Mrežna farmakologija i studija molekularnog spajanja za otkrivanje mehanizamaCistanche tubulosaEkstrakt protiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa (CP/CPPS)

 

Sažetak

Cilj: Ova studija sustavno predviđa potencijalne bioaktivne spojeve, temeljne ciljane proteine ​​i molekularne mehanizmeCistanche tubulosaprotiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa putem mrežne farmakologije i simulacija molekularnog spajanja.Metode: Aktivni sastojci i odgovarajući ciljeviCistanche tubulosapregledani su pomoću TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction i drugih javnih baza podataka. Ciljevi povezani s bolešću za kronični nebakterijski prostatitis preuzeti su iz baza podataka GeneCards i OMIM. Ciljevi presjeka biljaka i bolesti uvezeni su u platformu STRING kako bi se izgradila mreža protein-protein interakcije (PPI). Baza podataka DAVID usvojena je za funkcionalno obogaćivanje genske ontologije (GO) i analize puta obogaćivanja Kyoto enciklopedije gena i genoma (KEGG). Softver Cytoscape korišten je za izgradnju mreže "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease" za probir ključnih ciljeva i ključnih signalnih putova. AutoDock Vina i PyMOL korišteni su za provedbu validacije molekularnog spajanja između reprezentativnih bioaktivnih spojeva i središnjih ciljeva.Rezultati: Ukupno 24 potencijalna bioaktivna spoja izCistanche tubulosaidentificirani su i dobiveno je 45 preklapajućih ciljeva povezanih s njegovom intervencijom protiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa. Analiza PPI mreže otkrila je da TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i MAPK1 djeluju kao glavni ciljevi središta. Rezultati obogaćivanja GO i KEGG pokazali su da su terapijski učinciCistanche tubulosauglavnom su povezani s biološkim procesima uključujući pozitivnu regulaciju PI3K signalizacije, negativnu regulaciju apoptoze i stanični odgovor na lipopolisaharid. Ključni obogaćeni signalni putovi pokrivaju HIF-1 put, AGE-RAGE signalni put kod dijabetičkih komplikacija i putove povezane s rakom prostate. Rezultati molekularnog spajanja pokazali su da ehinakozid, akteozid i cistanozid A pokazuju energiju vezanja manju od -6,0 kcal/mol u interakciji s Akt1, EGFR i TNF, što potvrđuje snažan afinitet vezanja.Zaključak: Cistanche tubulosaima zaštitne učinke protiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa uglavnom putem bioaktivnih sastojaka uključujući ehinakozid, akteozid i cistanozid A. Ovi spojevi moduliraju hub proteine ​​kao što su TNF, Akt1, EGFR i STAT3, te koordinirano reguliraju HIF-1, AGE-RAGE i druge signalne putove. Pružajući protuupalne, imunomodulacijske i antiapoptotičke učinke, ovi spojevi zajednički suzbijaju patološku progresiju kroničnog nebakterijskog prostatitisa.

Ključne riječi: Cistanche tubulosa; kronični nebakterijski prostatitis; mrežna farmakologija; molekularno spajanje; mehanizam djelovanja; ehinakozid; akteozid; feniletanoidni glikozidi

Uvod

Kronični nebakterijski prostatitis, klinički klasificiran kao kronični prostatitis/sindrom kronične boli u zdjelici (CP/CPPS), jedan je od najčešćih poremećaja mokraćnog sustava koji pogađa muškarce, a čini otprilike 90% svih slučajeva prostatitisa. Tipični simptomi uključuju stalnu nelagodu u perineumu, bol u zdjelici i urinarnu disfunkciju, što ozbiljno narušava kvalitetu života pacijenata i mentalno blagostanje. U tradicionalnoj kineskoj medicini (TCM), ovo stanje spada u dijagnostičke kategorije "zamućenja esencije" i "curenja sperme". Njegova se patogeneza općenito pripisuje nedostatku bubrežne esencije, nakupljanju vlage i topline i zastoju krvi.

Konvencionalni zapadnjački tretmani uglavnom se oslanjaju na alfa-blokatore i nesteroidne protuupalne lijekove za ublažavanje simptoma. Međutim, ti su pristupi ograničeni otpornošću na lijekove, vidljivim nuspojavama i visokim stopama recidiva, nedostatkom ciljanih i stabilnih terapijskih režima. Važno je da klinički i epidemiološki dokazi potvrđuju da trajna kronična upala unutar tkiva prostate služi kao ključni pokretač progresije raka prostate. Upalno mikrookruženje pokreće oksidativni stres, ubrzava proliferaciju stanica i inhibira normalnu apoptozu, potičući malignu transformaciju epitelnih stanica prostate. Stoga učinkovita rana intervencija za kronični nebakterijski prostatitis ne samo da ublažava neugodne simptome, već također pomaže u smanjenju rizika od razvoja raka prostate.

Cistanche tubulosa, obično poznat kao pustinjski ginseng, osušena je mesnata stabljikaCistanche tubulosa, holoparazitska biljka iz obitelji Orobanchaceae. Prema teorijama TCM-a, nosi slatke i slane okuse s toplim svojstvima, djelujući prvenstveno na meridijane bubrega i debelog crijeva. Tonificira bubrežni yang, obnavlja esenciju i krv, a tisućljećima se cijeni kao podrška muškom reproduktivnom i urinarnom zdravlju.

Ključna prednost: Među komercijalno dostupnimCistanchesorte, ekstrakti dobiveni izCistanche tubulosaprirodno sadrže značajno veće koncentracije feniletanoidnih glikozida (ehinakozid, akteozid) u usporedbi sCistanche deserticola, pružajući jaču farmakološku aktivnost. Naša je tvornica specijalizirana za standardiziraneCistanche tubulosaekstrakti sirovina.

 

Kliknite na sliku za više detalja

 

Služba podrške Wecistanche-Za više detalja o suradnji
E-pošta:wallence.suen@wecistanche.com

 

Suvremena farmakološka istraživanja su to potvrdilaCistanche tubulosaobiluje feniletanoidnim glikozidima, polisaharidima, iridoidima i lignanima. Ovi spojevi imaju protuupalno, antioksidativno, imunoregulacijsko i antiapoptotsko bioaktivnost. Njegova temeljna TCM funkcija tonizirajuće esencije bubrega savršeno odgovara korijenskoj patogenezi nedostatka bubrega i kronične upale zdjelice uočenoj kod pacijenata s CP/CPPS, naglašavajući njegov veliki terapeutski potencijal za potporu zdravlju prostate.

Tradicionalni kineski biljni lijekovi djeluju putem karakterističnog načina djelovanja s više spojeva, s više ciljeva i s više putova. Ova studija integrira mrežnu farmakologiju i molekularno spajanje za sustavni pregled bioaktivnih spojeva i osnovnih molekularnih ciljevaCistanche tubulosa. Konstruiramo interaktivne biološke mreže i provodimo analizu obogaćivanja puta. Molekularno spajanje dodatno provjerava kapacitet izravnog vezanja između signature spojeva i ključnih proteinskih ciljeva. Ovo istraživanje ima za cilj razjasniti molekularni mehanizam kojimCistanche tubulosaublažava kronični nebakterijski prostatitis. Pruža znanstvene dokaze koji usmjeravaju kliničku primjenu i podržavaju razvoj novih dodataka prehrani i biljnih lijekova usmjerenih na zdravlje prostate.

1 Materijali i metode

1.1 Provjera bioaktivnih spojeva i odgovarajućih ciljevaCistanche tubulosa

Pretražili smo TCMSP bazu podataka koristeći "Cistanche tubulosa" kao ključnu riječ za identifikaciju kandidata za bioaktivne spojeve. Pragovi probira postavljeni su kao oralna bioraspoloživost (OB) veća ili jednaka 30% i sličnost lijeku (DL) veća ili jednaka 0,18 kako bi se zadržali spojevi s povoljnom apsorpcijom i sposobnošću lijeka. Kemijska struktura i kanonski SMILES nizovi svakog spoja kandidata preuzeti su iz PubChema.

Svi SMILES podaci uvezeni su u platformu SwissADME. Samo spojevi s ocjenom "Visoka" za gastrointestinalnu apsorpciju i koji zadovoljavaju najmanje dva kriterija sličnosti lijeku zadržani su kao ključni bioaktivni sastojci za CP/CPPS intervenciju. Potencijalni proteinski ciljevi kvalificiranih spojeva predviđeni su korištenjem baze podataka SwissTargetPrediction na temelju kanonskih SMILES informacija.

1.2 Zbirka ciljeva bolesti za kronični nebakterijski prostatitis

Koristili smo ključnu riječ "nebakterijski prostatitis" za dohvaćanje ciljeva povezanih s bolešću iz baza podataka GeneCards i OMIM. Dvostruki unosi su uklonjeni kako bi se uspostavio jedinstven ciljni skup podataka za kronični nebakterijski prostatitis.

1.3 Identifikacija preklapajućih ciljeva biljnih bolesti

Ciljani skupovi podataka odCistanche tubulosabioaktivni spojevi i kronični nebakterijski prostatitis mapirani su i uspoređeni. Internetski alat Venny 2.1.0 korišten je za generiranje Vennovih dijagrama i ciljeva preklapanja zaslona, ​​koji predstavljaju potencijalne terapijske ciljeveCistanche tubulosaprotiv CP/CPPS.

1.4 Izgradnja mreže protein-protein interakcije (PPI).

Preklapajući ciljevi učitani su u bazu podataka STRING. Organizam je postavljen kaoČovjek razuman, prag pouzdanosti=0.400, a svi ostali parametri ostaju zadani. Rezultirajuća PPI mreža je eksportirana za kasniju vizualizaciju i topološku analizu.

1.5 GO funkcija i analiza obogaćivanja KEGG puta

Baza podataka DAVID primijenjena je za tumačenje bioloških funkcija i signalnih putova obogaćenih preklapajućim ciljevima. Vrsta je postavljena kaoČovjek razuman, s pragom značajnosti P < 0,05. Odabrano je 10 najboljih obogaćenih GO izraza i 20 najboljih KEGG puteva. Online platforma Bioinformatics korištena je za vizualizaciju rezultata putem stupčastih grafikona i dijagrama s mjehurićima.

1.6 Izgradnja mreže "biljka–spoj–cilj–put–bolest"

Svi standardizirani ciljni podaci uvezeni su u Cytoscape 3.10.0 za izgradnju višeslojne mreže. Kategorije čvorova uključuju biljke (Cistanche tubulosa), bioaktivni spoj, ciljni protein, signalni put i bolest (kronični nebakterijski prostatitis). Topološki parametri izračunati su za identifikaciju središnjih spojeva i jezgrenih ciljeva. Čvorovi su obojeni po kategorijama, a mrežni izgled je optimiziran za intuitivni prikaz interaktivnih odnosa.

1.7 Validacija molekularnog spajanja

Kako bismo potvrdili predviđanja iz mrežne farmakologije, odabrali smo 5 glavnih ciljeva iz PPI mreže (rangiranih prema vrijednosti stupnja) i 3 najbolja bioaktivna spojaCistanche tubulosaza molekularno spajanje. Trodimenzionalne kristalne strukture ciljnih proteina preuzete su iz baze podataka RCSB PDB. Softver PyMOL korišten je za predprocesiranje: uklanjanje molekula vode i ko-kristaliziranih nativnih liganada. Molekularne strukture bioaktivnih spojeva preuzete su s PubChem-a i pretvorene u SDF format.

AutoDock Vina je usvojen za molekularno spajanje sa zadanim parametrima. Afinitet vezanja korišten je za procjenu snage interakcije ligand-receptor; energija vezanja Manje ili jednako -5,0 kcal/mol definirano je kao učinkovito vezanje. PyMOL je korišten za vizualizaciju poza spajanja i međumolekulskih interakcija.

2 rezultata

2.1 Probir bioaktivnih spojeva i ciljevaCistanche tubulosa

Ukupno 24 bioaktivna spoja ispitana su iz TCMSP-a, uglavnom feniletanoidni glikozidi, polisaharidi, iridoidi i lignani. Nakon predviđanja cilja putem SwissTargetPrediction i deduplikacije, prikupljena su 604 potencijalna proteinska cilja povezana s ovim spojevima.

2.2 Probir ciljnih bolesti za kronični nebakterijski prostatitis

Nakon spajanja i dedupliciranja podataka iz GeneCards i OMIM, dobivena su 553 cilja povezana s bolešću za kronični nebakterijski prostatitis. Mapiranje cilja generiralo je 45 preklapajućih ciljeva biljnih bolesti, vizualiziranih u Vennovom dijagramu.

2.3 Izgradnja i analiza PPI mreže

45 preklapajućih ciljeva uvezeno je u STRING, formirajući PPI mrežu koja sadrži 42 čvora i 658 rubova, vizualiziranih u Cytoscapeu. Hub ciljevi s najvišim vrijednostima stupnja uključivali su TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR i PTGS2. Ostali ključni čvorovi s visokom povezanošću bili su STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG i GSK3B. Nagađa se da ti proteini služe kao ključni regulatorni čvorovi za zaštitne učinkeCistanche tubulosaprotiv CP/CPPS.

2.4 GO i KEGG analiza obogaćivanja osnovnih ciljeva

Analiza obogaćivanja GO identificirala je 350 unosa bioloških procesa (BP), 56 unosa stanične komponente (CC) i 59 unosa molekularne funkcije (MF). Vrhunski biološki procesi uključivali su pozitivnu regulaciju PI3K signalizacije, negativnu regulaciju apoptotskog procesa i stanični odgovor na lipopolisaharid. Glavne stanične komponente pokrivale su citosol, citoplazmu, aksone i rane endosome; dominantne molekularne funkcije sadržavale su aktivnost protein kinaze i aktivnost serin/treonin kinaze.

Obogaćivanje KEGG puta dalo je 142 značajno obogaćena puta (P <0,05). Prvih 20 putova odabrano je za vizualizaciju dijagrama mjehurića, uključujući HIF-1 signalni put, AGE-RAGE signalni put, put raka prostate, PD-L1 put ekspresije i PD-1 put kontrolne točke kod raka, i signalni put receptora C-tipa lektina. Ovi putovi u velikoj mjeri sudjeluju u upali, imunološkoj ravnoteži, staničnoj proliferaciji i apoptozi, potvrđujući daCistanche tubulosaregulira CP/CPPS patologiju kroz koordinaciju više putova.

2.5 Mrežna analiza "biljka–spoj–cilj–put–bolest"

Prvih 10 obogaćenih KEGG puteva, pridruženi ciljevi i odgovarajući bioaktivni spojevi uvezeni su u Cytoscape. Spojevi s najvišim vrijednostima stupnja bili su ehinakozid, akteozid i cistanozid A, prepoznati kao primarni aktivni sastojciCistanche tubulosa. Ključni ciljevi uključivali su mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 i STAT3. Visoko povezani putovi bili su put raka prostate, HIF-1 signalni put, AGE-RAGE signalni put i PI3K/Akt povezan signal.

Mreža je pokazala da jedan spoj odCistanche tubulosamože vezati više ciljeva za modulaciju HIF-1, AGE-RAGE i PI3K/Akt kaskada za pružanje protuupalnih, imunomodulatornih i anti-apoptotskih prednosti. U međuvremenu, različiti spojevi mogu istovremeno djelovati na više čvorova unutar istog puta kako bi se postigla sinergistička učinkovitost. Ovo snažno podržava višekomponentnu, višeciljnu, višeputnu regulatornu karakteristikuCistanche tubulosa.

2.6 Rezultati molekularnog spajanja

Simulacije povezivanja između jezgrenih spojeva i središnjih ciljeva potvrdile su pouzdanu aktivnost vezanja: Echinacoside je pokazao energiju vezanja od -9,4 kcal/mol (Akt1) i -8,8 kcal/mol (EGFR); Akteozid je postigao energiju vezanja od -9,6 kcal/mol (Akt1) i -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanosid A dosegnuo je -9,2 kcal/mol (Akt1) i -8,3 kcal/mol (EGFR). Sve energije vezanja bile su ispod -6,0 kcal/mol, što ukazuje na stabilne interakcije vezanja između bioaktivnih spojeva i ciljanih proteina.

3 Rasprava

Kronični nebakterijski prostatitis (CP/CPPS) je refraktorni urinarni poremećaj kod muškaraca. Trajno kronično upalno mikrookruženje ne samo da smanjuje kvalitetu života pacijenata, već i povećava dugoročne rizike od progresije raka prostate. Iz perspektive TCM-a, njegova patologija proizlazi iz vlažno-toplinske stagnacije u kombinaciji s nedostatkom bubrežne esencije, što je savršeno usklađeno s tradicionalnom primjenomCistanche tubulosakao esencijalna biljka koja jača bubrege. Suvremeni farmakološki dokazi to potvrđujuCistanche tubulosamodulira upalne signalne mreže putem sinergizma više spojeva, uravnotežujući upalno mikrookruženje i usporavajući progresiju CP/CPPS.

Ova je studija usvojila mrežnu farmakologiju u kombinaciji s molekularnim spajanjem kako bi se sustavno analizirali bioaktivni spojevi, glavni ciljevi i signalni putovi odgovorni za zaštitne učinkeCistanche tubulosaprotiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa.

Među 24 identificirana bioaktivna spoja, ehinakozid i akteozid (primarni feniletanoidni glikozidi) pokazuju najveću povezanost unutar mreže. Brojne studije potvrdile su protuupalnu moć feniletanoidnih glikozida, sposobnih za suzbijanje otpuštanja proupalnih faktora i ublažavanje upalne infiltracije unutar tkiva prostate. Ehinakozid inhibira kaskade NF-κB kako bi smanjio TNF-, IL-6 i druge proupalne citokine. Akteozid regulira put PI3K/Akt za suzbijanje upalnih odgovora i modulaciju stanične apoptoze. Kao potpis spojeva odCistanche tubulosa, feniletanoidni glikozidi djeluju sinergistički s polisaharidima i iridoidima kako bi preoblikovali poremećeno upalno mikrookruženje u bolesnika s CP/CPPS.

Komercijalna bilješka: Cistanche tubulosasadrži daleko veće koncentracije feniletanoidnog glikozida od ostalih vrsta cistanche, čineći ekstrakte ove sorte superiornom sirovinom za formulacije dodataka za prostatu.

Analiza PPI mreže identificirala je TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i MAPK1 kao ključne terapijske ciljeve. TNF djeluje kao središnji pokretač upalnih kaskada u CP/CPPS-u, aktivirajući puteve NF-κB i MAPK kako bi se pokrenulo masivno izlučivanje IL-1, IL-6 i drugih upalnih medijatora. Akt1 i EGFR su vitalne kinaze koje upravljaju staničnom proliferacijom, diferencijacijom i apoptozom. Suzbijanje prekomjerne aktivacije EGFR ublažava upalu prostate i fibrozu tkiva. Kronični prostatitis izaziva hiperplaziju epitela prostate i remodeliranje tkiva; prekomjerno aktivirani EGFR i STAT3 pojačavaju upalnu signalizaciju i predstavljaju kritične biomarkere koji povezuju kroničnu upalu s tumorigenezom prostate. Ciljajući ove proteine,Cistanche tubulosabioaktivne tvari blokiraju upalne oluje i uspostavljaju ravnotežu između stanične proliferacije i apoptoze.

Rezultati obogaćivanja GO otkrili su da glavni ciljevi sudjeluju u regulaciji signalizacije PI3K, apoptotskoj modulaciji i odgovorima na bakterijski lipopolisaharid, ističući fokus na kontrolu upale i ravnotežu preživljavanja stanica. Obogaćivanje KEGG-om dalje je identificiralo ključne putove: HIF-1 put se aktivira pod upalnom hipoksijom, potičući VEGF i iNOS ekspresiju za promicanje ozljede tkiva; Aktivacija AGE-RAGE puta izaziva oksidativni stres i upalu, ubrzavajući progresiju kronične bolesti; Signalizacija receptora lektina tipa C modulira urođene imunološke odgovore u sterilnim upalnim uvjetima.

Značajno je da se put raka prostate pojavljuje istaknuto u rezultatima obogaćivanja, što sugerira daCistanche tubulosamože ograničiti hiperplaziju tkiva i fibrozu izazvanu produljenim CP/CPPS. Obogaćivanje puta imunološke kontrolne točke PD-L1/PD-1 također podrazumijeva regulatorne učinke na imunološke odgovore T-stanica, što odgovara postojanoj upali niskog stupnja karakterističnoj za CP/CPPS.

Rezultati molekularnog spajanja dokazali su da ehinakozid, akteozid i cistanozid A tvore stabilne komplekse s Akt1, EGFR, TNF i drugim hub proteinima. Akteozid je pokazao najjači afinitet vezanja s Akt1, što ukazuje na njegov potencijal da regulira signalnu kaskadu PI3K/Akt. Iako je afinitet vezanja prema TNF-u bio relativno umjeren, sve su vrijednosti zadovoljile efektivni prag vezanja. Ovi strukturni podaci simulacije potvrđuju predviđanja koja je generirala mrežna farmakologija i daju preliminarne strukturne dokaze za izravne interakcije izmeđuCistanche tubulosabioaktivni spojevi i ciljni proteini jezgre.

Sažetak

Koristeći mrežnu farmakologiju i molekularno spajanje, ovo je istraživanje sustavno predvidjelo bioaktivne spojeve, temeljne proteinske ciljeve i signalne putove kroz kojeCistanche tubulosaublažava kronični nebakterijski prostatitis. Nalazi ilustriraju njegov višekomponentni, višeciljani i višestruki mehanizam djelovanja.Cistanche tubulosaprvenstveno se oslanja na feniletanoidne glikozide (ehinakozid, akteozid i srodni glikozidi) za interakciju s TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i drugim hub proteinima. Modulira HIF-1, AGE-RAGE i signalne puteve receptora lektina C-tipa kako bi postigao protuupalne, imunomodulatorne i anti-apoptotičke učinke. Ova studija pojašnjava molekularne temeljeCistanche tubulosaza potporu zdravlju prostate, nudeći znanstvene reference za standardiziranu primjenu ljekovitog bilja i razvoj novih prirodnih proizvoda za zdravlje muškaraca.