1. OSA DNA mikrokiibipõhine sõeluuring ja traditsioonilise hiina meditsiini iseloomustus

Ryoichi Kiyama

Biomeditsiiniuuringute instituut, Riiklik Kõrgtaseme tööstusteaduste ja -tehnoloogia instituut (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8566, Ibaraki, Jaapan; kiyama.r@aist.go.jp; Tel.: pluss 81-29-861-6189

Akadeemiline toimetaja: Christophe A. Marquette

Saabunud: 16. detsember 2016; Vastu võetud: 23. jaanuar 2017; Avaldatud: 30. jaanuaril 2017

Abstraktne: DNA mikrokiibi analüüsi (DMA) rakendamine on astunud uude ajastusse tänu hiljutistele uuendustele oomikatehnoloogiates. See ülevaade võtab kokku DMA-põhise geeniekspressiooni profiilide koostamise hiljutised rakendused, keskendudes nende sõelumisele ja iseloomustamiseletraditsiooniline hiina meditsiin. Esiteks võetakse kokku DMA analüüsitud maitsetaimed, seened ja toidutaimed koos nende tõhusate komponentide ja nende bioloogiliste/füsioloogiliste mõjudega ning neid arutatakse, uurides nende põhjalikku nimekirja ja tüüpiliste tõhusate kemikaalide loendit. Teiseks, toimemehhanismidtraditsiooniline hiina meditsiinon kokku võetud, uurides toime eest vastutavaid geene ja radu, toimega seotud rakufunktsioone ja DMA (vaikivad östrogeenid) leitud tegevusi. Kolmandaks, DMA rakendused traditsioonilisteleHiina meditsiinarutatakse, uurides esitatud näiteid ja uusi protokolle selle kasutamiseks kvaliteedikontrollis. Traditsioonilise hiina meditsiini kasulike mõjude ja potentsiaalsete riskide hindamisel on oodata täiendavaid uuendusi, nagu on täheldatud ka teistes lähedalt seotud valdkondades, nagu ravi-, keskkonna-, toitumis- ja farmakoloogia.

Märksõnad:DNA mikrokiip;traditsiooniline hiina meditsiin; signalisatsioonirada; östrogeen; toidu kemikaalid

Lisateabe saamiseks võtke ühendust:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanchedeserticolal on palju mõjusid, lisateabe saamiseks klõpsake siin

1. Sissejuhatus

Taimne ravim on traditsioonilise meditsiini tavade oluline osaHiina meditsiin(TCM) ja koosneb erinevatest taimeliikidest [1,2]. Kuigi tõhususttaimne ravimon mõnikord peetud kahtlaseks [3,4], võib see osaliselt olla tingitud ürtide kvaliteedi ja nende tõhusate komponentide koguse kontrollimise raskusest. Seega on nende tõhususe kinnitamiseks ja efektiivsete komponentide tuvastamiseks kasutatud erinevaid meetodeid [5]. Kaasaegseid tehnoloogiaid, nagu kõrgsurvevedelikkromatograafia (HPLC) ja kvantitatiivne pöördtranskriptsiooni polümeraasi ahelreaktsioon (qRT-PCR), on pidevalt arendatud ja kasutatud tavapäraste tehnoloogiate asendamiseks taimsete ravimite igakülgseks ja kulutõhusaks kvaliteedikontrolliks. 6]. Kuigi hiljutised edusammud inim- ja muude genoomiprojektide vallas ning mitmesuguste oomikatehnoloogiate, nagu genoomika ja transkriptoomika, arendamine on aidanud kaasa tõhusate komponentide tuvastamisele ja kasutamisele ning ravimtaimede kvaliteedikontrollile/autentimisele [7-11 ], otsime endiselt parimat strateegiat selle maksimaalseks kasutamisekstaimne ravim. See ülevaade keskendub DNA mikrokiibipõhisele geeniekspressiooni profiilile, mis on transkriptoomika võtmetehnoloogia, ja näitab, kuidas teadlased kasutasid seda tehnoloogiat TCM-i sõelumiseks ja iseloomustamiseks. Eelkõige on TCM-i ja nende koostises olevate ürtide, seente ja dieettaimede andmete ristküsitlus muutunud üsna oluliseks, et hinnata kogutud teadmisi ning hinnata TCM-i ja selle tõhusate rakenduste eeliseid/miinuseid.

TCM hõlmab selliseid praktikaid nagu nõelravi, moksibusioon,Hiina taimne ravim, tui na, dieediteraapia, tai chi ja qi gong, mis on juurdunud iidses taoismi filosoofias ja on rohkem Microarrays 2017, 6,4; doi: 10.3390/microarrays6010004 kui 2500 aastat vana [12]. Algset TCM-i on variatsioonidel edasi arendatud ja muudetud, et kohandada seda erineva rahvuse ja geneetilise taustaga inimestele (põhjustades erinevat tüüpi terviseprobleeme, toitumis- ja toitumistavasid/tavasid ning mõtteviise ja uskumusi meditsiini kohta). ürtide ja nende koostisosade puhul sellistes riikides nagu Jaapan ja Korea, kus töötati välja vastavalt Kampo ja traditsiooniline Korea meditsiin (TKM). Seetõttu hõlmab taimne ravim mitmeid taimeliike ja nende töötlemise viise. Lisakstaimne ravimkasutatakse sageli koos teiste koostisosadega, nagu seened ja dieettaimed, ning seetõttu käsitletakse siin ka nende ekstrakte ja tõhusaid kemikaale.

DNA mikrokiibid on teatud tüüpi biotehnoloogilised seadmed, mida kasutatakse genoomse DNA ja mRNA muutuste tuvastamiseks ning erinevate funktsioonidega seotud geenide ja nende ekspressioonide jälgimiseks; seega on neid laialdaselt kasutatud alusuuringutes ja tööstusuuringutes/arenduses (vaadanud Kiyama & Zhu [13]). DNA mikrokiibi analüüsi (DMA) on kasutatud kasulike materjalide skriinimiseks ja iseloomustamiseks kemikaalide segude ja loodusvarade, sealhulgas taimede ekstraktide hulgas. DMA-l on teiste tehnoloogiatega võrreldes eelised ja puudused. Seda on kasutatud diagnostikaseadmena, näiteks ravimeid metaboliseerivate geenide genotüpiseerimiseks ja rinnavähi metastaatilise riski ennustamiseks, mis on tingitud selle ainulaadsest omadusest, mis on piisav, et eristada diagnoosimiseks vajalikke variatsioone ja vajalikku usaldusväärsust. genotüüpide/geeniekspressiooniprofiilide täpseks ennustamiseks.

Akteosiidsissecistancheavaldavad head mõjuneerud

2. Taimne ravim, tõhusad kemikaalid ja nende mõju

2.1. DNA mikrokiibi analüüsidega analüüsitud maitsetaimed, seened ja dieettaimed

DMA-ga on analüüsitud mitmeid maitsetaimi, seeni ja dieettaimi, sealhulgas neid, mida kasutatakse TCM-ina Hiinas, Koreas (TKM) ja Jaapanis (Kampo) (tabel 1).

DMA-ga on analüüsitud ürtide ekstrakte, sealhulgas: alkanetijuure, ameerika ženšenni, hariliku peakübara, rannavitexi, beet-juure, musta päkapiku, vähipõõsa, hiina viigijuure ekstraktid tervikust või osadest, nagu lilled ja lehed. , boneset, dong Quai, põld-korte, suur vereurmarohi, kava, leigongteng, moutan, mammi, orhidee, roosa lapacho, lilla käbiõis, salai, naistepuna, kurkum ja metsik jamss. Vahepeal valmistati juure, juure või risoomi ekstrakte Hiina kuldniidist, Hiina pojengist,cistanche, danshen, kuldniit, Huang-qi, kudzu ja sheng-di-Huang; seemnete ekstraktid olid lootosest või eeterliku õliga rikastatud ekstraktid olid leevusest ja kurkumist.

Seeneekstrakte analüüsiti ka pärast kogu või viljakeha ekstraheerimist, näiteks buna-shimeji, rööviku, hariliku seente, himematsutake, hiratake, lingzhi, tükikese, maitake ja kalkuni saba ekstrakte; pärast seeneniidistiku ekstraheerimist, näiteks rööviku seenest, himematsutakest, lingzhist, tükist, maitake'st, shiitake'st ja kalkuni sabast; või pärast polüsahhariidide ekstraheerimist lingzhist või triterpeenide ekstraheerimist hiratakest, hoelenist ja lingzhist.

Ekstraktid valmistati TCM-i segudest, näiteks järgmistest: Danggui Buxue Tang, Guanxini nr 2 keetmine, Huang-Lian-Jie-Du keetmine, ISF-1, Kangxianling, PC-SPES, Pulsatillae keetmine, Qingfei Xiaoyan Wan, Qinggan Huoxuefang, S/B ravim, Si-Wu-Tang, VI-28, Xiaoqinglongi keetmine, Xuefu Zhuyu keetmine ja Zeng Sheng Ping (TCM); Chunggan, SH21B ja Youkongdan (TKM); või Boiogito, Bofutsushosan, Orengedokuto, Hochu-ekki-to, Inchin-ko-to, Juzen-taiho-to, Kososan, Saireito, Toki-shakuyaku-san ja Toki-to (Kampo).

Ekstrakte valmistati muudest dieettaimedest (sealhulgas köögiviljadest, puuviljadest ja teraviljadest), nagu mustikas, kibekõrvits, tatar, jaanileivapuu, hiina mahagon, Chungkookjang (kääritatud sojauba), ingver, gromwell, kothala himbutu, Marie Menardi õun ja estragon , või levinumad toidumaterjalid, nagu õun, must vaarikas, mustikas, spargelkapsas, tsitruselised, nelk, küüslauk, hõlmikpuu, viinamari, greip, roheline tee, kiivid, litši, nektariin, õlipalm, oliiv, virsik, hurma, pistaatsia, sojaoad ja suhkrumais.

2.2. Tõhusad kemikaalid, mida iseloomustavad DNA mikrokiibi analüüsid

Pärast ürtide, seente või dieettaimede ekstraktide iseloomustamist on tõhusaid kemikaale rikastatud või mõnel juhul puhastatud. Seejärel analüüsis neid DMA, et tuvastada huvipakkuvad funktsioonid või kaasatud signalisatsiooniteed (tabel 2).

Analüüside lühendid on loomkatse (A), rakkude proliferatsiooni test (C), valguanalüüs (nt Western blot ja immunoanalüüs) (P), reportergeeni analüüs (R) ja transkriptsioonianalüüs (nt RT-PCR ja DNA mikrokiibi analüüs) (T). ARE: antioksüdantide reaktsioonielement; ERK: rakuväline signaaliga reguleeritud kinaas; HSP70: 70 kilodaltoni kuumašoki valk; IGF-1R: insuliinitaolise kasvufaktori 1 retseptor; NF-kB: tuumafaktor K-aktiveeritud B-rakkude kerge ahela võimendaja; PGG: 1,2,3,4,6-penta-O-galloüül-pD-glükoos; PI3K: fosfatidüülinositool-3-kinaas; PPAR: peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptor; PUFA: polüküllastumata rasvhape; ROCK: Rho-ga seotud proteiinkinaas; ROS: reaktiivsed hapniku liigid; TCM: traditsiooniline hiina meditsiin; TNFR1: kasvaja nekroosifaktori retseptor 1

DMA analüüsitud puhtad kemikaalid on järgmised: akteiin (triterpeenglükosiid), aculeatiin (kumariin), baikaliin (flavoonglükosiid), berberiin (isokinoliini alkaloid), biochaniin A, bosveliinhape (triterpeen), brefeldiin A (a). laktoonantibiootikum), tselastrool (kiniinmetiidi triterpeen), kelidoniin (tertsiaarne alkaloid), kurkumiin (diarüülheptanoid), deoksükoolhape (steroidhape), 3,3Z-diindolüülmetaan (indool-3-karbinooli derivaat), emodiin (antrakinooni derivaat), ergosteroolperoksiid (steroidi derivaat), genisteiin (isoflavoon), ginsenosiidid Fl/Rbl/Re/Rgl/Rg3/Rhl (steroidglükosiidid/triterpeensaponiinid), glütsürritsiin (pentatsükliline triterpenoid), grifoliin farnesüülfenool/seskviterpenoid), (-)-hüdroksüsidrunhape (sidrunhappe derivaat), p-hüdroksüisovalerüülšikoniin (naftokinooni derivaat), jasminoidiin (geniposiid), ligustrasiin (tetrapürasiin), lükopeen (karoteen), müritsetiin (a) flavonool), obovatool (bifenool), paeonifloriin (monoterpeen). e glükosiid), paeonool (atsetofenooni derivaat), 1,2,3,4, 6-penta-O-galloüül-pD-glükoos (PGG), plumbagiin (naftokinooni derivaat), polüsahhariid-K (Krestin) (valguga seotud polüsahhariid), kvertsetiin (flavonool), resveratrool (stilbenoid), safran (karotenoid), salvianoolhape B (tanšinool/kohvhape), sesamiin/episesamiin/sesamoliin (lignaanid), sialüültrisulfiid (an väävelorgaaniline ühend), sparstoloniin B (ksantoon/isokumariin), sulforafaan (isotiotsüanaat), tanshinoon IIA (fenantreenkinooni derivaat), 2,4,3',5'-tetrametoksüstilbeen (fenüülpropanoid) ja triptoliid (diterpenoid epoksiid).

Teisest küljest on DMA-ga analüüsitud kemikaalide segud viinamarjade antioksüdantsed kiudained (koresööt/toidukiud), õlipalmi fenoolid, fütosteroolisegud (steroidsete ühendite segud), taimsed fosfolipiidide/lipiidide konjugaadid, polüsahhariidid ja polüküllastumata rasvhapped (PUFA-d). ).

2.3. DNA mikrokiibi analüüsidega tuvastatud bioloogilised/füsioloogilised mõjud

Bioloogilisi/füsioloogilisi toimeid ja meditsiinilist efektiivsust on uurinud DMA. Selle saavutamiseks on kasutatud mitmesuguseid analüüsisüsteeme (tabel 1), näiteks erinevate liikide puhul (inimesed; loomad, nagu kana, koer, merisiga, hiir ja rott; või mikroobid, nagu pärm ja bakterid). , kuded (aju, sool, neer, maks, kops, lihas, perifeerne veri või põrn) ja rakud (adenokartsinoomirakud, alveolaarsed epiteelirakud, rinnakartsinoomirakud, käärsoole kartsinoomirakud, kolorektaalvähi rakud, dendriitrakud, naha fibroblastid, endoteelirakud rakud, igemefibroblastid, pea ja kaela lamerakk-kartsinoomi (HNSCC) rakud, hepatoomirakud, inimese nabaväädi endoteelirakud (HUVEC), keratinotsüüdid, läätse kasvajarakud, leukeemiarakud, makrofaagid, neurogliiarakud, suuõõne lamerakulise kartsinoomi rakud, osteosarkoomirakud , pankrease vähirakud, perifeerse vere mononukleaarsed rakud (PBMC), preadipoktüüdid, eesnäärmevähi rakud, roti soolestiku mikrovaskulaarsed endoteelirakud (RIMEC), võrkkesta rakud või naha fibroblastid; analüüsid, mis uurivad olekuid in vitro (kasutades kultiveeritud normaalseid või vähirakke või pärmi- või bakterirakke, nagu A549, BxPc-3, Caco-2, colo 205, DU145, ECV304, H9c2, HaCaT, HepG2, HCT-116, H4IIE, HL-60, Hs27, HT-29, J774.1, LT97, MCF-7, MDA-MB-231, MG -63, MonoMac6, NG108-15, PC-3, RAW 264.7, THP-1, 3T3-L1, UM1, UMSCC1 ja YPK{{33} }/4 rakku) või in vivo (kasutades loomadelt või tervetelt või haigetelt inimestelt pärit kudesid või rakke); ja DNA mikrokiibi platvormid ja analüüsiprotokollid, näiteks ettevõtted ABioscience, Affymetrix, Agilent Technologies, Applied Biosystems, Clontech, GE Healthcare, Illumina, Mitsubishi Rayon, SuperArray ja Takara või kohandatud (vt jaotist 3).

Analüüsitud bioloogilised/füsioloogilised mõjud on järgmised: uuritavad funktsioonid/mõjud on angiogeneesi modulatsioon, antiadipogenees, ateroskleroosi/arterioskleroosivastane toime, antibiootiline toime, kantserogenees/metastaaside vastane toime, antidepressantne toime, diabeedivastane/anti -rasvumisefekt, endotoksiini-vastane toime, fibroosivastane toime, põletikuvastane/remodelleerumisvastane, mitoosivastane toime, apoptoos, kardioprotektsioon, rakkude proliferatsioon/diferentseerumine, kemopreventsioon, tsütotoksilisus, DNA kahjustuste ennetamine, hepatotoksilisus, immuunvastus, põletikuvastane toime reaktsioon, leukotsüütide funktsioon, neuromodulatsioon/neurokaitse, naha vananemise ennetamine, stressireaktsioon ja haavade paranemine. Analüüsid näitasid retseptoriga seotud signaaliülekannet, näiteks arüülsüsivesinike retseptori (AhR), insuliini retseptori, peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptori (PPAR) ja Toll-sarnase retseptori (TLR) või hormoonide / kasvufaktoriga seotud signaalide kaudu. nagu östrogeeni signaalimine, IFa/IFp signaalimine,

insuliinitaolise kasvufaktori 1 (IGF-1) signaaliülekanne ja tuumori nekroosifaktori-a (TNF-a)/kasvaja kasvufaktori |31 (TGF-p1) signaalimine või signaali vahendajaga seotud signaalid, nagu näiteks kaspaas-3, ekstratsellulaarne signaaliga reguleeritud kinaas (ERK), mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaas (MAPK), tuumafaktor K-aktiveeritud B-rakkude kerge ahela võimendaja (NF-kB), p53 ja Wnt või haigused/häired, nagu Alzheimeri tõbi, vereringehäired, günekoloogilised haigused, lipiidide ainevahetuse häired, obstruktiivne kopsuhaigus ja Parkinsoni tõbi.

Vahepeal on puhaste kemikaalide analüüsiga tuvastatud funktsioonid/mõjud (kokkuvõtlikult tabelis 2) järgmised: kantserogenees (aktiin, berberiin, biochaniin A, tselastrool, kelidoniin, genisteiin, ginsenosiid Rg3, viinamarjade antioksüdantsed kiudained, grifoliin, lükopeen, paeonifloriin, PGG, taimne fosfolipiidi/lipiidi konjugaat, plumbagiin, polüsahhariid-K (krestiin), polüsahhariidid, PUFA-d, kvertsetiin ja salvianoolhape B); ateroskleroosivastane ravim (brefeldiin A ja fütosterooli segu); põletikuvastased ravimid (ergosteroolperoksiid, glütsürritsiin ja fenool/paeonifloriin/albifloriin); immuunvastus (tselastrool, obovaat ja triptoliid);

diabeedi-/rasvumisvastane reaktsioon ((-)-hüdroksüsidrunhape ja ginsenosiid Re); nakkusvastane (berberiin); apoptoos (kurkumiin, emodiin, p-hüdroksüisovalerüülšikoniin, tanšinoon IIA ja 2,4,3Z,5Z-tetrametoksüstilbeen); antioksüdatiivne reaktsioon (kurkumiin); adipogenees/angiogenees (akuleaat ja sparstoloniin B); kardio-, neuro- või vasoprotektsioon (ligustrasiin, õlipalmi fenoolid, resveratrool ja safran); rakkude proliferatsioon (PUFA-d); kemopreventsioon (bosveliinhape, müritsetiin ja sulforafaan); östrogeeni signaalimine (3,3'-diindolüülmetaan, ginsenosiidid F1/Rb1/Rg1/Rh1 ja glütsürritsiin); isheemiline insult (baikaliin/desoksükoolhape/jasminoidiin); hüpoksia (fenool); eluea pikendamine (kurkumiin ja diallüültrisulfiid); lipiidide metabolism (sesamiin/episesamiin/sesamoliin); ja Rho/ROCK (Rho-ga seotud proteiinkinaasi) signaaliülekanne (tanshinone IIA).

neerukahjustus ja -haiguscistanche

3. Traditsioonilise hiina meditsiini toimemehhanismid

Geeniekspressiooni analüüsimiseks mõeldud DNA mikrokiibid võib nende rakenduse põhjal liigitada kahte tüüpi, globaalseteks ja fokuseeritud DNA mikrokiipideks [13,182]. Globaalsed DNA mikrokiibid sisaldavad tuhandeid kuni sadu tuhandeid sonde, mis esindavad mõnda või kogu cDNA-d, ekspresseeritud järjestuse märgiseid (EST) ja erinevat tüüpi ekspressioonimarkereid, näiteks neid, mis on ette nähtud mRNA koopiate arvu hindamiseks rakkudes. Samal ajal sisaldavad fokuseeritud DNA mikrokiibid mõnda tosinat kuni tuhandet sonde, mis on loodud spetsiifilistel eesmärkidel, näiteks koe-/rakutüübi spetsiifilisuse, funktsionaalse spetsiifilisuse ja ekspressiooniprofiilide uurimiseks. Fokuseeritud DNA mikrokiibid on mõnikord sobivamad toimemehhanismide uurimiseks, kui toime on teada, näiteks kemikaalide riskide võrdleva hindamise ja vähi metastaatilise riski prognoosimise korral.

Alusuuringuteks ja TCM-i rakenduste arendamiseks kohandatud või fokuseeritud DNA mikrokiipides kasutatavad geenid on järgmised: inimese apoptoosigeenide komplektid [38], 96 vähiga seotud geeni [24], 225 kemotaksise/antigeeni töötlemisega seotud geeni. rakkude signaaliülekande/apoptoosi/immuunsüsteemiga seotud funktsioonid [28], hiire immunoloogiaga seotud geenid [31] ja 100 geeni, mis on seotud südamehaiguste, apoptoosi, rakutsükli/proliferatsiooni, tsütokiini/põletiku ja antioksüdatsiooniga [43]. maitsetaimedest; geenid, mis on seotud kasvufaktorite/retseptoritega, ekstratsellulaarse maatriksi komponentidega, proteaaside/inhibiitoritega ja onkogeenide/kasvaja supressoritega [65], rakutsükliga seotud geenidega [62,63], 172 inimese östrogeenile reageeriva geeniga [53] ja inimese pankrease adenokartsinoomiga geenid [64] seente uurimiseks; 3000 eesnäärmest pärineva geeni [78] ja 1536 ajugeeni [72] komplekti TCM/TKM/Kampo uurimiseks; 172 inimese östrogeenile reageerivast geenist [127], inimese ravimite metabolismiga seotud geenist [116], 209 põletikule/immuunsusele reageerivast geenist [109], 2304 Caco-2 rakkudes ekspresseeritud geenist [115] koosnev komplekt [115], 204 seotud geeni immuunvastusele [121] ja inimese apoptoosiga seotud geenidele [130] toidutaimede uurimiseks.

3.1. Tegevusele vastutavad geenid ja rajad

DMA analüüsitud signaalirajad on järgmised (vt Kiyama & Zhu [13]; Kiyama et al. [183]): MAPK (nagu G-valguga seotud retseptor (GPCR)/MAPK, MAPK/c-Jun N-terminaal kinaasi (JNK) ja NF-kB/MAPK/ERK) ja muude (nagu angiogenees, ErbB/inimese epidermaalse kasvufaktori retseptor (HER), tuumaretseptor ja ubikvitiini/proteasoom) signaalirajad või apoptoosirajad (nagu need surmaretseptori, nakkusvastuse ja p53-sõltuva apoptoosi jaoks), autofagia rajad (nt fosfatidüülinositool-3-kinaasi (PI3K)/Akt/mTOR signaaliülekande ja näljast tingitud stressireaktsiooni jaoks), rakutsükkel/DNA kahjustusteed (nagu G1/S kontrollpunkt ja G2/M DNA kahjustuse kontrollpunkti signaalirajad), raku ainevahetusrajad (nagu AMP-aktiveeritud proteiinkinaas (AMPK) ja insuliiniretseptori signaalirajad), kromatiini/epigeneetilise regulatsiooni rajad (nagu need DNA metüülimise, heterokromatiini ja histooni modifitseerimise jaoks, tsütoskeleti regulatsiooni ja adhesiooniradade jaoks (nagu tho se on seotud aktiini, adhereeni ristmiku ja mikrotuubulite dünaamikaga), arengu- ja diferentseerumisradadega (nagu siil-, notchi-, TGF-p ja Wnt/p-kateniini signaalirajad), immunoloogia ja põletikuradadega (nagu B-rakkude omad). retseptori signaalimine, tsütokiini retseptori signaalimine, põletikuline reaktsioon, reumatoidartriit, T-rakkude aktivatsioon ja TLR-indutseeritud immuunvastus), neuroteaduste teed (nagu Alzheimeri tõve ja Parkinsoni tõvega seotud signaalirajad) ja translatsiooni kontrolliteed (nagu eIF2 , eIF4/P70S6K ja mTOR signaalirajad).

Kuna TCM-i toime eest vastutavad geenid ja rajad on seotud erinevate rakufunktsioonidega, on toimemehhanismidest peaaegu võimatu aru saada pelgalt kemikaalide segu uurides. On juhtumeid, kus tõhusaid kemikaale (nagu need, mis on näidatud tabelis 2) analüüsiti, et mõista spetsiifilisi mehhanisme, nagu Baxi signaalimine/apoptoos (2,4,3',5'-tetrametoksüstilbeen), ERK signaalimine/anti- ateroskleroos (brefeldiin A), ERK signaaliülekanne / kantserogenees (grifoliin), östrogeeni signaalimine (ginsenosiidid F1/Rb1/Rg1/Rh1 ja glütsürritsiin), östrogeeni signaalimine/kantserogenees (3,3'-diindolüülmetaan), HSP70 (70 kilodaltonni soojust šokivalk) signaalimine/kantserogenees (paeonifloriin), NF-kB signaaliülekanne/kantserogenees (kvertsetiin), NF-kB signaaliülekanne/põletikuvastane (ergosteroolperoksiid), NF-kB signaaliülekanne/apoptoos (tanshinone IIA), NF- kB signaalimine/hüpoksia (paeonool), Nrf2-antioksüdantide vastuse elemendi (ARE) signaalimine/kemopreventsioon (mürtsetiin), PI3K-Akt signaalimine/kemopreventsioon (sulforafaan), PPAR-y signaalimine/adipogenees (akuleatiin), reaktiivsed hapniku liigid (ROS) signaalimine / apoptoos (p-hüdroksüisovalerüülšikoniin), Rho / ROCK signaalimine / rakkude migratsioon (tanshinon e IIA), skn-1 signaaliülekande/eluea pikendamine (diallüültrisulfiid) ja tuumori nekroosifaktori retseptor 1 (TNFR1)-IGF-1R signaalimine/apoptoos (emodiin). Need signalisatsiooniteed on kokku võetud joonisel 1.

3.2. Tegevuses osalevad rakufunktsioonid

Peamised rakufunktsioonid, mida DMA analüüsib TCM-i jaoks, on adipogenees, ateroskleroosivastane toime, kantserogenees, põletikuvastane toime, apoptoos, kantserogenees, kemopreventsioon, hüpoksia ja eluea pikenemine (tabel 2; joonis 1).

Adipogenees on rakkude diferentseerumisprotsess, mille käigus preadipotsüüdid muudetakse diferentseerunud adipotsüütide rakkudeks ja hõlmab selliseid tunnuseid nagu morfoloogilised muutused, kasvu peatumine, lipogeenne geeniekspressioon ning hormoonide ja kasvufaktorite (nagu leptiin ja TNF-a) tootmine. Toddalia Asiatica ekstraktis leiduvate komponentide hulgas leiti, et akuleaat soodustab hiire 3T3-L1 preadipotsüütide diferentseerumist adipotsüütideks [132]. DMA näitas PPAR-y sihtgeenide osalust aktivatsiooniprotsessis aculeatiini poolt, mis ei ole PPAR-y ligand, mis viitab täiendavate signaalimismehhanismide olemasolule.

Ateroskleroos on arteriaalsete veresoonte valgete vereliblede krooniline põletikuline reaktsioon, mida soodustavad madala tihedusega lipoproteiinid (LDL), kolesterooli ja triglütseriidide kandjad ning mille tulemusena moodustuvad aterosklerootilised naastud, mis sisaldavad rohkesti makrofaage ja vahtrakke. . Östrogeenne aktiivsus tuvastati DMA-põhise geeniekspressiooni profiiliga Agaricus blazei ekstraktis, mis oli omistatav brefeldiin A-le [138]. Ekstraktil puudub östrogeeniretseptorist sõltuv rakuproliferatsiooni aktiivsus, kuid see näitab östrogeeni signaalide aktiveerimist (nt ERK, Akt ja P70S6K aktiveerimine) ja kasulikku toimet kõrge oksüdeeritud LDL-i tasemega patsientidele (vt lõik 3.3).

Joonis 1. Kokkuvõte traditsioonilise hiina meditsiiniga seotud kemikaalide toimetest ja nende mehhanismidest. Algselt ravimtaimedest, seentest ja dieettaimedest (akuleatiin, brefeldiin A, ergosteroolperoksiid, grifoliin, p-hüdroksüisovalerüülšikoniin, paeonool, kvertsetiin ja tanshinoon IIA) tsütosoolis identifitseeritud või eraldatud kemikaalide toimemehhanismid (sinine ala) või tuum (kollane ala) on kokku võetud. APP: amüloidi prekursorvalk; CCL2: kemokiini (CC motiiv) ligand 2; ERK: ekstratsellulaarse signaaliga reguleeritud kinaas; p-HIV S: p-hüdroksüisovalerüülšikoniin; MAPK: mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaas; PPAR-丫: peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptor y; PXR: pregnane X retseptor; Rb: retinoblastoomi valk; TNFR: kasvaja nekroosifaktori retseptor; ja TRAP1: kasvaja nekroosifaktori retseptoriga seotud valk 1.

Kantserogenees, mida nimetatakse ka onkogeneesiks või tuumorigeneesiks, on protsess, mille käigus normaalsed rakud muundatakse vähirakkudeks, mida iseloomustab kontrollimatu raku jagunemine; see hõlmab muutuste progresseerumist rakulisel, geneetilisel ja epigeneetilisel tasandil. Looduslikest saadustest eraldati või tuvastati mitmeid kantserogeense toimega kemikaale, nagu ristõieliste köögiviljade 3,3Z-diindolüülmetaan [145], Albatrellus confluence'i grifoliin [153], Paeonia lactiflora paeonifloriin [161] ja erinevatest dieettoidudest pärit kvertsetiin. taimed [161] ja analüüsiti täiendavalt DMA abil. 3,3Z-Diindolüülmetaan on östrogeenne ja sellel on geeniekspressiooniprofiilid, mis soodustavad tuumori edendamist [145]. Grifoliin toimib negatiivselt rakutsükli ja rakkude kasvu vastu, inhibeerides ERK ja Rb radasid, vähendades tsükliin D1, tsükliin E ja CDK4 (tsükliinist sõltuva kinaasi geen) ekspressiooni ning ülesreguleerides CKI (CDK inhibiitor) ekspressiooni. geen) [153]. Paeonifloriin suurendab HSP70 ekspressiooni, mis aitab kaitsta rakke stressi eest, ning moduleerib rakkude kasvu ja proliferatsiooni regulaatorite CDC2, FOSL1 ja EGR1 ekspressiooni [161]. Kvertsetiin seevastu indutseerib p53-sõltumatut apoptoosi, suurendades surmaretseptori või TNFR-i signaaligeenide, näiteks kaspaasi-10, DFF45, FAS, IKBa, IL1R (interleukiin) ekspressiooni. -1 retseptor), TNFR1 ja TRAILER [171].

Põletik on kaitsereaktsioon rakukahjustusele ja see hõlmab kohalikku veresoonkonda, immuunsüsteemi ja erinevaid rakke vigastatud koes. Sarcodon aparaadi poolt toodetud ergosteroolperoksiid pärsib makrofaagide põletikulist reaktsiooni, inhibeerides TNF-a sekretsiooni ja vähendades interleukiin1 a/p (IL-1 a/p) ekspressiooni selliste radade kaudu nagu C/EBPp, ERK, JNK, MAPK ja NF-kB [147].

Apoptoos on programmeeritud rakusurma protsess, mis võib esineda mitmerakulistes organismides vastusena erinevatele stressidele, nagu kuumus, hüpoksia, suurenenud rakusisese kaltsiumi kontsentratsioon, toitainete puudus, retseptori-ligandi sidumine, kiirgus ja viirusinfektsioon. Mitmed kemikaalid on seotud apoptoosi soodustamisega ja seetõttu on neid kasutatud taimsete ravimite tõhusate komponentidena. Rheum palmatum'i risoomidest ekstraheeritud emodiin näitas munandite toksilisust, sealhulgas apoptoosi esilekutsumist, tõenäoliselt selliste radade kaudu nagu IGF-1, TGF/Wnt ja TNFR1 signaalimine [146]. Lithospermum erythrorhizonist ekstraheeritud p-hüdroksüisovalerüülšikoniin on proteiin-türosiinkinaaside inhibiitor ja indutseerib apoptoosi, pärssides TRAP1, TNF-iga seotud valku ja HSP-de liiget, samuti ROS-i tootmist [155]. Salvia miltiorrhiza juurtes leitud tanshinone IIA indutseerib leukeemiarakkudes peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptori (PXR)/NF-KB/CCL{11}}vahendatud apoptoosi [180]. Puuviljadest, marjadest ja viinamarjadest ekstraheeritud 2,4,3',5'-tetrametoksüstilbeen on resveratrooli derivaat ja tugev apoptoosi indutseerija, suurendades tubuliini ekspressiooni, stressireaktsiooni ja pro-apoptootiliste geenide ekspressiooni [178].

Kemopreventsiooni all mõeldakse ravimite, nagu ravimid ja vitamiinid, manustamist haiguste või infektsioonide ennetamiseks ning spetsiaalselt vähi kemopreventsiooniks on välja töötatud mitmesuguseid kemikaale. Toidutaimedest eraldatud müritsetiin [158] ja sulforafaan [177] näitavad vähivastast kemopreventiivset toimet, aktiveerides vastavalt Nrf2- vahendatud antioksüdantreaktsiooni või PI3K/Akt signaaliülekanderadu.

Hüpoksia on seisund, mille korral rakk ei saa piisavat hapnikuvarustust ja on näidatud, et see stimuleerib erinevaid bioloogilisi ja füsioloogilisi reaktsioone. Paeonia suffruticosast eraldatud paeonool indutseerib hüpoksiaga indutseeritavate geenide, sealhulgas hüpoksiaga indutseeritavate 1. faktori (HIF-1) sihtgeenide ekspressiooni, pärssides NF-kB signaalirada ja inhibeerides amüloidi prekursorvalgu (APP) aktiivsust [ 162].

Eluea pikendamist on uuritud vananemisprotsesside pidurdamise või tagasipööramise seisukohalt, et pikendada nii maksimaalset kui ka keskmist eluiga, ning vananemisvastaste toodete, toitumise, kehalise vormi, nahahoolduse, hormoonasenduste, vitamiinide, toidulisandite mõju. , ja maitsetaimi on uuritud. Küüslaugust eraldatud diallüültrisulfiid suurendab nematoodide pikaealisust, aktiveerides pikaealisust soodustava transkriptsioonifaktori geeni naha-1 ja selle sihtgeenide saadusi [144].

TCM-iga on ravitud selliseid haigusi nagu kroonilised (artriit, astma, vähk, diabeet ja viirushaigused) ja neurodegeneratiivsed (Parkinsoni ja Alzheimeri tõved) haigused [1],

millest mõnda uuris DMA ja uuriti loomkatsete ja/või kliiniliste uuringute abil, et lõpuks saavutada kliinilisi rakendusi. Peale ülalkirjeldatud rakufunktsioonide uuriti ka ulatusliku mõjuga haigusi. Näiteks uuriti DMA abil antidepressante, diabeedivastaseid, rasvumisvastaseid, neuromoduleerivaid ja neuroprotektiivseid toimeid ning neuroloogiliste, Parkinsoni ja Alzheimeri tõve ravi, mis on seotud TMC ja/või koostises olevate ürtide/seente/dieettaimedega (tabel 1). ) või nende tõhusaid komponente, nagu ginsenosiide (diabeedi korral), (-)-hüdroksüsidrunhapet (rasvumise korral), obovaati (neuropõletiku raviks) ja salvianoolhapet B (neurokaitseks), uuriti DMA abil (tabel 2). ).

3.3. DNA mikrokiibi analüüsidega leitud tegevused (vaiksed östrogeenid)

DMA poolt leitud aktiivsused tuvastatakse sageli rakusignaalidena spetsiifilistes radades, nagu angiogenees, ErbB/HER, MAPK, tuumaretseptor ja ubikvitiini/proteasoomi signaalirajad, ja/või rakufunktsioonides, nagu apoptoos, autofagia, rakutsükkel/ DNA kahjustus/tsütoskeleti moodustumine, rakkude metabolism, kromatiini/epigeneesi reguleerimine, areng/diferentseerumine, immunoloogiline/põletikuline reaktsioon, neuroloogilised haigused ja translatsioonikontroll [183]. Kuigi enamikku neist raku signaaliradadest ja raku funktsioonidest saab tuvastada muude tehnoloogiate abil, võib teatud tegevusi tuvastada ainult DMA. Üheks selliseks tegevuseks on östrogeenide rühm, vaikivad östrogeenid, millel on östrogeensed geeniekspressiooniprofiilid, avaldamata positiivset mõju rakkude proliferatsioonile [13].

Östrogeen on naissuguhormoon, mis vastutab erinevate bioloogiliste ja füsioloogiliste tegevuste eest, sealhulgas retseptorite poolt vahendatud rakkude proliferatsiooni stimuleerimise eest sellistes kudedes nagu rind ja munasarjad. Leiti, et mitmetel kemikaalidel ja kemikaalide segudel, nagu brefeldiin A [138], lagritsaekstraktid [150] ja õli lagunemisproduktid [184], on geeniekspressiooniprofiilid sarnased östrogeeni omaga, kuigi need ei stimuleerinud rakkude proliferatsiooni. östrogeeniretseptor-positiivsed rinnavähi MCF-7 rakud. Kuigi teoreetiliselt saab rakkude proliferatsiooni signaaliülekandeteed eraldada muude rakufunktsioonide signaaliülekande radadest, ei ole see eraldamine olnud võimalik, kuna enamik östrogeense aktiivsuse suhtes uuritud rakke sisaldavad östrogeeni retseptoreid ja kasutatud tehnoloogiad ei sobinud selliseks otstarbeks. Hiljutised leiud keerukamate signaaliradade/võrkude kohta, nagu autokriinsed/parakriinsed/homöostaatilised võrgud ja rakusignaalide läbirääkimine/möödasõit, hõlmavad radu, mis ei pruugi hõlmata rakkude proliferatsiooni ega östrogeeni retseptoreid sisaldavaid rakke [185,186]. Seega saab östrogeenset aktiivsust tuvastada isegi vaiksete östrogeenide puhul, kuna DMA suudab eraldada erinevaid signaaliülekandeteid ning kemikaalide sarnasust saab analüüsida geeniekspressiooni ja raku signaalimise tasemel.

Cistanchedeserticolal on palju mõjusid