Istraživanje Cistancheovog terapeutskog potencijala i molekularnih mehanizama u liječenju astme
May 19, 2025
Sažetak
Astmaje uobičajena kronična respiratorna bolest koju karakterizira upala dišnih putova i hiperreaktivnost, što značajno utječe na globalno zdravlje. Trenutačne mogućnosti liječenja, uključujući kortikosteroide, suočavaju se s ograničenjima zbog različitih odgovora pacijenata i nuspojava. Ova studija istražuje terapeutski potencijal tradicionalne kineske biljkeCistanche deserticolau mišjem modelu astme izazvane kućnim grinjama (HDM). Primijenili smo multidisciplinarni pristup, integrirajući transkriptomiku, spektrometriju mase, ponderiranu analizu mreže koekspresije gena (WGCNA) i eksperimentalnu validaciju na životinjskim i staničnim modelima.
Naša otkrića to otkrivajuCistancheznačajno ublažava hiperreaktivnost dišnih putova, staničnu infiltraciju i prekomjernu proizvodnju sluzi kod astmatičnih miševa. Transkriptomska analiza identificirala je 643 različito izražena gena (DEG), iCistancheliječenjem prekinuti putevi povezani s IL-4, IL-5 i eozinofilima. Analiza obogaćivanja skupa gena (GSEA) to je sugeriralaCistanchemože biti uključen u procese povezane s glukokortikoidima, što ukazuje na njegov potencijal kao alternativne ili komplementarne terapije tradicionalnim kortikosteroidima.
Tekućinska kromatografija–spektometrija mase visoke rezolucije (LC-HRMS) identificirala je pinoresinol 4-O- -D-glukopiranozid (PG) kao ključnu aktivnu komponentuCistanche, s ciljevima prvenstveno povezanim s PI3K-AKT signalnim putem. WGCNA analiza skupova podataka o astmi identificirala je "nebeskoplavi" modul kao visoko povezan s astmom, ističući inducibilnu sintazu dušikovog oksida (iNOS) kao glavni gen. Molekularno spajanje potvrdilo je snažan afinitet vezanja između PG i iNOS, iCistancheliječenje je smanjilo ekspresiju iNOS-a, što ukazuje na potencijalni protuupalni mehanizam.
Zaključno,Cistanchepokazuje terapijske učinke kod astmemoduliranje imunoloških odgovoraiciljajući na ključne gene i proteine povezane s astmom. Naša studija pruža nove uvide u korištenje prirodnih proizvoda za liječenje astme i naglašava potencijalCistanche kao alternativa ilipomoćno terapijsko sredstvo. Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se potvrdili ovi nalazi i istražila integracijaCistancheu kliničko liječenje astme.
Ekstrakt Cistanche za liječenjeAstma uzrokovana upalom
Što nam je da dobijemo ekstrakt cisntanche
1. Pozadina istraživanja i znanstveno pitanje
Astma je najzastupljenijakronične respiratorne bolesti, karakteriziran suženjem dišnih putova iupala, često pogoršan prekomjernim izlučivanjem sluzi. Globalne procjene pokazuju da više od 300 milijuna ljudi boluje od astme, a njezina prevalencija u stalnom je porastu diljem svijeta (Joan i sur., 2017.). Ovaj rastući teret značajno utječe na globalnu stopu smrtnosti i invaliditeta (Shin i sur., 2023.). Trenutno se glavni tretmani uvelike oslanjaju na konvencionalne lijekove kao što su kortikosteroidi. Međutim, zbog razlika u prezentaciji bolesti i farmakogenomici, podskupina pacijenata - poput onih s neeozinofilnom astmom - može slabo odgovoriti na terapiju glukokortikoidima (Barnes, 2013.; Polyxeni i sur., 2017.). Štoviše, unatoč pridržavanju lijekova za kontrolu, neki pojedinci doživljavaju suboptimalnu kontrolu bolesti, s postojanim simptomima koji se pogoršavaju. Iako postojeći lijekovi mogu ublažiti simptome, često uzrokuju štetne učinke i imaju ograničenu dugoročnu učinkovitost (Rachel i sur., 2021.; Kian Fan i sur., 2013.). Stoga postoji hitna potreba za inovativnim terapijskim strategijama koje učinkovito upravljaju simptomima astme, istovremeno ciljajući na temeljne molekularne mehanizme.
Tradicionalna kineska medicina (TCM), s poviješću dužom od 2000 godina, nudi jedinstvenu perspektivu liječenja bolesti. To je dovelo do razvoja mnogih recepata, kao što suZanthoxylum bungeanum Maximsjemenke (ZBMS), koje su poznate po svojim terapijskim učincima na astmu (Tang i sur., 2014.). Posljednjih godina TKM je dobio pozornost kao komplementarni ili alternativni pristup liječenju bolesti. Istraživanja provedena u Sjedinjenim Državama pokazala su da približno 70% pacijenata s astmom uključuje biljne lijekove u svoje planove liječenja (Land & Wang, 2018.). Brojne kliničke studije pokazale su povoljne rezultate u liječenju astme. Na primjer, multicentrično randomizirano kontrolirano ispitivanje otkrilo je da složena TCM formula, Pingchuan Yiqi granule, učinkovito ublažava plućne simptome, smanjuje upalne markere i smanjuje ovisnost o 2-agonistima. U usporedbi s 2-agonistima i kortikosteroidima, ova TCM formula pokazala je manje toksičnih i nuspojava (Zhang et al., 2018).
Cistanche deserticola, također poznat kao "Jin Ya" ili "Mo Jing," je višegodišnja zeljasta biljka s parazitskom navikom rasta. Uglavnom je rasprostranjen u sušnim područjima sjeverne hemisfere, a njegova uporaba u Kini datira još iz drevnih tekstova kao što suShennong Bencao Jing. Cistancheje visoko cijenjen zbog svoje sposobnosti da poboljša funkciju bubrega, poboljša vitalnost i hrani krv i esenciju (Zhou et al., 2023).
U ovoj smo studiji primijenili multidisciplinarni pristup - kombinirajući transkriptomiku, analizu masene spektrometrije, WGCNA i eksperimentalnu validaciju na životinjskim i staničnim modelima - kako bismo istražili terapeutski potencijalCistanchekod astme. Naše istraživanje identificiralo je specifične aktivne spojeve i razjasnilo potencijalne mehanizme djelovanja (vidi sliku 1). Ova otkrića daju nove uvide u liječenje astme u okviru TKM-a i utiru put daljnjim istraživanjima u ovom području.
Slika 1. Dijagram tijeka istraživanja
A.Koristeći plućna tkiva iz modela astme, proveli smo detaljnu analizu sekvenciranja transkriptoma. To nam je omogućilo da istražimo molekularnu osnovu astme i identificiramo ključne ciljeve koje reguliraCistanche deserticolaliječenje.
B.Na temelju transkriptomskih podataka upotrijebili smo tekućinsku kromatografiju–spektometriju mase visoke rezolucije (LC-HRMS) kako bismo istražili kemijske sastojkeCistanche. Ova analiza je dopunjena probirom aktivnih spojeva kroz bazu podataka Farmakoloških sustava tradicionalne kineske medicine (TCMSP). Ovaj integrativni pristup u konačnici je doveo do identifikacije pinorezinol 4-O- -D-glukopiranozida (PG) kao glavne bioaktivne komponenteCistanche.
C.Kako bismo dodatno istražili specifične ciljeve povezane s astmom, proveli smo Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA). Ova analiza je koristila podatke o ekspresiji gena za identifikaciju modula značajno povezanih s patologijom astme. Glavni geniNOS(inducibilna sintaza dušikovog oksida) identificirana je integrativnom metodom križanjem gena kandidata iz svake analize.
D.Provedeno je istraživanje molekularnog spajanja kako bi se predvidio afinitet vezanja između identificiranog aktivnog spoja PG i iNOS. Nakon toga je uslijedio niz eksperimentalnih validacija.
02. Ključni nalazi i naglasci
Cistanche ublažava patološke promjene kod astmatičnih miševa
Za procjenu učinakaCistanche deserticolana astmi, životinjski modeli su uspostavljeni sa ili bezCistancheliječenja, korištenjem deksametazona kao pozitivne kontrole (Slika 2A i Dodatna slika 1). Hiperreaktivnost dišnih putova (AHR) procijenjena je mjerenjem Penh vrijednosti (Slika 2B i Dodatna slika 1A). Rezultati su pokazali značajno povećanje Penh vrijednosti kod miševa izloženih HDM-u s povišenim koncentracijama acetilkolina u usporedbi s kontrolnim miševima. Nasuprot tome, miševi tretirani sCistanchetijekom indukcije modela pokazalo je značajno smanjenje Penh vrijednosti. Važno je da miševi tretirani sCistanchesami nisu pokazali značajnu razliku u Penh vrijednostima u usporedbi s kontrolama.
Nakon toga smo analizirali diferencijalni broj stanica u bronhoalveolarnoj lavažnoj tekućini (BALF), uključujući ukupne stanice, neutrofile i eozinofile (Slika 2C i Dodatna slika 1B). Rezultati su ukazali na značajno povećanje broja stanica - posebno neutrofila i eozinofila - u HDM miševa, odražavajući pojačanu plućnu upalu i alergijske reakcije. Nasuprot tome, HDM +Cistanchemiševi su pokazali značajno smanjenje ovih staničnih populacija u BALF-u.
Dodatno, histopatološko bojenje plućnog tkiva (slika 2D i dopunska slika 1C) otkrilo je značajno povećane rezultate upale kod miševa izloženih HDM-u, koji su se vratili na početnu razinu nakonCistancheintervencija. PAS bojanje potvrdilo je ove nalaze pokazujući značajno povećanje distribucije vrčastih stanica i lučenja sluzi u HDM miševa, što je smanjeno nakonCistancheliječenje. Posebno niske dozeCistanche, osobito pri 20 mg/kg, nije pokazao značajna poboljšanja u AHR-u ili histopatološkim značajkama, što ukazuje na učinak ovisan o dozi (dodatna slika 1).
Nadalje, izmjerene su razine IgE, IL-5 i IL-13 (Slika 2E), pokazujući povišene razine u HDM miševa koje su poništene nakonCistancheliječenje.
Slika 2. Cistanche ublažava patološke promjene kod astmatičnih miševa.
A. Konstrukcija modela astme.
B. Penh vrijednosti za svaku skupinu miševa izloženih različitim dozama acetilkolina.
C. Broj stanica BALF-a, uključujući ukupne stanice, neutrofile i eozinofile.
D. Presjeci pluća iz svake skupine obojeni s H&E i PAS.
E. Rezultati ELISA testa koji pokazuju razine IgE u serumu i IL-5/IL-13 u BALF-u.
Mjerna traka: 50 μm. Svi podaci predstavljeni u ovoj studiji predstavljaju najmanje tri neovisna eksperimenta i izraženi su kao srednja vrijednost ± standardna devijacija (SD).
Transkriptomska analiza otkriva terapeutske učinke Cistanche u astmatičnim miševima
Za daljnje istraživanje terapeutskih učinakaCistanchena astmi, sekvenciranje transkriptoma provedeno je na plućnom tkivu miševa koji su bili izloženi samo HDM-u i onih koji su bili izloženi i HDM-u iCistanche. Ukupno643 različito izražena gena (DEG)identificirani su, uključujući324 unaprijed regulirani319 smanjenogena (p < 0,05, |logFC| Veći ili jednak 0,5, Slika 3A). Toplinska karta ilustrirala je razine ekspresije prvih 20 gena s gornjom i nižom regulacijom (Slika 3B).
Na DEG-ovima su potom provedene analize obogaćivanja Gene Ontology (GO) i Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Upregulirani geni uglavnom su obogaćeni putovima koji se odnose na virusne odgovore, signaliziranje posredovano interferonom, signaliziranje receptora slično NOD-u i IL-17 signaliziranje (slike 3C i 3D). Nasuprot tome, smanjeno regulirani geni bili su povezani s diobom jezgre, interakcijom citokin-citokin receptor i signalnim putovima T-staničnog receptora (slike 3E i 3F).
Daljnja analiza korištenjem analize varijacije skupa gena (GSVA) pokazala je da jePUT EOZINOFILAGSVA rezultat smanjen je u miševa koji su istodobno liječeni s HDM iCistanche, u usporedbi s miševima koji su primali samo HDM, u skladu s uočenim smanjenjem eozinofila u BALF-u (slike 3G i 3H). Štoviše, utvrđeno je da su putovi usko povezani s alergijskom astmom - kao što su IL-5 i IL-4 signalizacija - smanjeni nakonCistanchetretman (Slika 3H).
Konačno, analiza obogaćivanja genskog skupa (GSEA) to je otkrilaCistancheliječenje je bilo uključeno u procese vezane uzglukokortikoidna signalizacijaiimunološki citokini tipa 2, a oba su usko povezana s patofiziologijom astme (Slika 4).
LC jednostruka veza HRMS analiza otkriva aktivne komponente Cianchea. A. Ukupni ionski kromatogram ekstrakta Cistanche deserticola praćen u modu pozitivnih iona. B i C. Ionski kromatogrami PG u modu pozitivnih iona. D. MSMS profil PG.
Slika 6. Aktivni sastojci Cianchea otkriveni LC-single HRMS analizom. OGLAS. Analiza obogaćivanja PD ciljeva uključujući skupove gena GO, KEGG, Reactome i WikiPathways.
