateralis Preparata extracts and their influence on small molecules in the heart using matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry imaging. International Journal of Molecular Sciences. 20 (19), 4837 (2019).
- Huang, G., et al. Study on cardiotoxicity and mechanism of "Fuzi" extracts based on metabonomics. International Journal of Molecular Sciences. 19 (11), 3506 (2018).
- Li, S. L., et al. An insight into current advances on pharmacology, pharmacokinetics, toxicity and detoxification of aconitine. Biomedicine & Pharmacotherapy. 151, 113115 (2022).
- Xie, Y., et al. Optimization of processing technology of braised Rehmanniae Raidx based on multiple indexes and response surface technology and correlation between components and color. Journal of Chinese Traditional Medicine. 47 (18), 4927-4937 (2022).
- Yang, X. Q., Xu, W., Xiao, C. P., Sun, J., Feng, Y. Z. Study on processing technology of Atractylodes chinensis with rice water and its pharmacodynamics of anti-diarrhea. Chinese Herbal Medicines. 53 (1), 78-86 (2022).
