Mechanistická studie mongolského bylinného receptu na bázi cistanche při léčbě akutního poškození ledvin: síťová farmakologie, molekulární dokování a přístup k validaci in vivo

2. Výsledky

2.1 Farmakologická analýza sítě

2.1.1 Screening aktivních složek a cílů mongolské preskripce na bázi Cistanche a budování sítě komponent-cíl

Podle screeningových kritérií bylo odebráno celkem 75 aktivních složek, včetně 15 zPiper longum, 8 odArekový ořech, 13 odAlpinia officinarum, 32 odSkořice, 7 odGranátové jablko, a 4 odAmomum villosum. Mezi nimiGranátové jablkoaAlpinia officinarumsdílené 3 komponenty aAmomum villosumaAlpinia officinarumsdílená 1 komponenta. Odpovídající cíle zahrnovaly 97 proPiper longum, 23 proArekový ořech, 188 zaAlpinia officinarum, 440 zaSkořice, 181 zaGranátové jablkoa 78 proAmomum villosum. Po odstranění duplikátů bylo získáno celkem 682 unikátních cílů. Tyto komponenty a cíle byly importovány do Cytoscape za účelem vytvoření vizuální sítě (obrázek 1), kde větší uzly indikují vyšší stupeň centrality.

 

 

 

2.1.2 Sběr AKI cílů

Cíle související s AKI byly shromážděny z následujících databází:

GeneCards: 11 304 cílů

OMIM: 638 cílů

TTD: 4 terče

DrugBank: 46 cílů

PharmGKB: 91 cílů

Po odstranění duplikátů bylo identifikováno celkem 11 792 jedinečných cílů souvisejících s AKI. Pro vizualizaci překrytí byl vytvořen Vennův diagram (obrázek 2).

2.1.3 Screening základních komponent a cílů a výstavba sítě PPI

Ze sítě složka-cíl v části 2.1.1 bylo identifikováno 7 hlavních aktivních složek mongolské receptury založené na Cistanche (viz tabulka 2). Vennův diagram ukázal 613 překrývajících se cílů mezi předpisem a cíli souvisejícími s AKI (obrázek 3). Ty byly vloženy do databáze STRING pro vytvoření sítě PPI, která identifikovala 54 potenciálních cílů a 6 hlavních cílů (obrázek 4).

Mongolský recept na zlepšení zdraví ledvin založený na Cistanche

Kontaktujte nyní

 

 

 

 

2.1.4 Analýza obohacení GO a KEGG

Analýza obohacení GO poskytla 3 943 anotací, včetně 3 454 biologických procesů (BP), 194 buněčných komponent (CC) a 295 molekulárních funkcí (MF). Bylo vizualizováno 10 nejlepších záznamů podle –log10 (P-hodnota).

BP: Aktivita transkripčního faktoru vázajícího DNA, regulace steroidních hormonů, diferenciace myeloidních buněk

CC: komplex regulátorů transkripce, membránový raft, vezikuly

MF: vazba transkripčního faktoru, vazba fosfatázy, vazba cytokinu (obrázek 5)

Analýza KEGG dráhy identifikovala 212 obohacených drah, přičemž prvních 20 vizualizovaných. Patří mezi ně:

Signální dráha PI3K/Akt

IL-17 signální cesta

TNF signální dráha

HIF-1 signální cesta (obrázek 6)

Síť cesty sloučenina-cíl-nemoc-cesta byla zkonstruována pro ilustraci vícecílového a vícecestného mechanismu mongolské medicíny založené na Cistanche při léčbě AKI (obrázek 7).

2.1.5 Výsledky molekulárního dokování

Základní komponentykvercetin, T-Muurolol, Kyselina hexadekanová, Alfa-karyofylen, Kyselina linolová, Cis-cinnamaldehydaFenethyl acetátbyly připojeny k hlavním cílůmAKT1 (PDB: 1 unq), TNF (PNR: 5uui), IL6 (PNR: 1alu), TP53 (PNR: 3d06), IL1B (PDB: 5r8q)aEGFR (PNR: 8a27).

Vazebná energie pod 0 kJ/mol indikuje potenciální vazbu, zatímco < –7 kJ/mol naznačuje silnou vazbu. Všechny dokovací energie byly pod –7 kJ/mol, což ukazuje na silné vazebné interakce. Bylo vizualizováno 6 nejlepších interakcí (obrázek 9):

IL1B-T-Muurolol

TP53 – cis-cinnamaldehyd

TP53 – alfa-karyofylen

IL1B – alfa-karyofylen

TNF-T-Muurolol

TP53-T-Muurolol

T-Muurolol a Alpha-Caryophyllene měly nejsilnější interakce s cíli, což z nich činilo pravděpodobně klíčové složky v léčbě AKI na bázi Cistanche.

2.2 Experimentální výsledky in vivo

2.2.1 Obecný stav, tělesná hmotnost a ledvinový index myší

Myši v modelové skupině vykazovaly snížený příjem potravy a výdej moči, letargii a zvýšenou dechovou a srdeční frekvenci. Tyto symptomy se v léčebných skupinách zlepšily. Ve srovnání s kontrolou měla modelová skupina myší významně sníženou tělesnou hmotnost (P < 0,01, F=6.979), zatímco skupiny s nízkou i vysokou dávkou vykazovaly významné zvýšení hmotnosti (P < 0,01, Obrázek 11). V modelové skupině byl významně zvýšený ledvinový index (P < 0,01, F=8.56) a po léčbě se snížily v závislosti na dávce (P < 0,05, Obrázek 12).

2.2.2 Vliv preskripce na bázi Cistanche na BUN, Scr a UA

Modelová skupina myší měla významně zvýšené hladiny močovinového dusíku v krvi (BUN), sérového kreatininu (Scr) a kyseliny močové (UA) ve srovnání s kontrolou (P < 0,01). Obě léčebné skupiny snížily BUN (P < 0,01, F=12.46a skupina s vysokou dávkou významně snížila hladiny Scr a UA (P < 0,01, F=12.8 a 13,77, respektive). UA byla významně nižší ve skupině s vysokou dávkou než ve skupině s nízkou dávkou (P < 0,05, Obrázek 13).

2.2.3 Histopatologické změny v ledvinové tkáni (HE barvení)

Barvení HE ukázalo normální morfologii ledvin v kontrolní skupině. Modelová skupina vykazovala odlupování tubulárních epiteliálních buněk, odlitky, glomerulární otok a zánětlivou infiltraci. Obě léčené skupiny vykazovaly oslabené patologické poškození (obrázek 14).

2.2.4 Vliv na TNF-, IL-6 a IL-1

Tyto zánětlivé cytokiny jsou hlavními cíli léčby založené na Cistanche. Hladiny TNF-, IL-6 a IL-1 byly v modelové skupině významně zvýšené (P < 0,01, Obrázek 15). Obě léčebné skupiny významně snížily tyto hladiny, přičemž skupina s vysokou dávkou vykazovala výraznější účinky.

2.2.5 Účinek na expresi proteinu PI3K/Akt

Ve srovnání s kontrolou byly hladiny exprese proteinu PI3K a p-Akt/Akt v modelové skupině významně sníženy (P < 0,05). Léčba významně obnovila tyto hladiny způsobem závislým na dávce (P < 0,01, Obrázek 16).

3. Diskuse

AKI zůstává hlavním globálním zdravotním problémem s více než 2 miliony úmrtí ročně. Jeho složitá etiologie, vysoký výskyt a špatná prognóza představují velkou zátěž pro pacienty a zdravotnické systémy. V současné době nejsou k dispozici žádné účinné léky; léčba je do značné míry podpůrná a nákladná.

Podle tradiční mongolské medicíny se ledviny řídí podleBadaganprincipu a patří k prvku „voda“, regulující tělesné tekutiny. Přebytek Badaganu vede k vnitřní vlhkosti a dysfunkci ledvin. TheMongolský vzorec na bázi Cistanche, složený zCistanche, Granátové jablko, Skořice, Piper longum, Alpinia officinarumaAmomum villosum, je navržen tak, aby zahříval ledviny a obnovoval rovnováhu mezi třemi kořeny (Badagan, Heyi a Shira).

Každá bylina má specifické funkce:

Cistanche: tonizuje jang ledvin, zlepšuje krevní oběh

Piper longum: zahání chlad, posiluje konstituci

Alpinia officinarum: prohřívá žaludek, zmírňuje bolest

Skořice: ohřívá jang ledvin, dodává energii

Granátové jablko: uhasí žízeň, zmírní bolest

Amomum villosum: stahuje a zahřívá slezinu
Společně vypuzují ledvinový chlad a obnovují rovnováhu, čímž léčí poruchy ledvin.

Tato studie použilasíťová farmakologiesystematicky zkoumat aktivní látky a mechanismy mongolské medicíny založené na Cistanche. Identifikované základní komponenty -kvercetin, T-Muurolol, Kyselina hexadekanová, Alfa-karyofylen, Kyselina linolová, Cis-cinnamaldehydaFenethyl acetát- jsou podpořeny literaturou:

kvercetinsnižuje apoptózu a zánět v AKI

T-Muurolol, z esenciálních olejů, má protizánětlivé vlastnosti

Kyselina hexadekanováinhibuje buněčnou proliferaci

Alfa-karyofylenmá protizánětlivé, antimikrobiální a protirakovinné účinky

Kyselina linolovámoduluje zánět zprostředkovaný makrofágy

Cis-cinnamaldehydvykazuje antioxidační a antibakteriální aktivitu

Fenethyl acetátreguluje nervový systém prostřednictvím aromaterapie

Analýza sítě PPI odhalila hlavní cíle:AKT1, TNF, IL6, TP53, IL1B, EGFR. Ty se podílejí na zánětu, přežití buněk, apoptóze a imunitní regulaci.

Obohacení GO a KEGG navrhlo složité biologické procesy a zejména klíčové cestyPI3K/Akt, IL-17, TNFaHIF-1. Dráha PI3K/Akt byla nejvíce obohacena a hraje kritickou roli v metabolismu, růstu a zánětu. Modulace této dráhy může zmírnit AKI snížením apoptózy a zánětu.

Molekulární dokování potvrdilo silnou vazbu mezi základními sloučeninami a cíli, což podporuje jejich význam při léčbě AKI.

Experimenty in vivopotvrdily farmakologické nálezy sítě:

Zlepšená tělesná hmotnost a index ledvin

Snížené BUN, Scr a UA

Zmírněné histopatologické poškození

Snížené úrovně TNF-, IL-6, IL-1

Upregulovaná exprese PI3K a p-Akt/Akt

mechanicky,PI3Kpřevede PIP2 na PIP3, který se aktivujeAktpotlačení uvolňování zánětlivých cytokinů. Snížení zánětu podporuje opravu tubulárního epitelu a obnovuje funkci ledvin.

 

Závěr

Tato studie to odhalujeMongolská medicína založená na Cistanche léčí AKIprostřednictvím více aktivních sloučenin, cílů a cest - zejména prostřednictvímSignální dráha PI3K/Akt, který moduluje zánět a chrání funkci ledvin. Zatímco výsledky farmakologie sítě byly ověřeny na zvířecích modelech, budoucnostin vitro a rozsáhlé klinické studiejsou potřebné k podpoře klinického použití a rozvoje tradiční mongolské medicíny pro AKI.