Zkoumání Cistancheova terapeutického potenciálu a molekulárních mechanismů v léčbě astmatu
May 19, 2025
Abstraktní
Astmaje běžné chronické respirační onemocnění charakterizované zánětem dýchacích cest a hyperreaktivitou, které významně ovlivňuje globální zdraví. Současné možnosti léčby, včetně kortikosteroidů, čelí omezením v důsledku různých reakcí pacientů a vedlejších účinků. Tato studie zkoumá terapeutický potenciál tradiční čínské bylinyCistanche deserticolana myším modelu astmatu vyvolaného roztoči domácího prachu (HDM). Použili jsme multidisciplinární přístup, integrující transkriptomiku, hmotnostní spektrometrii, analýzu vážené genové koexpresní sítě (WGCNA) a experimentální validaci na zvířecích i buněčných modelech.
Naše zjištění to ukazujíCistanchevýznamně zmírňuje hyperreaktivitu dýchacích cest, buněčnou infiltraci a nadprodukci hlenu u astmatických myší. Transkriptomická analýza identifikovala 643 odlišně exprimovaných genů (DEG) aCistancheléčba narušila dráhy spojené s IL-4, IL-5 a eozinofily. Naznačila to analýza obohacení genové sady (GSEA).Cistanchemůže být zapojen do procesů souvisejících s glukokortikoidy, což ukazuje na jeho potenciál jako alternativní nebo doplňkové terapie k tradičním kortikosteroidům.
Kapalinová chromatografie – hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením (LC-HRMS) identifikovala pinoresinol 4-O- -D-glukopyranosid (PG) jako klíčovou aktivní složkuCistanches cíli primárně spojenými se signální dráhou PI3K-AKT. WGCNA analýza souborů dat o astmatu identifikovala modul „skyblue“ jako vysoce korelovaný s astmatem a zdůraznila indukovatelnou syntázu oxidu dusnatého (iNOS) jako hlavní gen. Molekulární dokování potvrdilo silnou vazebnou afinitu mezi PG a iNOS aCistanche treatment downregulated iNOS expression, suggesting a potential anti-inflammatory mechanism.
Na závěr,Cistanchevykazuje terapeutické účinky u astmatu tímmodulace imunitních odpovědíacílení na klíčové geny a proteiny související s astmatem. Naše studie poskytuje nové poznatky o použití přírodních produktů pro léčbu astmatu a podtrhuje potenciálCistanche jako alternativu popřdoplňkové terapeutické činidlo. K ověření těchto zjištění a prozkoumání integrace je zapotřebí další výzkumCistanchedo klinické léčby astmatu.
Cistanche Extrakt pro léčbuAstma způsobené zánětem
Co máme získat extrakt z cisntanche
1. Pozadí výzkumu a vědecká otázka
Nejrozšířenější je astmachronické respirační onemocnění, vyznačující se konstrikcí dýchacích cest azánět, často zhoršený nadměrnou sekrecí hlenu. Celosvětové odhady ukazují, že astmatem trpí přes 300 milionů lidí, přičemž jeho prevalence celosvětově neustále roste (Joan et al., 2017). Tato rostoucí zátěž významně ovlivňuje celosvětovou míru úmrtnosti a invalidity (Shin et al., 2023). V současné době se hlavní léčba silně spoléhá na konvenční léky, jako jsou kortikosteroidy. Kvůli rozdílům v prezentaci onemocnění a farmakogenomice však může podskupina pacientů, jako jsou pacienti s neeozinofilním astmatem, reagovat na léčbu glukokortikoidy špatně (Barnes, 2013; Polyxeni et al., 2017). Navíc, navzdory dodržování kontrolních léků, někteří jedinci zažívají suboptimální kontrolu onemocnění s přetrvávajícími a zhoršujícími se příznaky. Přestože existující léky mohou zmírnit příznaky, často způsobují nežádoucí účinky a mají omezenou dlouhodobou účinnost (Rachel et al., 2021; Kian Fan et al., 2013). Proto existuje naléhavá potřeba inovativních terapeutických strategií, které účinně zvládají symptomy astmatu a zároveň se zaměřují na základní molekulární mechanismy.
Tradiční čínská medicína (TCM), s historií více než 2000 let, nabízí jedinečný pohled na léčbu nemocí. To vedlo k vývoji mnoha receptur, jako napřZanthoxylum bungeanum Maximsemena (ZBMS), která jsou známá pro své terapeutické účinky na astma (Tang et al., 2014). V posledních letech si TCM získala pozornost jako doplňkový nebo alternativní přístup k léčbě onemocnění. Studie provedené ve Spojených státech ukázaly, že přibližně 70 % pacientů s astmatem začleňuje bylinné léky do svých léčebných plánů (Land & Wang, 2018). Četné klinické studie prokázaly příznivé výsledky v léčbě astmatu. Například multicentrická randomizovaná kontrolovaná studie odhalila, že sloučenina TCM, granule Pingchuan Yiqi, účinně zmírňuje plicní symptomy, snižuje zánětlivé markery a snižuje závislost na 2-agonistech. Ve srovnání s 2-agonisty a kortikosteroidy tento vzorec TCM vykazoval méně toxických a vedlejších účinků (Zhang et al., 2018).
Cistanche deserticola, také známý jako "Jin Ya" nebo "Mo Jing", je vytrvalá bylina s parazitickým růstovým zvykem. Je rozšířen především v suchých oblastech severní polokoule a jeho použití v Číně sahá až do starověkých textů, jako je např.Shennong Bencao Jing. Cistancheje vysoce ceněn pro svou schopnost zlepšit funkci ledvin, zlepšit vitalitu a vyživovat krev a esence (Zhou et al., 2023).
V této studii jsme použili multidisciplinární přístup – kombinující transkriptomiku, analýzu hmotnostní spektrometrie, WGCNA a experimentální validaci na zvířecích a buněčných modelech – abychom prozkoumali terapeutický potenciálCistanchepři astmatu. Náš výzkum identifikoval specifické aktivní sloučeniny a objasnil potenciální mechanismy účinku (viz obrázek 1). Tato zjištění poskytují nové poznatky o léčbě astmatu v rámci TCM a otevírají cestu pro další výzkum v této oblasti.
Obrázek 1. Diagram pracovního postupu výzkumu
A.Pomocí plicních tkání z modelu astmatu jsme provedli podrobnou analýzu sekvenování transkriptomu. To nám umožnilo prozkoumat molekulární podstatu astmatu a identifikovat klíčové cíle, které jsou reguloványCistanche deserticolazacházení.
B.Na základě transkriptomických dat jsme použili kapalinovou chromatografii – hmotnostní spektrometrii s vysokým rozlišením (LC-HRMS) ke zkoumání chemických složekCistanche. Tato analýza byla doplněna screeningem aktivních sloučenin prostřednictvím databáze systémů farmakologie tradiční čínské medicíny (TCMSP). Tento integrační přístup nakonec vedl k identifikaci pinoresinol 4-O- -D-glukopyranosidu (PG) jako hlavní bioaktivní složkyCistanche.
C.Abychom dále prozkoumali specifické cíle související s astmatem, provedli jsme analýzu sítě vážené genové koexprese (WGCNA). Tato analýza využívala data genové exprese k identifikaci modulů významně spojených s patologií astmatu. Hub geniNOS(indukovatelná syntáza oxidu dusnatého) byla identifikována integrační metodou protínáním kandidátních genů z každé analýzy.
D.Byla provedena studie molekulárního dokování za účelem predikce vazebné afinity mezi identifikovanou aktivní sloučeninou PG a iNOS. Poté následovala řada experimentálních validací.
02. Klíčová zjištění a hlavní body
Cistanche zmírňuje patologické změny u astmatických myší
K vyhodnocení účinkůCistanche deserticolana astmatu byly založeny zvířecí modely s nebo bezCistancheléčba, s použitím dexametazonu jako pozitivní kontroly (obrázek 2A a doplňkový obrázek 1). Hyperreaktivita dýchacích cest (AHR) byla hodnocena měřením hodnot Penh (obrázek 2B a doplňkový obrázek 1A). Výsledky ukázaly významné zvýšení hodnot Penh u myší vystavených HDM se zvýšenými koncentracemi acetylcholinu ve srovnání s kontrolními myšmi. Naproti tomu myši léčené sCistancheběhem modelové indukce ukázaly výrazné snížení hodnot Penh. Důležité je, že myši léčené sCistanchesamotný nevykazoval žádný významný rozdíl v hodnotách Penh ve srovnání s kontrolami.
Následně jsme analyzovali diferenciální počty buněk v tekutině z bronchoalveolární laváže (BALF), včetně celkových buněk, neutrofilů a eozinofilů (obrázek 2C a doplňkový obrázek 1B). Výsledky ukázaly významné zvýšení počtu buněk - zejména neutrofilů a eozinofilů - u HDM myší, což odráží zvýšený zánět plic a alergické reakce. Oproti tomu HDM+Cistanchemyši vykazovaly významné snížení těchto buněčných populací v BALF.
Navíc histopatologické barvení plicních tkání (obrázek 2D a doplňkový obrázek 1C) odhalilo významně zvýšené skóre zánětu u myší vystavených HDM, které se vrátily na výchozí hodnoty poCistanchezásah. Barvení PAS potvrdilo tato zjištění tím, že ukázalo významné zvýšení distribuce pohárkových buněk a sekrece hlenu u HDM myší, která byla snížena poCistanchezacházení. Zejména v nízkých dávkáchCistanche, zejména při 20 mg/kg, nevykazovaly významné zlepšení AHR nebo histopatologických znaků, což naznačuje účinek závislý na dávce (doplňkový obrázek 1).
Dále byly měřeny hladiny IgE, IL-5 a IL-13 (obrázek 2E), které ukázaly zvýšené hladiny u HDM myší, které byly obráceny poCistanchezacházení.
Obrázek 2. Cistanche zmírňuje patologické změny u astmatických myší.
A. Konstrukce modelu astmatu.
B. Hodnoty Penh pro každou skupinu myší vystavenou různým dávkám acetylcholinu.
C. Počet buněk BALF, včetně celkového počtu buněk, neutrofilů a eozinofilů.
D. Řezy plic z každé skupiny obarvené H&E a PAS.
E. Výsledky ELISA ukazující sérové hladiny IgE a IL-5/IL-13 u BALF.
Měřítko: 50 μm. Všechna data prezentovaná v této studii představují alespoň tři nezávislé experimenty a jsou vyjádřeny jako průměr ± standardní odchylka (SD).
Transkriptomická analýza odhaluje terapeutické účinky Cistanche u astmatických myší
Abychom dále prozkoumali terapeutické účinkyCistancheu astmatu bylo transkriptomové sekvenování provedeno na plicních tkáních myší vystavených samotné HDM a myší vystavených HDM iCistanche. Celkem643 odlišně exprimovaných genů (DEGs)byly identifikovány, včetně324 upregulována319 snížena regulacegenů (p < 0,05, |logFC| větší nebo rovno 0,5, obrázek 3A). Tepelná mapa znázorňovala hladiny exprese 20 nejlepších up- a downregulovaných genů (obrázek 3B).
Poté byly na DEG provedeny analýzy obohacení genové ontologie (GO) a Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Upregulované geny byly obohaceny hlavně o dráhy související s virovými odpověďmi, signalizací zprostředkovanou interferonem, signalizací receptoru typu NOD a signalizací IL-17 (obrázky 3C a 3D). Naproti tomu downregulované geny byly spojeny s dělením jádra, interakcí cytokin-cytokinový receptor a signálními cestami receptoru T buněk (obrázky 3E a 3F).
Další analýza za použití Gene Set Variation Analysis (GSVA) ukázala, žeCESTA EOZINOFILŮGSVA skóre bylo sníženo u myší současně léčených HDM aCistancheve srovnání s myšmi pouze s HDM, což je v souladu s pozorovaným snížením eozinofilů u BALF (obrázky 3G a 3H). Navíc bylo zjištěno, že dráhy úzce spojené s alergickým astmatem, jako je signalizace IL-5 a IL-4, jsou regulovány směrem dolů poCistancheošetření (obrázek 3H).
Nakonec to odhalila analýza obohacování genových sad (GSEA).Cistancheléčba byla zapojena do procesů souvisejících sglukokortikoidní signalizaceaimunitní cytokiny typu 2, které jsou obě úzce spjaty s patofyziologií astmatu (obrázek 4).
LC analýza HRMS s jednoduchou vazbou odhaluje aktivní složky Cianche. A. Celkový iontový chromatogram extraktu Cistanche deserticola monitorovaný v pozitivním iontovém módu. B a C. Iontové chromatogramy PG v pozitivním iontovém módu. D. MSMS profil PG.
Obrázek 6. Aktivní složky Cianche zjištěné analýzou LC-single HRMS. INZERÁT. Analýza obohacení cílů PD včetně genových sad GO, KEGG, Reactome a WikiPathways.
