Farmakologi Rangkaian dan Kajian Docking Molekul untuk Mendedahkan MekanismeCistanche tubulosaEkstrak terhadap Prostatitis Bukan Bakteria Kronik (CP/CPPS)

 

Abstrak

Objektif: Kajian ini secara sistematik meramalkan potensi sebatian bioaktif, protein sasaran teras dan mekanisme molekul bagiCistanche tubulosaterhadap prostatitis bukan bakteria kronik melalui farmakologi rangkaian dan simulasi dok molekul.Kaedah: Bahan aktif dan sasaran yang sepadan bagiCistanche tubulosatelah disaring menggunakan TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction dan pangkalan data awam yang lain. Sasaran yang berkaitan dengan penyakit untuk prostatitis bukan bakteria kronik telah diambil daripada pangkalan data GeneCards dan OMIM. Sasaran persimpangan herba dan penyakit telah diimport ke dalam platform STRING untuk membina rangkaian Interaksi Protein-Protein (PPI). Pangkalan data DAVID telah diterima pakai untuk pengayaan fungsi Gene Ontology (GO) dan analisis pengayaan laluan Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) Kyoto. Perisian Cytoscape digunakan untuk membina rangkaian "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease" untuk menyaring sasaran teras dan laluan isyarat utama. AutoDock Vina dan PyMOL telah digunakan untuk melaksanakan pengesahan dok molekul antara sebatian bioaktif wakil dan sasaran hab.Keputusan: Sebanyak 24 sebatian bioaktif yang berpotensi daripadaCistanche tubulosatelah dikenalpasti, dan 45 sasaran bertindih yang dikaitkan dengan campur tangannya terhadap prostatitis bukan bakteria kronik telah diperolehi. Analisis rangkaian PPI mendedahkan bahawa TNF, Akt1, EGFR, STAT3 dan MAPK1 bertindak sebagai sasaran hab teras. Keputusan pengayaan GO dan KEGG menunjukkan bahawa kesan terapeutikCistanche tubulosaterutamanya dikaitkan dengan proses biologi termasuk peraturan positif isyarat PI3K, peraturan negatif apoptosis, dan tindak balas selular kepada lipopolysaccharide. Laluan isyarat diperkaya utama meliputi laluan HIF-1, laluan isyarat AGE-RAGE dalam komplikasi diabetes dan laluan berkaitan kanser prostat. Keputusan dok molekul menunjukkan bahawa echinacoside, acteoside dan cistanoside A mempamerkan tenaga pengikat yang lebih rendah daripada -6.0 kcal/mol apabila berinteraksi dengan Akt1, EGFR dan TNF, yang mengesahkan pertalian ikatan yang teguh.Kesimpulan: Cistanche tubulosamemberikan kesan perlindungan terhadap prostatitis bukan bakteria kronik terutamanya melalui konstituen bioaktif termasuk echinacoside, acteoside dan cistanoside A. Sebatian ini memodulasi protein hab seperti TNF, Akt1, EGFR dan STAT3, dan menyelaraskan HIF-1, AGE-RAGE dan laluan isyarat lain. Dengan memberikan kesan anti-radang, imunomodulator dan anti-apoptosis, sebatian ini bersama-sama menekan perkembangan patologi prostatitis bukan bakteria kronik.

Kata kunci: Cistanche tubulosa; prostatitis bukan bakteria kronik; farmakologi rangkaian; dok molekul; mekanisme tindakan; echinacoside; acteoside; glikosida fenilethanoid

pengenalan

Prostatitis bukan bakteria kronik, secara klinikal dikelaskan sebagai Prostatitis Kronik/Sindrom Sakit Pelvik Kronik (CP/CPPS), ialah salah satu gangguan kencing paling lazim yang menjejaskan lelaki, menyumbang kira-kira 90% daripada semua kes prostatitis. Gejala biasa termasuk ketidakselesaan perineum yang berterusan, sakit pelvis dan disfungsi kencing, yang sangat menjejaskan kualiti hidup dan kesejahteraan mental pesakit. Dalam Perubatan Tradisional Cina (TCM), keadaan ini termasuk dalam kategori diagnostik "Kekeruhan Pati" dan "Kebocoran Sperma". Patogenesisnya biasanya dikaitkan dengan kekurangan pati buah pinggang, pengumpulan haba lembap dan stasis darah.

Rawatan Barat konvensional terutamanya bergantung pada penyekat alfa dan ubat anti-radang bukan steroid untuk melegakan gejala. Walau bagaimanapun, pendekatan ini dihadkan oleh rintangan dadah, kesan sampingan yang ketara dan kadar berulang yang tinggi, kekurangan rejimen terapeutik yang disasarkan dan stabil. Yang penting, bukti klinikal dan epidemiologi mengesahkan bahawa keradangan kronik yang berterusan dalam tisu prostat berfungsi sebagai pemacu utama perkembangan kanser prostat. Persekitaran mikro radang mencetuskan tekanan oksidatif, mempercepatkan pembiakan sel dan menghalang apoptosis normal, menggalakkan transformasi malignan sel epitelium prostat. Oleh itu, campur tangan awal yang berkesan untuk prostatitis bukan bakteria kronik bukan sahaja mengurangkan gejala yang tidak selesa tetapi juga membantu membendung risiko perkembangan kanser prostat.

Cistanche tubulosa, biasanya dikenali sebagai Desert Ginseng, ialah batang berisi keringCistanche tubulosa, tumbuhan holoparasit dari keluarga Orobanchaceae. Menurut teori TCM, ia membawa rasa manis dan masin dengan sifat hangat, bertindak terutamanya pada meridian Buah Pinggang dan Usus Besar. Ia menguatkan buah pinggang, menambah pati dan darah, dan telah dihargai selama beribu tahun untuk menyokong kesihatan reproduktif dan kencing lelaki.

Kelebihan Utama: Antara tersedia secara komersialCistanchevarieti, ekstrak yang diperolehi daripadaCistanche tubulosasecara semula jadi mengandungi kepekatan phenylethanoid glycosides (echinacoside, acteoside) yang jauh lebih tinggi berbanding denganCistanche deserticola, memberikan aktiviti farmakologi yang lebih kuat. Kilang kami pakar dalam standardCistanche tubulosaekstrak bahan mentah.

 

Klik Gambar Untuk Dapatkan Butiran Lanjut

 

Perkhidmatan Sokongan Wecistanche-Untuk butiran lanjut tentang kerjasama
E-mel:wallence.suen@wecistanche.com

 

Penyelidikan farmakologi moden telah mengesahkannyaCistanche tubulosabanyak terdapat dalam glikosida phenylethanoid, polisakarida, iridoid dan lignan. Sebatian ini mempunyai bioaktiviti anti-radang, antioksidan, imunoregulasi dan anti-apoptosis. Fungsi TCM terasnya iaitu tonifikasi pati buah pinggang sangat sepadan dengan patogenesis akar kekurangan buah pinggang dan keradangan pelvis kronik yang diperhatikan dalam pesakit CP/CPPS, menonjolkan potensi terapeutiknya yang hebat untuk sokongan kesihatan prostat.

Ubat herba Cina tradisional berfungsi melalui mod tindakan berbilang kompaun, berbilang sasaran dan berbilang laluan yang bercirikan. Kajian ini mengintegrasikan rangkaian farmakologi dan dok molekul untuk menyaring secara sistematik sebatian bioaktif dan sasaran molekul terasCistanche tubulosa. Kami membina rangkaian biologi interaktif dan menjalankan analisis pengayaan laluan. Docking molekul seterusnya mengesahkan kapasiti pengikatan langsung antara sebatian tandatangan dan sasaran protein utama. Penyelidikan ini bertujuan untuk menjelaskan mekanisme molekul yangCistanche tubulosamelegakan prostatitis bukan bakteria kronik. Ia menyediakan bukti saintifik untuk membimbing aplikasi klinikal dan menyokong suplemen pemakanan baharu dan pembangunan ubat herba yang menyasarkan kesihatan prostat.

1 Bahan dan Kaedah

1.1 Saringan Sebatian Bioaktif dan Sasaran SepadanCistanche tubulosa

Kami mencari pangkalan data TCMSP menggunakan "Cistanche tubulosa" sebagai kata kunci untuk mengenal pasti sebatian bioaktif calon. Ambang saringan ditetapkan sebagai Ketersediaan Bio Oral (OB) Lebih daripada atau sama dengan 30% dan Keserupaan Ubat (DL) Lebih daripada atau sama dengan 0.18 untuk mengekalkan sebatian dengan penyerapan dan kebolehgunaan dadah yang menggalakkan. Struktur kimia dan rentetan SMILES kanonik bagi setiap kompaun calon telah diambil daripada PubChem.

Semua data SMILES telah diimport ke dalam platform SwissADME. Hanya sebatian yang digredkan "Tinggi" untuk penyerapan gastrousus dan memenuhi sekurang-kurangnya dua kriteria keserupaan dadah dikekalkan sebagai bahan bioaktif teras untuk campur tangan CP/CPPS. Sasaran protein berpotensi bagi sebatian yang layak telah diramalkan menggunakan pangkalan data SwissTargetPrediction berdasarkan maklumat SMILES kanonik.

1.2 Pengumpulan Sasaran Penyakit untuk Prostatitis Bukan Bakteria Kronik

Kami menggunakan kata kunci "prostatitis bukan bakteria" untuk mendapatkan semula sasaran berkaitan penyakit daripada pangkalan data GeneCards dan OMIM. Entri pendua telah dialih keluar untuk mewujudkan set data sasaran bersatu untuk prostatitis bukan bakteria kronik.

1.3 Pengenalpastian Sasaran Herba–Penyakit Bertindih

Set data sasaran daripadaCistanche tubulosasebatian bioaktif dan prostatitis bukan bakteria kronik dipetakan dan dibandingkan. Alat dalam talian Venny 2.1.0 digunakan untuk menjana gambar rajah Venn dan sasaran bertindih skrin, yang mewakili sasaran terapeutik yang berpotensi untukCistanche tubulosaterhadap CP/CPPS.

1.4 Pembinaan Rangkaian Interaksi Protein–Protein (PPI).

Sasaran bertindih telah dimuat naik ke pangkalan data STRING. Organisma telah ditetapkan sebagaiHomo sapiens, ambang keyakinan=0.400, dengan semua parameter lain dikekalkan lalai. Rangkaian PPI yang terhasil telah dieksport untuk visualisasi dan analisis topologi seterusnya.

1.5 Fungsi GO dan Analisis Pengayaan Laluan KEGG

Pangkalan data DAVID digunakan untuk mentafsir fungsi biologi dan laluan isyarat yang diperkaya oleh sasaran bertindih. Spesies telah ditetapkan sebagaiHomo sapiens, dengan ambang keertian P <0.05. 10 terma GO diperkaya teratas dan 20 laluan KEGG teratas telah dipilih. Platform dalam talian Bioinformatik digunakan untuk menggambarkan keputusan melalui carta bar dan plot gelembung.

1.6 Pembinaan Rangkaian "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease”.

Semua data sasaran piawai telah diimport ke dalam Cytoscape 3.10.0 untuk membina rangkaian berbilang lapisan. Kategori nod termasuk Herba (Cistanche tubulosa), Sebatian Bioaktif, Protein Sasaran, Laluan Isyarat dan Penyakit (prostatitis bukan bakteria kronik). Parameter topologi dikira untuk mengenal pasti sebatian hab dan sasaran teras. Nod telah diwarnakan mengikut kategori, dan susun atur rangkaian telah dioptimumkan untuk memaparkan hubungan interaktif secara intuitif.

1.7 Pengesahan Docking Molecular

Untuk mengesahkan ramalan daripada farmakologi rangkaian, kami memilih 5 sasaran hab teratas daripada rangkaian PPI (diperingkat mengikut nilai darjah) dan 3 sebatian bioaktif teratasCistanche tubulosauntuk dok molekul. Struktur kristal tiga dimensi protein sasaran telah dimuat turun dari pangkalan data RCSB PDB. Perisian PyMOL telah digunakan untuk prapemprosesan: mengeluarkan molekul air dan ligan asli terhablur bersama. Struktur molekul sebatian bioaktif telah dimuat turun daripada PubChem dan ditukar kepada format SDF.

AutoDock Vina telah diterima pakai untuk dok molekul dengan parameter lalai. Afiniti mengikat digunakan untuk menilai kekuatan interaksi reseptor ligan; tenaga pengikat Kurang daripada atau sama dengan −5.0 kcal/mol ditakrifkan sebagai pengikatan berkesan. PyMOL digunakan untuk menggambarkan pose dok dan interaksi antara molekul.

2 Keputusan

2.1 Saringan Sebatian Bioaktif dan Sasaran bagiCistanche tubulosa

Sebanyak 24 sebatian bioaktif telah disaring daripada TCMSP, terutamanya glikosida phenylethanoid, polisakarida, iridoid dan lignan. Selepas ramalan sasaran melalui SwissTargetPrediction dan deduplikasi, 604 sasaran protein berpotensi yang dikaitkan dengan sebatian ini telah dikumpulkan.

2.2 Pemeriksaan Sasaran Penyakit untuk Prostatitis Bukan Bakteria Kronik

Selepas menggabungkan dan menyahduplikasi data daripada GeneCards dan OMIM, 553 sasaran berkaitan penyakit untuk prostatitis bukan bakteria kronik diperolehi. Pemetaan sasaran menghasilkan 45 sasaran penyakit herba yang bertindih, digambarkan dalam gambar rajah Venn.

2.3 Pembinaan dan Analisis Rangkaian PPI

45 sasaran bertindih telah diimport ke dalam STRING, membentuk rangkaian PPI yang mengandungi 42 nod dan 658 tepi, digambarkan dalam Cytoscape. Sasaran hab dengan nilai darjah tertinggi termasuk TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR dan PTGS2. Nod utama lain dengan sambungan tinggi ialah STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG dan GSK3B. Protein ini dispekulasi untuk berfungsi sebagai nod pengawalseliaan teras untuk kesan perlindunganCistanche tubulosaterhadap CP/CPPS.

2.4 Analisis Pengayaan GO dan KEGG Sasaran Teras

Analisis pengayaan GO mengenal pasti 350 entri Proses Biologi (BP), 56 entri Komponen Selular (CC) dan 59 entri Fungsi Molekul (MF). Proses biologi teratas termasuk peraturan positif isyarat PI3K, peraturan negatif proses apoptosis dan tindak balas selular kepada lipopolisakarida. Komponen selular utama meliputi sitosol, sitoplasma, akson dan endosom awal; fungsi molekul dominan mengandungi aktiviti kinase protein dan aktiviti kinase serin/treonin.

Pengayaan laluan KEGG menghasilkan 142 laluan yang diperkaya dengan ketara (P <0.05). 20 laluan teratas telah dipilih untuk visualisasi plot gelembung, termasuk laluan isyarat HIF-1, laluan isyarat AGE-RAGE, laluan kanser prostat, laluan ekspresi PD-L1 dan PD-1 laluan pemeriksaan dalam kanser dan laluan isyarat reseptor lektin jenis C. Laluan ini mengambil bahagian secara meluas dalam keradangan, keseimbangan imun, percambahan sel dan apoptosis, mengesahkan ituCistanche tubulosamengawal patologi CP/CPPS melalui penyelarasan pelbagai laluan.

2.5 Analisis Rangkaian "Herba–Kompaun–Sasaran–Laluan–Penyakit".

10 laluan KEGG yang diperkaya teratas, sasaran yang berkaitan dan sebatian bioaktif yang sepadan telah diimport ke Cytoscape. Sebatian dengan nilai darjah tertinggi ialah echinacoside, acteoside dan cistanoside A, diiktiraf sebagai juzuk aktif utama bagiCistanche tubulosa. Sasaran utama termasuk mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 dan STAT3. Laluan yang sangat bersambung ialah laluan kanser prostat, laluan isyarat HIF-1, laluan isyarat AGE-RAGE dan isyarat berkaitan PI3K/Akt.

Rangkaian menunjukkan bahawa sebatian tunggal daripadaCistanche tubulosaboleh mengikat berbilang sasaran untuk memodulasi HIF-1, AGE-RAGE dan lata PI3K/Akt untuk menyampaikan faedah anti-radang, imunomodulator dan anti-apoptosis. Sementara itu, sebatian yang berbeza boleh bertindak serentak pada berbilang nod dalam laluan yang sama untuk mencapai keberkesanan sinergistik. Ini sangat menyokong ciri pengawalseliaan berbilang komponen, berbilang sasaran, berbilang laluanCistanche tubulosa.

2.6 Keputusan Docking Molekul

Simulasi dok antara sebatian teras dan sasaran hab mengesahkan aktiviti pengikatan yang boleh dipercayai: Echinacoside menunjukkan tenaga pengikatan −9.4 kcal/mol (Akt1) dan -8.8 kcal/mol (EGFR); Acteoside mencapai tenaga pengikat −9.6 kcal/mol (Akt1) dan -8.8 kcal/mol (EGFR); Cistanoside A mencapai −9.2 kcal/mol (Akt1) dan −8.3 kcal/mol (EGFR). Semua tenaga pengikat berada di bawah -6.0 kcal/mol, menunjukkan interaksi pengikatan yang stabil antara sebatian bioaktif dan protein sasaran.

3 Perbincangan

Prostatitis bukan bakteria kronik (CP/CPPS) ialah gangguan kencing lelaki yang refraktori. Persekitaran mikro radang kronik yang berterusan bukan sahaja mengurangkan kualiti hidup pesakit, tetapi juga meningkatkan risiko jangka panjang perkembangan kanser prostat. Dari perspektif TCM, patologinya timbul daripada genangan haba lembap yang digabungkan dengan kekurangan pati buah pinggang, yang sejajar dengan penggunaan tradisionalCistanche tubulosasebagai herba pati pengetatan buah pinggang. Bukti farmakologi kontemporari mengesahkan ituCistanche tubulosamemodulasi rangkaian isyarat radang melalui sinergi berbilang kompaun, mengimbangi persekitaran mikro radang dan memperlahankan perkembangan CP/CPPS.

Kajian ini menerima pakai farmakologi rangkaian digabungkan dengan dok molekul untuk membedah secara sistematik sebatian bioaktif, sasaran teras dan laluan isyarat yang bertanggungjawab untuk kesan perlindunganCistanche tubulosaterhadap prostatitis bukan bakteria kronik.

Antara 24 sebatian bioaktif yang dikenal pasti, echinacoside dan acteoside (glikosida phenylethanoid utama) mempamerkan ketersambungan tertinggi dalam rangkaian. Pelbagai kajian telah mengesahkan potensi anti-radang glikosida phenylethanoid, yang mampu menyekat pembebasan faktor pro-radang dan mengurangkan penyusupan keradangan dalam tisu prostat. Echinacoside menghalang lata NF-κB untuk mengecilkan TNF-, IL-6 dan sitokin pro-radang yang lain. Acteoside mengawal laluan PI3K/Akt untuk menyekat tindak balas keradangan dan memodulasi apoptosis selular. Sebagai sebatian tandatangan daripadaCistanche tubulosa, glikosida phenylethanoid berfungsi secara sinergistik dengan polisakarida dan iridoid untuk mengubahsuai persekitaran mikro radang yang tidak teratur dalam pesakit CP/CPPS.

Nota Komersil: Cistanche tubulosamengandungi kepekatan glikosida phenylethanoid yang jauh lebih tinggi daripada spesies cistanche lain, menjadikan ekstrak varieti ini sebagai bahan mentah unggul untuk formulasi tambahan sokongan prostat.

Analisis rangkaian PPI mengenal pasti TNF, Akt1, EGFR, STAT3 dan MAPK1 sebagai sasaran terapeutik teras. TNF bertindak sebagai pemacu pusat lata keradangan dalam CP/CPPS, mengaktifkan laluan NF-κB dan MAPK untuk mencetuskan rembesan besar-besaran IL-1 , IL-6 dan mediator keradangan lain. Akt1 dan EGFR adalah kinase penting yang mengawal percambahan sel, pembezaan dan apoptosis. Penindasan pengaktifan EGFR yang berlebihan melegakan keradangan prostat dan fibrosis tisu. Prostatitis kronik mencetuskan hiperplasia epitelium prostat dan pembentukan semula tisu; EGFR dan STAT3 yang terlalu aktif menguatkan isyarat keradangan dan mewakili biomarker kritikal yang menghubungkan keradangan kronik kepada tumorigenesis prostat. Dengan menyasarkan protein ini,Cistanche tubulosabioaktif menyekat ribut radang dan memulihkan keseimbangan antara percambahan sel dan apoptosis.

Keputusan pengayaan GO mendedahkan bahawa sasaran teras mengambil bahagian dalam peraturan isyarat PI3K, modulasi apoptosis dan tindak balas kepada lipopolisakarida bakteria, menonjolkan tumpuan pada kawalan keradangan dan keseimbangan kelangsungan hidup sel. Pengayaan KEGG seterusnya mengenal pasti laluan utama: Laluan HIF-1 diaktifkan di bawah hipoksia keradangan, memacu ekspresi VEGF dan iNOS untuk menggalakkan kecederaan tisu; Pengaktifan laluan AGE-RAGE mendorong tekanan oksidatif dan keradangan, mempercepatkan perkembangan penyakit kronik; Isyarat reseptor lektin jenis C memodulasi tindak balas imun semula jadi di bawah keadaan keradangan steril.

Terutama, laluan kanser prostat muncul dengan ketara dalam hasil pengayaan, menunjukkan bahawaCistanche tubulosaboleh mengehadkan hiperplasia tisu dan fibrosis yang dicetuskan oleh CP/CPPS yang berpanjangan. Pengayaan laluan pusat pemeriksaan imun PD-L1/PD-1 juga membayangkan kesan pengawalseliaan pada tindak balas imun sel T, memadankan ciri keradangan gred rendah berterusan CP/CPPS.

Keputusan dok molekul membuktikan bahawa echinacoside, acteoside dan cistanoside A membentuk kompleks yang stabil dengan Akt1, EGFR, TNF dan protein hab lain. Acteoside memaparkan pertalian pengikatan paling kuat dengan Akt1, menunjukkan potensinya untuk mengawal selia lata isyarat PI3K/Akt. Walaupun pertalian mengikat terhadap TNF adalah agak sederhana, semua nilai memenuhi ambang pengikatan berkesan. Data simulasi struktur ini mengesahkan ramalan yang dihasilkan oleh farmakologi rangkaian dan menyediakan bukti struktur awal untuk interaksi langsung antaraCistanche tubulosasebatian bioaktif dan protein sasaran teras.

Ringkasan

Menggunakan farmakologi rangkaian dan dok molekul, penyelidikan ini secara sistematik meramalkan sebatian bioaktif, sasaran protein teras dan laluan isyarat yang melaluinya.Cistanche tubulosamengurangkan prostatitis bukan bakteria kronik. Penemuan ini menggambarkan mekanisme kerja berbilang komponen, berbilang sasaran dan berbilang laluannya.Cistanche tubulosabergantung terutamanya pada glikosida phenylethanoid (echinacoside, acteoside dan glikosida yang berkaitan) untuk berinteraksi dengan TNF, Akt1, EGFR, STAT3 dan protein hab lain. Ia memodulasi laluan isyarat reseptor lektin jenis HIF-1, AGE-RAGE dan C untuk menyampaikan kesan anti-radang, imunomodulator dan anti-apoptosis. Kajian ini menjelaskan asas molekul bagiCistanche tubulosauntuk sokongan kesihatan prostat, menawarkan rujukan saintifik untuk aplikasi herba piawai dan pembangunan produk semula jadi baru untuk kesihatan lelaki.