Mehanistički uvid u formulu temeljenu na cistanhi za liječenje metaboličkih poremećaja glukolipida: višestruka i eksperimentalna studija

4. Rezultati

4.1 Identifikacija preklapajućih ciljeva izmeđuCistanche formulai metabolički poremećaj glukolipida

Na temelju profiliranja otisaka prstijuFormula na bazi Cistanche, predvidjeli smo ciljeve njegovih glavnih aktivnih komponenti-mangiferin, koptizin, jatrorizin, salvijanolna kiselina B, aloin, berberin, palmatin i lovastatin-upitivanjemCTDiSwissTargetPredictionbaze podataka. Nakon uklanjanja duplikata, ukupno958 metasu identificirani. U međuvremenu,1962 genipovezani s metaboličkim poremećajem glukolipida preuzeti su izGeneCardsbaza podataka. KorištenjeVennov dijagramsoftver, identificirali smo341 preklapajući ciljeviizmeđu biljne formule i gena povezanih s bolešću (Slika 2A). Ti su ciljevi i njihove odgovarajuće aktivne komponente zatim uvezeni uCytoscapeza konstruiranje mreže interakcije komponenta-cilj (Slika 2B), koja je otkrila jake interakcije između aktivnih spojeva i meta.

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

saznajte više o prednostima cistanche

 

 

Slika. 2 Probir potencijalnih ciljeva za poboljšanje poremećaja metabolizma glikolipida pomoću JTTZF-a

Slika. 3 Analiza PPI mreže preklapajućih ciljeva JTTZF-a i poremećaja metabolizma glikolipida

 

4.2 PPI mrežna analiza preklapajućih ciljeva

341 meta koja se preklapa uvezena je uNIZbaza podataka za izradu aprotein-proteinska interakcijska mreža (PPI).koristeći Cytoscape (Slika 3). Identificirano je prvih 10 hub gena s najvišim vrijednostima stupnja:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) i IL-1 (28). Oni su smatrani ključnim ciljevima putem kojih formula Cistanche može imati terapeutske učinke na metabolički poremećaj glukolipida.

Slika. 4 Analiza obogaćenja puta GO i KEGG

 

4.3 Analiza obogaćivanja puta GO i KEGG

Kako bismo razjasnili biološke uloge potencijalnih meta, izveli smoIĆIiKEGGanalize obogaćivanja. Rezultati GO otkrili su da su biološki procesi uglavnom obogaćeniprijenos signalairegulacija transkripcije(npr. "pozitivna regulacija transkripcije s promotora RNA polimeraze II", "pozitivna regulacija ekspresije gena"). Ključne stanične komponente uključivale suplazma membrana, izvanstanični egzosom, iendoplazmatski retikulum. Uključene su molekularne funkcijevezanje proteina, identično vezanje proteina, ivezanje ATP-a(Slika 4A).

KEGG analiza pokazala je da su kandidati za mete obogaćeni putevima uključujućiputevi raka, lipida i ateroskleroze, PI3K-AKT, iMAPK signalni putovi(Slika 4B), što sugerira da ovi putovi mogu biti temelj mehanizma formule u poboljšanju metabolizma glukolipida.

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

4.4 Konstrukcija mreže lijek–komponenta–glavni cilj–put

Mapirali smoaktivni sastojci, ključne mete, itop 20 staza obogaćenih KEGG-omu Cytoscape za izgradnju sveobuhvatnog "lijek–komponenta–cilja–put" mreža (Slika 5). Mreža je ilustrirala da različite komponente djeluju na različite ciljeve, a na pojedinačne ciljeve može utjecati više spojeva. Ti su ciljevi uključeni u različite biološke procese i signalne putove, odražavajućivišekomponentni, višeciljani i višeputnikarakteristike tradicionalne kineske medicine poput Cistanche.

 

Slika. 5 Mrežni dijagram JTTZF-aktivni sastojci-centralni ciljevi-putovi

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

Tablica 2 Informacije o molekularnom spajanju ključnih komponenti i osnovnih ciljeva AKT1, FN1 i IL-6

4.5 Validacija molekularnog spajanja

Molekularno spajanje korišteno je za procjenu afiniteta vezanja između aktivnih komponenti i ključnih ciljeva. Općenito, energija vezanja manja od−4,25 kcal/molukazuje na potencijalnu interakciju; manje od−5,0 kcal/molsugerira dobro uvezivanje; i manje od−7,0 kcal/molukazuje na jak afinitet vezivanja.

Rezultati pristajanja su to pokazaliAKT1, FN1 i IL-6imao jake afinitete vezanja sa svih 8 aktivnih spojeva (Tablica 2). Posebno,salvianolna kiselina B–AKT1 (–9,328 kcal/mol), salvianolna kiselina B–FN1 (–8,626), mangiferin–AKT1 (-8,366), aloin–AKT1 (-8,317), koptizin–AKT1 (-8,117), ilovastatin–AKT1 (-8,113)pokazali su najjače interakcije, što implicira stabilno vezanje (Slika 6).

 

Slika. 6 Rezultati molekularnog spajanja između katrana jezgre

dobiva i temeljne sastojke [šest rezultata s najnižim afinitetom (manje od -8)]

Slika. 7 Rezultati simulacije molekularne dinamike

4.6 Simulacija molekularne dinamike

Podvrgnuto je šest kompleksa ligand-receptor s najjačim afinitetom vezanjasimulacija molekularne dinamike. TheRMSDkrivulje odlovastatin–AKT1, koptizin–AKT1, isalvianolna kiselina B–AKT1kompleksi ostali relativno stabilni tijekom 0-10 ns, a njihoviRMSFvrijednosti su bile niske, što ukazuje na dobru strukturnu stabilnost docking kompleksa (Slika 7).

4.7 Eksperimentalna validacija in vivo

A mišji model metaboličkog poremećaja glukolipidaosnovana je. Nakon liječenja formulom Cistanche, razine glukoze u krvi natašte bile su značajno smanjene u usporedbi s modelnom skupinom (P <0,01). Nakon 14 tjedana liječenja,oralni test tolerancije glukoze (OGTT)također je pokazao poboljšanu toleranciju glukoze (P <0,01). Dodatno,tjelesne težineirazine trigliceridaznačajno su smanjeni (P <0,01) (Slika 8).

Slika. 8 JTTZF poboljšava glukozu u krvi i lipide u krvi kod miševa s poremećajem metabolizma glikolipida. Podaci su prikupljeni na početku i na kraju 6-tjednog uspostavljanja modela i tijekom 8-tjedne intervencije

 

Slika. 9 Učinci JTTZF-a na lipidni i aterosklerotski put

 

Slika. 10 Učinci JTTZF-a na razine CTNNB1, ESR1, FN1 i EGFR u jetrima miševa s poremećajem metabolizma glikolipida

Slika. 11 Mehanizam djelovanja JTTZF-a u poboljšanju poremećaja metabolizma glikolipida

 

Kako bismo istražili regulatorne mehanizme, ispitali smo ekspresiju ključnih gena ulipidni i aterosklerozni put. Razine mRNANF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53, iAKT1bili značajno smanjeni (P < 0,05). Fosforilacija Akt i NF-κB p65u jetri je također smanjen, zajedno s razinama proteinaIL-1 , IL-6, TNF-, ip53 (P < 0,05) (Slika 9).

Unaprijediti,qRT-PCRiWestern blotanaliza je to pokazalaFN1iEGFRbili značajno smanjeni, dok suCTNNB1iESR1bili značajno pojačani u tkivu jetre tretiranih miševa (P < 0,05) (Slika 10).

5. Rasprava

Potaknuti promjenama načina života i starenjem populacije, metabolički poremećaji glukolipida vrlo su rašireni, ali se njima loše upravlja. Patogeneza uključujeneuroendokrini disbalans, inzulinska rezistencija, oksidativni stres, upala, idisbioza crijevne mikrobiote. Sadašnji tretmani često ciljaju na jedan mehanizam ili bolest, što dovodi do suboptimalnih ishoda.

Dokmetforminostaje antidijabetik prve linije, njegove gastrointestinalne nuspojave ograničavaju njegovu upotrebu. TheFormula na bazi Cistanche, dizajniran za T2DM pacijente s dislipidemijom i sindromom gastrointestinalne vrućine, iskorištavavišekomponentni, višeciljani i višenamjenskiprednosti tradicionalne medicine. Prethodne studije pokazuju da postiže usporedivu kontrolu glikemije kao metformin dok poboljšava težinu, BMI, opseg struka i razine lipida.

Unatoč ovim prednostima, njegov mehanizam djelovanja ostaje nejasan. Naša je studija koristilamrežna farmakologija, molekularno spajanje, molekularna dinamika i validacija na životinjamaistražiti njegov terapeutski potencijal.

Identificirali smo seTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, iEGFRkao ciljevi čvorišta. Oni su snažno povezani s upalom, inzulinskom rezistencijom, adipogenezom, aterosklerozom i homeostazom glukoze.

NF-κB1posreduje inzulinsku rezistenciju izazvanu upalom.

IL-1 , IL-6, TNF-potiču stvaranje plaka i vaskularnih komplikacija.

CTNNB1 (-katenin)uključen je u Wnt signalizaciju i inhibira adipogenezu.

AKT1regulira energetski metabolizam i štiti od pretilosti izazvane prehranom.

ESR1poboljšava homeostazu glukoze; njegov nedostatak dovodi do pretilosti i IR.

FN1doprinosi ranoj aterosklerozi i vaskularnoj kalcifikaciji.

TP53uključen je u metabolizam lipida i može izazvati upalu i IR.

EGFRaktivacija smanjuje izlučivanje inzulina i adiponektina.

GO i KEGG obogaćivanje potvrdilo je da su uključene ključne meteprijenos signala, regulacija transkripcije, PI3K-AKT, MAPK, ilipidni i aterosklerozni putevi-svi ključni za metaboličke poremećaje glukolipida.

Zanimljivo,putevi povezani s rakomtakođer se pojavio, vjerojatno zbogmulti-target prirodetradicionalnih spojeva ili prisutnostikomponente protiv rakakaomangiferin.

Pristajanje i simulacija potvrdili su snažnu interakciju izmeđusalvianolna kiselina B, koptizin, iAKT1, što sugerira njegovu ključnu ulogu. Pokusi na životinjama potvrdili su sposobnost formule da poboljša razinu glukoze u krvi, razine lipida i markere upale putem modulacije ključnih putova i ciljeva.

 

6. Zaključak

Korištenje integriranog pristupa kombiniranjumrežna farmakologija, molekularno spajanje, molekularna dinamika i in vivo eksperimenti, ova je studija razjasnila mehanizme kojima seFormula na bazi Cistanchepoboljšavametabolički poremećaj glukolipida. Formula djeluje putemvišekomponentni, višeciljani i višeputnistrategije, prvenstveno uključujućiAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, iESR1.

Njegova modulacija odlipida i ateroskleroze, PI3K-AKT, iMAPKdoprinosi kontroli glikemije, regulaciji lipida i vaskularnoj zaštiti. Ovi nalazi daju teoretsku osnovu za njegovu kliničku primjenu i budući razvoj u liječenju metaboličkih poremećaja glukolipida i povezanih komplikacija.