Farmakologie sítě a studie molekulárního dokování k odhalení mechanismůCistanche tubulosaExtrakt proti chronické nebakteriální prostatitidě (CP/CPPS)

 

Abstraktní

Objektivní: Tato studie systematicky předpovídá potenciální bioaktivní sloučeniny, hlavní cílové proteiny a molekulární mechanismyCistanche tubulosaproti chronické nebakteriální prostatitidě prostřednictvím síťové farmakologie a simulací molekulárního dokování.Metody: Aktivní složky a odpovídající cíleCistanche tubulosabyly testovány pomocí TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction a dalších veřejných databází. Cíle spojené s onemocněním pro chronickou nebakteriální prostatitidu byly získány z databází GeneCards a OMIM. Průsečíkové cíle byliny a choroby byly importovány do platformy STRING za účelem vytvoření sítě interakce protein–protein (PPI). Databáze DAVID byla přijata pro funkční obohacení genové ontologie (GO) a analýzy obohacování drah KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Software Cytoscape byl použit k vybudování sítě „Herb–Compound–Target–Pathway–Disease“ pro screening hlavních cílů a klíčových signálních cest. AutoDock Vina a PyMOL byly použity k provedení validace molekulárního dokování mezi reprezentativními bioaktivními sloučeninami a cílovými středy.Výsledky: Celkem 24 potenciálních bioaktivních sloučenin zCistanche tubulosabyly identifikovány a bylo získáno 45 překrývajících se cílů spojených s intervencí proti chronické nebakteriální prostatitidě. Analýza sítě PPI odhalila, že TNF, Akt1, EGFR, STAT3 a MAPK1 fungují jako hlavní cíle centra. Výsledky obohacení GO a KEGG ukázaly, že terapeutické účinkyCistanche tubulosajsou spojeny hlavně s biologickými procesy včetně pozitivní regulace PI3K signalizace, negativní regulace apoptózy a buněčné odpovědi na lipopolysacharid. Klíčové obohacené signální dráhy pokrývají dráhu HIF-1, signální dráhu AGE-RAGE u diabetických komplikací a dráhy související s rakovinou prostaty. Výsledky molekulárního dokování prokázaly, že echinakosid, akteosid a cistanosid A vykazují vazebné energie nižší než -6,0 kcal/mol při interakci s Akt1, EGFR a TNF, což potvrzuje robustní vazebnou afinitu.Závěr: Cistanche tubulosamá ochranné účinky proti chronické nebakteriální prostatitidě především prostřednictvím bioaktivních složek včetně echinakosidu, akteosidu a cistanosidu A. Tyto sloučeniny modulují centrální proteiny, jako jsou TNF, Akt1, EGFR a STAT3, a koordinují regulaci HIF-1, AGE-RAGE a další signální dráhy. Dodáním protizánětlivých, imunomodulačních a antiapoptotických účinků tyto sloučeniny společně potlačují patologickou progresi chronické nebakteriální prostatitidy.

Klíčová slova: Cistanche tubulosa; chronická nebakteriální prostatitida; síťová farmakologie; molekulární dokování; mechanismus účinku; echinakosid; akteosid; fenylethanoidové glykosidy

Zavedení

Chronická nebakteriální prostatitida, klinicky klasifikovaná jako chronická prostatitida/syndrom chronické pánevní bolesti (CP/CPPS), je jednou z nejrozšířenějších močových poruch postihujících muže, která představuje zhruba 90 % všech případů prostatitidy. Typické příznaky zahrnují přetrvávající perineální diskomfort, pánevní bolest a dysfunkci moči, které vážně zhoršují kvalitu života pacientů a duševní pohodu. V tradiční čínské medicíně (TCM) tento stav spadá do diagnostických kategorií „zákal esence“ a „únik spermií“. Jeho patogeneze je obecně připisována nedostatku ledvinové esence, akumulaci vlhkého tepla a stagnaci krve.

Konvenční západní léčba spoléhá hlavně na alfa-blokátory a nesteroidní protizánětlivé léky ke zmírnění příznaků. Tyto přístupy jsou však omezeny lékovou rezistencí, znatelnými vedlejšími účinky a vysokou mírou recidivy, chybí cílené a stabilní terapeutické režimy. Důležité je, že klinické a epidemiologické důkazy potvrzují, že trvalý chronický zánět v tkáni prostaty slouží jako klíčová hnací síla progrese rakoviny prostaty. Zánětlivé mikroprostředí spouští oxidační stres, urychluje buněčnou proliferaci a inhibuje normální apoptózu, čímž podporuje maligní transformaci epiteliálních buněk prostaty. Proto účinná včasná intervence u chronické nebakteriální prostatitidy nejen zmírňuje nepříjemné příznaky, ale také pomáhá omezit riziko rozvoje rakoviny prostaty.

Cistanche tubulosa, běžně známý jako pouštní ženšen, je sušený dužnatý stonekCistanche tubulosa, holoparazitická rostlina z čeledi Orobanchaceae. Podle teorií TCM nese sladké a slané chutě s hřejivými vlastnostmi, působí především na meridiány ledvin a tlustého střeva. Tonizuje jang ledvin, doplňuje esenci a krev a po tisíciletí je ceněn pro podporu mužského reprodukčního a močového zdraví.

Klíčová výhoda: Mezi komerčně dostupnýmiCistancheodrůdy, extrakty odvozené zCistanche tubulosapřirozeně obsahují výrazně vyšší koncentrace fenylethanoidových glykosidů (echinakosid, akteosid) ve srovnání sCistanche deserticolaposkytující silnější farmakologickou aktivitu. Naše továrna se specializuje na standardizovanéCistanche tubulosasurovinové extrakty.

 

Kliknutím na obrázek získáte další podrobnosti

 

Supporting Service Of Wecistanche-Pro více podrobností o spolupráci
E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

 

Moderní farmakologické výzkumy to potvrdilyCistanche tubulosaje bohatý na fenylethanoidní glykosidy, polysacharidy, iridoidy a lignany. Tyto sloučeniny vykazují protizánětlivé, antioxidační, imunoregulační a antiapoptotické biologické aktivity. Jeho základní TCM funkce tonizující ledvinové esence dokonale odpovídá kořenové patogenezi ledvinové nedostatečnosti a chronického zánětu pánve pozorované u pacientů s CP/CPPS, což zvýrazňuje její velký terapeutický potenciál pro podporu zdraví prostaty.

Tradiční čínské bylinné léky fungují prostřednictvím charakteristického vícesložkového, vícecílového a vícecestného způsobu účinku. Tato studie integruje síťovou farmakologii a molekulární dokování k systematickému screeningu bioaktivních sloučenin a hlavních molekulárních cílůCistanche tubulosa. Vytváříme interaktivní biologické sítě a provádíme analýzu obohacení cest. Molekulární dokování dále ověřuje přímou vazebnou kapacitu mezi podpisovými sloučeninami a klíčovými proteinovými cíli. Tento výzkum si klade za cíl objasnit molekulární mechanismus, kterýmCistanche tubulosazmírňuje chronickou nebakteriální prostatitidu. Poskytuje vědecké důkazy pro klinickou aplikaci a podporu vývoje nových doplňků stravy a bylinných léků zaměřených na zdraví prostaty.

1 Materiály a metody

1.1 Screening bioaktivních sloučenin a odpovídajících cílůCistanche tubulosa

Prohledali jsme databázi TCMSP pomocí „Cistanche tubulosa“ jako klíčového slova, abychom identifikovali kandidátské bioaktivní sloučeniny. Prahové hodnoty screeningu byly nastaveny jako orální biologická dostupnost (OB) větší nebo rovna 30 % a léková podobnost (DL) větší nebo rovna 0,18, aby se zachovaly sloučeniny s příznivou absorpcí a lékovou schopností. Chemická struktura a kanonické řetězce SMILES každé kandidátní sloučeniny byly získány z PubChem.

Všechna data SMILES byla importována do platformy SwissADME. Pouze sloučeniny klasifikované jako "Vysoké" pro gastrointestinální absorpci a splňující alespoň dvě kritéria podobnosti léčiva byly zachovány jako základní bioaktivní složky pro intervenci CP/CPPS. Potenciální proteinové cíle kvalifikovaných sloučenin byly predikovány pomocí databáze SwissTargetPrediction na základě kanonických informací SMILES.

1.2 Sběr chorobných cílů pro chronickou nebakteriální prostatitidu

Klíčové slovo „nebakteriální prostatitida“ jsme použili k získání cílů souvisejících s onemocněním z databází GeneCards a OMIM. Duplicitní záznamy byly odstraněny, aby se vytvořil jednotný cílový soubor dat pro chronickou nebakteriální prostatitidu.

1.3 Identifikace překrývajících se cílů zaměřených na byliny a choroby

Cílové datové sadyCistanche tubulosabyly zmapovány a porovnány bioaktivní sloučeniny a chronická nebakteriální prostatitida. Online nástroj Venny 2.1.0 byl použit ke generování Vennových diagramů a zobrazení překrývajících se cílů, které představují potenciální terapeutické cíleCistanche tubulosaproti CP/CPPS.

1.4 Konstrukce sítě interakce protein–protein (PPI).

Překrývající se cíle byly nahrány do databáze STRING. Organismus byl nastaven jakoHomo sapiens, práh spolehlivosti=0.400, přičemž všechny ostatní parametry jsou ponechány jako výchozí. Výsledná PPI síť byla exportována pro následnou vizualizaci a topologickou analýzu.

1.5 Funkce GO a analýza obohacení dráhy KEGG

Databáze DAVID byla použita k interpretaci biologických funkcí a signálních drah obohacených o překrývající se cíle. Druh byl stanoven jakoHomo sapienss prahem významnosti P < 0,05. Bylo vybráno 10 nejlepších obohacených termínů GO a 20 nejlepších cest KEGG. K vizualizaci výsledků pomocí sloupcových grafů a bublinových grafů byla použita online platforma Bioinformatics.

1.6 Konstrukce sítě „bylina – sloučenina – cíl – cesta – nemoc“.

Všechna standardizovaná cílová data byla importována do Cytoscape 3.10.0 pro vytvoření vícevrstvé sítě. Kategorie uzlů zahrnují Herb (Cistanche tubulosa), Bioaktivní sloučenina, cílový protein, signální cesta a onemocnění (chronická nebakteriální prostatitida). Topologické parametry byly vypočítány pro identifikaci centrálních sloučenin a hlavních cílů. Uzly byly obarveny podle kategorií a rozložení sítě bylo optimalizováno pro intuitivní zobrazování interaktivních vztahů.

1.7 Validace molekulárního dokování

Abychom ověřili předpovědi ze síťové farmakologie, vybrali jsme 5 hlavních cílů hub ze sítě PPI (seřazené podle hodnoty stupně) a 3 nejlepší bioaktivní sloučeninyCistanche tubulosapro molekulární dokování. Trojrozměrné krystalové struktury cílových proteinů byly staženy z databáze RCSB PDB. Software PyMOL byl použit pro předzpracování: odstranění molekul vody a ko-krystalizovaných nativních ligandů. Molekulární struktury bioaktivních sloučenin byly staženy z PubChem a převedeny do formátu SDF.

AutoDock Vina byl přijat pro molekulární dokování s výchozími parametry. Vazebná afinita byla použita pro hodnocení síly interakce ligand-receptor; vazebná energie Menší nebo rovna −5,0 kcal/mol byla definována jako účinná vazba. PyMOL byl použit k vizualizaci dokovacích pozic a intermolekulárních interakcí.

2 Výsledky

2.1 Screening bioaktivních sloučenin a cílůCistanche tubulosa

Z TCMSP bylo vyšetřeno celkem 24 bioaktivních sloučenin, především fenylethanoidové glykosidy, polysacharidy, iridoidy a lignany. Po predikci cíle pomocí SwissTargetPrediction a deduplikaci bylo shromážděno 604 potenciálních proteinových cílů spojených s těmito sloučeninami.

2.2 Screening cílů onemocnění pro chronickou nebakteriální prostatitidu

Po sloučení a deduplikaci dat z GeneCards a OMIM bylo získáno 553 s onemocněním souvisejících cílů pro chronickou nebakteriální prostatitidu. Cílové mapování vygenerovalo 45 překrývajících se cílů pro bylinné choroby, vizualizovaných ve Vennově diagramu.

2.3 Konstrukce a analýza PPI sítě

45 překrývajících se cílů bylo importováno do STRING, čímž vznikla síť PPI obsahující 42 uzlů a 658 hran, vizualizovaných v Cytoscape. Cílové body s nejvyššími hodnotami stupně zahrnovaly TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR a PTGS2. Dalšími klíčovými uzly s vysokou konektivitou byly STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG a GSK3B. Předpokládá se, že tyto proteiny slouží jako hlavní regulační uzly pro ochranné účinkyCistanche tubulosaproti CP/CPPS.

2.4 Analýza obohacení GO a KEGG hlavních cílů

Analýza obohacení GO identifikovala 350 záznamů biologického procesu (BP), 56 záznamů buněčné složky (CC) a 59 záznamů molekulární funkce (MF). Mezi špičkové biologické procesy patřila pozitivní regulace signalizace PI3K, negativní regulace apoptotického procesu a buněčné odpovědi na lipopolysacharid. Hlavní buněčné složky pokrývaly cytosol, cytoplazmu, axony a rané endozomy; dominantní molekulární funkce obsahovaly aktivitu proteinkinázy a aktivitu serin/threoninkinázy.

Obohacení dráhy KEGG poskytlo 142 významně obohacených drah (P < 0,05). Pro vizualizaci bublinového grafu bylo vybráno 20 nejlepších drah, včetně HIF-1 signální dráhy, AGE-RAGE signální dráhy, dráhy karcinomu prostaty, PD-L1 exprese a PD-1 dráhy kontrolního bodu u rakoviny a signální dráhy lektinového receptoru typu C. Tyto dráhy se široce účastní zánětu, imunitní rovnováhy, buněčné proliferace a apoptózy, což potvrzujeCistanche tubulosareguluje patologii CP/CPPS prostřednictvím vícecestné koordinace.

2.5 Síťová analýza „bylina – sloučenina – cíl – cesta – nemoc“.

Do Cytoscape bylo importováno 10 nejlepších obohacených cest KEGG, souvisejících cílů a odpovídajících bioaktivních sloučenin. Sloučeniny s nejvyššími hodnotami byly echinakosid, akteosid a cistanosid A, které byly považovány za primární aktivní složkyCistanche tubulosa. Mezi klíčové cíle patřily mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 a STAT3. Vysoce propojené dráhy byly dráha karcinomu prostaty, HIF-1 signální dráha, signální dráha AGE-RAGE a signalizace související s PI3K/Akt.

Síť ukázala, že jediná sloučeninaCistanche tubulosamůže vázat více cílů, aby modulovaly kaskády HIF-1, AGE-RAGE a PI3K/Akt, aby poskytly protizánětlivé, imunomodulační a antiapoptotické výhody. Mezitím mohou různé sloučeniny současně působit na více uzlů v rámci stejné dráhy pro dosažení synergické účinnosti. To silně podporuje vícesložkovou, vícecílovou a vícecestnou regulační charakteristikuCistanche tubulosa.

2.6 Výsledky molekulárního dokování

Simulace dokování mezi základními sloučeninami a cílovými body potvrdily spolehlivou vazebnou aktivitu: Echinakosid vykazoval vazebné energie -9,4 kcal/mol (Akt1) a -8,8 kcal/mol (EGFR); Akteosid dosáhl vazebných energií -9,6 kcal/mol (Akt1) a -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanosid A dosáhl −9,2 kcal/mol (Akt1) a −8,3 kcal/mol (EGFR). Všechny vazebné energie byly pod -6,0 kcal/mol, což ukazuje na stabilní vazebné interakce mezi bioaktivními sloučeninami a cílovými proteiny.

3 Diskuse

Chronická nebakteriální prostatitida (CP/CPPS) je refrakterní mužské močové onemocnění. Přetrvávající chronické zánětlivé mikroprostředí nejen snižuje kvalitu života pacientů, ale také zvyšuje dlouhodobá rizika progrese rakoviny prostaty. Z pohledu TCM vzniká její patologie ze stagnace vlhkého tepla v kombinaci s nedostatkem ledvinových esenci, což se dokonale shoduje s tradiční aplikacíCistanche tubulosajako bylina tonizující ledviny. Současné farmakologické důkazy to potvrzujíCistanche tubulosamoduluje zánětlivé signální sítě prostřednictvím vícesložkového synergismu, vyrovnává zánětlivé mikroprostředí a zpomaluje progresi CP/CPPS.

Tato studie přijala síťovou farmakologii kombinovanou s molekulárním dokováním k systematickému rozboru bioaktivních sloučenin, hlavních cílů a signálních drah odpovědných za ochranné účinkyCistanche tubulosaproti chronické nebakteriální prostatitidě.

Mezi 24 identifikovanými bioaktivními sloučeninami vykazují echinakosid a akteosid (primární fenylethanoidní glykosidy) nejvyšší konektivitu v rámci sítě. Mnoho studií potvrdilo protizánětlivou účinnost fenylethanoidních glykosidů, schopných potlačit uvolňování prozánětlivých faktorů a zmírnit zánětlivou infiltraci v tkáni prostaty. Echinakosid inhibuje kaskády NF-κB za účelem downregulace TNF-, IL-6 a dalších prozánětlivých cytokinů. Akteosid reguluje dráhu PI3K/Akt k potlačení zánětlivých reakcí a modulaci buněčné apoptózy. Jako podpisové sloučeninyCistanche tubulosafenylethanoidové glykosidy fungují synergicky s polysacharidy a iridoidy při remodelaci neuspořádaného zánětlivého mikroprostředí u pacientů s CP/CPPS.

Komerční poznámka: Cistanche tubulosaobsahuje mnohem vyšší koncentrace fenylethanoidových glykosidů než jiné druhy cistanche, díky čemuž jsou extrakty této odrůdy vynikající surovinou pro přípravky na podporu prostaty.

Analýza sítě PPI identifikovala TNF, Akt1, EGFR, STAT3 a MAPK1 jako hlavní terapeutické cíle. TNF působí jako centrální hnací síla zánětlivých kaskád v CP/CPPS, aktivuje dráhy NF-κB a MAPK ke spuštění masivní sekrece IL-1, IL-6 a dalších zánětlivých mediátorů. Akt1 a EGFR jsou životně důležité kinázy řídící buněčnou proliferaci, diferenciaci a apoptózu. Potlačení nadměrné aktivace EGFR zmírňuje zánět prostaty a tkáňovou fibrózu. Chronická prostatitida spouští hyperplazii epitelu prostaty a remodelaci tkáně; overaktivovaný EGFR a STAT3 zesilují zánětlivou signalizaci a představují kritické biomarkery spojující chronický zánět s tumorigenezí prostaty. Zacílením na tyto proteinyCistanche tubulosabioaktivní látky blokují zánětlivé bouře a obnovují rovnováhu mezi buněčnou proliferací a apoptózou.

Výsledky obohacení GO odhalily, že hlavní cíle se účastní regulace signalizace PI3K, apoptotické modulace a reakcí na bakteriální lipopolysacharid, což zdůrazňuje zaměření na kontrolu zánětu a rovnováhu přežití buněk. Obohacení KEGG dále identifikovalo klíčové cesty: Dráha HIF-1 je aktivována při zánětlivé hypoxii, řídí expresi VEGF a iNOS a podporuje poškození tkáně; Aktivace dráhy AGE-RAGE indukuje oxidační stres a zánět, urychluje progresi chronického onemocnění; Signalizace lektinového receptoru typu C moduluje vrozené imunitní reakce za sterilních zánětlivých podmínek.

Je pozoruhodné, že dráha rakoviny prostaty se objevuje prominentně ve výsledcích obohacení, což naznačujeCistanche tubulosamůže omezit tkáňovou hyperplazii a fibrózu vyvolanou prodlouženou CP/CPPS. Obohacení dráhy imunitního kontrolního bodu PD-L1/PD-1 také implikuje regulační účinky na imunitní odpovědi T-buněk, což odpovídá přetrvávajícímu zánětu nízkého stupně, který je charakteristický pro CP/CPPS.

Výsledky molekulárního dokování prokázaly, že echinakosid, akteosid a cistanosid A tvoří stabilní komplexy s Akt1, EGFR, TNF a dalšími hubovými proteiny. Akteosid vykazoval nejsilnější vazebnou afinitu s Akt1, což ukazuje na jeho potenciál regulovat signální kaskádu PI3K/Akt. Ačkoli vazebná afinita k TNF byla relativně střední, všechny hodnoty splňovaly prahovou hodnotu účinné vazby. Tato strukturální simulační data ověřují předpovědi generované síťovou farmakologií a poskytují předběžné strukturální důkazy pro přímé interakce mezi nimiCistanche tubulosabioaktivní sloučeniny a jádrové cílové proteiny.

Shrnutí

Pomocí síťové farmakologie a molekulárního dokování tento výzkum systematicky předpovídal bioaktivní sloučeniny, cílové proteiny a signální dráhy, kterýmiCistanche tubulosazmírňuje chronickou nebakteriální prostatitidu. Zjištění ilustrují jeho vícesložkový, vícecílový a vícecestný pracovní mechanismus.Cistanche tubulosaprimárně spoléhá na fenylethanoidní glykosidy (echinakosid, akteosid a příbuzné glykosidy) k interakci s TNF, Akt1, EGFR, STAT3 a dalšími hubovými proteiny. Moduluje signální dráhy lektinového receptoru HIF-1, AGE-RAGE a C-typu a dodává protizánětlivé, imunomodulační a antiapoptotické účinky. Tato studie objasňuje molekulární základCistanche tubulosapro podporu zdraví prostaty, nabízí vědecké reference pro standardizované bylinné aplikace a vývoj nových přírodních produktů pro mužskou pohodu.