Ziel ist die Untersuchung der Wirkung der Gan Cao Fu Zi-Decokts auf die Kniegelenksarthrose (KOA) und deren molekulare Mechanismen. Die Netzpharmakologie wurde verwendet, um die Schlüsselmoleküle und Signalwege von Gan Cao Fu Zi vorherzusagen. 50 SD-Ratten wurden zufällig in eine Scheinoperation-Gruppe, eine Modellgruppe, eine Gan Cao Fu Zi Niedrigdosis-Gruppe (2,8 g·kg^-1), eine Gan Cao Fu Zi Hochdosis-Gruppe (5,6 g·kg^-1) und eine Positiv-Kontrollgruppe Celecoxib (20 mg·kg^-1) mit jeweils 10 Tieren eingeteilt. Die Scheinoperations- und Modellgruppe erhielten ein gleiches Volumen destilliertes Wasser. Mit Ausnahme der Scheinoperationsgruppe wurde in den übrigen vier Gruppen mittels Durchtrennung des vorderen Kreuzbandes ein KOA-Modell erstellt. Nach erfolgreicher Modellierung erhielten die Gruppen täglich eine orale Verabreichung über 8 Wochen. Veränderungen in der Struktur von Knorpel und subchondralem Knochen wurden mittels Mikro-Computertomographie (Micro-CT) und histologischer Färbung bewertet; serielle Entzündungsfaktoren Interleukin (IL)-1β, IL-6, Tumornekrosefaktor (TNF)-α wurden mit ELISA gemessen; die Expression von Autophagie-assoziierten Proteinen LC3B, p62, Beclin-1 und Schlüsselmolekülen des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs im Gelenkknorpel wurden mittels Echtzeit-PCR, Western Blot und Immunhistochemie analysiert. Die Ergebnisse der Netzpharmakologie zeigten, dass Gan Cao Fu Zi eine anti-arthritische Wirkung durch Regulation des PI3K/Akt/mTOR-Wegs ausüben kann. In-vivo-Experimente zeigten, dass Gan Cao Fu Zi die Knorpeldegeneration signifikant verbessert und die Zerstörung von subchondralem Knochen bei KOA-Ratten reduziert. Die Untersuchung serologischer Entzündungsfaktoren zeigte im Modell eine signifikante Erhöhung der IL-6, IL-1β und TNF-α-Spiegel im Vergleich zur Scheinoperationsgruppe (P<0,05); im Vergleich zur Modellgruppe zeigten die niedrige und hohe Dosis von Gan Cao Fu Zi sowie die Celecoxib-Gruppe signifikante Senkungen dieser drei Entzündungsfaktoren (P<0,05), jedoch gab es keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der Gan Cao Fu Zi Hochdosisgruppe und der Celecoxib-Gruppe, was darauf hindeutet, dass Gan Cao Fu Zi die systemische Entzündungsreaktion bei KOA-Ratten wirksam hemmen kann. Mechanistische Studien zeigten, dass Gan Cao Fu Zi die Aktivierung des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs hemmt, wodurch die Autophagie gefördert wird und die Funktion von Chondrozyten sowie der Abbau der Matrix verbessert werden. Fazit: Gan Cao Fu Zi verbessert die Schäden von Knorpel und subchondralem Knochen bei KOA-Ratten durch Hemmung des PI3K/Akt/mTOR-Signalwegs und Förderung der Autophagie und bietet eine theoretische Grundlage für seine Anwendung bei der Prävention und Behandlung von Arthrose.

Gan Cao Fu Zi; Kniegelenksarthrose; Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)/Protein-Kinase B (Akt)/mammalianes Ziel von Rapamycin (mTOR); Autophagie; Entzündung