Bölüm 2: Hem Osteoporoz hem de Alzheimer Hastalığını Tedavi Etmek İçin Cistanche Tubulosa'nın Çift Etkili Bileşenlerini Araştırmak İçin Entegre Ağ Farmakolojisi ve Zebra Balığı Modeli
Mar 30, 2022
İletişim:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
1. BÖLÜM İÇİN TIKLAYINIZ
3. Sonuçlar
3.1 Aday Bileşikler ve Popotansiyel Hedefler
CT kimyasal bileşenlerinin araştırılmasında, TCMSP'den toplam 75 bileşen elde edildi. Daha sonra CT'nin kimyasal dağılımını görselleştirmek için PCA yapıldı. Şekil 1'de gösterildiği gibi, CT'nin bileşenleri kimyasal uzayda çok çeşitliydi ve bunların 28'i Lipinski'nin beş kuralına uyuyordu (Lipinski, 2003). İlginç bir şekilde, OP/AD için CT'nin bileşenleri ile onaylanmış küçük moleküllü ilaçlar arasında birçok örtüşen kısım vardı. CT'deki birçok bileşiğin OP/AD üzerinde potansiyel ilaçlanabilirliğe sahip olduğunu gösterdi. İlaçlanabilirliklerini daha fazla değerlendirmek için 43 bileşik DL ile tarandı. Hedef tahmininden sonra, sonraki analiz için 26 aday bileşik seçildi. Ve toplam 847 hedef protein ile kenetlenebilirler.
sarnıçanti-Alzheimer hastalığı etkisi vardır.
OP veya AD ile ilgili gen girişleri DisGeNET ve GeneCards veri tabanlarından toplanmıştır. Sonuç olarak sırasıyla 3052 ve 8042 gen girişi toplanmıştır. DisGeNET ve GeneCards veritabanlarından alınan iki puanı değerlendirme puanları olarak benimsedik ve hedeflerin en üstteki beşte birini eledik. Beşte bir oranına ön deneylerle karar verildi. Daha sonra 211 OP-ED ortak hedefi, 26 aday bileşiğin hedefleriyle eşleşmesi için korunmuştur. Son olarak, 22 aday bileşikle (Ek Tablo S3) bağlanan toplam 81 protein hedefi (Ek Tablo S2), moleküler etki analizi mekanizmaları için seçildi ve Şekil 2'de gösterilen bir protein-protein etkileşimi (PPI) ağı oluşturuldu.
22 bileşik 11 kategoriye ayrıldı: 5 feniletanoid glikozit (PhGs) (Decaffeoylacteoside, Cistanoside E, vb.), 3 fenilakril oligosakkarit (Cistanoside H, Cistanoside F, vb.), 3 iridoid ve iridoid glikozit (Leonuride, Geniposidic asit, vb.), 3 lignan ve lignan glikozit (Yangambin, ( artı )-Pinoresinol-O- -D-glukopiranozid, vb.), 2 flavonoid (kersetin, genistein), 1 alkaloid, 1 terpen, 1 sterol, 1 yağ alkolü, 1 yağ asidi ve diğer. Önceki raporlara göre, bu bileşikler CT'nin ana bileşenleri veya aktif fonksiyonel bileşenleridir (Fu ve diğerleri, 2018).
Şekil 2'de, OP ve AD ile korelasyona sahip olan toplam 81 ortak hedef bulundu. ÜFE derecesi, potansiyel hedeflerin önemini tanımlamak için karakteristik bir parametre olarak kabul edildi. OP ve AD ile ilişkili ilk 5 varsayılan hedef protein, albümin (ALB), insülin (INS), interlökin 6 (IL6), TNF-alfa (TNF) ve epidermal büyüme faktörü (EGF) idi.
Şekil 1.Temel bileşen analizine (PCA) dayalı kimyasal dağılım.
3.2 Entegre ve Sınıflandırılmış Ağ Analizi
GO ve KEGG yolu zenginleştirme analizini başlatmak için Tablo S2'deki 81 varsayılan hedef protein seçildi. p-değerine göre filtrelemeden sonra (Küçük veya eşit 0.05'in GO kesmesi, 0,01'den küçük veya eşit olan KEGG yolu kesmesi), 15 GO terimi ve 66 KEGG Yol terimleri, Şekil 3 ve 4'te gösterildiği gibi döndürülmüştür. Toplam 16 GO terimi dahil edilmiştir: moleküler işlev için 5, biyolojik işlemler için 5 ve hücresel bileşenler için 6. Bu çalışma, OP ve AD'nin potansiyel ortak patogenezini keşfetmeyi amaçladığından, diğer hastalıklarla doğrudan ilişkili yol terimlerini çıkardık ve geri kalanını farklı fonksiyonel kategorilere ayırdık. CT'nin 22 aktif bileşeninin, esas olarak sinyal iletimi, endokrin sistem, bağışıklık sistemi, hücre büyümesi ve ölüm ile ilişkili olan toplam 66 yolu OP ve AD'ye karşı çatışmacı bir rol oynamak için düzenleyebileceğini öne sürdü.
Farklı tipteki bileşiklerin hareketlerindeki farklılıkları ortaya çıkarmak için Şekil 2'de oluşturulan ÜFE ağı, Tablo S3'teki kategorilerine göre analiz edildi. Şekil 5, 5 PhG, 2 flavonoid, 1 terpen ve 1 sterolün, özellikle flavonoidlerin, OP ve AD'ye karşı CT'nin diğer bileşenlerinden daha önemli olabileceğini göstermiştir. Bundan sonra, sıkıştırılmış yollarını ortaya çıkarmak için bu 4 dizi aktif bileşik seçildi. Şekil 6'dan görülebileceği gibi, PhG'ler, flavonoidler, terpen ve sterol, 11 modül içeren 27 yolda birlikte veya tek başına çalıştı: hücre büyümesi ve ölümü, endokrin sistemi, bağışıklık sistemi, sinyal iletimi, gelişimi ve diğerleri. Sonuçlar, bu bileşiklerin CT'nin OP ve AD üzerindeki olumlu etkilerinde sinerjik bir rol oynayabileceğini gösterdi. PhG'ler Alzheimer hastalığı yolu ile doğrudan etkileşime sahipken, flavonoidler sinyal molekülleri ve etkileşim ile ilgili olduğundan, PhG'lerin koruyucu etkilerinin nörodejeneratif hastalıklarda flavonoidlerden daha dikkat çekici olabileceğini belirtmekte fayda var. Sadece sterol ve terpen, lipid metabolizması ve boşaltım sistemi ile ilgiliydi. Ayrıca PhG'ler, terpen ve flavonoidler endokrin ve metabolik hastalık ile potansiyel bir ilişki göstermiştir.
PPI çizimine göre, moleküler mekanizmalar üzerine daha fazla araştırma için değerli bileşikler olarak 2 flavonoid (GE, QU), 1 terpen (AA) ve 1 sterol (BSS) kabul edildi. İlginç bir şekilde, bunların hepsinin MAPK sinyal yolu ve TGF-beta sinyal yolu ile bağlantılı olduğunu bulduk. Ve iki yolun p değeri de çok daha yüksekti. 4 değerli bileşiğin varsayılan hedefleri ve bunların etkilenen proteinlerinin iki yoldaki dağılımı Şekil 7'de gösterilmiştir.
3.3 Değerli Bileşiklerin Etkililik Doğrulaması
3.2'de oluşturulan bu ağ analizinde, farmakolojik aktivite doğrulaması için 4 değerli bileşik yakaladık. Bu çalışmada topolojik olarak yapısal analiz yöntemi ile genistein (GE, C9, DL=0.21), kuersetin (QU, C11, DL=0.28), abietik asit (AA, C19, DL=0.28) ve -sitosterol (BSS, C20, DL=0.21), OP ve AD'ye karşı uygun etkileşim gösterdi. Bu bölümde, 4 bileşiğin OP ve AD'ye karşı koruyucu etkilerini değerlendirmek için sırasıyla Pre veya AlCl3 tarafından indüklenen in vivo modeller zebra balığı larvaları oluşturulmuştur.
3.3.1. 4 bileşiğin OP üzerindeki etkisi
4 bileşiğin OP'ye karşı koruyucu etkileri olup olmadığını tespit etmek için, OP zebra balığı modelini oluşturmak için Pre kullanıldı. Osteoblastların gelişimi, ilk olarak 4 bileşiğin kemik oluşumu üzerindeki doğrudan etkilerini araştırmak için alizarin kırmızısı boyaması ile incelendi. Kontrol zebra balığı ile karşılaştırıldığında, Pre, görünüşe göre model grubundaki zebra balığı kafataslarının kemik morfolojisinde ve kemik yoğunluğunda bir değişikliğe neden oldu (Şekil 8). Pre grubundaki boyama alanı ve IOD'deki düşüş ve Ed grubundaki ters eğilim de OP modelinin başarısını görsel olarak gösterdi. Dahası, BSS/GE/QU/AA gruplarındaki zebra balığı kafataslarının boyama alanı ve 2 IOD'si model grubuna kıyasla önemli ölçüde arttı (Şekil 9). ALP ve TRAP gibi tipik kemik oluşumu ve emilimi belirteçleri, 4 bileşiğin anti-osteoporoz etkisini daha fazla değerlendirmek için test edildi. Şekil 10'da gösterildiği gibi, Pre, kontrol grubunun aksine ALP aktivitesini önemli ölçüde azalttı ve TRAP aktivitesini arttırdı. Tersine, Ed ve 4 bileşikleri, zebra balıklarının ALP ve TRAP aktivitelerinde Pre grubuna önemli ölçüde zıt bir eğilim göstermiştir. Bu sonuçlar bir araya geldiğinde, BSS, QU, GE ve AA'nın Önceden uyarılmış OP zebra balıklarında kemik oluşumunda olumlu roller oynayabileceğini doğruladı.
3.3.2. 4 bileşiğin AD üzerindeki etkisi
4 bileşiğin AD'ye karşı koruyucu etkilerini değerlendirmek için iyi bilinen AlCl3-indüklenmiş AD zebra balığı modeli kullanılmıştır. Bu AD diskinezi modeli için, zebra balığı hareketini izlemek için davranış çözümleyici kullanıldı. Şekil 11'de gösterildiği gibi, AlCl3 grubunun AS'si kontrol grubununkinden önemli ölçüde düşükken, DPZ ve 4 bileşiğin tümü için AS'ler kontrole yakındı. DRR ve RE, Tablo S4'te listelenmiştir. Sonuçlar, farklı GE, BSS, QU ve AA konsantrasyonlarının DRR'yi yüzde 2,37-37,64 , 60 artırdığını gösterdi.18-103 yüzde 0,92 , 70.{{14 }}.61 yüzde , 2.37-42.64 yüzde, sırasıyla kısmi anlamlı (p-değeri < 0.001-0.01).="" kontrol="" grubu,="" alcl3="" grubu="" ve="" dpz="" grubundaki="" ∆s'ler="" ayrıca="" ad="" modelinin="" inşasının="" başarılı="" olduğunu="" destekledi.="" ge,="" bss,="" qu="" ve="" aa="" için="" re,="" yüzde="" 13.12-50.45="" ,="" yüzde="" 11.41-63.09="" ,="" yüzde="" 1.63-66.89="" ,="" 13.{{34}="" },="" sırasıyla="" yüzde="" 0,09="" .="" önemli="" farklılıklar="" içeren="" bu="" sonuçlar,="" ge,="" bss,="" qu="" ve="" aa'nın="" zebra="" balığı="" diskinezisini="" bir="" dereceye="" kadar="" iyileştirebileceğini="" göstermiştir.="" gruplarda="" sinir="" iletim="" belirteçleri="" (ache="" ve="" chat)="" aktivitelerinin="" belirlenmesi="" şekil="" 12'de="" gösterildi.="" alcl3,="" kontrol="" grubuna="" kıyasla="" ache="" aktivitesini="" önemli="" ölçüde="" arttırdı="" ve="" chat="" aktivitesini="" azalttı.="" ancak="" dpz="" ve="" 4="" bileşikleri,="" ache="" ve="" chat="" aktivitelerinde="" alcl3'ün="" neden="" olduğu="" değişiklikleri="" kısmen="" geri="" kazanma="" yeteneği="" göstermiştir.="" rehabilitasyon="" etkisi="" diskinezi="" değerlendirmesinin="" sonuçlarıyla="" tutarlıdır.="" sonuç="" olarak,="" ge,="" bss,="" qu="" ve="" aa,="" önde="" gelen="" anti-ad="" ajanları="" olma="" potansiyeline="" sahip="">
3.4 Varsayılan Hedeflerin Doğrulanması
Bu çalışmada tahmin edilen varsayılan hedefleri doğrulamak için, qRT-PCR analizi için MAPK ve TGF-beta sinyal yollarıyla ilgili hedefler seçildi. OP modelindeki nispi mRNA ekspresyon seviyeleri Şekil 13'te gösterilmiştir. Pre grubu ile karşılaştırıldığında, GE mapk14a, fgfr1b, tgfb1, bmp2 seviyelerini arttırdı ve tp53, TNF- , jun, tgfbr1 ve c-fos seviyelerini azalttı . QU, mapk14a, fgfr1b, tgfb1, bmp2 düzeylerini artırdı ve tp53, jun ve il1b düzeylerini azalttı. BSS sadece tp53, TNF- ve mapk3 üzerinde azaltıcı etkiler gösterdi. Şekil 14'te gösterildiği gibi, AD modelinde GE, QU, BSS ve AA, tp53'ün mRNA ekspresyon seviyesini azaltmıştır. GE ve QU'nun her ikisi de TNF- , bmp2, tgfbr1, sp1, tgfb2 ve ifn düzeylerini azalttı ve jun düzeylerini artırdı, oysa GE ve AA mapk3 düzeylerini artırdı. Sadece GE mapk14a, fgfr1b, fgfr1a ve igf1ra'nın yükselişini tersine çevirmiş göründü. Ayrıca QU, yüksek il1b ve EGF seviyelerini azalttı. tp53, TNF-, mapk14a, mapk3, fgfr1b, bmp2, jun, il1b ve tgfbr1 dahil olmak üzere genlerin nispi mRNA ekspresyon seviyeleri, her modelde kontrol grubu ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde değişti. Bu sonuçlar, iki hastalık arasında bir bağlantı olarak hizmet edebileceklerini ileri sürdü. Ek olarak, bu sonuçlar 4 bileşiğin sinerjistik etkilerinin olasılığını da ortaya koydu.
4. Tartışma
OP ve AD, yaşlanma ile ilişkili en yaygın klinik hastalıklardır. Karmaşık patofizyolojik mekanizmaları, iki hastalığın etkili tedavisini yıllarca sınırlamıştır. OP ve AD risk faktörleri, yaşlı kadınlar (Abraham ve diğerleri, 2013; Patel, 2017), diyabetliler (Vieira ve diğerleri, 2018; Xia ve diğerleri., 2012), uzun süreli sigara içenler (Franic ve Verdenik, 2018; Zhong ve diğerleri, 2015) ve aktif olmayan bireyler (Koedijk ve diğerleri, 2017; Sofi ve diğerleri, 2011). Ayrıca, mevcut çalışmalar, AD'deki bazı anahtar proteinlerin kemik metabolizmasında da işlevleri olduğunu belirlemiştir (Li ve diğerleri, 2016; Pan ve diğerleri, 2018). OP ve AD'nin tamamen bağımsız olmadığına, hatta bazı potansiyel bağlantılara sahip olduğuna inanmak için nedenler var. Bu, aynı terapi ile OP ve AD'yi tedavi etmek anlamına gelen heteropati için potansiyel bir homoterapi önerdi.
TCM'nin terapötik amaçları ve ilkeleri temelinde, bir hastalıktaki uyumsuzluk birkaç "kalıp" içinde sınıflandırılabilir. Bu nedenle OP ve AD gibi birden fazla hastalık aynı "kalıp"ı paylaşabilir ve aynı TCM'ler tarafından tedavi edilebilir (Jiang, 2005). Bir böbrek tonik bitkisi olarak BT, OP ve AD tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern çalışmalar, BT'nin iskelet ve sinir sistemi üzerinde olumlu farmakolojik etkileri olduğuna dair bazı kompakt kanıtlar sağlamıştır. Ancak yine de BT'nin mekanizmalarını ortaya çıkarmak için daha detaylı çalışmalara ihtiyaç vardır.
cistanche ve tongkat aliSahip olmakpozitif farmakolojik eylemlerüzerindeiskelet ve sinir sistemi.
Bu çalışmada, BT'nin OP ve AD üzerindeki etkilerinin net bir şekilde anlaşılması için olası aktif bileşenleri tahmin etmek ve ilgili yolları analiz etmek için bir ağ farmakolojisi yaklaşımı kurulmuştur. BT ile ilgili önceki ağ farmakolojisi çalışmalarından farklıdır (Liu ve diğerleri, 2017). "Bir ilaç - iki hastalık" moleküler ağı, yalnızca bir hastalığa odaklanmak yerine ilk kez yürütüldü. Bir yandan, entegre ağ analizi, hem OP hem de AD'yi tedavi etmek için ikili etkilere sahip toplam 22 aktif CT bileşiği keşfetti. Öte yandan, iki hastalığın kalıpları, bağlantılarını ortaya çıkarmak için destek sağladı. Sınıflandırılmış analiz, bu aktif bileşiklerin birçok biyolojik fonksiyon modülü üzerinde sinerjik etkilere sahip olabileceğini ve PhG'ler, flavonoidler, terpen ve sterolün daha iyi etkinlik gösterdiğini gösterdi. Bu yürütülen ağın fizibilitesini ve uygunluğunu doğrulamak için, in vivo OP ve AD modellerini oluşturmak için zebra balığı kullanıldı ve dört bileşiğin etkinliğini değerlendirdi. Ve potansiyel sinerjilerini ortaya çıkarmak için varsayılan hedef doğrulaması uygulandı. Silico ve in vivo bu kombine çalışmalar, BT'nin iki hastalık üzerindeki koruyucu etkisini ortaya çıkarmak için yeni bir başlangıç noktası sağladı. OP ve AD patogenezi arasındaki ilişkiye yeni ipuçları sağlayabilir ve ayrıca iki hastalık için terapötik stratejilerin gelecekteki geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bununla birlikte, OP ve AD'yi tedavi etmek için BT'nin sinerjik mekanizmalarını tamamen keşfetmek için yöntemin hala iyileştirme ve mükemmelliğe ihtiyacı vardır. Bu çalışmada, doğrulama için sadece belirli bileşikler seçilmiştir. Altta yatan hedefler ve yollar ile diğer 18 aktif bileşenin deneylerle daha fazla doğrulanması gerekir. OP ve AD arasındaki ortak noktaların, özellikle tedavi açısından, daha fazla araştırılması ve keşfedilmesi gerekmektedir.
cistanche nereden alınır
Çalışmamızda BSS, GE, AA ve QU'nun zebra balıklarında OP ve AD üzerinde koruyucu etkileri olduğu kanıtlanmıştır. Daha da hoş bir şekilde, bu değerli bileşenler diğer literatürde deneysel olarak doğrulanmıştır ve bu makaledekiyle tutarlı farmakolojik aktiviteler göstermiştir (Ayaz ve diğerleri, 2017; Chauhan ve diğerleri, 2018; King ve diğerleri, 2015; Ramnath ve diğerleri. , 2018; Thummuri ve diğerleri, 2018; Vargas-Restrepo ve diğerleri, 2018; Wang ve diğerleri, 2019; Yuan ve diğerleri, 2018). Ayrıca bu ağın etkinliğini ve rasyonelliğini kanıtladı ve kalan 18 bileşiğin ikili etkilerini gösterdi. Varsayılan hedef doğrulama için, son olarak OP ve AD'nin ortak hedefleri olarak TP53, JUN, TNF, IL1B, MAPK14, MAPK3, FGFR1, BMP2 ve TGFBR1'den oluşan 9 etkili hedef tarandı. TP53, önemli bir tümör baskılayıcıdır ve aktivasyonu nöronal apoptozu indükleyebilir (Xiao ve diğerleri, 2019). TP 53, JUN ve SP1, birincil OP'de aktif transkripsiyonel faktörlerdir (Xie ve diğerleri, 2015). TNF ve IL1B, osteoklastogenezi (Geissler ve diğerleri, 2018) ve kemik kaybını (Sang ve diğerleri, 2017) teşvik etme işlevlerine sahip yaygın inflamatuar sitokinlerdir. Ayrıca, her ikisi de nöronları korumak için nöroinflamasyonun inhibisyonu yoluyla AD için terapötik hedeflerdir (Liu ve diğerleri, 2017). TGFB1, TGFB2, TGFBR1 ve TGFBR1, nöronal inflamasyon (Lippa ve diğerleri, 1998) ve osteoliz (Quinn ve diğerleri, 2001) üzerinde karmaşık etkilere sahiptir. Kemik morfogenetik proteinleri (BMP'ler), nöral progenitör hücrelerin glial farklılaşmasında rol oynayan faktörlerden biridir (Kwak ve diğerleri, 2014). BMP2'nin yukarı regüle edilmiş ifadesinin, osteoblast farklılaşmasında önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir (Li ve diğerleri, 2017). Deneysel olarak doğrulanmış bu hedeflere ek olarak, Tablo S2'de listelenen 81 ortak hedefin de terapötik hedefler olması bekleniyordu, ancak başka araştırmalarda araştırılmamış veya ön çalışmaları yapılmamıştır.
Bu değerli hedeflerin hepsinin KEGG zenginleştirme analizine dayanan MAPK ve TGF-beta sinyal yollarıyla ilgili olması özellikle dikkate değerdir. MAPK sinyal yolu, hücre çoğalmasını, farklılaşmasını, hayatta kalmasını veya apoptozu, iltihabı ve doğuştan gelen bağışıklığı düzenler. Tehlikeli MAPK sinyal yolunun, AD gibi nörodejenerasyon patolojisine katkıda bulunduğu (Kim ve Choi, 2015) ve ayrıca osteoblastları doğrudan inhibe ettiği bildirilmiştir (Xiao ve diğerleri, 2019). TGF ailesi üyelerine gelince, iskelette kemik bozukluğu üzerinde doğrudan etkileri olan farklı roller oynamışlardır (Sun ve ark., 2016), buna karşın nöronal TGF-beta sinyalinin aktivasyonu nörodejeneratif bozuklukları ve AD benzeri hastalıkları arttırır (Tesseur ve ark. ., 2006). Bu nedenle, MAPK ve TGF-beta sinyal yollarının, OP ve AD'nin patogenezini ortaya çıkarmak veya ilerlemeleri yavaşlatmak için paylaşılan mekanizmalar haline gelmesi beklenebilir. İki yolun yanı sıra toplam 66 yolu düzenleyen 22 aktif bileşik, özellikle Prolaktin sinyal yolu, FoxO sinyal yolu ve Th17 hücre farklılaşması gibi en yüksek p değerine sahip yollar da dikkat ve araştırmaya değer olacaktır ve OP ve AD arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarmanın anahtarı olarak. Son olarak, özetlenen keşifler, bağışıklık sistemindeki ve endokrin sistemdeki iki hastalık arasındaki bağlantıyı ima edebilir.
5. Sonuç
Bu çalışmada, OP ve AD tedavisinde BT'nin etkinliğini araştırmak için PCA analizini, DL taramasını, çoklu hedef toplama ve tahminini, ÜFE ağ yapısını ve ayrıca GO ve KEGG yolu analizini birleştiren bir ağ farmakolojisi yaklaşımı önerdik. Sonuçlarımız, CT'nin 22 aktif bileşeninin temel olarak sinyal iletimini, endokrin sistemi, bağışıklık sistemini, hücre büyümesini ve ölümü düzenleyerek OP ve AD tedavisinde önemli bir rol oynayabileceğini gösterdi. CT'nin mekanizmalarını daha iyi anlamak için, bu ağ, bileşiklerin türüne bağlı olarak derinlemesine kazıldı ve analiz edildi. Sonunda, 4 değerli bileşiği ve ilgili hedefleri belirlemek için zebra balığı OP ve AD modellerini ayrı ayrı uygulayarak genomu farmakodinamik ile bağlamak ve çift etkili bileşikler bulmak için uygun bir yöntem sağladık.
