Μηχανιστικές ιδέες σε μια φόρμουλα με βάση το Cistanche για τη θεραπεία των μεταβολικών διαταραχών των γλυκολιπιδίων: Μια πολυ-ομική και πειραματική μελέτη

4. Αποτελέσματα

4.1 Προσδιορισμός επικαλυπτόμενων στόχων μεταξύΦόρμουλα Cistancheκαι Γλυκολιπιδική Μεταβολική Διαταραχή

Με βάση το προφίλ δακτυλικών αποτυπωμάτων τουΦόρμουλα με βάση το Cistanche, προβλέψαμε τους στόχους των κύριων ενεργών συστατικών του-μαγγιφερίνη, κοπτισίνη, γιατρορρριζίνη, σαλβιανολικό οξύ Β, αλοΐνη, βερβερίνη, παλματίνη και λοβαστατίνη-ερωτώντας τοCTDκαιSwissTargetPredictionβάσεις δεδομένων. Μετά την κατάργηση των διπλότυπων, συνολικά958 στόχουςταυτοποιήθηκαν. Εν τω μεταξύ,1962 γονίδιαπου σχετίζονται με τη μεταβολική διαταραχή των γλυκολιπιδίων ανακτήθηκαν από τοGeneCardsβάση δεδομένων. ΧρησιμοποιώνταςΔιάγραμμα Vennλογισμικό, εντοπίσαμε341 επικαλυπτόμενοι στόχοιμεταξύ της φυτικής φόρμουλας και των γονιδίων που σχετίζονται με την ασθένεια (Εικόνα 2Α). Στη συνέχεια, αυτοί οι στόχοι και τα αντίστοιχα ενεργά συστατικά τους εισήχθησανCytoscapeγια την κατασκευή ενός δικτύου αλληλεπίδρασης συστατικού-στόχου (Εικόνα 2Β), το οποίο αποκάλυψε ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ενεργών ενώσεων και των στόχων.

Acteoside in cistanche για γλυκολιπιδικές μεταβολικές διαταραχές

 

μάθετε περισσότερα για τα οφέλη του cistanche

 

 

Εικ. 2 Έλεγχος πιθανών στόχων για τη βελτίωση της διαταραχής του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων από το JTTZF

Εικ. 3 Ανάλυση δικτύου PPI επικαλυπτόμενων στόχων του JTTZF και της διαταραχής του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων

 

4.2 Ανάλυση δικτύου PPI επικαλυπτόμενων στόχων

Οι 341 επικαλυπτόμενοι στόχοι εισήχθησαν στοΣΕΙΡΑβάση δεδομένων για την κατασκευή αδίκτυο αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης (PPI).χρησιμοποιώντας το Cytoscape (Εικόνα 3). Τα 10 κορυφαία γονίδια με τις υψηλότερες τιμές βαθμού ταυτοποιήθηκαν:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) και IL-1 (28). Αυτοί θεωρήθηκαν οι βασικοί στόχοι μέσω των οποίων η φόρμουλα Cistanche μπορεί να ασκήσει θεραπευτικά αποτελέσματα στη μεταβολική διαταραχή των γλυκολιπιδίων.

Εικ. 4 Ανάλυση εμπλουτισμού διαδρομής GO και KEGG

 

4.3 Ανάλυση εμπλουτισμού διαδρομής GO και KEGG

Για να αποσαφηνίσουμε τους βιολογικούς ρόλους των πιθανών στόχων, πραγματοποιήσαμεΠΑΩκαιKEGGαναλύσεις εμπλουτισμού. Τα αποτελέσματα του GO αποκάλυψαν ότι οι βιολογικές διεργασίες εμπλουτίστηκαν κυρίωςμεταγωγή σήματοςκαιμεταγραφικός κανονισμός(π.χ. "θετική ρύθμιση της μεταγραφής από προαγωγέα RNA πολυμεράσης II", "θετική ρύθμιση της έκφρασης γονιδίου"). Τα βασικά κυτταρικά συστατικά περιελάμβαναν τοπλασματική μεμβράνη, εξωκυτταρικό εξώσωμα, καιενδοπλασματικό δίκτυο. Περιλαμβάνονται μοριακές συναρτήσειςπρωτεϊνική δέσμευση, ταυτόσημη δέσμευση πρωτεϊνών, καιΔέσμευση ATP(Εικόνα 4Α).

Η ανάλυση KEGG έδειξε ότι οι υποψήφιοι στόχοι εμπλουτίστηκαν σε μονοπάτια συμπεριλαμβανομένωνκαρκινικά μονοπάτια, λιπιδίων και αθηροσκλήρωσης, ΠΙ3Κ-ΑΚΤ, καιΜονοπάτια σηματοδότησης MAPK(Εικόνα 4Β), υποδηλώνοντας ότι αυτές οι οδοί μπορεί να αποτελούν τη βάση του μηχανισμού του τύπου για τη βελτίωση του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων.

Acteoside in cistanche για γλυκολιπιδικές μεταβολικές διαταραχές

 

4.4 Κατασκευή δικτύου Drug–Component–Hub Target–Pathway

Χαρτογραφήσαμε τοενεργά συστατικά, βασικούς στόχους, και τοκορυφαία 20 μονοπάτια εμπλουτισμένα με KEGGστο Cytoscape για να δημιουργήσουμε ένα ολοκληρωμένο "φάρμακο – συστατικό – στόχος – μονοπάτιδίκτυο (Εικόνα 5). Το δίκτυο έδειξε ότι διαφορετικά συστατικά δρουν σε διαφορετικούς στόχους και μεμονωμένοι στόχοι μπορούν να επηρεαστούν από πολλαπλές ενώσεις. Αυτοί οι στόχοι εμπλέκονται σε διάφορες βιολογικές διεργασίες και μονοπάτια σηματοδότησης, αντανακλώντας τηνπολλαπλών συστατικών, πολλών στόχων και πολλαπλών διαδρομώνχαρακτηριστικά της παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής όπως το Cistanche.

 

Εικ. 5 Διάγραμμα δικτύου ενεργών συστατικών JTTZF-στόχοι-διαδρομές κόμβου

Acteoside in cistanche για γλυκολιπιδικές μεταβολικές διαταραχές

 

Πίνακας 2 Πληροφορίες μοριακής σύνδεσης εξαρτημάτων πυρήνα και στόχων πυρήνα AKT1, FN1 και IL-6

4.5 Επικύρωση μοριακής σύνδεσης

Η μοριακή σύνδεση χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της συγγένειας δέσμευσης μεταξύ ενεργών συστατικών και βασικών στόχων. Γενικά, μια δεσμευτική ενέργεια μικρότερη από−4,25 kcal/molυποδεικνύει πιθανή αλληλεπίδραση. λιγότερο από−5,0 kcal/molπροτείνει καλό δέσιμο. και λιγότερο από−7,0 kcal/molυποδηλώνει ισχυρή συγγένεια σύνδεσης.

Τα αποτελέσματα της σύνδεσης το έδειξαν αυτόAKT1, FN1 και IL-6είχε ισχυρές συγγένειες δέσμευσης και με τις 8 δραστικές ενώσεις (Πίνακας 2). Ιδιαίτερα,σαλβιανολικό οξύ B–AKT1 (−9,328 kcal/mol), σαλβιανολικό οξύ B–FN1 (−8.626), mangiferin–AKT1 (−8.366), αλοΐνη–AKT1 (−8.317), κοπτισίνη–ΑΚΤ1 (−8,117), καιλοβαστατίνη–ΑΚΤ1 (−8,113)παρουσίασε τις ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις, υποδηλώνοντας σταθερή σύνδεση (Εικόνα 6).

 

Εικ. 6 Τα αποτελέσματα της μοριακής πρόσδεσης μεταξύ της πίσσας του πυρήνα

παίρνει και βασικά συστατικά [τα έξι αποτελέσματα με τη χαμηλότερη συγγένεια (λιγότερο από -8)]

Εικ. 7 Αποτελέσματα προσομοίωσης μοριακής δυναμικής

4.6 Προσομοίωση Μοριακής Δυναμικής

Τα έξι σύμπλοκα συνδέτη-υποδοχέα με τις ισχυρότερες συγγένειες δέσμευσης υποβλήθηκαν σεπροσομοίωση μοριακής δυναμικής. ΟRMSDκαμπύλες τουλοβαστατίνη–ΑΚΤ1, κοπτισίνη–ΑΚΤ1, καισαλβιανολικό οξύ Β–ΑΚΤ1τα σύμπλοκα παρέμειναν σχετικά σταθερά σε διάστημα 0–10 ns, και τουςRMSFΟι τιμές ήταν χαμηλές, υποδεικνύοντας καλή δομική σταθερότητα των συμπλεγμάτων σύνδεσης (Εικόνα 7).

4.7 Πειραματική επικύρωση In Vivo

A μοντέλο ποντικού της μεταβολικής διαταραχής των γλυκολιπιδίωνιδρύθηκε. Μετά τη θεραπεία με τη φόρμουλα Cistanche, τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα νηστείας μειώθηκαν σημαντικά σε σύγκριση με την ομάδα μοντέλου (P < 0,01). Μετά από 14 εβδομάδες θεραπείας, τοδοκιμασία ανοχής γλυκόζης από το στόμα (OGTT)έδειξε επίσης βελτιωμένη ανοχή στη γλυκόζη (P < 0,01). Επιπλέον,σωματικό βάροςκαιεπίπεδα τριγλυκεριδίωνμειώθηκαν σημαντικά (P < 0,01) (Εικόνα 8).

Εικ. 8 Το JTTZF βελτιώνει τη γλυκόζη του αίματος και τα λιπίδια του αίματος σε ποντικούς με διαταραχή του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν στην αρχή και στο τέλος της ίδρυσης του μοντέλου 6 εβδομάδων και κατά τη διάρκεια της παρέμβασης 8 εβδομάδων

 

Εικ. 9 Επιδράσεις του JTTZF στην λιπιδική και αθηροσκληρωτική οδό

 

Εικ. 10 Επιδράσεις του JTTZF στα επίπεδα CTNNB1, ESR1, FN1 και EGFR σε ήπαρ ποντικών με διαταραχή του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων

Εικ. 11 Ο μηχανισμός δράσης του JTTZF στη βελτίωση της διαταραχής του μεταβολισμού των γλυκολιπιδίων

 

Για να διερευνήσουμε τους ρυθμιστικούς μηχανισμούς, εξετάσαμε την έκφραση βασικών γονιδίων στομονοπάτι λιπιδίων και αθηροσκλήρωσης. Τα επίπεδα mRNA τουNF-κB1, IL-1 , IL-6, TNF, TP53, καιΑΚΤ1είχαν μειωθεί σημαντικά (Ρ < 0,05). Φωσφορυλίωση Akt και NF-κB p65στο ήπαρ μειώθηκε επίσης, μαζί με τα επίπεδα πρωτεΐνης τουIL-1 , IL-6, TNF-, καιp53 (Ρ < 0,05) (Εικόνα 9).

Περαιτέρω,qRT-PCRκαιWestern blotη ανάλυση έδειξε ότιFN1καιEGFRυπορυθμίστηκαν σημαντικά, ενώCTNNB1καιESR1ρυθμίστηκαν σημαντικά στους ηπατικούς ιστούς των ποντικών που έλαβαν θεραπεία (Ρ < 0,05) (Εικόνα 10).

5. Συζήτηση

Λόγω των αλλαγών στον τρόπο ζωής και της γήρανσης του πληθυσμού, οι μεταβολικές διαταραχές των γλυκολιπιδίων είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες αλλά δεν αντιμετωπίζονται σωστά. Η παθογένεια περιλαμβάνεινευροενδοκρινική ανισορροπία, αντίσταση στην ινσουλίνη, οξειδωτικό στρες, φλεγμονή, καιδυσβίωση της μικροχλωρίδας του εντέρου. Οι τρέχουσες θεραπείες συχνά στοχεύουν σε έναν μόνο μηχανισμό ή ασθένεια, οδηγώντας σε μη βέλτιστα αποτελέσματα.

Ενώμετφορμίνηπαραμένει ένα αντιδιαβητικό φάρμακο πρώτης γραμμής, οι γαστρεντερικές του παρενέργειες περιορίζουν τη χρήση του. ΟΦόρμουλα με βάση το Cistanche, σχεδιασμένο για ασθενείς με ΣΔ2 με δυσλιπιδαιμία και σύνδρομο γαστρεντερικής θερμότητας, αξιοποιεί τηνπολλαπλών συστατικών, πολλαπλών στόχων και πολλαπλών λειτουργιώνπλεονεκτήματα της παραδοσιακής ιατρικής. Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι επιτυγχάνει συγκρίσιμο γλυκαιμικό έλεγχο με τη μετφορμίνη ενώ βελτιώνει το βάρος, τον ΔΜΣ, την περίμετρο της μέσης και τα επίπεδα λιπιδίων.

Παρά τα οφέλη αυτά, ο μηχανισμός δράσης του παραμένει ασαφής. Η μελέτη μας χρησιμοποίησεφαρμακολογία δικτύου, μοριακή σύνδεση, μοριακή δυναμική και επικύρωση ζώωννα διερευνήσει τις θεραπευτικές του δυνατότητες.

ΤαυτιστήκαμεTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, καιEGFRως στόχοι κόμβων. Αυτά συνδέονται στενά με τη φλεγμονή, την αντίσταση στην ινσουλίνη, τη λιπογένεση, την αθηροσκλήρωση και την ομοιόσταση της γλυκόζης.

NF-κB1μεσολαβεί αντίσταση στην ινσουλίνη που προκαλείται από φλεγμονή.

IL-1 , IL-6, TNF-προάγουν το σχηματισμό πλάκας και τις αγγειακές επιπλοκές.

CTNNB1 (-κατενίνη)εμπλέκεται στη σηματοδότηση Wnt και αναστέλλει τη λιπογένεση.

ΑΚΤ1ρυθμίζει τον ενεργειακό μεταβολισμό και προστατεύει από την παχυσαρκία που προκαλείται από τη διατροφή.

ESR1βελτιώνει την ομοιόσταση της γλυκόζης. η έλλειψή του οδηγεί σε παχυσαρκία και IR.

FN1συμβάλλει στην πρώιμη αθηροσκλήρωση και ασβεστοποίηση των αγγείων.

TP53εμπλέκεται στο μεταβολισμό των λιπιδίων και μπορεί να προκαλέσει φλεγμονή και IR.

EGFRη ενεργοποίηση μειώνει την έκκριση ινσουλίνης και αδιπονεκτίνης.

Ο εμπλουτισμός GO και KEGG επιβεβαίωσε ότι εμπλέκονται βασικοί στόχοιμεταγωγή σήματος, ρύθμιση μεταγραφής, ΠΙ3Κ-ΑΚΤ, MAPK, καιμονοπάτια λιπιδίων και αθηροσκλήρωσης- όλα είναι κεντρικά στις μεταβολικές διαταραχές των γλυκολιπιδίων.

Με ενδιαφέρο,μονοπάτια που σχετίζονται με τον καρκίνοεμφανίστηκε επίσης, πιθανώς λόγω τηςφύση πολλαπλών στόχωνπαραδοσιακών ενώσεων ή η παρουσίααντικαρκινικά συστατικάσανμαγκιφερίνη.

Η σύνδεση και η προσομοίωση επιβεβαίωσαν ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύσαλβιανολικό οξύ Β, κοπτισίνη, καιΑΚΤ1, υποδηλώνοντας τον κεντρικό του ρόλο. Πειράματα σε ζώα επικύρωσαν την ικανότητα της φόρμουλας να βελτιώνει τη γλυκόζη στο αίμα, τα επίπεδα λιπιδίων και τους δείκτες φλεγμονής μέσω της διαμόρφωσης βασικών μονοπατιών και στόχων.

 

6. Συμπέρασμα

Χρησιμοποιώντας μια ολοκληρωμένη προσέγγιση που συνδυάζειφαρμακολογία δικτύου, μοριακή σύνδεση, μοριακή δυναμική και πειράματα in vivo, αυτή η μελέτη διευκρίνισε τους μηχανισμούς με τους οποίους τοΦόρμουλα με βάση το Cistancheβελτιώνεταιγλυκολιπιδική μεταβολική διαταραχή. Ο τύπος δρα μέσωπολλαπλών συστατικών, πολλών στόχων και πολλαπλών διαδρομώνστρατηγικές, που αφορούν κυρίωςAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, καιESR1.

Η διαμόρφωσή τουλιπιδίων και αθηροσκλήρωσης, ΠΙ3Κ-ΑΚΤ, καιMAPKσυμβάλλει στον γλυκαιμικό έλεγχο, στη ρύθμιση των λιπιδίων και στην αγγειακή προστασία. Αυτά τα ευρήματα παρέχουν μια θεωρητική βάση για την κλινική εφαρμογή και τη μελλοντική του ανάπτυξη στη διαχείριση των μεταβολικών διαταραχών των γλυκολιπιδίων και των σχετικών επιπλοκών.