Wawasan Mekanistik Terhadap Formula Berasaskan Cistanche Untuk Rawatan Gangguan Metabolik Glucolipid: Kajian Multi-Omik Dan Eksperimen

4. Keputusan

4.1 Pengenalpastian Sasaran Bertindih AntaraFormula Cistanchedan Gangguan Metabolik Glucolipid

Berdasarkan pemprofilan cap jari bagiFormula berasaskan cistanche, kami meramalkan sasaran komponen aktif utamanya-mangiferin, coptisine, jatrorrhizine, asid salvianolic B, aloin, berberine, palmatine, dan lovastatin-dengan menyoalCTDdanSwissTargetPredictionpangkalan data. Selepas mengalih keluar pendua, sejumlah958 sasarantelah dikenalpasti. Sementara itu,1962 genyang dikaitkan dengan gangguan metabolik glukolipid telah diambil daripadaGeneCardspangkalan data. menggunakanVennDiagramperisian, kami kenal pasti341 sasaran bertindihantara formula herba dan gen berkaitan penyakit (Rajah 2A). Sasaran ini dan komponen aktifnya yang sepadan kemudiannya diimport ke dalamCytoscapeuntuk membina rangkaian interaksi sasaran komponen (Rajah 2B), yang mendedahkan interaksi yang kuat antara sebatian aktif dan sasaran.

Acteoside dalam cistanche untuk Gangguan Metabolik Glucolipid

 

ketahui lebih lanjut tentang manfaat cistanche

 

 

Rajah. 2 Saringan sasaran berpotensi untuk memperbaiki gangguan metabolisme glikolipid oleh JTTZF

Rajah. 3 Analisis rangkaian PPI bagi sasaran bertindih JTTZF dan gangguan metabolisme glikolipid

 

4.2 Analisis Rangkaian PPI Sasaran Bertindih

341 sasaran bertindih telah diimport ke dalamSTRINGpangkalan data untuk membina arangkaian interaksi protein-protein (PPI).menggunakan Cytoscape (Rajah 3). 10 gen hab teratas dengan nilai darjah tertinggi telah dikenalpasti:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) dan IL-1 (28). Ini dianggap sebagai sasaran teras di mana formula Cistanche boleh memberi kesan terapeutik pada gangguan metabolik glukolipid.

Rajah. 4 analisis pengayaan laluan GO dan KEGG

 

4.3 Analisis Pengayaan Laluan GO dan KEGG

Untuk menjelaskan peranan biologi sasaran yang berpotensi, kami melakukanPERGIdanKEGGanalisis pengayaan. Keputusan GO mendedahkan bahawa proses biologi terutamanya diperkayakantransduksi isyaratdanperaturan transkrip(cth, "regulasi positif transkripsi daripada promoter RNA polimerase II", "regulasi positif ekspresi gen"). Komponen selular utama termasukmembran plasma, eksosom ekstraselular, danretikulum endoplasma. Fungsi molekul disertakanpengikatan protein, pengikatan protein yang sama, danmengikat ATP(Rajah 4A).

Analisis KEGG menunjukkan bahawa sasaran calon diperkaya dalam laluan termasuklaluan kanser, lipid dan aterosklerosis, PI3K-AKT, danLaluan isyarat MAPK(Rajah 4B), mencadangkan laluan ini mungkin mendasari mekanisme formula dalam meningkatkan metabolisme glukolipid.

Acteoside dalam cistanche untuk Gangguan Metabolik Glucolipid

 

4.4 Dadah–Komponen–Hub Sasaran–Laluan Pembinaan Rangkaian

Kami memetakanbahan aktif, sasaran utama, dan20 laluan diperkaya KEGG terataske dalam Cytoscape untuk membina komprehensif "dadah–komponen–sasaran–laluan" rangkaian (Rajah 5). Rangkaian ini menggambarkan bahawa komponen yang berbeza bertindak pada sasaran yang berbeza, dan sasaran individu boleh dipengaruhi oleh pelbagai sebatian. Sasaran ini terlibat dalam pelbagai proses biologi dan laluan isyarat, mencerminkanberbilang komponen, berbilang sasaran dan berbilang laluanciri-ciri perubatan tradisional Cina seperti Cistanche.

 

Rajah. 5 Gambarajah rangkaian JTTZF-bahan-bahan-hub sasaran-laluan

Acteoside dalam cistanche untuk Gangguan Metabolik Glucolipid

 

Jadual 2 Maklumat dok molekul komponen teras dan sasaran teras AKT1, FN1 dan IL-6

4.5 Pengesahan Docking Molecular

Docking molekul digunakan untuk menilai pertalian pengikatan antara komponen aktif dan sasaran utama. Secara amnya, tenaga pengikat kurang daripada−4.25 kcal/molmenunjukkan potensi interaksi; kurang daripada−5.0 kcal/molmencadangkan pengikatan yang baik; dan kurang daripada−7.0 kcal/molmenunjukkan pertalian ikatan yang kuat.

Keputusan dok menunjukkan bahawaAKT1, FN1 dan IL-6mempunyai pertalian pengikatan yang kuat dengan kesemua 8 sebatian aktif (Jadual 2). Terutamanya,asid salvianolik B–AKT1 (−9.328 kcal/mol), asid salvianolik B–FN1 (−8.626), mangiferin–AKT1 (−8.366), aloin–AKT1 (−8.317), coptisine–AKT1 (−8.117), danlovastatin–AKT1 (−8.113)mempamerkan interaksi terkuat, membayangkan pengikatan yang stabil (Rajah 6).

 

Rajah. 6 Keputusan dok molekul antara tar teras

mendapat dan bahan teras [enam hasil dengan pertalian terendah (kurang daripada -8)]

Rajah. 7 Keputusan simulasi dinamik molekul

4.6 Simulasi Dinamik Molekul

Enam kompleks reseptor ligan dengan pertalian pengikatan terkuat telah dikenakansimulasi dinamik molekul. TheRMSDlengkunganlovastatin–AKT1, coptisine–AKT1, danasid salvianolik B–AKT1kompleks kekal stabil selama 0-10 ns, dan merekaRMSFnilai adalah rendah, menunjukkan kestabilan struktur yang baik bagi kompleks dok (Rajah 7).

4.7 Pengesahan Eksperimen In Vivo

A model tetikus gangguan metabolik glukolipidtelah ditubuhkan. Selepas rawatan dengan formula Cistanche, paras glukosa darah puasa berkurangan dengan ketara berbanding dengan kumpulan model (P < 0.01). Selepas 14 minggu rawatan,ujian toleransi glukosa oral (OGTT)juga menunjukkan peningkatan toleransi glukosa (P < 0.01). Selain itu,berat badandantahap trigliseridatelah menurun dengan ketara (P < 0.01) (Rajah 8).

Rajah. 8 JTTZF meningkatkan glukosa darah dan lipid darah pada tikus dengan gangguan metabolisme glikolipid. Data dikumpul pada permulaan dan akhir penubuhan model 6 minggu dan semasa intervensi 8 minggu

 

Rajah. 9 Kesan JTTZF pada laluan lipid dan aterosklerotik

 

Rajah. 10 Kesan JTTZF pada tahap CTNNB1, ESR1, FN1 dan EGFR dalam hati tikus dengan gangguan metabolisme glikolipid

Rajah. 11 Mekanisme tindakan JTTZF dalam memperbaiki gangguan metabolisme glikolipid

 

Untuk meneroka mekanisme pengawalseliaan, kami mengkaji ekspresi gen utama dalamlaluan lipid dan aterosklerosis. Tahap mRNA bagiNF-κB1, IL-1 , IL-6, TNF, TP53, danAKT1telah dikurangkan dengan ketara (P < 0.05). Fosforilasi Akt dan NF-κB p65dalam hati juga berkurangan, bersama-sama dengan tahap proteinIL-1 , IL-6, TNF-, danp53 (P < 0.05) (Rajah 9).

Selanjutnya,qRT-PCRdanWestern blotanalisis menunjukkan bahawaFN1danEGFRtelah dikurangkan dengan ketara, manakalaCTNNB1danESR1dikawal dengan ketara dalam tisu hati tikus yang dirawat (P < 0.05) (Rajah 10).

5. Perbincangan

Didorong oleh perubahan gaya hidup dan populasi yang semakin tua, gangguan metabolik glukolipid sangat berleluasa tetapi tidak diurus dengan baik. Patogenesis melibatkanketidakseimbangan neuroendokrin, rintangan insulin, tekanan oksidatif, keradangan, dandysbiosis mikrobiota usus. Rawatan semasa sering menyasarkan satu mekanisme atau penyakit, yang membawa kepada hasil yang tidak optimum.

manakalametforminkekal sebagai ubat antidiabetik barisan pertama, kesan sampingan gastroususnya mengehadkan penggunaannya. TheFormula berasaskan cistanche, direka untuk pesakit T2DM dengan dislipidemia dan sindrom haba gastrousus, memanfaatkanberbilang komponen, berbilang sasaran dan berbilang fungsikelebihan perubatan tradisional. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa ia mencapai kawalan glisemik yang setanding dengan metformin sambil meningkatkan berat badan, BMI, lilitan pinggang dan tahap lipid.

Walaupun manfaat ini, mekanisme tindakannya masih tidak jelas. Kajian kami digunakanfarmakologi rangkaian, dok molekul, dinamik molekul dan pengesahan haiwanuntuk meneroka potensi terapeutiknya.

Kami mengenal pastiTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, danEGFRsebagai sasaran hab. Ini sangat berkaitan dengan keradangan, rintangan insulin, adipogenesis, aterosklerosis, dan homeostasis glukosa.

NF-κB1mengantara rintangan insulin yang disebabkan oleh keradangan.

IL-1 , IL-6, TNF-menggalakkan pembentukan plak dan komplikasi vaskular.

CTNNB1 ( -catenin)terlibat dalam isyarat Wnt dan menghalang adipogenesis.

AKT1mengawal metabolisme tenaga dan melindungi daripada obesiti yang disebabkan oleh diet.

ESR1meningkatkan homeostasis glukosa; kekurangannya membawa kepada obesiti dan IR.

FN1menyumbang kepada aterosklerosis awal dan kalsifikasi vaskular.

TP53terlibat dalam metabolisme lipid dan boleh mendorong keradangan dan IR.

EGFRpengaktifan menjejaskan rembesan insulin dan adiponektin.

Pengayaan GO dan KEGG mengesahkan bahawa sasaran utama terlibat dalamtransduksi isyarat, peraturan transkripsi, PI3K-AKT, MAPK, danlaluan lipid dan aterosklerosis-semua pusat kepada gangguan metabolik glukolipid.

Menariknya,laluan berkaitan kanserjuga muncul, mungkin disebabkan olehsifat pelbagai sasaransebatian tradisional atau kehadirankomponen anti-kansersukamangiferin.

Dok dan simulasi mengesahkan interaksi yang kuat antaraasid salvianolik B, coptisine, danAKT1, mencadangkan peranan pentingnya. Eksperimen haiwan mengesahkan keupayaan formula untuk meningkatkan glukosa darah, tahap lipid dan penanda keradangan melalui modulasi laluan dan sasaran utama.

 

6. Kesimpulan

Menggunakan pendekatan bersepadu menggabungkanfarmakologi rangkaian, dok molekul, dinamik molekul, dan eksperimen in vivo, kajian ini menjelaskan mekanisme yangFormula berasaskan cistanchebertambah baikgangguan metabolik glukolipid. Formula bertindak melaluiberbilang komponen, berbilang sasaran dan berbilang laluanstrategi, terutamanya melibatkanAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, danESR1.

Modulasinya daripadalipid dan aterosklerosis, PI3K-AKT, danMAPKlaluan menyumbang kepada kawalan glisemik, pengawalan lipid, dan perlindungan vaskular. Penemuan ini menyediakan asas teori untuk aplikasi klinikal dan pembangunan masa depan dalam menguruskan gangguan metabolik glukolipid dan komplikasi yang berkaitan.