Mechanisztikus betekintés a glükolipid anyagcserezavarok kezelésére szolgáló Cistanche-alapú formulába: Multi-Omics és kísérleti tanulmány

4. Eredmények

4.1 Az átfedő célok azonosítása közöttCistanche formulaés glükolipid anyagcserezavar

Az ujjlenyomat-profilozás alapján aCisztanche alapú formula, megjósoltuk fő aktív összetevőinek célpontjait,mangiferin, koptizin, jatrorrhizin, szalvianolsav B, aloin, berberin, palmatin és lovasztatin-lekérdezésével aCTDésSwissTargetPredictionadatbázisok. A másolatok eltávolítása után összesen958 célpontazonosították. Közben,1962 géneka glükolipid anyagcserezavarral kapcsolatosakat aGeneCardsadatbázis. HasználataVennDiagramszoftvert, azonosítottuk341 átfedő céla gyógynövény formula és a betegséggel kapcsolatos gének között (2A. ábra). Ezeket a célokat és a hozzájuk tartozó aktív összetevőket ezután importáltákCytoscapekomponens-cél interakciós hálózat felépítésére (2B. ábra), amely erős kölcsönhatásokat mutatott ki a hatóanyagok és a célpontok között.

Acteozid in cistanche glükolipid anyagcserezavarok kezelésére

 

tudjon meg többet a cistanche előnyeiről

 

 

. 2 ábra A glikolipid anyagcserezavarok javításának lehetséges célpontjainak szűrése JTTZF segítségével

. 3 ábra A JTTZF és a glikolipid anyagcserezavar átfedő célpontjainak PPI-hálózati elemzése

 

4.2. Átfedő célok PPI-hálózati elemzése

A 341 átfedő célpontot importálták aHÚRadatbázis létrehozásához aprotein-protein interakciós (PPI) hálózata Cytoscape segítségével (3. ábra). Azonosítottuk a 10 legnagyobb értékű hub gént, amelyek a legmagasabb fokú értékekkel rendelkeznek:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) és IL-1 (28). Ezeket tekintették az alapvető célpontoknak, amelyeken keresztül a Cistanche formula terápiás hatást fejthet ki a glükolipid metabolikus rendellenességekre.

. 4 ábra GO és KEGG útvonal dúsítási elemzés

 

4.3 GO és KEGG útvonal dúsítási elemzés

A lehetséges célpontok biológiai szerepének tisztázására elvégeztükMEGYésKEGGdúsítási elemzések. A GO eredmények azt mutatták, hogy elsősorban a biológiai folyamatok gazdagodtakjelátviteléstranszkripciós szabályozás(pl. "az RNS-polimeráz II promoterből származó transzkripció pozitív szabályozása", "génexpresszió pozitív szabályozása"). A kulcsfontosságú sejtkomponensek közé tartozott aplazmamembrán, extracelluláris exoszóma, ésendoplazmatikus retikulum. Molekuláris funkciókat tartalmazfehérjekötés, azonos fehérjekötés, ésATP kötődés(4A. ábra).

A KEGG elemzés azt mutatta, hogy a jelölt célpontok olyan útvonalakban gazdagodtak, mint példáulrák utak, lipid és érelmeszesedés, PI3K-AKT, ésMAPK jelátviteli útvonalak(4B. ábra), ami azt sugallja, hogy ezek az útvonalak alapozhatják meg a képletnek a glükolipid metabolizmust javító mechanizmusát.

Acteozid in cistanche glükolipid anyagcserezavarok kezelésére

 

4.4 Gyógyszer–komponens–Hub cél–útvonal hálózat építése

Feltérképeztük ahatóanyagok, kulcsfontosságú célpontok, és aa legjobb 20 KEGG-vel dúsított útvonala Cytoscape-be, hogy átfogógyógyszer–komponens–cél–útvonal" hálózat (5. ábra). A hálózat szemléltette, hogy a különböző komponensek különböző célpontokra hatnak, és az egyes célpontokat több vegyület is befolyásolhatja. Ezek a célpontok különböző biológiai folyamatokban és jelátviteli útvonalakban vesznek részt, tükrözve atöbbkomponensű, többcélú és többútvonalasa hagyományos kínai orvoslás jellemzői, mint például a Cistanche.

 

. 5 ábra: JTTZF-aktív összetevők-központi célok-útvonalak hálózati diagramja

Acteozid in cistanche glükolipid anyagcserezavarok kezelésére

 

2. táblázat: Az alapvető összetevők és az AKT1, FN1 és IL-6 magcélpontok molekuláris dokkolási adatai

4.5 Molekuláris dokkolás érvényesítése

Molekuláris dokkolást használtunk az aktív komponensek és a kulcsfontosságú célpontok közötti kötődési affinitás értékelésére. Általában a kötési energia kisebb, mint−4,25 kcal/molpotenciális interakciót jelez; kevesebb mint-5,0 kcal/moljó kötést sugall; és kevesebb mint−7,0 kcal/molerős kötődési affinitást jelez.

A dokkolás eredménye ezt mutattaAKT1, FN1 és IL-6erős kötési affinitást mutatott mind a 8 aktív vegyülettel (2. táblázat). Nevezetesen,szalvianolsav B–AKT1 (–9,328 kcal/mol), szalvianolsav B–FN1 (-8,626), mangiferin-AKT1 (-8,366), aloin-AKT1 (-8,317), koptizin–AKT1 (–8,117), éslovasztatin-AKT1 (-8,113)a legerősebb kölcsönhatást mutatták, ami stabil kötődést jelent (6. ábra).

 

Ábra. 6 A magkátrány közötti molekuláris dokkolás eredményei

kap és alapvető összetevők [a hat eredmény a legalacsonyabb affinitással (kevesebb mint -8)]

. 7 ábra Molekuláris dinamikai szimulációs eredmények

4.6 Molekuláris dinamikai szimuláció

A hat legerősebb kötési affinitással rendelkező ligand-receptor komplexet vizsgáltukmolekuladinamikai szimuláció. ARMSDgörbéilovasztatin – AKT1, koptizin – AKT1, ésszalvianolsav B–AKT1komplexek viszonylag stabilak maradtak 0-10 ns alatt, és azokRMSFAz értékek alacsonyak voltak, ami a dokkoló komplexumok jó szerkezeti stabilitását jelzi (7. ábra).

4.7 In vivo kísérleti érvényesítés

A a glükolipid metabolikus rendellenesség egérmodelljejött létre. A Cistanche formulával végzett kezelés után az éhomi vércukorszint szignifikánsan csökkent a modellcsoporthoz képest (P < 0,01). 14 hetes kezelés után aorális glükóz tolerancia teszt (OGTT)javított glükóz toleranciát is mutatott (P < 0,01). Ezenkívültestsúlyéstriglicerid szintjelentősen csökkentek (P < 0,01) (8. ábra).

. 8. ábra A JTTZF javítja a vércukorszintet és a vér lipidszintjét glikolipid anyagcserezavarban szenvedő egerekben. Az adatokat a 6 hetes modellalkotás elején és végén, valamint a 8 hetes beavatkozás során gyűjtöttük.

 

. 9 ábra A JTTZF hatása a lipidekre és az atheroscleroticus útvonalra

 

ábra

Ábra. 11 A JTTZF hatásmechanizmusa a glikolipid anyagcserezavarok javításában

 

A szabályozó mechanizmusok feltárása érdekében megvizsgáltuk a kulcsgének expresszióját alipid és érelmeszesedés út. Az mRNS szintjeiNF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53, ésAKT1jelentősen leszabályozták (P < 0,05). Az Akt és az NF-κB p65 foszforilációjaa májban is csökkent, a fehérjeszinttel együttIL-1, IL-6, TNF-, ésp53 (P < 0,05) (9. ábra).

További,qRT-PCRésWestern blotaz elemzés azt mutattaFN1ésEGFRjelentősen leszabályozták, mígCTNNB1ésESR1szignifikánsan felszabályozottak a kezelt egerek májszövetében (P < 0,05) (10. ábra).

5. Vita

Az életmódbeli változások és a népesség elöregedése miatt a glükolipid anyagcserezavarok igen elterjedtek, de rosszul kezelhetők. A patogenezis magában foglaljaneuroendokrin egyensúlyhiány, inzulinrezisztencia, oxidatív stressz, gyulladás, ésbél mikrobiota dysbiosis. A jelenlegi kezelések gyakran egyetlen mechanizmust vagy betegséget céloznak meg, ami szuboptimális eredményekhez vezet.

Mígmetformintovábbra is első vonalbeli antidiabetikus gyógyszer, gyomor-bélrendszeri mellékhatásai korlátozzák a használatát. ACisztanche alapú formuladyslipidaemiás és gasztrointesztinális hőszindrómában szenvedő T2DM-betegek számára készült, kihasználja atöbbkomponensű, többcélú és többfunkciósa hagyományos orvoslás előnyei. Korábbi tanulmányok azt mutatják, hogy a metforminhoz hasonló glikémiás kontrollt ér el, miközben javítja a súlyt, a BMI-t, a derékkörfogatot és a lipidszinteket.

Ezen előnyök ellenére hatásmechanizmusa továbbra is tisztázatlan. Tanulmányunk használthálózati farmakológia, molekuláris dokkolás, molekuláris dinamika és állatok validálásaterápiás potenciáljának feltárására.

AzonosítottukTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1, IL-6, ésEGFRmint csomóponti célpontok. Ezek szorosan kapcsolódnak a gyulladáshoz, az inzulinrezisztenciához, az adipogenezishez, az atherosclerosishoz és a glükóz homeosztázishoz.

NF-κB1közvetíti a gyulladás által kiváltott inzulinrezisztenciát.

IL-1, IL-6, TNF-elősegítik a plakkképződést és az érrendszeri szövődményeket.

CTNNB1 (-katenin)részt vesz a Wnt jelátvitelben és gátolja az adipogenezist.

AKT1szabályozza az energiaanyagcserét és véd a diéta okozta elhízás ellen.

ESR1javítja a glükóz homeosztázist; hiánya elhízáshoz és IR-hez vezet.

FN1hozzájárul a korai érelmeszesedéshez és az erek meszesedéséhez.

TP53részt vesz a lipid anyagcserében, és gyulladást és IR-t okozhat.

EGFRaz aktiválás rontja az inzulin és az adiponektin szekrécióját.

A GO és a KEGG dúsítása megerősítette, hogy a kulcsfontosságú célok érintettekjelátvitel, transzkripció szabályozása, PI3K-AKT, MAPK, éslipid és érelmeszesedési útvonalak-mind központi szerepet játszik a glükolipid anyagcserezavarokban.

Érdekes módon,rákkal kapcsolatos utakis megjelent, valószínűleg atöbbcélú természethagyományos vegyületek vagy azok jelenléterákellenes komponensekmintmangiferin.

A dokkolás és a szimuláció erős kölcsönhatást erősített meg közöttükszalvianolsav B, koptizin, ésAKT1, ami kulcsszerepét sugallja. Állatkísérletek igazolták, hogy a képlet képes javítani a vércukorszintet, a lipidszinteket és a gyulladásjelzőket a kulcsfontosságú útvonalak és célpontok modulációja révén.

 

6. Következtetés

Integrált megközelítés kombinálásávalhálózati farmakológia, molekuláris dokkolás, molekuláris dinamika és in vivo kísérletek, ez a tanulmány megvilágította azokat a mechanizmusokat, amelyek révén aCisztanche alapú formulajavítjaglükolipid anyagcserezavar. A képlet ezen keresztül működiktöbbkomponensű, többcélú és többútvonalasstratégiák, elsősorban bevonvaAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, ésESR1.

A modulációjalipid és érelmeszesedés, PI3K-AKT, ésMAPKutak hozzájárulnak a glikémiás szabályozáshoz, a lipidszabályozáshoz és az érrendszer védelméhez. Ezek az eredmények elméleti alapot adnak klinikai alkalmazásához és jövőbeli fejlesztéséhez a glükolipid metabolikus rendellenességek és a kapcsolódó szövődmények kezelésében.