Osteoarthritis (OA) ist eine der chronischen degenerativen Knochengelenkerkrankungen, die die ältere Bevölkerung über 65 betrifft [
1]. Im Allgemeinen werden bei OA-Patienten Knorpelschäden, eine entzündete Synovialmembran und erodierte Chondrozyten diagnostiziert, die Schmerzen und körperliche Beschwerden auslösen [
2]. Arthritische Schmerzen werden überwiegend durch die Degeneration des Knorpels in den Gelenken durch Entzündungen verursacht. Bei schweren Knorpelschäden können Knochen aneinanderstoßen, was unerträgliche Schmerzen und körperliche Belastungen verursacht [
3]. Die Beteiligung von Entzündungsmediatoren an Symptomen wie Schmerzen, Schwellungen und Steifheit des Gelenks ist gut dokumentiert. Bei OA-Patienten finden sich in der Synovialflüssigkeit entzündliche Zytokine, die die Erosion von Knorpel und subchondralem Knochen verursachen [
4]. Zwei Hauptbeschwerden von Arthrosepatienten sind Schmerzen und Synovialentzündungen. Daher sind die primären Ziele der aktuellen Arthrosetherapien die Linderung von Schmerzen und Entzündungen. [
5]. Obwohl die verfügbaren OA-Behandlungen, darunter nichtsteroidale und steroidale Medikamente, eine nachgewiesene Wirksamkeit bei der Linderung von Schmerzen und Entzündungen aufweisen, hat die langfristige Anwendung dieser Medikamente schwerwiegende gesundheitliche Folgen wie Herz-Kreislauf-, Magen-Darm- und Nierenfunktionsstörungen [
6]. Daher muss zur Behandlung von Arthrose ein wirksameres Medikament mit weniger Nebenwirkungen entwickelt werden.
Natürliche Gesundheitsprodukte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie sicher und leicht erhältlich sind.
7]. Traditionelle koreanische Arzneimittel haben sich als wirksam gegen mehrere entzündliche Erkrankungen erwiesen, darunter Arthritis [
8]. Aucklandia lappa DC. ist für seine medizinischen Eigenschaften bekannt, wie z. B. die Verbesserung der Qi-Zirkulation zur Schmerzlinderung und Beruhigung des Magens, und wird traditionell als natürliches Schmerzmittel verwendet [
9]. Frühere Berichte legen nahe, dass A. lappa entzündungshemmende [
10,
11], schmerzstillend [
12], Antikrebs [
13] und gastroprotektiven [
14] Wirkungen. Die verschiedenen biologischen Aktivitäten von A. lappa werden durch seine wichtigsten Wirkstoffe verursacht: Costunolid, Dehydrocostuslacton, Dihydrocostunolid, Costuslacton, α-Costol, Saussurealacton und Costuslacton [
15]. Frühere Studien behaupten, dass Costunolid entzündungshemmende Eigenschaften in Lipopolysacchariden (LPS) zeigte, die die Makrophagen durch die Regulierung von NF-kB und dem Hitzeschockproteinweg induzierten [
16,
17]. Es gibt jedoch keine Studie, die die potenziellen Aktivitäten von A. lappa zur Behandlung von OA untersucht hat. Die vorliegende Forschung untersuchte die therapeutischen Wirkungen von A. lappa gegen OA unter Verwendung von (Mononatriumiodacetat) MIA und Essigsäure-induzierten Nagetiermodellen.
Mononatriumiodacetat (MIA) wird bekanntermaßen verwendet, um einen Großteil des Schmerzverhaltens und der pathophysiologischen Merkmale von OA bei Tieren hervorzurufen [
18,
19,
20]. Bei Injektion in Kniegelenke bringt MIA den Chondrozytenstoffwechsel durcheinander und induziert Entzündungen und entzündliche Symptome wie Knorpel- und subchondrale Knochenerosion, die Hauptsymptome der OA [
18]. Die durch Essigsäure induzierte Krümmungsreaktion wird allgemein als Simulation peripherer Schmerzen bei Tieren angesehen, wobei der Entzündungsschmerz quantitativ gemessen werden kann [
19]. Die Maus-Makrophagen-Zelllinie RAW264.7 wird häufig zur Untersuchung der zellulären Reaktionen auf Entzündungen verwendet. Nach Aktivierung mit LPS aktivieren RAW264-Makrophagen Entzündungswege und sezernieren verschiedene Entzündungsintermediäre wie TNF-α, COX-2, IL-1β, iNOS und IL-6 [
20]. In dieser Studie wurden die antinozizeptiven und entzündungshemmenden Wirkungen von A. lappa gegen OA im MIA-Tiermodell, im Essigsäure-induzierten Tiermodell und in LPS-aktivierten RAW264.7-Zellen untersucht.
2. Materialien und Methoden
2.1. Pflanzenmaterial
Die im Experiment verwendete getrocknete Wurzel von A. lappa DC. wurde von Epulip Pharmaceutical Co., Ltd. (Seoul, Korea) bezogen. Sie wurde von Prof. Donghun Lee, Abteilung für Kräuterpharmakologie, Fakultät für Koreanische Medizin, Gachon-Universität, identifiziert und die Belegprobennummer wurde als 18060301 hinterlegt.
2.2. HPLC-Analyse des A. lappa-Extrakts
A. lappa wurde mithilfe einer Rückflussapparatur (destilliertes Wasser, 3 h bei 100 °C) extrahiert. Die extrahierte Lösung wurde gefiltert und mithilfe eines Niederdruckverdampfers kondensiert. Der A. lappa-Extrakt hatte nach Gefriertrocknung bei −80 °C eine Ausbeute von 44,69 %. Die chromatographische Analyse von A. lappa wurde mit einer HPLC durchgeführt, die an ein 1260 InfinityⅡ HPLC-System (Agilent, Pal Alto, CA, USA) angeschlossen war. Für die chromatische Trennung wurde eine EclipseXDB C18-Säule (4,6 × 250 mm, 5 µm, Agilent) bei 35 °C verwendet. Insgesamt 100 mg der Probe wurden in 10 ml 50%igem Methanol verdünnt und 10 Minuten lang mit Ultraschall behandelt. Die Proben wurden mit einem Spritzenfilter (Waters Corp., Milford, MA, USA) mit 0,45 μm gefiltert. Die mobile Phase bestand aus 0,1 % Phosphorsäure (A) und Acetonitril (B). Die Säule wurde wie folgt eluiert: 0–60 min, 0 %; 60–65 min, 100 %; 65–67 min, 100 %; 67–72 min, 0 % Lösungsmittel B bei einer Flussrate von 1,0 ml/min. Der Ausfluss wurde bei 210 nm mit einem Injektionsvolumen von 10 μl beobachtet. Die Analyse wurde dreifach durchgeführt.
2.3. Tierhaltung und -management
Männliche Sprague-Dawley (SD)-Ratten im Alter von 5 Wochen und männliche ICR-Mäuse im Alter von 6 Wochen wurden von Samtako Bio Korea (Gyeonggi-do, Korea) gekauft. Die Tiere wurden in einem Raum mit konstanter Temperatur (22 ± 2 °C) und Luftfeuchtigkeit (55 ± 10 %) und einem Hell-Dunkel-Zyklus von 12/12 h gehalten. Die Tiere wurden über eine Woche vor Beginn des Experiments mit den Bedingungen vertraut gemacht. Die Tiere konnten nach Belieben mit Futter und Wasser versorgt werden. Die aktuellen ethischen Regeln für die Pflege und Handhabung von Tieren an der Gachon-Universität (GIACUC-R2019003) wurden bei allen Tierversuchen strikt befolgt. Die Studie war als Prüfer-verblindeter Parallelversuch konzipiert. Wir wendeten die Euthanasiemethode gemäß den Richtlinien der Ethikkommission für Tiere an.
2.4. MIA-Injektion und Behandlung
Die Ratten wurden nach dem Zufallsprinzip in vier Gruppen aufgeteilt: Schein-, Kontroll-, Indomethacin- und A. lappa-Gruppe. Nach der Betäubung mit einer 2%igen Isofluoran-O2-Mischung wurden den Ratten 50 μl MIA (40 mg/m; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) intraartikulär in die Kniegelenke injiziert, um eine experimentelle OA hervorzurufen. Die Behandlungen wurden wie folgt durchgeführt: Kontroll- und Scheingruppen erhielten nur die Basisdiät AIN-93G. Nur die Indomethacin-Gruppe erhielt Indomethacin (3 mg/kg), das in die AIN-93G-Diät integriert war, und die A. lappa-Gruppe mit 300 mg/kg erhielt die AIN-93G-Diät, ergänzt mit A. lappa (300 mg/kg). Die Behandlungen wurden ab dem Tag der OA-Induktion 24 Tage lang mit einer täglichen Dosis von 15–17 g pro 190–210 g Körpergewicht fortgesetzt.
2.5. Messung der Gewichtsbelastung
Nach der OA-Induktion wurde die Belastungskapazität der Hinterbeine der Ratten wie geplant mit dem Incapacitance-MeterTester600 (IITC Life Science, Woodland Hills, CA, USA) gemessen. Die Gewichtsverteilung auf die Hinterbeine wurde berechnet: Belastungskapazität (%)
