Osteoarthritis (OA) ist eine der chronischen, degenerativen Knochen- und Gelenkerkrankungen, die vor allem ältere Menschen über 65 Jahre betrifft.
1Im Allgemeinen wird bei OA-Patienten geschädigter Knorpel, entzündete Synovialmembran und erodierte Chondrozyten diagnostiziert, was Schmerzen und körperliche Beschwerden auslöst.
2Arthritische Schmerzen werden vorwiegend durch die Degeneration des Gelenkknorpels infolge von Entzündungen verursacht. Bei starker Knorpelschädigung können die Knochen aneinander reiben, was zu unerträglichen Schmerzen und körperlichen Beschwerden führt.
3Die Beteiligung von Entzündungsmediatoren an Symptomen wie Schmerzen, Schwellungen und Gelenksteife ist gut dokumentiert. Bei Patienten mit Osteoarthritis finden sich in der Synovialflüssigkeit entzündungsfördernde Zytokine, die zur Erosion von Knorpel und subchondralem Knochen führen.
4Zwei Hauptbeschwerden von Arthrosepatienten sind Schmerzen und Gelenkentzündungen. Daher zielen die aktuellen Arthrosetherapien primär darauf ab, Schmerzen und Entzündungen zu lindern.
5Obwohl die verfügbaren OA-Behandlungen, einschließlich nichtsteroidaler und steroidaler Medikamente, nachweislich wirksam bei der Linderung von Schmerzen und Entzündungen sind, hat die Langzeitanwendung dieser Medikamente schwerwiegende gesundheitliche Folgen wie kardiovaskuläre, gastrointestinale und renale Funktionsstörungen.
6Daher muss ein wirksameres Medikament mit weniger Nebenwirkungen zur Behandlung von Arthrose entwickelt werden.
Natürliche Gesundheitsprodukte erfreuen sich aufgrund ihrer Sicherheit und leichten Verfügbarkeit zunehmender Beliebtheit.
7Traditionelle koreanische Arzneimittel haben sich bei der Behandlung verschiedener entzündlicher Erkrankungen, einschließlich Arthritis, als wirksam erwiesen.
8Aucklandia lappa DC. ist für seine medizinischen Eigenschaften bekannt, wie z. B. die Förderung des Qi-Flusses zur Schmerzlinderung und Beruhigung des Magens, und wird traditionell als natürliches Schmerzmittel verwendet.
9Frühere Berichte deuten darauf hin, dass A. lappa entzündungshemmende Eigenschaften besitzt.
10,
11], Schmerzmittel [
12], Antikrebsmittel [
13], und magenschützend [
14Die verschiedenen biologischen Aktivitäten von A. lappa werden durch seine wichtigsten Wirkstoffe hervorgerufen: Costunolid, Dehydrocostuslacton, Dihydrocostunolid, Costuslacton, α-Costol, Saussurealacton und Costuslacton [
15Frühere Studien behaupten, dass Costunolid in Lipopolysaccharid (LPS) entzündungshemmende Eigenschaften aufwies, welche die Makrophagen durch die Regulierung des NF-kB- und Hitzeschockprotein-Signalwegs induzierten.
16,
17Bisher wurde jedoch noch nicht untersucht, welche potenziellen Wirkungen A. lappa bei der Behandlung von Osteoarthritis (OA) hat. Die vorliegende Studie untersuchte die therapeutischen Effekte von A. lappa gegen OA anhand von MIA- und Essigsäure-induzierten Nagetiermodellen.
Mononatriumiodacetat (MIA) ist bekannt dafür, viele der Schmerzverhaltensweisen und pathophysiologischen Merkmale der Osteoarthritis bei Tieren hervorzurufen.
18,
19,
20Bei Injektion in Kniegelenke stört MIA den Chondrozytenstoffwechsel und induziert Entzündungen und Entzündungssymptome wie Knorpel- und subchondrale Knochenerosion, die Hauptsymptome der Arthrose.
18Die durch Essigsäure hervorgerufene Schmerzreaktion gilt weithin als Simulation peripherer Schmerzen bei Tieren, bei denen der Entzündungsschmerz quantitativ gemessen werden kann.
19Die Maus-Makrophagen-Zelllinie RAW264.7 wird häufig zur Untersuchung zellulärer Entzündungsreaktionen verwendet. Nach Aktivierung mit LPS aktivieren RAW264-Makrophagen Entzündungswege und sezernieren verschiedene Entzündungsmediatoren wie TNF-α, COX-2, IL-1β, iNOS und IL-6.
20In dieser Studie wurden die schmerzlindernden und entzündungshemmenden Wirkungen von A. lappa gegen Osteoarthritis 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 Phytopharmakologie, Fakultät für Koreanische Medizin, Gachon-Universität, identifiziert, und die Belegexemplarnummer lautet 18060301.
2.2. HPLC-Analyse des A. lappa-Extrakts
A. lappa wurde mittels Rückflussextraktion (destilliertes Wasser, 3 h bei 100 °C) extrahiert. Die extrahierte Lösung wurde filtriert und mittels Niederdruckverdampfer eingeengt. Der A. lappa-Extrakt hatte nach Gefriertrocknung bei −80 °C eine Ausbeute von 44,69 %. Die chromatographische Analyse von A. lappa erfolgte mittels HPLC, angeschlossen an ein 1260 Infinity II HPLC-System (Agilent, Palo Alto, CA, USA). Zur chromatografischen Trennung wurde eine EclipseXDB C18-Säule (4,6 × 250 mm, 5 µm, Agilent) bei 35 °C verwendet. 100 mg der Probe wurden in 10 ml 50%igem Methanol gelöst und 10 min lang ultraschallbehandelt. Die Proben wurden mit einem Spritzenfilter (Waters Corp., Milford, MA, USA) mit einer Porengröße von 0,45 μm filtriert. Die mobile Phase bestand aus 0,1 % Phosphorsäure (A) und Acetonitril (B). Die Elution erfolgte wie folgt: 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. Das Eluat wurde bei 210 nm mit einem Injektionsvolumen von 10 μl detektiert. Die Analyse wurde dreifach durchgeführt.
2.3. Tierhaltung und -management
Männliche Sprague-Dawley (SD)-Ratten (5 Wochen alt) und männliche ICR-Mäuse (6 Wochen alt) wurden von Samtako Bio Korea (Gyeonggi-do, Korea) bezogen. Die Tiere wurden in einem Raum mit konstanter Temperatur (22 ± 2 °C) und Luftfeuchtigkeit (55 ± 10 %) sowie einem 12-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus gehalten. Sie wurden über eine Woche vor Versuchsbeginn an die Bedingungen gewöhnt. Futter und Wasser standen ihnen ad libitum zur Verfügung. Die geltenden ethischen Richtlinien für Tierhaltung und -behandlung der Gachon-Universität (GIACUC-R2019003) wurden bei allen Tierversuchen strikt eingehalten. Die Studie war als verblindete Parallelgruppenstudie angelegt. Die Euthanasie erfolgte gemäß den Richtlinien der Ethikkommission für Tierversuche.
2.4. MIA-Injektion und Behandlung
Ratten wurden zufällig in vier Gruppen eingeteilt: Scheinbehandlung, Kontrollgruppe, Indomethacin-Gruppe und A. lappa-Gruppe. Nach Anästhesie mit einem 2%igen Isofluran-Sauerstoff-Gemisch wurde den Ratten 50 μL MIA (40 mg/m²; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) intraartikulär in die Kniegelenke injiziert, um experimentelle Arthrose auszulösen. Die Behandlungen erfolgten wie folgt: Die Kontroll- und Scheinbehandlungsgruppen erhielten ausschließlich die Standarddiät AIN-93G. Die Indomethacin-Gruppe erhielt zusätzlich Indomethacin (3 mg/kg) in der AIN-93G-Diät, und die A. lappa-Gruppe erhielt die AIN-93G-Diät ergänzt mit A. lappa (300 mg/kg). Die Behandlungen wurden 24 Tage lang ab dem Tag der OA-Induktion mit einer Dosis von 15–17 g pro 190–210 g Körpergewicht täglich fortgesetzt.
2.5. Gewichtsbelastungsmessung
Nach der OA-Induktion wurde planmäßig die Belastbarkeit der Hinterbeine der Ratten mit dem Incapacitance-MeterTester600 (IITC Life Science, Woodland Hills, CA, USA) gemessen. Die Gewichtsverteilung auf den Hinterbeinen wurde berechnet: Belastbarkeit (%)
