Mehhaanilised ülevaated glükolipiidide metaboolsete häirete ravimiseks mõeldud Cistanche-põhisest valemist: multi-omika ja eksperimentaalne uuring

4. Tulemused

4.1 Kattuvate sihtmärkide tuvastamineCistanche valemja glükolipiidide ainevahetuse häire

Põhineb sõrmejälgede profileerimiselCistanche-põhine valem, ennustasime selle peamiste aktiivsete komponentide sihtmärke -mangiferiin, koptisiin, jatrorrhisiin, salvianoolhape B, aloiin, berberiin, palmatiin ja lovastatiin- päringu kauduCTDjaSwissTargetPredictionandmebaasid. Pärast duplikaatide eemaldamist on kokku958 sihtmärkituvastati. Vahepeal1962 geenidGlükolipiidide metaboolse häirega seotud häired leiti leheltGeneCardsandmebaasi. KasutadesVennDiagrammtarkvara, tuvastasime341 kattuvat sihtmärkitaimse valemi ja haigusega seotud geenide vahel (joonis 2A). Seejärel imporditi need sihtmärgid ja nende vastavad aktiivsed komponendidCytoscapekomponentide ja sihtmärkide interaktsioonivõrgustiku konstrueerimiseks (joonis 2B), mis näitas aktiivsete ühendite ja sihtmärkide vahelist tugevat koostoimet.

Akteosiid in cistanche glükolipiidide ainevahetushäirete korral

 

Lisateavet cistanche eeliste kohta

 

 

Joonis. 2 Potentsiaalsete sihtmärkide sõelumine glükolipiidide metabolismi häire parandamiseks JTTZF-iga

Joonis. 3 JTTZF ja glükolipiidide metabolismi häire kattuvate sihtmärkide PPI võrguanalüüs

 

4.2 Kattuvate sihtmärkide PPI võrguanalüüs

341 kattuvat sihtmärki imporditiSTRINGandmebaasi loomiseks avalgu-valgu interaktsiooni (PPI) võrgustikkasutades Cytoscape'i (joonis 3). Tuvastati 10 suurimat sõlmpunkti geeni, millel on kõrgeim väärtus:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) ja IL-1 (28). Neid peeti peamisteks sihtmärkideks, mille kaudu Cistanche valem võib avaldada terapeutilist toimet glükolipiidide ainevahetushäiretele.

Joonis. 4 GO ja KEGG raja rikastamise analüüs

 

4.3 GO ja KEGG raja rikastamise analüüs

Võimalike sihtmärkide bioloogiliste rollide selgitamiseks tegimeMINNAjaKEGGrikastamise analüüsid. GO tulemused näitasid, et bioloogilised protsessid olid peamiselt rikastatudsignaaliülekannejatranskriptsiooni reguleerimine(nt "RNA polümeraasi II promootori transkriptsiooni positiivne regulatsioon", "geeniekspressiooni positiivne regulatsioon"). Peamised mobiilsed komponendid hõlmasidplasmamembraan, rakuväline eksosoomjaendoplasmaatiline retikulum. Kaasa arvatud molekulaarsed funktsioonidvalgu sidumine, identne valkudega seonduminejaATP sidumine(Joonis 4A).

KEGG analüüs näitas, et kandidaatsihtmärgid olid rikastatud radade, sealhulgasvähi teed, lipiidid ja ateroskleroos, PI3K-AKTjaMAPK signaalirajad(Joonis 4B), mis viitab sellele, et need rajad võivad olla glükolipiidide metabolismi parandamise valemi mehhanismi aluseks.

Akteosiid in cistanche glükolipiidide ainevahetushäirete korral

 

4.4 Ravimi – komponendi – jaoturi sihtmärgi – raja võrgu ehitamine

Me kaardistasimetoimeained, peamised eesmärgid, ja20 parimat KEGG-ga rikastatud radaCytoscape'i, et luua kõikehõlmavravim-komponent-sihtmärk-radaVõrk (joonis 5). Võrgustik näitas, et erinevad komponendid toimivad erinevatele sihtmärkidele ja üksikuid sihtmärke võivad mõjutada mitmed ühendid. Need sihtmärgid osalevad erinevates bioloogilistes protsessides ja signaaliradades, mis peegeldavadmitme komponendi, mitme sihtmärgi ja mitme rajagatraditsioonilise hiina meditsiini nagu Cistanche omadused.

 

Joonis. 5 JTTZF-aktiivsete koostisosade-jaoturi sihtmärkide-teede võrguskeem

Akteosiid in cistanche glükolipiidide ainevahetushäirete korral

 

Tabel 2 Molekulaarse dokkimise teave põhikomponentide ja põhisihtmärkide AKT1, FN1 ja IL-6 kohta

4.5 Molekulaarse dokkimise valideerimine

Aktiivsete komponentide ja peamiste sihtmärkide vahelise seondumisafiinsuse hindamiseks kasutati molekulaarset dokkimist. Üldiselt on sidumisenergia väiksem kui−4,25 kcal/molnäitab potentsiaalset koostoimet; vähem kui–5,0 kcal/molviitab heale sidumisele; ja vähem kui−7,0 kcal/molnäitab tugevat seondumisafiinsust.

Dokkimise tulemused näitasid sedaAKT1, FN1 ja IL-6oli tugev seondumisafiinsus kõigi 8 aktiivse ühendiga (tabel 2). Eelkõigesalvianoolhape B–AKT1 (−9,328 kcal/mol), salvianoolhape B-FN1 (-8,626), mangiferiin – AKT1 (−8,366), aloiin ​​– AKT1 (−8,317), koptisiin – AKT1 (−8,117)jalovastatiin-AKT1 (-8,113)avaldasid tugevaimat interaktsiooni, mis viitab stabiilsele seondumisele (joonis 6).

 

Joonis. 6 Molekulaarse dokkimise tulemused südamiku tõrva vahel

saab ja põhikoostisosad [kuus madalaima afiinsusega tulemust (alla -8)]

Joonis. 7 Molekulaardünaamika simulatsiooni tulemused

4.6 Molekulaardünaamika simulatsioon

Allutati kuus tugevaima seondumisafiinsusega ligandi-retseptori kompleksimolekulaardünaamika simulatsioon. TheRMSDkõveradlovastatiin-AKT1, koptisiin – AKT1jasalvianoolhape B-AKT1kompleksid püsisid suhteliselt stabiilsena 0–10 ns jooksul ja nendeRMSFväärtused olid madalad, mis näitab dokkimiskomplekside head struktuurset stabiilsust (joonis 7).

4.7 In vivo eksperimentaalne valideerimine

A glükolipiidide metaboolse häire hiiremudelasutati. Pärast ravi Cistanche valemiga langes tühja kõhu veresuhkru tase võrreldes mudelrühmaga oluliselt (P < 0,01). Pärast 14-nädalast ravi,suukaudne glükoositaluvuse test (OGTT)näitas ka paranenud glükoositaluvust (P < 0,01). Lisakskehakaaljatriglütseriidide tasetolid oluliselt vähenenud (P < 0,01) (Joonis 8).

Joonis . 8 JTTZF parandab vere glükoosisisaldust ja vere lipiide glükolipiidide metabolismi häirega hiirtel. Andmed koguti 6-nädalase mudeli loomise alguses ja lõpus ning 8-nädalase sekkumise ajal

 

Joonis. 9 JTTZF mõju lipiidide ja aterosklerootilisele rajale

 

Joonis. 10 JTTZF mõju CTNNB1, ESR1, FN1 ja EGFR tasemetele glükolipiidide metabolismi häirega hiirte maksas

Joonis. 11 JTTZF-i toimemehhanism glükolipiidide metabolismi häirete parandamisel

 

Regulatiivsete mehhanismide uurimiseks uurisime võtmegeenide ekspressioonilipiidide ja ateroskleroosi rada. mRNA tasemedNF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53jaAKT1olid oluliselt alla reguleeritud (P < 0,05). Akt ja NF-κB p65 fosforüüliminemaksas vähenes ka valgu taseIL-1, IL-6, TNF-jap53 (P < 0,05) (Joonis 9).

Edasi,qRT-PCRjaWestern blotanalüüs näitas sedaFN1jaEGFRolid oluliselt alla reguleeritud, samasCTNNB1jaESR1olid ravitud hiirte maksakudedes oluliselt ülesreguleeritud (P < 0,05) (Joonis 10).

5. Arutelu

Elustiili muutuste ja vananeva elanikkonna tõttu on glükolipiidide ainevahetushäired väga levinud, kuid halvasti juhitavad. Patogenees hõlmabneuroendokriinne tasakaalutus, insuliiniresistentsus, oksüdatiivne stress, põletikjasoolestiku mikrobiota düsbioos. Praegused ravimeetodid on sageli suunatud ühele mehhanismile või haigusele, mis viib ebaoptimaalsete tulemusteni.

Kuigimetformiinjääb esmavaliku diabeediravimiks, selle seedetrakti kõrvaltoimed piiravad selle kasutamist. TheCistanche-põhine valem, mõeldud düslipideemia ja seedetrakti kuumuse sündroomiga T2DM-patsientidele, võimendabmitmekomponendiline, mitme sihtmärgiga ja multifunktsionaalnetraditsioonilise meditsiini eelised. Varasemad uuringud näitavad, et see saavutab metformiiniga võrreldava glükeemilise kontrolli, parandades samal ajal kehakaalu, BMI-d, vööümbermõõtu ja lipiidide taset.

Nendest eelistest hoolimata jääb selle toimemehhanism ebaselgeks. Meie uuring kasutasvõrgufarmakoloogia, molekulaarne dokkimine, molekulaarne dünaamika ja loomade valideerimineuurida selle terapeutilist potentsiaali.

TuvastasimeTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1, IL-6jaEGFRsõlmpunkti sihtmärkidena. Need on tugevalt seotud põletiku, insuliiniresistentsuse, adipogeneesi, ateroskleroosi ja glükoosi homöostaasiga.

NF-κB1vahendab põletikust põhjustatud insuliiniresistentsust.

IL-1, IL-6, TNF-soodustab naastude teket ja veresoonte tüsistusi.

CTNNB1 (-kateniin)osaleb Wnt signaaliülekandes ja pärsib adipogeneesi.

AKT1reguleerib energia ainevahetust ja kaitseb dieedist põhjustatud rasvumise eest.

ESR1parandab glükoosi homöostaasi; selle puudus põhjustab rasvumist ja IR-i.

FN1aitab kaasa varajasele ateroskleroosile ja veresoonte lupjumisele.

TP53osaleb lipiidide metabolismis ja võib põhjustada põletikku ja IR-i.

EGFRaktiveerimine halvendab insuliini ja adiponektiini sekretsiooni.

GO ja KEGG rikastamine kinnitas, et peamised sihtmärgid on seotudsignaaliülekanne, transkriptsiooni reguleerimine, PI3K-AKT, MAPKjalipiidide ja ateroskleroosi rajad-kõik on kesksed glükolipiidide ainevahetuse häired.

Huvitaval kombelvähiga seotud teedilmus ka, võib-olla tänumitme eesmärgiga loodusvähivastased komponendidmeeldibmangiferiin.

Dokkimine ja simulatsioon kinnitasid tugevat vastasmõjusalvianoolhape B, koptisiinjaAKT1, mis viitab selle pöördelisele rollile. Loomkatsed kinnitasid valemi võimet parandada vere glükoosisisaldust, lipiidide taset ja põletikumarkereid peamiste radade ja sihtmärkide moduleerimise kaudu.

 

6. Järeldus

Kasutades integreeritud lähenemisviisi kombineeridesvõrgufarmakoloogia, molekulaarne dokkimine, molekulaarne dünaamika ja in vivo katsed, selgitas see uuring mehhanisme, mille abilCistanche-põhine valemparanebglükolipiidide ainevahetushäired. Valem toimib kaudumitme komponendi, mitme sihtmärgi ja mitme rajagastrateegiad, eelkõige kaasatesAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1jaESR1.

Selle modulatsioonlipiidid ja ateroskleroos, PI3K-AKTjaMAPKaitab kaasa glükeemilisele kontrollile, lipiidide reguleerimisele ja veresoonte kaitsele. Need leiud annavad teoreetilise aluse selle kliinilisele rakendamisele ja edasisele arengule glükolipiidide ainevahetushäirete ja nendega seotud tüsistuste ravis.