Silico-põhises ekraanis sünergistlikud ravimkombinatsioonid ravimtaimedest: juhtum, milles kasutati Cistanche Tubulosa-Ⅰ

Neurogeenne neuroinflammatsioon on määratletud as kaasasündinud ja adaptiivsete immuunrakkude, vaskulaarsete rakkude ja neuronite organiseeritud toimed, mille käivitavad patoloogilised seisundid ja suurenenud neuronaalne aktiivsus kesknärvisüsteemis (KNS). Tõenäoliselt mängib see rolli kesknärvisüsteemi põletikuliste reaktsioonide käivitamisel selliste seisundite korral nagu valu, psühholoogiline stress ja epilepsia või muutub see neurodegeneratiivsete haiguste patogeenseks teguriks. Praegused agendidneuropõletiku ravikuuluvad enamasti monoteraapiasse, sealhulgas dopamiin, somatostatiin, neuropeptiid, adenosiin jne. Kuid näiteks levinud, kuid vanade ravimite COX-i inhibiitorite, mittesteroidsete põletikuvastaste ravimite (MSPVA-de) pikaajaline kasutamine võib põhjustada kõrvaltoimeid, seedetrakti kahjustusi või kardiovaskulaarseid riske. ja kliiniliste uuringute tulemused on endiselt ebarahuldavad, seega on vajadus uute neuropõletike ravimeetodite järele rahuldamata.

LOODUSLIK TUBULOOS ALŽEIMERI HAIGUSE RAVIKS PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Uudne ravimite kombinatoorse ravi võib olla tõusuteel strateegia, et rahuldada uudsete ravimite väljatöötamise vajadusi ning ületada tõkked keeruliste haiguste ravis. Kombineeritud või mitmekomponentne ravi võib täita ülaltoodud nõudeid, mille puhul kasutatakse kahte või enamat ravimit koos loetletud eelistega: suurem efektiivsus, minimaalne ristresistentsus, väike annus, samas vähem kõrvaltoimeid ja väiksem toksilisus võrreldes ühe ravimiga ainetega6 . Seda on kasutatud keeruliste haiguste ravis ligi 30 aastat. Intrigeeriv, ravimite kombinatsioonravi rakendatakse ka neuroloogiliste haiguste uurimisel, näiteks glimepiriidi ja ibuprofeeni kombinatsioon võib tõhusaltvähendada põletikku Alzheimeri tõve (AD) korralvõi ketamiin/atropiin võib vähendada põletikueelse valgu ekspressiooni epilepsiahiirtel. Sünergistlikud ravimikombinatsioonid võivad seetõttu tuua uut inspiratsiooni neuropõletiku tõhusate ravimeetodite leidmiseks. Seega, kuidas saaksime purustada kõva pähkli, et saavutada optimaalsed kombinatoorsed ravimid?

Tänapäeval on ravimikombinatsioonide väljasõelumiseks kasutusel järgmised lähenemisviisid: ravimipaaride süstemaatilised uuringud in vitro, näiteks suure läbilaskevõimega sõelumismeetod11 ja interakteeruvate ühendite multipleksskriining (MuSIC) või paarikaupa ravimite kombinatsioonide hindamine suurte ravimitega. mastaapsed katsed. Sellegipoolest võib tõhusate ravimikombinatsioonide hindamisel paratamatu probleem olla tööjõu, loodusvarade liigne tarbimine ja raske empiirilise testimise aeg. Vastuseks puuduste kõrvaldamisele ilmnevad kombineeritud ravimite avastamiseks ka võrgustiku analüüsil põhinevad lähenemisviisid, eriti geneetilise interaktsiooni võrgustike keemiliste süsteemide bioloogia andmed ning molekulaarsed ja farmakoloogilised andmed. Lisaks pakkus üha suurem hulk uurijaid välja uudseid võrgupõhiseid lähenemisviise optimaalsete kombinatsioonide ennustamiseks ja pakkus vahepeal vastavat eksperimentaalset valideerimist, nii et võrgu ennustamise integreerimine eksperimentaalse valideerimisega võib olla kombinatsioonide ennustamise valdkonnas uus trend.

Taimsed ravimid sisaldavad märkimisväärsel hulgal valemeid (mandariini keeles Fang-Ji) ja keemilisi koostisosi, mis moodustavad looduslike toodete andmebaasi, mis võimaldab pakkuda uuenduslikke vihjeid, ja fundamentaalseid bioloogiaandmeid ravimite kombinatsioonide väljatöötamiseks, nagu ütles professor Li.ja professor Liu tutvustasid integreeritud bioloogial põhinevaid terviklikke analüüsimeetodeid taimsete ravimite molekulaarsete mehhanismide lahtimõtestamiseks: Liu-Wei-Di-Huang pill või Reducing Injection. Oma eelmises töös leidsime, et mitte ainult kaks tüüpilist ürti Lonicera japonica ja Fructus Forsythiae avaldavad sünergistlikku toimet influenzale või põletikule, vaid ka ühenditel rutiin ja amentoflavoon on sünergistlik toime depressiooni ennetamisel.

Praeguses töös töötame välja süsteemse farmakoloogia lähenemisviisi, et avastada sünergistlikke ravimite kombinatsiooneürt Cistanche tubulosa(SCHENK) R. WIGHT, on välja pakutud järgmised sammud: esiteks valime ravimisarnasuse ennustamise kaudu välja bioaktiivsed ühendid, mida kasutatakse söödana seotud sihtmärkide leidmiseks. Ja seejärel, inspireerituna "võrgusihtmärgil" põhinevast paradigmast, mille eesmärk on seada esikohale sünergistlike ainete kombinatsioonid suure läbilaskevõimega viisil, omandame potentsiaalsete ühendite hulgas tõhusad ravimikombinatsioonid, mis põhinevad ettevõttesisesel algoritmil, mida nimetatakse tõenäosuste kogumismeetodiks (PEA)26. kõrge koolitustõhususe, ulatusliku rakendatavusega ja kahe kvantitatiivse indeksiga, mis kirjeldavad ravimikombinatsiooni omadusi. Lõpuks kasutame saadud sihtmärke ja kandidaatpaaride ühendeid võrgu/raja loomiseks ning seejärel analüüsime, et kodeerida Cistanche tubulosa mehhanismi neuropõletikul terviklikult. Näiteks on see esimene kord, kui süsteemfarmakoloogial põhinevatest looduslikest toodetest välja sõeluda tõhusad ravimikombinatsioonid, integreerides arvutusmeetodeid ja eksperimentaalset valideerimist, et kinnitada ennustuse usaldusväärsust. Usume, et see võib aidata isikupärastada neuropõletike ravi, parandada meie arusaamist tõhusast neuroprotektiivsest arengust ja aidata tulevasi prekliinilisi uuringuid.

CISTANCHE TUBULOOS NEUROPÕLETIKKU REGULEERIMISEKS PARKINSONI tõve korral PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Tulemused

Cistanche tubulosa sihtmärgid

Neuropõletikuga seotud sihtmärkide saamiseks saavutame esmalt Cistanche tubulosa (SCHENK) R. WIGHT koostisained, otsides TCMSP andmebaasist (http://lsp.nwu.edu. cn/), mille tulemuseks on 10 3 ühendit (täiendav tabel S1, vt materjalid ja meetodid). Seejärel analüüsime nende ravimisarnasust, rakendades meie eelmises töös konstrueeritud DL-ennustusmudelit (vt materjalid ja meetodid). Sel viisil saavutame 63 potentsiaalset bioaktiivset ühendit (täiendav tabel S2), mille DL-indeks on suurem või võrdne 0, 18. Seejärel tuvastame SysDT ja WES algoritmide abil nende potentsiaalsete bioaktiivsete ühendite 117 sihtmärki. Lõpuks leitakse pärast müra ja vigade kustutamist 43 potentsiaalset sihtmärki (täiendav tabel S3), mis on tihedalt seotud neuropõletikuga, kaardistades ühendite 117 sihtmärki CTD andmebaasi.

GOBP rikastamise analüüs sihtmärkide jaoks

Kontrollimaks, kas potentsiaalsete bioaktiivsete ühendite sihtmärgiks olevad valgud on tihedalt seotud neuropõletikuga, teostame GOBP rikastamise analüüsi, kaardistades sihtmärgid DAVID-iga. Joonisel 1 on kujutatud GO puu, mis esindab oluliselt rikastatud GOBP terminite tulemusi (P väärtus väiksem või võrdne 0,05), kus sihtmärgid on liigitatud 20 erinevasse rühma, näiteks veresoonte silelihaste positiivne regulatsioon. rakkude proliferatsioon ja leukotsüütide migratsiooni positiivne reguleerimine. Nende rühmade hulgas on keemiline sünaptiline ülekanne, põletikuline reaktsioon, raku-raku signaalimine ja nii edasi kõik tihedalt seotud neuroinflammatsiooniga. Näiteks neuroinflammatoorsete haiguste ajal esinevad sünaptilised muutused on suures osas vahendatud põletikuliste tsütokiinide poolt, mis vabanevad infiltreeruvatest T-rakkudest ja aktiveeritud mikrogliiast ning on vähemalt osaliselt vastutavad pöördumatu dendriitpatoloogia eest. Need tähelepanekud viitavad ühiselt sellele, et eeldatavad sihtmärgid võivad tõenäoliselt kaasa aidata neuropõletiku ravile.

Liitsihtvõrgu ehitamine ja analüüs

Üldiselt on teostatavad ja tõhusad kombineeritud ravid ideaalsete farmakokineetiliste omadustega bioaktiivsete ühendite kombinatsioonid, mis võivad konkreetseid sihtmärke reguleerides tasakaalustada haigusvõrgustikku. Seetõttu konstrueerime nende topoloogiliste suhete kontrollimiseks täiendavalt staatilise ühendi-sihtvõrgu. Nagu on näidatud joonisel 2, näitab kahepoolne ühend-sihtmärk (CT) võrgustik 482 interaktsiooni 63 ühendi ja 43 sihtmärgi vahel visuaalselt ahvatleval viisil. Analüüsime sõlmede kraadi ühend-sihtvõrgus, mille tulemuseks on keskmine aste ühendi kohta vastavalt 11, 209 ja 7, 651 sihtmärgi kohta. Täheldame, et 63 ühendi hulgast kohandavad 38 neist rohkem kui 7 sihtmärki (keskmisest astmest suuremad), avaldades nende vahel potentsiaalset sünergistlikku mõju.

Näiteks süringiin (mol30) suhtleb kõige suurema hulga sihtmärkidega, mis võivad mängida võrgus sõlmpunkti rolli. Huvitaval kombel tõestab uuring, et Euonymus alatus (Tunb.) Sieb. (Celastraceae) omab neuropõletikuvastast toimet, pärssides NO tootmist27. 2'-atsetüüllakteosiid (mol42) kontrollib 10 erinevat sihtmärki (kraad{7}}). Nende sihtmärkide hulgas on HSPB1 (tuntud ka kui HSP27) näiteks molekulaarne chaperone, millel on paljudes haiguste ja vigastuste mudelites neuroprotektiivsed omadused. Verbaskosiidi (mol33) puhul hõlmavad selle bioaktiivse ühendi neuroprotektiivsed omadused transkriptsioonifaktorite moduleerimist ja

järelikult muutis geeniekspressiooni, mille tulemuseks on põletiku vähenemine. Väärib märkimist, et kuigi võrgu topoloogiaomadus ei kaldu selle pooleehhinakosiid(mol41, kraad=7), on see potentsiaalne uudne suukaudselt manustatav aktiivne ühend neuropõletiku ja sellega seotud signaalide reguleerimiseks Parkinsoni tõve korral ning võib pakkuda uue väljavaate kliiniliseks raviks. Kokkuvõttes näitavad need tulemused, et kõik sõelutud potentsiaalsed aktiivsed ühendid on seotud neuropõletikuga ja neid võib pidada ravimikombinatsioonide ennustamise andmekogumiks.

Compound-Target-Pathway võrgu ehitamine ja analüüs

Kasutades PEA algoritmi, saame 10 erinevat ravimikombinatsiooni (tabel 1), mis hõlmavad 12 ühendit. Kõik need ravimikombinatsioonid on suure sünergia tõenäosusega, mis näitab kahe ühendi sünergia esilekutsumise võimalust.

Seetõttu peetakse neid ühendeid teatud määral farmakoloogilisteks põhiaineteksCistanche tubulosa. Nende ühendite sihtteabe ja DAVID-ist tuletatud radade põhjal loome ühendi-sihtrada (CTP) võrgu, et eelnevalt valgustada nende ühendite molekulaarseid mehhanisme. Saadud ühendi-sihtmärgi raja võrk koosneb 47 sõlmest ja 99 servast. Nagu on näidatud joonisel fig 3, võivad need ühendid toimida mitte ainult ülesvoolu, vaid ka neuropõletikuga seotud allavoolu valkudele, eriti põletikumarkerite otsestele indikaatoritele.

Täpsemalt, valdav enamus ühendeid on suunatud ülesvoolu valkudele, nagu HSPB1, HTR2A, NTSR1 ja teised, mis näitab nende ühendite makroregulatsiooni neuropõletike raviks. Näiteks ühend ehhinakosiid (mol41) on suunatud VEGF-i rajale läbi valgu HSPB1 (täiendav joonis 1). Õnneks näitavad uuringud, et HSPB1-l on olulised tsütoprotektiivsed omadused mitmetes neuroloogiliste haiguste mudelites in vivo või in vitro ja see võib mängida rolli põletikuvastases toimes, reguleerides tuumafaktor-κB (NF-KB) signaaliülekande rada. Lisaks näitab uuring ka seda, et R-Ras võib osaliselt reguleerida endoteelirakkude angiogeenset aktiivsust VEGF-i signaaliraja p38 mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaasi (p38 MAPK)-HSPB1 telje inhibeerimise kaudu.

Saame panna selle ühendi tubulosiid A (mol56) sihtima kaltsiumi signaaliülekanderada läbi valgu NTSR1 võrgus. Kõik on teada, et kaltsiumiioonid (Ca2+) on immuunsüsteemi rakkudes universaalsed teiseks sõnumitoojaks. Sünaptilise aktiivsuse vähenemine või ekstrasünaptilise N-metüül-D-asparagiinhappe (NMDA) retseptori signaaliülekanne võib põhjustada tuuma kaltsiumi düshomeostaasi, suurendades seeläbi neurodegeneratsiooni ja kognitiivse düsfunktsiooni esinemist. Lisaks on sihtvalk NTSR1 G-valguga seotud retseptorite suure superperekonna liige ja signaaliülekanne genereeritakse siduvate G-valkude kaudu, mis võivad aktiveerida fosfatidüülinositool-kaltsiumi teise sõnumikandja süsteemi ja allavoolu MAP kinaase.

Teine näide on see, et ühend 2'-atsetüüllakteosiid (mol42) on suunatud GnRH signaaliülekanderajale läbi valgu PRKCD. PRKCD, üks PKC isovorme, on peamine vahendaja rakuväliste reguleeritud proteiinkinaaside1/2 MAPK (ERK1/2 MAPK), c-Jun N-terminaalsete proteiinkinaaside MAPK (JNK MAPK) ja p38 MAPK aktiveerimisel gonadotropiini vabastamise teel. hormoon (GnRH)40. Ja GnRH-stimuleeritud signaalivõrgu võtmeprotsessidena võivad allavoolu MAPK kaskaadid ja arahhidoonhappe (AA) metaboliidid toota põletikulist valku COX{13}}. Kannosiid O (mol18) ja syringin (mol30) interakteeruvad otseselt allavoolu valkude PTGS2, NOS2 ja teiste põletikunäitajatega, mis on ühendite tõhususe intuitiivne mõju. Uuring näitab, et syringiin võib pärssida tuumori nekroosifaktori (TNF-) tootmist lipopolüsahhariidide (LPS) poolt stimuleeritud RAW264.7 rakkudes42. Teised uuringud näitavad, et syringiin võib samuti alandada NO kontsentratsiooni ja NOS aktiivsust43 või prostaglandiini E244 tootmist. Isoakteosiid (mol43) on suunatud MMP9-le, on kesknärvisüsteemis oluline tegija ja oleks oletatav vahendav ensüüm neuropsühhiaatriliste häirete, näiteks skisofreenia ja bipolaarse haiguse korral. NF-κB lagunemine ja p38, ERK1/2, JNK MAPK või Akt (valgukinaas B) fosforüülimine ülesvoolu signaaliradade puhul võib moduleerida MMP9 geeni ekspressiooni ja MMP9 inhibeerimist, mis võib vähendada indutseeritava lämmastikoksiidi süntaasi ekspressiooni. (iNOS) aktiveeritud rakkudes.

LOODUSLIK CISTANCHE TUBULOSA VÄHENDAMISEKSNEUROINPÕLETIKPHGS75% ECH 30% ACT 12%

Raja analüüs

Sisseehitatud "neuropõletiku rada" konstrueeritakse, integreerides ühendi-sihtmärgi-raja võrguanalüüsi kaudu saadud võtmeradu, sealhulgas Alzheimeri tõve rada, kaltsiumi signaalirada, GnRH signaalirada, VEGF-i signaalirada ja serotonergiline sünaps. 43 sihtmärgist 19 saab kaardistada "neuropõletiku rajaga". Nagu on näidatud joonisel fig 4, esindab Cistanche tubulosa "neuropõletiku rajal" levivate aktiivsete ühendite sihtmärke. "Neuropõletiku rada" on klassifitseeritud 13 erinevasse ravimoodulisse, nagu rakusurm, apoptoos, põletik ja neuroprotektsioon. Selles uuringus võtame näitena rakusurma, põletiku ja neuroprotektsiooni moodulid, et selgitadaCistanche tubulosa neuropõletiku jaoks.

Rakusurma moodul

Alzheimeri tõve rajal asuvad sihtmärgid on peamiselt seotud rakusurma protsessiga, mis viitab sellele, et rakusurm on tihedalt seotud neuroinflammatsiooniga. Uuringud näitavad, et mikrogliia poolt vahendatud neuropõletik aitab kaasa neuronaalsete rakkude surmale, mis ei piirdu konkreetse haigusega, vaid on seotud mitmesuguste haigustega, nagu isheemia, Parkinsoni tõbi ja Alzheimeri tõbi. Nagu on näidatud joonisel 4,

Sihtmärke APP, GRIN2B ja MAPT reguleerivad Cistanche tubulosa aktiivsed ühendid, mis näitab, et need võivad pärssida rakusurma ja pakkuda seeläbi neuropõletiku ravi. Huvitav on see, et APP rakusisene domeen kahjustab täiskasvanud neurogeneesi transgeensetel hiirtel, kutsudes esile neuropõletiku. MAPT võimetus korralikult reguleerida neuronaalsete mikrotuubulite dünaamikat ja seega vahendada neuronaalsete rakkude surma. Kõik need näitavad, et Cistanche tubulosa võib ravida neuropõletikku, pärssides rakusurma.

Põletiku moodul

Mõiste neuroinflammatsioon on põletikulised reaktsioonid kesknärvisüsteemis vastusena neuronaalsele aktiivsusele1. Selles uuringus tuvastasime, et GnRH signaalirada ja VEGF signaalirada on seotud põletikulise mooduliga (joonis 4). Näiteks kuulub GnRH signaaliraja MMP2 MMP-de perekonda, mis väljendub füsioloogilistes olukordades ja patoloogilistes tingimustes, mis hõlmavad põletikku. Ja MMP-d reguleerivad mitmeid põletikuga seotud funktsioone, sealhulgas põletikuliste tsütokiinide ja kemokiinide biosaadavust ja aktiivsust. Lisaks võib VEGF-i signaalirada viia NOS2 tekkeni, pealegi osaleb see ägedas põletikulises vastuses LPS-ile mitme mehhanismi kaudu: osalemine põletikueelses tsütokiinide signaaliülekandes ja mitmesuguste geenide ekspressiooni muutmine, mis mõjutavad põletikulisi-immuunseid vastuseid. LPS. Kõik need näitavad ühiselt, et Cistanche tubulosa võib põletikusüsteemi reguleerides ravida neuropõletikku.

LOODUSLIK TUBULOOS ALŽEIMERI HAIGUSE VASTAMISEKS PHGS75% ECH 30% ACT 12%