Cistanche Deserticola terapeutiline potentsiaal ja molekulaarsed mehhanismid astma korral: PI3K-AKT raja ja INOS-vahendatud põletiku sihtimine

Astmaga seotud sõlmpunkti geenide tuvastamine WGCNA analüüsi abil

Astmaga seotud võtmegeenide uurimiseks kasutasime andmebaasi Gene Expression Omnibus (GEO) andmebaasi GSE67472. See andmekogum sisaldab näidiseid62 isikul diagnoositi astmakes ei olnud saanud inhaleeritavat kortikosteroidravi, ja a43 tervest isikust koosnev kontrollrühm.

Erinevalt ekspresseeritud geene (DEG) analüüsiti ja visualiseeriti kasutadesvulkaani krundidjasoojuskaardid(Joonised 7A ja 7B). LäbiKaalutud geenide koekspressioonivõrgu analüüs (WGCNA), tuvastasime27 geenimoodulitmärkimisväärselt seotud astma arenguga võrreldes tervete kontrollidega (joonis 7C).

Nende hulgas on"taevasinine" moodulnäitastugevaim positiivne korrelatsioonastmaga
(korrelatsioonikoefitsient:r = 0.62, p = 2e-12, joonis fig 7D).
Joonis fig 7E illustreerib naabruse soojuskaarti, mis kujutab seoseid tunnustega seotud moodulite ja taevasinise mooduli vahel.

Analüüsisime täiendavalt korrelatsioonimooduli liikmesus (MM)jageenide tähtsus (GS)astma puhul taevasinise moodulis (joonis 7F), mis näitab atugev positiivne korrelatsioon(korrelatsioon =0.84, p = 1.1e-41), rõhutades tugevat seost taevasinise mooduli ja astma vahel.

Cistanche taimetee astma leevendamiseks

 

Whatsapp, et osta Cistanche teed

 

 

Järgnevfunktsionaalse rikastamise analüüsSkyblue'i mooduli geenid kinnitasid oma seotust astmaga seotud bioloogilistes protsessides ja radades, sealhulgasIgE sidumine, astma, jaIL-17 signaalirada(joonised 7G–J).

 

Joonis 7. Põhiliste astmaga seotud geenide tuvastamine WGCNA abil

A–B.DEG-de visualiseerimine vulkaani graafiku ja soojuskaardi abil.
C.Astmaga seotud koekspresseeritud geenide rühmitav dendrogramm.
D.Mooduli ja tunnuse seosed astma korral. Igas lahtris on näidatud korrelatsioonikordaja ja p-väärtus.
E.Soojuskaart, mis näitab mooduli omageenide naabrussuhteid.
F.Korrelatsioon mooduli liikmelisuse ja geeni tähtsuse vahel taevasinise mooduli astma jaoks.
G–J.Taevasinise mooduli geenide funktsionaalne rikastamise analüüs.

 

 

 

iNOS kui astma tsistanche ravi terapeutiline indikaator

Peamiste astmaga seotud geenide uurimiseks koostasime 259 geeni mitmest haiguse andmebaasist, sealhulgasGeneCards, Terapeutilise sihtmärgi andmebaas, DisGeNETjaOMIM. Ristades need geenid pärinevate geenidegataevasinine mooduljaPG-sihitud geenid, tuvastasimeiNOS (indutseeritav lämmastikoksiidi süntaas)kui atuum geen(Joonis 8A).

RNA-seq andmete edasine analüüs näitas, etiNOS-i ekspressioon vähenespärast Cistanche-ravi (joonis 8B). Lisaksmolekulaarne dokkimineviidi läbi PG ja iNOS-valgu vahelise seondumisafiinsuse kinnitamiseks (joonis 8C). Eelkõige täheldati soodsaid koostoimeid, mis hõlmavad aminohappejääke naguarginiin, glutamaatjatrüptofaan. Mõõdetudsidumisenergia -8,97 kcal/molnäitas tugevat seondumisafiinsust PG ja iNOS vahel (täiendav tabel 2).

PG funktsionaalse mõju kinnitamiseks iNOS-ilein vitro analüüsidviidi läbi (joonis 8D). Tulemused näitasid sedaPG nõrgendas oluliselt HDM-indutseeritud iNOS-i aktiivsust, mis toetab molekulaarse dokkimise leide.

Seejärel uurisime PG mõjuiNOS valgu ekspressioon. Western blot analüüsnäitas, et HDM-ravi suurendas iNOS-i ekspressiooni MLE12 rakkudes, mis vähenes PG-ravi korral (joonis 8E). SamamoodiqPCR analüüsHiire kopsukoest ekstraheeritud RNA analüüs näitas HDM-hiirtel iNOS-i ekspressiooni olulist suurenemist, mis vähenes pärast Cistanche-ravi (joonis 8F).

Immunofluorestsentsanalüüsidkinnitas neid tähelepanekuid veelgi, näidates kõrgendatud iNOS-i ekspressiooni HDM-ga eksponeeritud hiirtel ja vähenemist pärast Cistanche-ravi (joonis 8G ja täiendav joonis 3). Paralleelselt hindasime ekspressioonitasetPI3K(Täiendav joonis 3). Võrreldes kontrollrühmaga esines HDM-i rühmPI3K ülesreguleerimine, mis viitab selle osalemisele astmahoos.

EelkõigeTistanche väikeses annuses (20 mg/kg)ei parandanud oluliselt HDM-i poolt muudetud PI3K ekspressiooni. SiiskiCistanche kõrgemad kontsentratsioonid vähendasid tõhusalt PI3K ekspressiooni. See regulatiivne toime PI3K ekspressioonile korreleerus hingamisteede hüperreaktiivsuse (AHR) paranemise ja astmaatiliste hiirte patoloogiliste muutuste vähenemisega, mis näitabCistanche terapeutiline potentsiaal PI3K raja moduleerimise kaudu.

 

Joonis 8. iNOS kui Cistanche terapeutiline sihtmärk astma korral

A.iNOS-i tuvastamine potentsiaalse sihtmärgina geenikomplektide ristumiskoha kaudu.
B.iNOS-i TPM väärtused RNA-seq andmetest.
C.Molekulaarne dokkimine kinnitab PG ja iNOSe vahelist koostoimet.
D.Fluorestsentsi intensiivsus, mis näitab iNOS-i aktiivsust.
E.iNOS-i valgu taseme Western blot analüüs erinevates katserühmades.
F.iNOS-i transkriptsioonitasemete qPCR analüüs rühmade lõikes.
G.Immunofluorestsentsanalüüs, mis näitab iNOS-i ekspressioonimustreid erinevates ravirühmades.
Kõik katseandmed esindavad vähemalt kolme sõltumatut kordust ja on väljendatud keskmisena ± standardhälbe (SD).

Kokkuvõte, esiletõstmised ja tulevased rakendused

Cistanche deserticolaon hinnatud traditsiooniline Hiina ravimtaim, mida on pikka aega tunnustatud oma tõhususe eest erinevate tervisehäiretega toimetulemisel. Kaasaegsed teadusuuringud on näidanud selle laia spektriga bioaktiivsust, sealhulgas põletikuvastast, antioksüdantset, vananemisvastast ja immuunsüsteemi tugevdavat toimet (Li et al., 2016). Eelkõige on uuringud uurinud selle terapeutilist potentsiaali selliste haiguste puhul nagu diabeet, kus see on näidanud paljulubavust söögijärgse vere glükoositaseme reguleerimisel ja insuliiniresistentsuse parandamisel (Xiong et al., 2013). Lisaks neuroloogilises kontekstisCistancheon näidanud potentsiaali hematoentsefaalbarjääri kahjustuste leevendamisel pärast isheemilist insuldi, moduleerides neuroinflammatsiooni (Liao et al., 2023). Onkoloogias fenüületanoidglükosiidid alatesCistanche tubulosaon avaldanud kasvajavastast toimet, mis viitab terapeutilisele potentsiaalile hepatotsellulaarse kartsinoomi korral (Peng et al., 2021).

Kuigi uuringud hingamisteede eeliste kohtaCistancheon alles algusjärgus, viitavad esialgsed leiud selle potentsiaalsetele eelistele. Näiteks ehhinakosiid, bioaktiivne ühend, mida leidubCistanche, on näidanud lubadust oksüdatiivsest stressist põhjustatud endoteelirakkude surma leevendamisel, leevendades seeläbi kopsukahjustuse sümptomeid (Xie et al., 2023).

Astma kontekstis on meie uuring esimene katse uurida selle ravipotentsiaali ja selle aluseks olevaid mehhanismeCistanche. Kasutades kodutolmulesta (HDM) indutseeritud astmahiire mudelit,Cistanchemanustati terapeutilise sekkumisena. Julgustavalt näitavad meie tulemused selle olulist mõju astma kontrollimisel, sealhulgas hingamisteede hüperreaktiivsuse (AHR) vähenemine, põletikuliste rakkude infiltratsiooni vähenemine ning kopsupõletiku ja lima tootmise leevendamine allergilise astma korral.

Tsütokiinid naguIL-4jaIL-5mängivad astma patogeneesis keskset rolli (Michael, 2013; Giovanni, 2017; Patrick & Peter, 2007). IL-4 on ülioluline B-rakkude stimuleerimisel tootma IgE antikehi, mis viib kõrgenenud IgE tasemeni – see on allergilise astma tunnus ja ägenemise riski ennustaja. IL-5 seevastu on oluline eosinofiilide kasvuks ja aktiveerumiseks, mis vabastavad põletikueelsed vahendajad, mis süvendavad hingamisteede põletikku ja lima sekretsiooni.

Meie transkriptoomiline analüüs näitas sedaCistancheravi häiris IL-4, IL-5 ja eosinofiilidega seotud radasid – leid, mida toetavad ka GSVA tulemused. GSEA rõhutas veelgi seostCistancheravi ja 2. tüüpi immuuntsütokiini vastused, rõhutades selle terapeutilist tähtsust astma korral. Seda näitasid ka katsetulemusedCistanchevähendas seerumi IgE, IL-5 ja IL-13 taset astmahaigetel hiirtel, kinnitades veelgi selle tõhusust astma sümptomite leevendamisel.

Eelkõige viitasid sellele meie GSEA tulemusedCistancheosaleb glükokortikoididega seotud bioloogilistes protsessides. Arvestades mõnel patsiendil pikaajalise kortikosteroidravi ajal täheldatud kõrvaltoimeid ja piiratud tundlikkust (Ip et al., 2018), avab see leid võimalusi alternatiivsete glükokortikoidravide uurimiseks. Hiljutised uuringud on näidanud, et aktiivsed ühendidCistanche, näiteksakteosiid, avaldavad märkimisväärset mõju glükokortikoidide põhjustatud osteoporoosile (Li et al., 2023), toetades veelgiCistancheastma alternatiivse või täiendava ravina.

ThePI3K-AKT signaaliradamängib astma patofüsioloogias üliolulist rolli. Hiljutised uuringud on seda näidanudmiR-200asoodustab astma arengut PI3K-AKT-FOXC1 telje kaudu (Lin et al., 2014). See rada reguleerib katsükliin D1, mis on kriitilise tähtsusega hingamisteede silelihaste remodelleerumisel (Feng et al., 2014) ja moduleerib astmaga seotud molekulide, näiteksIL-7, TNF-jaIgE(Winer et al., 2022; Jing jt, 2019; Dera jt, 2020).

Meie uuringus on peamine bioaktiivne ühendCistancheidentifitseeriti LC-HRMS abil kuipinoresinool 4-O- -D-glükopüranosiid (PG), molekulaarvalemigaC₂₆H₃₂O₁₁. PG kuulub lignaanidest taimsetest ühenditest, mis on tuntud oma põletikuvastaste, antioksüdantide ja immunosupressiivsete omaduste poolest (Osmakov et al., 2022) ja kujunesid paljutõotavaks kandidaadiks astma raviks. PG sihtmärgi rikastamise analüüs näitas tugevat seost PI3K-AKT rajaga, mis viitab sellele, et selle terapeutiline toime võib olla selle mehhanismi kaudu vahendatud.

Lämmastikoksiid (NO), gaasilist vaba radikaali (N=O), leidub ohtralt inimese hingamis- ja kardiovaskulaarsüsteemides (Antosova et al., 2017). Astma korral toimib NO põletikulise biomarkerina, mida sageli mõõdetakse kuifraktsionaalne väljahingatav lämmastikoksiid (FeNO)hinnata haiguse tõsidust ja suunata steroidravi (Smith et al., 2005; Chiara et al., 2012). Meie astmamudelis täheldati ka kõrgendatud FeNO tasemeid, mis on tihedalt seotud IL-13-vahendatud 2. tüüpi hingamisteede põletikuga. NO sünteesib peamiseltlämmastikoksiidi süntaasid (NOS), eriti indutseeritav isovormiNOS (NOS2), mis on põletikueelsetes tingimustes ülesreguleeritud (Anavi & Tirosh, 2020). iNOS-i üleekspressioon suurendab NO tootmist, soodustades lima sekretsiooni ja eosinofiilide värbamist, süvendades seeläbi astma sümptomeid (Meurs et al., 2003). iNOS-i inhibiitorid on näidanud potentsiaali FeNO taseme juhtimisel astmahaigetel (Islam et al., 2010; Hansel et al., 2003).

Astmaga seotud geenide, WGCNA moodulite ja PG-sihitud geenide integreeritud analüüsi abil tuvastasimeiNOSpõhigeenina.Cistancheravi vähendas iNOS-i valgu taset astmamudeliga hiirtel, mis viitab põletikuga seotud NO tootmise pärssimisele. Molekulaarne dokkimine kinnitas tugevat seondumisafiinsust PG ja iNOS-i vahel ning PG-ravi vähendas nii NOS-i aktiivsust kui ka iNOS-i valgu taset.

Olemasolevad uuringud näitavad ka, et PI3K-AKT rada reguleerib iNOS-i ekspressiooni teistes füsioloogilistes süsteemides (Zafirovic et al., 2019; Lu et al., 2022). Meie hiiremudelisCistancheravi vähendas PI3K ekspressiooni kopsuepiteelirakkudes. Kuigi selle roll astmas nõuab täiendavat uurimist, viitavad meie leiud uudsele regulatiivsele seosele PI3K-AKT raja ja iNOS-i vahel.Cistancheravi. Nende radade kinnitamiseks on vaja täiendavaid mehaanilisi uuringuid.

 

Skemaatiline kokkuvõte: Cistanche mehhanismid astma ravis

HDM-iga kokkupuude käivitab hingamisteede patoloogiliste muutuste kaskaadi, mida iseloomustab suurenenud reaktsioonivõime ja põletikuliste rakkude infiltratsioon.Cistanche, traditsiooniline taimne ravim, demonstreerib võimet neutraliseerida neid HDM-i põhjustatud mõjusid kahe mehhanismi kaudu:

PI3K raja moduleerimine, mis mõjutab rakulisi reaktsioone ja vähendab astmaga seotud põletikku;

iNOSe otsesihtimineselle bioaktiivse komponendi PG poolt, mille tulemuseks on iNOS-i ekspressiooni ja aktiivsuse pärssimine. iNOS-i PG-vahendatud allareguleerimine pakub potentsiaalset molekulaarset sekkumist astma peamiste sümptomite leevendamiseks.

 

Tsitaat

Liu, J., Gao, J., Xiong, A., Li, G., Zhong, K., Bai, L., Li, X., Ran, Q., Xiong, Y., & He, X. (2025).Cistanche'i terapeutilise potentsiaali ja molekulaarsete mehhanismide uurimine astma ravis. Fütomeditsiin: rahvusvaheline fütoteraapia ja fütofarmakoloogia ajakiri, 136, 156265.