A Cistanche Deserticola terápiás potenciálja és molekuláris mechanizmusai asztmában: A PI3K-AKT útvonal és az INOS által közvetített gyulladás megcélzása

Az asztmával összefüggő csomópont-gének azonosítása WGCNA-analízissel

Az asztmával kapcsolatos kulcsfontosságú gének vizsgálatához a Gene Expression Omnibus (GEO) adatbázisból származó GSE67472 adatkészletet használtuk. Ez az adatkészlet mintákat tartalmaz62 személyt diagnosztizáltak asztmávalakik nem részesültek inhalációs kortikoszteroid kezelésben, és a43 egészséges személyből álló kontrollcsoport.

A differenciálisan expresszált géneket (DEG) elemeztük és segítségével vizualizáltukvulkán telkekéshőtérképek(7A. és 7B. ábra). KeresztülSúlyozott génkoexpressziós hálózatelemzés (WGCNA), azonosítottuk27 génmodulszignifikánsan összefügg az asztma kialakulásával az egészséges kontrollokhoz képest (7C. ábra).

Ezek közül a"skyblue" modulmegmutatta alegerősebb pozitív korrelációasztmával
(korrelációs együttható:r = 0.62, p = 2e-127D ábra).
A 7E. ábra a szomszédsági hőtérképet szemlélteti, amely a tulajdonságokhoz kapcsolódó modulok és az égszínkék modul közötti kapcsolatokat ábrázolja.

Tovább elemeztük a közötti összefüggéstmodul tagság (MM)ésgén szignifikancia (GS)asztmára a skyblue modulon belül (7F ábra), ami felfedi aerős pozitív korreláció(korreláció =0.84, p = 1.1e-41), hangsúlyozva a skyblue modul és az asztma közötti erős kapcsolatot.

Cistanche gyógytea asztma kezelésére

 

Whatsapp, hogy kapjunk Cistanche teát

 

 

Későbbifunkcionális dúsítási elemzésA skyblue modulon belüli gének megerősítették részvételüket az asztmával kapcsolatos biológiai folyamatokban és útvonalakban, beleértveIgE kötődés, asztma, és aIL-17 jelzési útvonal(7G–J. ábra).

 

7. ábra: Az asztmával kapcsolatos alapvető gének azonosítása WGCNA segítségével

A–B.DEG-ek megjelenítése vulkánrajz és hőtérkép segítségével.
C.Az asztmához társuló ko-expresszált gének klaszterező dendrogramja.
D.Modul-vonás kapcsolatok asztmában. Minden cella a korrelációs együtthatót és a p-értéket mutatja.
E.A modul sajátgénjeinek szomszédsági viszonyait mutató hőtérkép.
F.Összefüggés a modul tagság és a gén jelentősége között az asztmában a skyblue modulban.
G–J.Gének funkcionális dúsítási elemzése az égszínkék modulban.

 

 

 

Az iNOS mint az asztma Cistanche-kezelésének terápiás indikátora

Az asztmával kapcsolatos kulcsfontosságú gének feltárása érdekében 259 gént gyűjtöttünk össze több betegségadatbázisból, köztükGeneCards, Terápiás céladatbázis, DisGeNET, ésOMIM. Azáltal, hogy ezeket a géneket metszi a génekkelégszínkék modulésPG-célzott gének, azonosítottukiNOS (indukálható nitrogén-monoxid-szintáz)mint amag gén(8A. ábra).

Az RNS-seq adatok további elemzése azt mutatta, hogyAz iNOS expressziója csökkentCistanche-kezelést követően (8B. ábra). Ezenkívülmolekuláris dokkolásA PG és az iNOS fehérje közötti kötődési affinitás validálására végeztük el (8C. ábra). Nevezetesen, kedvező kölcsönhatásokat figyeltek meg olyan aminosavak bevonásával, mint plarginin, glutamát, éstriptofán. A kimértkötési energia -8,97 kcal/molerős kötődési affinitást mutatott a PG és az iNOS között (2. kiegészítő táblázat).

A PG funkcionális hatásának megerősítése az iNOS rendszerben,in vitro vizsgálatok(8D. ábra). Az eredmények azt bizonyítottákA PG jelentősen gyengítette a HDM által kiváltott iNOS aktivitást, alátámasztva a molekuláris dokkolási eredményeket.

Ezután megvizsgáltuk a PG hatását aiNOS fehérje expresszió. Western blot analíziskimutatta, hogy a HDM-kezelés növelte az iNOS expressziót az MLE12 sejtekben, ami csökkent a PG-kezelés hatására (8E. ábra). Hasonlóképpen,qPCR elemzésAz egér tüdőszövetéből kivont RNS szignifikáns növekedését mutatta ki HDM egerekben az iNOS expressziójában, ami a Cistanche-kezelést követően csökkent (8F. ábra).

Immunfluoreszcens vizsgálatoktovább validálta ezeket a megfigyeléseket, megemelkedett iNOS-expressziót mutatva HDM-nek kitett egerekben és csökkenést a Cistanche-kezelés után (8G. ábra és 3. kiegészítő ábra). Ezzel párhuzamosan felmértük az expressziós szintjétPI3K(3. kiegészítő ábra). A kontrollcsoporthoz képest a HDM csoport mutatott kia PI3K felszabályozása, ami arra utal, hogy részt vesz az asztmás válaszban.

Nevezetesen,Cistanche alacsony dózisban (20 mg/kg)nem javította szignifikánsan a HDM által megváltoztatott PI3K expressziót. Viszont,a Cistanche magasabb koncentrációja hatékonyan csökkentette a PI3K expressziót. Ez a PI3K expresszióra gyakorolt ​​szabályozó hatás korrelált a légúti túlérzékenység (AHR) javulásával és a kóros elváltozások csökkenésével az asztmás egerekben, ami arra utal, hogya Cistanche terápiás potenciálja a PI3K útvonal modulációján keresztül.

 

8. ábra. Az iNOS mint a Cistanche terápiás célpontja asztmában

A.Az iNOS mint potenciális célpont azonosítása génkészletek metszéspontján keresztül.
B.Az iNOS TPM értékei az RNS-seq adatokból.
C.A molekuláris dokkolás megerősíti a PG és az iNOS közötti kölcsönhatást.
D.Az iNOS aktivitást jelző fluoreszcencia intenzitás.
E.Az iNOS fehérjeszintek Western blot analízise különböző kísérleti csoportokban.
F.Az iNOS transzkriptumszintjeinek qPCR elemzése csoportok között.
G.Immunfluoreszcencia analízis, amely az iNOS expressziós mintázatait mutatja különböző kezelési csoportokban.
Minden kísérleti adat legalább három független ismétlést képvisel, és átlag ± standard deviációban (SD) van kifejezve.

Következtetések, kiemelések és leendő alkalmazások

Cistanche deserticolaegy nagyra becsült hagyományos kínai gyógynövény, amely régóta elismert a különféle egészségügyi állapotok kezelésében nyújtott hatékonyságáért. A modern tudományos vizsgálatok feltárták széles spektrumú bioaktivitását, beleértve a gyulladáscsökkentő, antioxidáns, öregedésgátló és immunerősítő hatásokat (Li et al., 2016). Nevezetesen, a tanulmányok feltárták terápiás potenciálját olyan betegségekben, mint a cukorbetegség, ahol ígéretesnek bizonyult az étkezés utáni vércukorszint szabályozásában és az inzulinrezisztencia javításában (Xiong et al., 2013). Ezenkívül neurológiai összefüggésekbenCistanchekimutatta, hogy a neuroinflammáció modulálásával képes enyhíteni a vér-agy gát károsodását ischaemiás stroke után (Liao et al., 2023). Az onkológiában a feniletanoid glikozidok aCistanche tubulosadaganatellenes hatást mutattak, ami terápiás potenciálra utal hepatocelluláris karcinómában (Peng et al., 2021).

Bár a kutatás a légúti előnyeitCistanchemég korai stádiumban van, az előzetes megállapítások potenciális előnyeire utalnak. Például az echinacoside, egy bioaktív vegyület, amely megtalálható aCistanche, ígéretesnek bizonyult az oxidatív stressz által kiváltott endoteliális sejthalál csillapításában, ezáltal enyhítve a tüdőkárosodás tüneteit (Xie et al., 2023).

Az asztmával összefüggésben tanulmányunk az első kísérlet a terápiás potenciál és a mögöttes mechanizmusok feltárásáraCistanche. Házi poratka (HDM) által kiváltott asztmás egérmodell használatával,Cistancheterápiás beavatkozásként adták be. Eredményeink biztatóan bizonyítják jelentős hatását az asztma szabályozásában, beleértve a légúti túlérzékenység (AHR) csökkenését, a gyulladásos sejtek infiltrációjának csökkenését, valamint a tüdőgyulladás és a nyálkatermelés enyhítését allergiás asztmában.

A citokinek, mint plIL-4ésIL-5kulcsszerepet játszanak az asztma patogenezisében (Michael, 2013; Giovanni, 2017; Patrick és Peter, 2007). A IL-4 kulcsfontosságú a B-sejtek IgE-antitestek termelésére való serkentésében, ami megemelkedett IgE-szinthez vezet – ez az allergiás asztma jellemzője, és előrejelzője az exacerbáció kockázatának. A IL-5 viszont nélkülözhetetlen az eozinofilek növekedéséhez és aktiválásához, amelyek gyulladást elősegítő mediátorokat szabadítanak fel, amelyek súlyosbítják a légúti gyulladást és a nyálkakiválasztást.

Transzkriptomikai elemzésünk azt mutattaCistanchea kezelés megzavarta a IL-4, IL-5 és eozinofilekkel kapcsolatos útvonalakat – ezt a megállapítást a GSVA eredmények is alátámasztják. A GSEA tovább emelte a közötti összefüggéstCistanchekezelés és a 2-es típusú immuncitokin válaszok, hangsúlyozva terápiás jelentőségét az asztmában. A kísérleti eredmények is ezt igazoltákCistanchecsökkentette a szérum IgE-, IL-5- és IL-13-szintjét asztmás egerekben, tovább erősítve az asztmás tünetek enyhítésében való hatékonyságát.

Nevezetesen, a GSEA eredményeink erre utaltakCistancherészt vesz a glükokortikoidokkal kapcsolatos biológiai folyamatokban. Tekintettel a hosszú távú kortikoszteroid-terápia során egyes betegeknél megfigyelt káros hatásokra és korlátozott érzékenységre (Ip és mtsai, 2018), ez a felfedezés utakat nyit az alternatív glükokortikoid terápiák feltárására. A legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy az aktív vegyületek aCistanche, mint plakteozid, jelentős hatást gyakorolnak a glükokortikoidok által kiváltott csontritkulásra (Li et al., 2023), ami tovább támogatja aCistancheaz asztma alternatív vagy kiegészítő terápiájaként.

API3K-AKT jelátviteli útvonaldöntő szerepet játszik az asztma patofiziológiájában. A legújabb tanulmányok azt mutattákmiR-200aelősegíti az asztma kialakulását a PI3K-AKT-FOXC1 tengelyen keresztül (Lin et al., 2014). Ez az út is szabályozzaciklin D1, amely kritikus a légúti simaizom-átalakításban (Feng et al., 2014), és modulálja az asztmával kapcsolatos molekulák expresszióját, mint pl.IL-7, TNF-, ésIgE(Winer és mtsai, 2022; Jing et al., 2019; Dera és mtsai, 2020).

Vizsgálatunkban a fő bioaktív vegyület aCistancheLC-HRMS segítségével azonosítottuk aspinorezinol 4-O- -D-glükopiranozid (PG), molekulaképlettelC₂₆H₃₂O₁₁. A PG a lignánokból származó növényi eredetű vegyületek közé tartozik, amelyek gyulladásgátló, antioxidáns és immunszuppresszív tulajdonságaikról ismertek (Osmakov et al., 2022), és ígéretes jelöltként jelentek meg az asztma kezelésében. A PG célzott dúsítási elemzése erős összefüggéseket mutatott a PI3K-AKT útvonallal, ami arra utal, hogy terápiás hatásai ezen a mechanizmuson keresztül közvetíthetők.

Nitrogén-oxid (NO), egy gáznemű szabad gyök (N=O), bőségesen jelen van az emberi légzőrendszerben és a szív- és érrendszerben (Antosova et al., 2017). Asztmában az NO gyulladásos biomarkerként szolgál, gyakran mérikfrakcionált kilélegzett nitrogén-monoxid (FeNO)a betegség súlyosságának felmérése és a szteroidterápia iránymutatása (Smith et al., 2005; Chiara és mtsai, 2012). Asztmás modellünkben a IL-13 által közvetített 2-es típusú légúti gyulladással szorosan összefüggő emelkedett FeNO-szinteket is megfigyeltünk. A NO-t elsősorban anitrogén-monoxid-szintázok (NOS)különösen az indukálható izoformaiNOS (NOS2), amely gyulladást elősegítő körülmények között fokozódik (Anavi & Tirosh, 2020). Az iNOS túlzott expressziója megnövekedett NO termeléshez vezet, elősegíti a nyálkakiválasztást és az eozinofilek felszaporodását, ezáltal súlyosbítja az asztmás tüneteket (Meurs et al., 2003). Az iNOS-gátlók potenciálisan képesek kezelni a FeNO-szintet asztmás betegekben (Islam és mtsai, 2010; Hansel és mtsai, 2003).

Az asztmával kapcsolatos gének, WGCNA-modulok és PG-célzott gének integrált elemzésével azonosítottukiNOSmint maggén.CistancheA kezelés csökkentette az iNOS fehérje szintjét asztmás modell egerekben, ami a gyulladással összefüggő NO termelés elnyomására utal. A molekuláris dokkolás erős kötődési affinitást igazolt a PG és az iNOS között, a PG kezelés pedig csökkentette a NOS aktivitást és az iNOS fehérje szintjét is.

A meglévő kutatások azt is jelzik, hogy a PI3K-AKT útvonal szabályozza az iNOS expresszióját más fiziológiás rendszerekben (Zafirovic et al., 2019; Lu és mtsai, 2022). EgérmodellünkbenCistancheA kezelés csökkentette a PI3K expressziót a tüdő epiteliális sejtjeiben. Míg az asztmában betöltött szerepe további feltárást igényel, eredményeink egy új szabályozási kapcsolatot sugallnak a PI3K-AKT útvonal és az iNOS között.Cistanchekezelés. Ezen útvonalak validálásához további mechanikai vizsgálatokra van szükség.

 

Sematikus összefoglalás: A Cistanche mechanizmusai az asztma kezelésében

A HDM-expozíció a légúti patológiás változások sorozatát indítja el, amelyet fokozott reakcióképesség és gyulladásos sejtek beszűrődése jellemez.Cistanche, egy hagyományos növényi gyógyszer, amely kettős mechanizmuson keresztül bizonyítja, hogy képes ellensúlyozni ezeket a HDM által kiváltott hatásokat:

A PI3K útvonal modulálása, befolyásolja a sejtválaszokat és csökkenti az asztmával összefüggő gyulladást;

Az iNOS közvetlen célzásabioaktív komponense, a PG révén, ami az iNOS expressziójának és aktivitásának elnyomását eredményezi. Az iNOS PG-mediált downregulációja potenciális molekuláris beavatkozást kínál az asztma legfontosabb tüneteinek enyhítésére.

 

Idézet

Liu, J., Gao, J., Xiong, A., Li, G., Zhong, K., Bai, L., Li, X., Ran, Q., Xiong, Y., & He, X. (2025).Cistanche terápiás potenciáljának és molekuláris mechanizmusainak feltárása az asztma kezelésében. Fitomedicina: International Journal of Phytotherapy and Phytopharmacology, 136, 156265.