Toxikologische Bewertung und Schutzwirkung des ethanolischen Blattextrakts von Cassia Spectabilis DC auf die Leber- und Nierenfunktion von mit Plasmodium Berghei infizierten Mäusen
Oct 30, 2023
1. Einleitung
Bis heute besteht das ProblemPlasmodiumDie parasitäre Resistenz gegen bestehende Malariamedikamente stellt immer noch ein großes Problem für die Ausrottung der Malaria dar [1–3]. Daher wird weiterhin an der Entdeckung neuer Quellen für Malariamedikamente geforscht, darunter Heilpflanzen [4].In vivoUndin vitroModelle werden seit langem in Antimalariatests eingesetzt. In der zweiten Hälfte des 20. JahrhundertsPlasmodium bergheioderPlasmodium yoeliiwurde zur Infektion von Nagetieren eingesetzt. In der Zwischenzeit,P. bergheiwurde zur am häufigsten verwendeten Spezies für Untersuchungen im Leberstadium, insbesondere zur Bildung von Hypnozoiten zur Untersuchung von Malariarezidiven [5–7].
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Eine der traditionellen Pflanzen in Indonesien, Cassia spectabilis DC aus der Familie der Caesalpiniaceae, wurde experimentell in vitro gegen P. falciparum und bei der Behandlung von Malaria in vivo gegen P. berghei nachgewiesen [8, 9], was darauf hinweist, dass es sich bei der Pflanze um C. spectabilis DC handelt großes Potenzial, als Kandidat für Malariamedikamente weiterentwickelt zu werden. Frühere Arbeiten berichteten, dass ein In-vivo-Test mit 90 % ethanolischem Extrakt aus C. spectabilis DC-Blättern gegen P. berghei ANKA bei BALB/c-Mäusen einen ED50-Wert von 131,5 mg/kg KG ergab [9] und als sehr eingestuft wurde gute Antimalariaaktivität [10].
Darüber hinaus wurden der Extrakt, die Fraktionen, Subfraktionen und isolierten Verbindungen von C. spectabilis DC in vitro auf ihre Antimalaria-Aktivitäten getestet. *Der Wirkstoff dieser Pflanze wurde erfolgreich als eine Verbindung identifiziert, die mit (–){{0}}Hydroxycassin identisch ist, und sein In-vitro-Antimalaria-Aktivitätstest zeigte einen sehr niedrigen IC50 von 0,016 ug/ml [ 11], das als sehr starke Antimalariaaktivität eingestuft wird [12].
Die Forschung an dieser Pflanze zur Überwindung der Resistenz gegen Malariamedikamente wurde fortgesetzt, indem die Sicherheit und die Auswirkungen des Blattextrakts von C. spectabilis DC auf die Leber- und Nierenfunktionen bei mit P. berghei ANKA infizierten Mäusen untersucht wurden. Es wurden zahlreiche Forschungsstudien zur Wirkung von Heilpflanzen mit Antimalariawirkung auf die Leber- und Nierenfunktionen von mit Parasiten infizierten Mäusen durchgeführt [13–16] sowie akute und subakute Toxizitätstests [17–20]. Die Leber spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung physiologischer Prozesse. ist ein Organ, das an mehreren lebenswichtigen Funktionen wie Stoffwechsel, Sekretion und Speicherung beteiligt ist. Darüber hinaus spielt die Leber eine wichtige Rolle bei der Entgiftung und Ausscheidung endogener und exogener Verbindungen [21–24].
Eine Malariainfektion beginnt, wenn Sporozoiten durch den Stich einer mit Malariaparasiten infizierten weiblichen Anopheles-Mücke infiziert werden. Während der Blutfütterung injizieren infizierte weibliche Anopheles das Sporozoitenstadium des Parasiten [25, 26]. Nach etwa einer Stunde Reise durch den menschlichen Körper dringen Sporozoiten in die Leber ein, greifen Hepatozyten an und starten den asexuellen Zyklus der exoerythrozytären Schizogonie. In den Leberzellen vermehren sich die Parasiten ungeschlechtlich, bis sie den reifen Schizonten erreichen, und schließlich produzieren sie eine große Anzahl von Merozoiten, die nach der Infektion mit Hepatozyten in den Blutkreislauf gelangen. *e infizierte Hepatozyten, die durch den Bruch infizierter Hepatozyten und Merozoiten Leberschäden verursachen, gelangen in den Blutkreislauf und starten den Erythrozytenzyklus in den roten Blutkörperchen [27, 28]. Schäden, die in den Leberzellen auftreten, können zu einer Erhöhung der Enzyme führen, die an der Leberfunktion beteiligt sind, insbesondere des Transaminase-Enzyms, und zu morphologischen Veränderungen im Erscheinungsbild der Leber [29, 30], wie z. B. Hepatomegalie. Hepatosplenomegalie ist ein häufiges Merkmal einer Malariainfektion bei Menschen [31] und Mäusen [32], die durch chronische Exposition gegenüber Malariaparasiten verursacht wird. Allerdings kommt es bei einer Malaria-Infektion nicht zu einer Vergrößerung der Niere.
Die Funktionsstörung der Leber kann durch hepatozelluläre Transaminierung der im Plasma freigesetzten Plasma-Glutamat-Oxalessigsäure-Transaminase (SGOT) und Plasma-Glutamat-Pyruvat-Transaminase (SGPT) oder durch histologische Untersuchung des Gewebes nachgewiesen werden [33]. Der häufigste Schaden ist die Aktivierung des apoptotischen Zelltods oder der Hepatozytennekrose [34–36]. Mit der Infektion durch P. falciparum und P. malariae ist eine klinisch signifikante Nierenbeteiligung verbunden. *Eine Infektion mit P. falciparum führt zu akuten Manifestationen, die von asymptomatisch bis hin zu Harnwegsstörungen und leichten Elektrolytstörungen bei akutem Nierenversagen (ARF) oder akutem Nierenversagen (AKI) reichen, die eine Dialyseunterstützung erfordern [27, 37]. *Fälle von AKI als Komplikation einer Malaria tragen bekanntermaßen zu einer hohen Sterblichkeitsrate bei, die etwa 75 % der Fälle beträgt. *Die histologische Studie legt nahe, dass Glomerulonephritis, akute tubuläre Nekrose und interstitielle Nephritis der wichtigste hämodynamische Faktor bei Malaria-assoziiertem AKI sind [38]. Im Allgemeinen kann der Grad der Nierenfunktionsstörung durch das Vorhandensein ausreichender Proteinmengen im Urin und einen Anstieg der Plasmaharnstoff-, Kreatinin- und Plasmaelektrolytspiegel festgestellt werden [39].
*Die Toxizität von 90 % ethanolischem Extrakt aus C. spectabilis DC (EECS)-Blättern bei BALB/c-Mäusen, gefolgt von den Enzymuntersuchungen, kann die Histopathologie sowie die Leber- und Nierenfunktionen nach der EECS-Verabreichung beeinträchtigen.
2. Materialien und Methoden
2.1. Pflanzenmaterial und Vorbereitung von EECS. *e C. spectabilis
DC-Blätter wurden im LIPI (Indonesia Research Centre), Botanical Garden, Purwodadi, Ost-Java, Indonesien gekauft und bestimmt (B-160/IPH.06/KS.02/III/ 2019). *Die Probe wurde als Herbarium in der Abteilung für Pharmakognosie und Phytochemie der Fakultät für Pharmazie der Universitas Airlangga hinterlegt. *Die Blätter wurden gründlich mit Leitungswasser abgespült, um Fremdstoffe zu entfernen, bei 45 Grad getrocknet und mit einer Mühle zu Pulver gemahlen. *Die Extraktion erfolgte durch Mazerieren der pulverförmigen Pflanzenmaterialien (500 g) in einem Kolben mit 2.500 ml 90 %igem Ethanol (bei 25–30 Grad) für 3 × 24 Stunden. * Das Extraktionslösungsmittel wurde abgetrennt, durch Filterpapier filtriert und unter reduziertem Druck durch Rotationsverdampfung eingedampft. *Die Ausbeute an ethanolischem Extrakt von 1000 g Trockengewicht an C. spectabilis DC-Blattpulver betrug 10,20 % (Gew./Gew.) und wurde in diesem Experiment verwendet.
2.2. Tiere.
In der Studie wurden männliche BALB/c-Mäuse im Alter von 6–8 Wochen und einem Gewicht von 25–30 g verwendet. Alle Mäuse wurden vom Farma Veterinary Center, Generaldirektion für Viehzucht und Tiergesundheit, Landwirtschaftsministerium, Surabaya, Ost-Java, Indonesien, bezogen. *Die Tiere wurden unter Standardbedingungen gehalten und mit Stammfutter und Wasser ad libitum gefüttert. *Die Genehmigung des Studienprotokolls wurde von der Ethikkommission für Tierforschung, Universitas Air langga, Indonesien, Nummer 2.KE.181.10.2018, eingeholt.
2.3. Akuter Toxizitätstest.
EECS wurde gewogen und mit 0,5 % Natriumcarboxymethylcellulose (Na CMC) resuspendiert, um die gewünschten Dosen zu erhalten. BALB/c-Mäuse ließen 24 Stunden lang fasten, bevor sie mit dem Extrakt gefüttert wurden. *Die Tiere wurden in drei Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe fünf Mäuse enthielt. *e Dosen für jede Gruppe betrugen 1.250; 2.500; bzw. 5,000 mg/kg KG. Das allgemeine Verhalten jeder Maus wurde kontinuierlich eine Stunde lang nach jeder Dosis, intermittierend alle vier Stunden und danach über einen Zeitraum von 24 Stunden beobachtet [40–42].
2.4. Subakuter Toxizitätstest.
Im subakuten Toxizitätstest wurden Mäuse in drei Gruppen eingeteilt und jede Gruppe wurde 28 Tage lang einmal, fünfmal und zehnmal mit EECS in einer täglichen oralen Dosis von 150 mg/kg KG behandelt; der normalen Kontrollgruppe wurden Speisen und Getränke nur ad libitum verabreicht [43]. *Die Tiere wurden 28 Tage lang auf Anzeichen von Toxizität beobachtet. Am Ende des Beobachtungszeitraums wurden alle Tiere unter Ätheranästhesie getötet und allen Tieren wurden lebenswichtige Organe wie Leber und Nieren für makroskopische und histopathologische Untersuchungen entnommen.
2.5. Nagetierparasit.
Die Chloroquin-Empfindlichkeit von Plasmodium berghei ANKA wurde vom Institute of Biomolecular Eijkman, Jakarta, Indonesien, ermittelt und durch serielle Passage, die in dieser Studie verwendet wurde, aufrechterhalten.
2.6. Wirkung von EECS auf den Plasmaspiegel von SGOT und SGPT.
*Dieses Experiment war ein Suppressionstest nach Peters [44]. *Dieser Suppressionstest wurde vor der Auswertung des EECS zum Plasmaspiegel von SGOT und SGPT durchgeführt. *e Tiere wurden mit P. berghei ANKA infiziert und in fünf Gruppen von A, B, C, D und E eingeteilt. *e Tiere wurden kurz nach der Infektion am Tag 0 (D0) behandelt. und wurde drei Tage lang täglich fortgesetzt (D1–D3). Gruppe A erhielt als Negativkontrolle oral 0,5 % Na CMC. Die behandelten Gruppen B und C erhielten EECS in einer oralen Einzeldosis von 150 bzw. 200 mg/kg KG. Gruppe D war eine Positivkontrolle, der Chloroquin in einer oralen Einzeldosis von 100 mg/kg KG verabreicht wurde. Darüber hinaus war Gruppe E als gesunde Kontrollgruppe nicht mit Parasiten infiziert und erhielt nur nach Belieben Nahrung und Getränke. Am vierten Tag (D4) wurden die Blutausstriche jeder Maus vorbereitet und mikroskopisch untersucht. Darüber hinaus wurde vor der Messung der SGOT- und SGPT-Spiegel Plasma gesammelt.
2.7. Wirkung von EECS auf die Histopathologie von Leber und Niere.
Am Ende des Beobachtungszeitraums wurden alle Tiere vor der Leber- und Nierenentfernung unter Äthernarkose getötet. Nach dem Wiegen der Organe wurden die Gewebe in 10 %iger Formaldehydlösung fixiert und zur Hämatoxylin-Eosin-Färbung (H&E) weiterverarbeitet. *Die histopathologische Beobachtung wurde durchgeführt, um die toxikologische Wirkung von EECS auf die degenerativen und nekrotischen Zellen des Gewebes herauszufinden. *Die Schäden wurden auf der Grundlage von Gibson-Corley et al. bewertet. [45].
2.8. Statistische Analyse.
*e Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) dargestellt. Zum Vergleich der normalverteilten Daten zwischen den Behandlungen wurde eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) verwendet, gefolgt von einem Post-hoc-Mehrfachvergleichstest, wenn eine andere Signifikanz erhalten wurde. Wenn die Daten nicht normalverteilt waren, wurden der Kruskal-Wallis- und der Mann-Whitney-U-Test verwendet, um die Unterschiede zwischen den Behandlungen zu bewerten.
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