Μηχανιστική μελέτη μιας μογγολικής βοτανικής συνταγής με βάση το Cistanche για τη θεραπεία της οξείας νεφρικής βλάβης: Μια φαρμακολογία δικτύου, μοριακή σύνδεση και προσέγγιση επικύρωσης in Vivo

2. Αποτελέσματα

2.1 Δικτυακή Φαρμακολογική Ανάλυση

2.1.1 Έλεγχος ενεργών εξαρτημάτων και στόχων της μογγολικής συνταγής με βάση το Cistanche και κατασκευή δικτύου εξαρτημάτων-στόχων

Σύμφωνα με τα κριτήρια διαλογής, συλλέχθηκαν συνολικά 75 ενεργά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων 15 απόPiper longum, 8 απόΠαξιμάδι αρέκας, 13 απόAlpinia officinarum, 32 απόΚανέλα, 7 απόΡόδι, και 4 απόAmomum villosum. Ανάμεσά τους,ΡόδικαιAlpinia officinarumμοιράζονται 3 στοιχεία καιAmomum villosumκαιAlpinia officinarumκοινόχρηστο 1 συστατικό. Οι αντίστοιχοι στόχοι περιελάμβαναν 97 γιαPiper longum, 23 γιαΠαξιμάδι αρέκας, 188 γιαAlpinia officinarum, 440 γιαΚανέλα, 181 γιαΡόδικαι 78 γιαAmomum villosum. Μετά την αφαίρεση των διπλότυπων, ελήφθησαν συνολικά 682 μοναδικοί στόχοι. Αυτά τα στοιχεία και οι στόχοι εισήχθησαν στο Cytoscape για τη δημιουργία ενός οπτικού δικτύου (Εικόνα 1), όπου μεγαλύτεροι κόμβοι υποδεικνύουν υψηλότερο βαθμό κεντρικότητας.

 

 

 

2.1.2 Συλλογή Στόχων ΑΚΙ

Οι στόχοι που σχετίζονται με το AKI συλλέχθηκαν από τις ακόλουθες βάσεις δεδομένων:

GeneCards: 11.304 στόχοι

OMIM: 638 στόχοι

TTD: 4 στόχοι

DrugBank: 46 στόχοι

PharmGKB: 91 στόχοι

Μετά την αφαίρεση των διπλότυπων, εντοπίστηκαν συνολικά 11.792 μοναδικοί στόχοι που σχετίζονται με το AKI. Ένα διάγραμμα Venn δημιουργήθηκε για να απεικονίσει την επικάλυψη (Εικόνα 2).

2.1.3 Έλεγχος βασικών εξαρτημάτων και στόχων και κατασκευή δικτύου PPI

Από το δίκτυο στοιχείου-στόχου στην ενότητα 2.1.1, εντοπίστηκαν 7 βασικά ενεργά συστατικά της μογγολικής συνταγής που βασίζεται στο Cistanche (βλ. Πίνακα 2). Ένα διάγραμμα Venn έδειξε 613 επικαλυπτόμενους στόχους μεταξύ των στόχων συνταγής και σχετιζόμενων με το AKI (Εικόνα 3). Αυτά εισήχθησαν στη βάση δεδομένων STRING για την κατασκευή ενός δικτύου PPI, εντοπίζοντας 54 πιθανούς στόχους και 6 βασικούς στόχους (Εικόνα 4).

Μογγολική συνταγή με βάση το Cistanche για τη βελτίωση της υγείας των νεφρών

Επικοινωνήστε τώρα

 

 

 

 

2.1.4 Ανάλυση εμπλουτισμού GO και KEGG

Η ανάλυση εμπλουτισμού GO έδωσε 3.943 σχολιασμούς, συμπεριλαμβανομένων 3.454 βιολογικών διεργασιών (BP), 194 κυτταρικών συστατικών (CC) και 295 μοριακών συναρτήσεων (MF). Οι 10 κορυφαίες καταχωρήσεις κατά –log10(P-value) οπτικοποιήθηκαν.

BP: δραστηριότητα μεταγραφικού παράγοντα δέσμευσης DNA, ρύθμιση στεροειδών ορμονών, διαφοροποίηση μυελοειδών κυττάρων

CC: σύμπλεγμα ρυθμιστή μεταγραφής, σχεδία μεμβράνης, κυστίδια

MF: δέσμευση μεταγραφικού παράγοντα, σύνδεση φωσφατάσης, δέσμευση κυτοκίνης (Εικόνα 5)

Η ανάλυση μονοπατιού KEGG εντόπισε 212 εμπλουτισμένα μονοπάτια, με τα κορυφαία 20 να απεικονίζονται. Αυτά περιελάμβαναν:

Διαδρομή σηματοδότησης PI3K/Akt

IL-17 διαδρομή σηματοδότησης

Μονοπάτι σηματοδότησης TNF

HIF-1 διαδρομή σηματοδότησης (Εικόνα 6)

Κατασκευάστηκε ένα δίκτυο μονοπατιών σύνθετων-στόχων-ασθένειας για να απεικονίσει τον μηχανισμό πολλαπλών στόχων, πολλαπλών οδών της μογγολικής ιατρικής που βασίζεται στο Cistanche στη θεραπεία της AKI (Εικόνα 7).

2.1.5 Αποτελέσματα Molecular Docking

Τα βασικά συστατικάΚερσετίνη, T-Muurolol, Εξαδεκανοϊκό Οξύ, Άλφα-καρυοφυλλένιο, Λινολεϊκό Οξύ, Cis-Cinnamaldehyde, καιΟξεικός φαιναιθυλεστέραςήταν αγκυροβολημένοι με τους βασικούς στόχουςAKT1 (PDB: 1unq), TNF (PDB: 5uui), IL6 (PDB: 1alu), TP53 (PDB: 3d06), IL1B (PDB: 5r8q), καιEGFR (PDB: 8a27).

Μια ενέργεια δέσμευσης κάτω από 0 kJ/mol υποδηλώνει πιθανή δέσμευση, ενώ < -7 kJ/mol υποδηλώνει ισχυρή δέσμευση. Όλες οι ενέργειες σύνδεσης ήταν κάτω από -7 kJ/mol, δείχνοντας ισχυρές αλληλεπιδράσεις δέσμευσης. Οι 6 κορυφαίες αλληλεπιδράσεις απεικονίστηκαν (Εικόνα 9):

IL1B-T-Muurolol

TP53–Cis-Cinnamaldehyde

TP53–Άλφα-Καρυοφυλλένιο

IL1B–Άλφα-Καρυοφυλλένιο

TNF–T-Muurolol

TP53–T-Muurolol

Το T-Muurolol και το Alpha-Caryophyllene είχαν τις ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις με στόχους, καθιστώντας τους πιθανώς βασικά συστατικά στη θεραπεία με βάση το Cistanche για το AKI.

2.2 Πειραματικά αποτελέσματα In Vivo

2.2.1 Γενική κατάσταση, σωματικό βάρος και δείκτης νεφρών ποντικών

Τα ποντίκια στην ομάδα του μοντέλου εμφάνισαν μειωμένη πρόσληψη τροφής και παραγωγή ούρων, λήθαργο και αυξημένους παλμούς της αναπνοής και της καρδιάς. Αυτά τα συμπτώματα βελτιώθηκαν στις ομάδες θεραπείας. Σε σύγκριση με τον έλεγχο, τα ποντίκια της ομάδας μοντέλου είχαν σημαντικά μειωμένο σωματικό βάρος (P < 0,01, F=6.979), ενώ και οι δύο ομάδες χαμηλής και υψηλής δόσης εμφάνισαν σημαντική ανάκτηση βάρους (P < 0,01, Εικόνα 11). Ο δείκτης νεφρών ήταν σημαντικά αυξημένος στην ομάδα μοντέλου (P < 0,01, F=8.56) και μειώθηκε ανάλογα με τη δόση μετά τη θεραπεία (Ρ < 0,05, Εικόνα 12).

2.2.2 Επίδραση της συνταγής με βάση το Cistanche στο BUN, το Scr και το UA

Τα ποντίκια της ομάδας μοντέλου είχαν σημαντικά αυξημένα επίπεδα αζώτου ουρίας αίματος (BUN), κρεατινίνης ορού (Scr) και ουρικού οξέος (UA) σε σύγκριση με τον έλεγχο (P < 0,01). Και οι δύο ομάδες θεραπείας μείωσαν το BUN (P < 0,01, F=12.46), και η ομάδα υψηλής δόσης μείωσε σημαντικά τα επίπεδα Scr και UA (P < 0,01, F=12.8 και 13,77, αντίστοιχα). Η UA ήταν σημαντικά χαμηλότερη στην ομάδα υψηλής δόσης σε σχέση με την ομάδα χαμηλής δόσης (Ρ < 0,05, Εικόνα 13).

2.2.3 Ιστοπαθολογικές αλλαγές στον ιστό των νεφρών (Χρώση HE)

Η χρώση HE έδειξε φυσιολογική μορφολογία των νεφρών στην ομάδα ελέγχου. Η ομάδα του μοντέλου εμφάνισε αποβολή σωληναριακών επιθηλιακών κυττάρων, γύψο, σπειραματικό οίδημα και φλεγμονώδη διήθηση. Και οι δύο ομάδες θεραπείας εμφάνισαν εξασθενημένη παθολογική βλάβη (Εικόνα 14).

2.2.4 Επίδραση στο TNF- , IL-6 και IL-1

Αυτές οι φλεγμονώδεις κυτοκίνες είναι βασικοί στόχοι της θεραπείας με βάση το Cistanche. Τα επίπεδα TNF- , IL-6 και IL-1 ήταν σημαντικά αυξημένα στην ομάδα μοντέλων (P < 0,01, Εικόνα 15). Και οι δύο ομάδες θεραπείας μείωσαν σημαντικά αυτά τα επίπεδα, με την ομάδα υψηλής δόσης να παρουσιάζει πιο έντονα αποτελέσματα.

2.2.5 Επίδραση στην έκφραση πρωτεϊνικής οδού PI3K/Akt

Σε σύγκριση με τον έλεγχο, τα επίπεδα έκφρασης πρωτεΐνης PI3K και p-Akt/Akt μειώθηκαν σημαντικά στην ομάδα μοντέλου (Ρ < 0,05). Η θεραπεία αποκατέστησε σημαντικά αυτά τα επίπεδα με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (P < 0,01, Εικόνα 16).

3. Συζήτηση

Το AKI παραμένει ένα σημαντικό παγκόσμιο πρόβλημα υγείας, με πάνω από 2 εκατομμύρια θανάτους ετησίως. Η περίπλοκη αιτιολογία του, η υψηλή συχνότητα εμφάνισης και η κακή πρόγνωση επιβαρύνουν σοβαρά τους ασθενείς και τα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης. Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν διαθέσιμα αποτελεσματικά φάρμακα. η θεραπεία είναι σε μεγάλο βαθμό υποστηρικτική και δαπανηρή.

Σύμφωνα με την παραδοσιακή μογγολική ιατρική, ο νεφρός διέπεται από τοBadaganαρχή και ανήκει στο στοιχείο «νερό», που ρυθμίζει τα υγρά του σώματος. Η περίσσεια Badagan οδηγεί σε εσωτερική υγρασία και δυσλειτουργία των νεφρών. ΟΜογγολική φόρμουλα με βάση το Cistanche, που αποτελείται απόCistanche, Ρόδι, Κανέλα, Piper longum, Alpinia officinarum, καιAmomum villosum, έχει σχεδιαστεί για να ζεσταίνει το νεφρό και να αποκαθιστά την ισορροπία μεταξύ των τριών ριζών (Badagan, Heyi και Shira).

Κάθε βότανο έχει συγκεκριμένες λειτουργίες:

Cistanche: τονώνει το γιανγκ των νεφρών, βελτιώνει την κυκλοφορία του αίματος

Piper longum: διώχνει το κρύο, δυναμώνει τη σύσταση

Alpinia officinarum: ζεσταίνει το στομάχι, ανακουφίζει από τον πόνο

Κανέλα: θερμαίνει το νεφρό yang, ενισχύει την ενέργεια

Ρόδι: σβήνει τη δίψα, ανακουφίζει από τον πόνο

Amomum villosum: στρυγγίζει και ζεσταίνει τη σπλήνα
Μαζί διώχνουν το κρύο των νεφρών και αποκαθιστούν την ισορροπία, θεραπεύοντας έτσι τις νεφρικές διαταραχές.

Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησεφαρμακολογία δικτύουνα διερευνήσει συστηματικά τις δραστικές ενώσεις και τους μηχανισμούς της μογγολικής ιατρικής που βασίζεται στο Cistanche. Τα βασικά συστατικά που προσδιορίστηκαν-Κερσετίνη, T-Muurolol, Εξαδεκανοϊκό Οξύ, Άλφα-καρυοφυλλένιο, Λινολεϊκό Οξύ, Cis-Cinnamaldehyde, καιΟξεικός φαιναιθυλεστέρας-υποστηρίζονται από βιβλιογραφία:

Κερσετίνημειώνει την απόπτωση και τη φλεγμονή στην ΑΚΙ

T-Muurolol, από αιθέρια έλαια, έχει αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες

Εξαδεκανοϊκό Οξύαναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων

Άλφα-καρυοφυλλένιοέχει αντιφλεγμονώδη, αντιμικροβιακή και αντικαρκινική δράση

Λινολεϊκό Οξύρυθμίζει τη φλεγμονή που προκαλείται από τα μακροφάγα

Cis-Cinnamaldehydeπαρουσιάζει αντιοξειδωτική και αντιβακτηριδιακή δράση

Οξεικός φαιναιθυλεστέραςρυθμίζει το νευρικό σύστημα μέσω της αρωματοθεραπείας

Η ανάλυση δικτύου PPI αποκάλυψε σημαντικούς στόχους:AKT1, TNF, IL6, TP53, IL1B, EGFR. Αυτά εμπλέκονται στη φλεγμονή, την επιβίωση των κυττάρων, την απόπτωση και τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού.

Ο εμπλουτισμός GO και KEGG πρότεινε πολύπλοκες βιολογικές διεργασίες και βασικές οδούς, ειδικάΠΙ3Κ/Ακτ, IL-17, TNF, καιHIF-1. Η οδός PI3K/Akt ήταν περισσότερο εμπλουτισμένη και παίζει κρίσιμο ρόλο στον μεταβολισμό, την ανάπτυξη και τη φλεγμονή. Η τροποποίηση αυτής της οδού μπορεί να μετριάσει το AKI μειώνοντας την απόπτωση και τη φλεγμονή.

Η μοριακή σύνδεση επιβεβαίωσε την ισχυρή σύνδεση μεταξύ των ενώσεων του πυρήνα και των στόχων, υποστηρίζοντας τη συνάφειά τους στη θεραπεία με AKI.

Πειράματα in vivoεπικύρωσε τα φαρμακολογικά ευρήματα του δικτύου:

Βελτιωμένο σωματικό βάρος και δείκτης νεφρών

Μειωμένα BUN, Scr και UA

Μετριάστηκε η ιστοπαθολογική βλάβη

Μειωμένα επίπεδα TNF- , IL-6, IL-1

Ανεβασμένη έκφραση PI3K και p-Akt/Akt

Μηχανιστικά,PI3Kμετατρέπει το PIP2 σε PIP3, το οποίο ενεργοποιείταιΑκτ, καταστέλλοντας την απελευθέρωση φλεγμονωδών κυτοκινών. Η μείωση της φλεγμονής προάγει την επισκευή του σωληναριακού επιθηλίου και αποκαθιστά τη νεφρική λειτουργία.

 

Σύναψη

Αυτή η μελέτη αποκαλύπτει ότιΗ μογγολική ιατρική με βάση το Cistanche αντιμετωπίζει το AKIμέσω πολλαπλών δραστικών ενώσεων, στόχων και μονοπατιών-ιδιαίτερα μέσω τουΔιαδρομή σηματοδότησης PI3K/Akt, που ρυθμίζει τη φλεγμονή και προστατεύει τη νεφρική λειτουργία. Ενώ τα ευρήματα της φαρμακολογίας του δικτύου επικυρώθηκαν σε ζωικά μοντέλα, στο μέλλονκλινικές μελέτες in vitro και μεγάλης κλίμακαςαπαιτούνται για την υποστήριξη της κλινικής χρήσης και ανάπτυξης της παραδοσιακής μογγολικής ιατρικής για το AKI.