Mechanistické vhledy do receptury na bázi cistanche pro léčbu poruch metabolismu glukolipidů: multi-omická a experimentální studie

4. Výsledky

4.1 Identifikace překrývajících se cílů meziFormule Cistanchea metabolická porucha glukolipidů

Na základě profilování otisků prstůVzorec na bázi Cistanchepředpověděli jsme cíle jeho hlavních aktivních složek –mangiferin, koptisin, jatrorrhizin, kyselina salvianolová B, aloin, berberin, palmatin a lovastatin- dotazem naCTDaSwissTargetPredictiondatabází. Po odstranění duplikátů celkem958 cílůbyly identifikovány. Mezitím,1962 genyasociované s glukolipidovou metabolickou poruchou byly získány zGeneCardsdatabáze. PoužitíVennDiagramsoftware, jsme identifikovali341 překrývajících se cílůmezi rostlinným vzorcem a geny souvisejícími s onemocněním (obrázek 2A). Tyto cíle a jejich odpovídající aktivní komponenty byly poté importovány doCytoscapevytvořit interakční síť komponenta-cíl (obrázek 2B), která odhalila silné interakce mezi aktivními sloučeninami a cíli.

Akteosid v cistanche pro metabolické poruchy glukolipidů

 

zjistěte více o výhodách cistanche

 

 

Obr. 2 Screening potenciálních cílů pro zlepšení poruchy metabolismu glykolipidů pomocí JTTZF

Obr. 3 Analýza sítě PPI překrývajících se cílů JTTZF a poruchy metabolismu glykolipidů

 

4.2 Analýza sítě PPI překrývajících se cílů

341 překrývajících se cílů bylo importováno doSTRINGdatabáze pro vytvoření asíť protein–protein interakce (PPI).pomocí Cytoscape (obrázek 3). Bylo identifikováno 10 nejlepších hub genů s nejvyššími hodnotami:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) a IL-1 (28). Ty byly považovány za hlavní cíle, jejichž prostřednictvím může přípravek Cistanche vykazovat terapeutické účinky na metabolickou poruchu glukolipidů.

Obr. 4 Analýza obohacení dráhy GO a KEGG

 

4.3 Analýza obohacení cest GO a KEGG

Abychom objasnili biologické role potenciálních cílů, provedli jsmeJÍTaKEGGanalýzy obohacení. Výsledky GO odhalily, že biologické procesy byly obohaceny hlavně opřevod signáluatranskripční regulace(např. "pozitivní regulace transkripce z promotoru RNA polymerázy II", "pozitivní regulace genové exprese"). Klíčové buněčné komponenty zahrnovalyplazmatická membrána, extracelulární exozomaendoplazmatického retikula. Zahrnuty molekulární funkcevazba na bílkoviny, identická vazba na proteinaVazba ATP(Obrázek 4A).

Analýza KEGG ukázala, že kandidátní cíle byly obohaceny o cesty včetněrakovinové dráhy, lipidů a aterosklerózy, PI3K-AKTaSignální dráhy MAPK(Obrázek 4B), což naznačuje, že tyto dráhy mohou být základem mechanismu vzorce při zlepšování metabolismu glukolipidů.

Akteosid v cistanche pro metabolické poruchy glukolipidů

 

4.4 Konstrukce sítě lék – komponenta – cíl – cesta

Zmapovali jsmeaktivní složky, klíčové cílea20 nejlepších cest obohacených o KEGGdo Cytoscape k vytvoření komplexníholék–složka–cíl–cestaSíť ukazuje, že různé složky působí na různé cíle a jednotlivé cíle mohou být ovlivněny více sloučeninami. Tyto cíle se podílejí na různých biologických procesech a signálních drahách, což odrážívícesložkový, vícecílový a vícecestnývlastnosti tradiční čínské medicíny, jako je Cistanche.

 

Obr. 5 Síťový diagram JTTZF-aktivní složky-rozbočovač cíle-cesty

Akteosid v cistanche pro metabolické poruchy glukolipidů

 

Tabulka 2 Informace o molekulárním dokování základních komponent a hlavních cílů AKT1, FN1 a IL-6

4.5 Validace molekulárního dokování

Molekulární dokování bylo použito k posouzení vazebné afinity mezi aktivními složkami a klíčovými cíli. Obecně platí, že vazebná energie je menší než−4,25 kcal/moloznačuje potenciální interakci; méně než-5,0 kcal/molnaznačuje dobrou vazbu; a méně než-7,0 kcal/moloznačuje silnou vazebnou afinitu.

Ukázaly to výsledky dokováníAKT1, FN1 a IL-6měl silné vazebné afinity se všemi 8 aktivními sloučeninami (tabulka 2). Zejména,kyselina salvianolová B–AKT1 (-9,328 kcal/mol), kyselina salvianolová B-FN1 (-8,626), mangiferin-AKT1 (-8,366), aloin-AKT1 (-8,317), koptisin-AKT1 (-8,117)alovastatin-AKT1 (-8,113)vykazovaly nejsilnější interakce, což znamená stabilní vazbu (obrázek 6).

 

Obr. 6 Výsledky molekulárního dokování mezi jádrovým dehtem

získává základní složky [šest výsledků s nejnižší afinitou (méně než -8)]

Obr. 7 Výsledky simulace molekulární dynamiky

4.6 Simulace molekulární dynamiky

Bylo podrobeno šesti komplexům ligand-receptor s nejsilnějšími vazebnými afinitamisimulace molekulární dynamiky. TheRMSDkřivkylovastatin-AKT1, koptisin-AKT1akyselina salvianolová B–AKT1komplexy zůstaly relativně stabilní nad 0–10 ns a jejichRMSFhodnoty byly nízké, což ukazuje na dobrou strukturální stabilitu dokovacích komplexů (obrázek 7).

4.7 Experimentální ověření in vivo

A myší model metabolické poruchy glukolipidůbyla založena. Po léčbě přípravkem Cistanche byly hladiny glukózy v krvi nalačno významně sníženy ve srovnání s modelovou skupinou (P < 0,01). Po 14 týdnech léčbyorální glukózový toleranční test (OGTT)také prokázala zlepšenou glukózovou toleranci (P < 0,01). navíctělesné hmotnostiahladiny triglyceridůse výrazně snížily (P < 0,01) (obrázek 8).

Obr. 8 JTTZF zlepšuje hladinu glukózy a lipidů v krvi u myší s poruchou metabolismu glykolipidů. Data byla shromážděna na začátku a na konci 6týdenního modelování a během 8týdenní intervence

 

Obr. 9 Účinky JTTZF na lipidovou a aterosklerotickou dráhu

 

Obr. 10 Účinky JTTZF na hladiny CTNNB1, ESR1, FN1 a EGFR v játrech myší s poruchou metabolismu glykolipidů

Obr. 11 Mechanismus účinku JTTZF při zlepšování poruchy metabolismu glykolipidů

 

Abychom prozkoumali regulační mechanismy, zkoumali jsme expresi klíčových genů vlipidová a aterosklerotická dráha. Hladiny mRNANF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53aAKT1byly výrazně sníženy (P < 0,05). Fosforylace Akt a NF-KB p65v játrech byla také snížena spolu s hladinami bílkovinIL-1, IL-6, TNF-ap53 (P < 0,05) (obrázek 9).

Další,qRT-PCRaWestern blotanalýza to ukázalaFN1aEGFRbyly výrazně sníženy, zatímcoCTNNB1aESR1byly významně upregulovány v jaterních tkáních léčených myší (P < 0,05) (Obrázek 10).

5. Diskuse

Poruchy metabolismu glukolipidů, které jsou způsobeny změnami životního stylu a stárnoucí populací, jsou vysoce rozšířené, ale špatně zvládnutelné. Patogeneze zahrnujeneuroendokrinní nerovnováha, inzulinová rezistence, oxidační stres, zánětadysbióza střevní mikroflóry. Současná léčba se často zaměřuje na jediný mechanismus nebo onemocnění, což vede k suboptimálním výsledkům.

Zatímcometforminzůstává antidiabetikem první volby, jeho gastrointestinální nežádoucí účinky omezují jeho použití. TheVzorec na bázi Cistanche, určený pro pacienty s T2DM s dyslipidémií a syndromem gastrointestinálního tepla, využívá tzvvícesložkový, vícecílový a multifunkčnívýhody tradiční medicíny. Předchozí studie ukazují, že dosahuje srovnatelné glykemické kontroly jako metformin a zároveň zlepšuje hmotnost, BMI, obvod pasu a hladiny lipidů.

Přes tyto výhody zůstává mechanismus jeho účinku nejasný. Naše studie použilasíťová farmakologie, molekulární dokování, molekulární dynamika a ověřování na zvířatechprozkoumat jeho terapeutický potenciál.

Identifikovali jsmeTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1, IL-6aEGFRjako hlavní cíle. Ty jsou silně spojeny se zánětem, inzulinovou rezistencí, adipogenezí, aterosklerózou a homeostázou glukózy.

NF-KB1zprostředkovává zánětem indukovanou inzulínovou rezistenci.

IL-1, IL-6, TNF-podporují tvorbu plaků a cévní komplikace.

CTNNB1 ( -catenin)se účastní Wnt signalizace a inhibuje adipogenezi.

AKT1reguluje energetický metabolismus a chrání před obezitou způsobenou dietou.

ESR1zlepšuje homeostázu glukózy; jeho nedostatek vede k obezitě a IR.

FN1přispívá k časné ateroskleróze a vaskulární kalcifikaci.

TP53se účastní metabolismu lipidů a může řídit zánět a IR.

EGFRaktivace zhoršuje sekreci inzulínu a adiponektinu.

Obohacování GO a KEGG potvrdilo, že se jedná o klíčové cílepřevod signálu, regulace transkripce, PI3K-AKT, MAPKalipidové a aterosklerotické dráhy-to vše je důležité pro metabolické poruchy glukolipidů.

Zajímavě,dráhy související s rakovinouse také objevil, možná kvůlivícecílová přírodatradičních sloučenin nebo přítomnostprotirakovinné složkyjakomangiferin.

Dokování a simulace potvrdily silné interakce mezi nimikyselina salvianolová B, koptisinaAKT1, což naznačuje jeho klíčovou roli. Experimenty na zvířatech potvrdily schopnost přípravku zlepšit hladinu glukózy v krvi, hladiny lipidů a zánětlivé markery prostřednictvím modulace klíčových drah a cílů.

 

6. Závěr

Použití kombinovaného integrovaného přístupusíťová farmakologie, molekulární dokování, molekulární dynamika a experimenty in vivo, tato studie objasnila mechanismy, kterými seVzorec na bázi Cistanchezlepšujeporucha metabolismu glukolipidů. Vzorec působí přesvícesložkový, vícecílový a vícecestnýstrategie, především zahrnujícíAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1aESR1.

Jeho modulacelipidů a aterosklerózy, PI3K-AKTaMAPKcesty přispívá ke kontrole glykémie, regulaci lipidů a ochraně cév. Tyto poznatky poskytují teoretický základ pro jeho klinickou aplikaci a budoucí vývoj v léčbě glukolipidových metabolických poruch a souvisejících komplikací.