Arthrose (OA) ist eine der langfristigen chronischen degenerativen Knochengelenkerkrankungen, von der die ältere Bevölkerung über 65 Jahre betroffen ist [
1]. Im Allgemeinen werden bei OA-Patienten Knorpelschäden, eine Entzündung der Synovia und erodierte Chondrozyten diagnostiziert, die Schmerzen und körperliche Belastungen auslösen [
2]. Arthritische Schmerzen werden hauptsächlich durch die Degeneration des Knorpels in den Gelenken durch Entzündungen verursacht, und wenn der Knorpel ernsthaft geschädigt ist, können Knochen miteinander kollidieren, was zu unerträglichen Schmerzen und körperlicher Belastung führt [
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 zur Erosion von Knorpel und subchondralem Knochen führen [
4]. Zwei Hauptbeschwerden, unter denen OA-Patienten im Allgemeinen leiden, sind Schmerzen und Synovialentzündungen. Daher besteht das Hauptziel der aktuellen OA-Therapien darin, Schmerzen und Entzündungen zu lindern. [
5]. Obwohl sich die verfügbaren OA-Behandlungen, einschließlich nichtsteroidaler und steroidaler Medikamente, bei der Linderung von Schmerzen und Entzündungen als wirksam erwiesen haben, hat die Langzeitanwendung dieser Medikamente schwerwiegende gesundheitliche Folgen wie Herz-Kreislauf-, Magen-Darm- und Nierenfunktionsstörungen [
6]. Daher muss für die Behandlung von Arthrose ein wirksameres Medikament mit weniger Nebenwirkungen entwickelt werden.
Natürliche Gesundheitsprodukte erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, da sie sicher und leicht verfügbar sind [
7]. Traditionelle koreanische Arzneimittel haben eine nachgewiesene Wirksamkeit gegen mehrere entzündliche Erkrankungen, einschließlich 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 Analgetikum verwendet [
9]. Frühere Berichte deuten darauf hin, dass A. lappa entzündungshemmende Eigenschaften besitzt [
10,
11], Analgetikum [
12], Krebsbekämpfung [
13] und gastroprotektiv [
14] Effekte. Die verschiedenen biologischen Aktivitäten von A. lappa werden durch seine wichtigsten Wirkstoffe verursacht: Costunolid, Dehydrocostus-Lacton, Dihydrocostunolid, Costuslacton, α-Costol, Saussurea-Lacton und Costuslacton [
15]. Frühere Studien behaupten, dass Costunolid entzündungshemmende Eigenschaften in Lipopolysaccharid (LPS) zeigte, die die Makrophagen durch die Regulierung des NF-kB- und Hitzeschockproteinwegs induzierten [
16,
17]. Allerdings hat keine Studie die potenziellen Aktivitäten von A. lappa bei der Behandlung von Arthrose untersucht. Die vorliegende Forschung hat die therapeutischen Wirkungen von A. lappa gegen OA unter Verwendung von (Mononatriumiodacetat) MIA und Essigsäure-induzierten Nagetiermodellen untersucht.
Mononatriumjodacetat (MIA) wird bekanntermaßen verwendet, um einen Großteil des Schmerzverhaltens und der pathophysiologischen Merkmale von OA bei Tieren hervorzurufen [
18,
19,
20]. Wenn MIA in Kniegelenke injiziert wird, bringt es den Chondrozytenstoffwechsel durcheinander und löst Entzündungen und entzündliche Symptome wie Knorpel- und subchondrale Knochenerosion aus, die Hauptsymptome von OA [
18]. Die mit Essigsäure induzierte Krümmungsreaktion wird weithin als Simulation peripherer Schmerzen bei Tieren angesehen, bei der der entzündliche Schmerz quantitativ gemessen werden kann [
19]. Die Maus-Makrophagen-Zelllinie RAW264.7 wird häufig zur Untersuchung der zellulären Reaktionen auf Entzündungen verwendet. Bei Aktivierung mit LPS aktivieren RAW264-Makrophagen Entzündungswege und sezernieren mehrere Entzündungsmediatoren 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 getrocknete Wurzel von A. lappa DC. Das im Experiment verwendete Arzneimittel wurde von Epulip Pharmaceutical Co., Ltd. (Seoul, Korea) bezogen. Es wurde von Prof. Donghun Lee, Abteilung für Kräuterpharmakologie, Col. of Korean Medicine, Gachon University, identifiziert und die Belegexemplarnummer wurde als 18060301 hinterlegt.
2.2. HPLC-Analyse von A. lappa-Extrakt
A. lappa wurde mit einer Rückflussapparatur (destilliertes Wasser, 3 h bei 100 °C) extrahiert. Die extrahierte Lösung wurde filtriert und unter Verwendung eines Niederdruckverdampfers kondensiert. 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 % Methanol verdünnt und 10 Minuten lang beschallt. Die Proben wurden mit einem Spritzenfilter (Waters Corp., Milford, MA, USA) von 0,45 μm filtriert. Die Zusammensetzung der mobilen Phase bestand aus 0,1 % Phosphorsäure (A) und Acetonitril (B) und die Säule wurde wie folgt eluiert: 0–60 Min., 0 %; 60–65 Min., 100 %; 65–67 Min., 100 %; 67–72 Min., 0 % Lösungsmittel B mit einer Flussrate von 1,0 ml/Min. Der Ausfluss wurde bei 210 nm unter Verwendung eines Injektionsvolumens von 10 μl beobachtet. Die Analyse wurde dreifach durchgeführt.
2.3. Tierhaltung und -management
Männliche Sprague-Dawley-Ratten (SD) 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 Stunden gehalten. Die Tiere wurden vor Beginn des Experiments mehr als eine Woche lang mit der Erkrankung vertraut gemacht. Den Tieren stand eine ad libitum Versorgung mit Futter und Wasser zur Verfügung. Die aktuellen ethischen Regeln für die Pflege und den Umgang mit Tieren an der Gachon-Universität (GIACUC-R2019003) wurden bei allen tierexperimentellen Verfahren strikt befolgt. Die Studie wurde als untersucherverblindete und parallele Studie konzipiert. Wir folgten der Euthanasiemethode gemäß den Richtlinien der Ethikkommission für Tierversuche.
2.4. MIA-Injektion und -Behandlung
Die Ratten wurden zufällig in vier Gruppen eingeteilt, nämlich Schein-, Kontroll-, Indomethacin- und A. lappa-Gruppen. Den Ratten wurden mit einer 2 %igen Isofluoran-O2-Mischung anästhesiert und 50 μl MIA (40 mg/m; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) intraartikulär in die Kniegelenke injiziert, um zu experimenteller Arthrose zu führen. Die Behandlungen wurden wie folgt durchgeführt: Kontroll- und Scheingruppen wurden nur mit der AIN-93G-Basisdiät versorgt. Nur die Indomethacin-Gruppe erhielt Indomethacin (3 mg/kg), das in die AIN-93G-Diät integriert war, und die Gruppe mit A. lappa 300 mg/kg erhielt eine AIN-93G-Diät, ergänzt mit A. lappa (300 mg/kg). Die Behandlungen wurden 24 Tage lang ab dem Tag der OA-Induktion mit einer täglichen Dosis von 15–17 g pro 190–210 g Körpergewicht fortgesetzt.
2.5. Gewichtsbelastungsmessung
Nach der OA-Induktion wurde wie geplant eine Messung der Tragfähigkeit der Hinterbeine der Ratten mit dem Incapacitance-MeterTester600 (IITC Life Science, Woodland Hills, CA, USA) durchgeführt. Die Gewichtsverteilung auf die Hinterbeine wurde berechnet: Tragfähigkeit (%)
