BAHAGIAN 1 Pemeriksaan Berasaskan Mikroarray DNA Dan Pencirian Perubatan Tradisional Cina

Ryoichi Kiyama

Institut Penyelidikan Bioperubatan, Institut Sains dan Teknologi Industri Termaju Negara (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8566, Ibaraki, Jepun; kiyama.r@aist.go.jp; Tel.: tambah 81-29-861-6189

Editor Akademik: Christophe A. Marquette

Diterima: 16 Disember 2016; Diterima: 23 Januari 2017; Diterbitkan: 30 Januari 2017

Abstrak: Aplikasi ujian microarray DNA (DMA) telah memasuki era baharu berikutan inovasi terkini dalam teknologi omics. Kajian ini meringkaskan aplikasi terkini pemprofilan ekspresi gen berasaskan DMA dengan memfokuskan pada penyaringan dan pencirianperubatan tradisional Cina. Pertama, herba, cendawan dan tumbuhan pemakanan yang dianalisis oleh DMA bersama-sama komponen berkesannya dan kesan biologi/fisiologinya diringkaskan dan dibincangkan dengan memeriksa senarai komprehensifnya dan senarai bahan kimia berkesan yang mewakili. Kedua, mekanisme tindakanperubatan tradisional Cinadiringkaskan dengan memeriksa gen dan laluan yang bertanggungjawab untuk tindakan, fungsi sel yang terlibat dalam tindakan, dan aktiviti yang ditemui oleh DMA (estrogen senyap). Ketiga, aplikasi DMA untuk tradisionalperubatan Cinadibincangkan dengan meneliti contoh yang dilaporkan dan protokol baharu untuk kegunaannya dalam kawalan kualiti. Inovasi lanjut dalam penilaian kesan berfaedah berasaskan laluan isyarat dan penilaian potensi risiko perubatan tradisional Cina dijangka, sama seperti yang diperhatikan dalam bidang lain yang berkait rapat, seperti bidang terapeutik, alam sekitar, pemakanan dan farmakologi.

Kata kunci:Mikroarray DNA;perubatan tradisional Cina; laluan isyarat; estrogen; bahan kimia makanan

Untuk maklumat lanjut sila hubungi:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanchedeserticola mempunyai banyak kesan, klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut

1. Pengenalan

Perubatan herba adalah bahagian penting dalam amalan perubatan tradisionalperubatan Cina(TCM) dan terdiri daripada pelbagai spesies tumbuhan [1,2]. Manakala keberkesananubat herbakadangkala dianggap meragukan [3,4], ini mungkin disebabkan oleh kesukaran mengawal kualiti herba dan jumlah komponen berkesannya. Oleh itu, pelbagai kaedah telah digunakan untuk mengesahkan keberkesanannya dan mengenal pasti komponen yang berkesan [5]. Teknologi moden, seperti kromatografi cecair berprestasi tinggi (HPLC) dan tindak balas rantai polimerase transkripsi terbalik kuantitatif (qRT-PCR), telah terus dibangunkan dan digunakan untuk menggantikan teknologi konvensional untuk kawalan kualiti perubatan herba yang komprehensif dan kos efektif [ 6]. Walaupun kemajuan terkini dalam projek genom manusia dan lain-lain serta pembangunan pelbagai teknologi omik一seperti genomik dan transkriptomi一telah menyumbang kepada pengenalpastian dan penggunaan komponen yang berkesan serta kawalan/pengesahan tumbuhan ubatan [7-11 ], kami masih mencari strategi terbaik untuk penggunaan maksimumubat herba. Kajian ini memfokuskan pada pemprofilan ekspresi gen berasaskan mikroarray DNA, teknologi utama dalam transkriptomi, dan menunjukkan cara penyelidik menggunakan teknologi ini untuk penyaringan dan pencirian TCM. Khususnya, pemeriksaan balas data mengenai TCM, dan herba konstituennya, cendawan, dan tumbuhan pemakanan, telah menjadi agak penting untuk menilai pengetahuan terkumpul dan untuk menilai kelebihan/kelemahan TCM dan aplikasinya yang berkesan.

TCM termasuk amalan seperti akupunktur, moksibusi,jamu cina, tui na, terapi diet, tai chi, dan qi gong, yang berakar umbi dalam falsafah Taoisme kuno dan lebih Microarrays 2017, 6,4; doi:10.3390/microarrays6010004 daripada 2500 tahun [12]. TCM asal telah dibangunkan dan diubah suai lagi untuk menyesuaikannya kepada orang dari pelbagai bangsa dan latar belakang genetik (menimbulkan pelbagai jenis masalah kesihatan, adat/amalan pemakanan dan pemakanan, serta cara berfikir dan kepercayaan tentang perubatan), berdasarkan variasi dalam jenis herba dan ramuannya di negara seperti Jepun dan Korea, di mana Kampo dan perubatan tradisional Korea (TKM) masing-masing dibangunkan. Oleh itu, ubat herba merangkumi beberapa spesies tumbuhan dan cara pemprosesannya. Tambahan pula,ubat herbasering digunakan dengan juzuk lain seperti cendawan dan tumbuhan pemakanan, dan oleh itu ekstrak dan bahan kimia berkesan mereka juga dibincangkan di sini.

Microarrays DNA ialah sejenis peranti bioteknologi yang digunakan untuk mengesan perubahan dalam DNA genomik dan mRNA dan untuk memantau gen dan ekspresinya yang dikaitkan dengan pelbagai fungsi; oleh itu, ia telah digunakan secara meluas dalam penyelidikan asas dan penyelidikan/pembangunan industri (disemak oleh Kiyama & Zhu [13]). DNA microarray assay (DMA) telah digunakan untuk menyaring dan mencirikan bahan berguna antara campuran bahan kimia dan ekstrak sumber semula jadi termasuk tumbuhan. DMA mempunyai kelebihan dan kekurangan berbanding dengan teknologi lain. Ia telah digunakan sebagai peranti diagnostik, seperti untuk genotaip gen metabolisme dadah dan meramalkan risiko metastatik kanser payudara, yang dikaitkan dengan ciri uniknya yang menyediakan kerumitan yang mencukupi untuk membezakan variasi yang diperlukan untuk diagnosis dan kebolehpercayaan yang diperlukan. untuk meramal genotip/profil ekspresi gen dengan tepat.

Acteosidedalamcistanchemempunyai kesan yang baik terhadapbuah pinggang

2. Perubatan Herba, Bahan Kimia Berkesan, dan Kesannya

2.1. Herba, Cendawan, dan Tumbuhan Pemakanan Dianalisis oleh Ujian Microarray DNA

Sebilangan herba, cendawan dan tumbuhan pemakanan, termasuk yang digunakan sebagai TCM di China, Korea (TKM) dan Jepun (Kampo), telah dianalisis oleh DMA (Jadual 1).

Ekstrak daripada herba telah dianalisis oleh DMA, termasuk yang berikut: ekstrak keseluruhan, atau bahagian seperti bunga dan daun, akar alkanet, ginseng Amerika, kopiah berduri, vitex pantai, akar beth, cohosh hitam, semak kanser, pokok ara Cina , boneset, dong Quai, ekor kuda padang, celandine besar, kava, leigongteng, moutan, ibu, orkid, lapacho merah jambu, bunga kon ungu, salai, wort St. John, kunyit dan keladi liar. Sementara itu, ekstrak akar, radix, atau rizom dibuat daripada benang emas Cina, peony Cina,cistanche, danshen, benang emas, Huang-qi, kudzu, dan sheng-di-Huang; ekstrak biji adalah daripada teratai, atau ekstrak yang diperkaya dalam minyak pati adalah daripada lovage dan kunyit.

Ekstrak daripada cendawan juga dianalisis selepas pengekstrakan keseluruhan atau badan buah, seperti daripada buna-shimeji, kulat ulat, cendawan biasa, himematsutake, hiratake, lingzhi, kurungan berketul, maitake, dan ekor ayam belanda; selepas pengekstrakan miselium, seperti daripada kulat ulat, himematsutake, lingzhi, kurungan berketul, maitake, shiitake, dan ekor ayam belanda; atau selepas pengekstrakan polisakarida daripada lingzhi atau triterpena daripada hiratake, hoelen, dan lingzhi.

Ekstrak dibuat daripada campuran TCM, seperti berikut: Danggui Buxue Tang, rebusan Guanxin No. 2, rebusan Huang-Lian-Jie-Du, ISF-1, Kangxianling, PC-SPES, rebusan Pulsatillae, Qingfei Xiaoyan Wan, Qinggan Huoxuefang, ubat S/B, Si-Wu-Tang, VI-28, rebusan Xiaoqinglong, rebusan Xuefu Zhuyu dan Zeng Sheng Ping (TCM); Chunggan, SH21B, dan Youkongdan (TKM); atau Boiogito, Bofutsushosan, Orengedokuto, Hochu-ekki-to, Inchin-ko-to, Juzen-taiho-to, Kososan, Saireito, Toki-shakuyaku-san dan Toki-to (Kampo).

Ekstrak dibuat daripada tumbuhan pemakanan lain (termasuk sayur-sayuran, buah-buahan dan bijirin), seperti bilberi, peria, soba, carob, mahogani Cina, Chungkookjang (kacang soya yang ditapai), halia, gromwell, kothala himbutu, epal Marie Menard, dan tarragon , atau lebih banyak bahan makanan biasa seperti epal, raspberi hitam, beri biru, brokoli, sitrus, cengkih, bawang putih, ginkgo, anggur, limau gedang, teh hijau, buah kiwi, laici, nektarin, kelapa sawit, zaitun, pic, kesemak, pistachio, kacang soya, dan jagung manis.

2.2. Bahan Kimia Berkesan Dicirikan oleh Ujian Microarray DNA

Selepas pencirian ekstrak herba, cendawan, atau tumbuhan pemakanan, bahan kimia yang berkesan telah diperkaya atau, dalam beberapa kes, disucikan. Mereka kemudiannya dianalisis oleh DMA untuk mengenal pasti fungsi kepentingan atau laluan isyarat yang terlibat (Jadual 2).

Singkatan untuk ujian ialah ujian haiwan (A), ujian proliferasi sel (C), ujian protein (seperti Western blotting dan immunoassay) (P), ujian gen wartawan (R), dan ujian transkripsi (seperti RT-PCR dan ujian microarray DNA) (T). ADALAH: unsur tindak balas antioksidan; ERK: kinase dikawal isyarat ekstraselular; HSP70: 70 kilodalton protein kejutan haba; IGF-1R: reseptor faktor pertumbuhan 1 seperti insulin; NF-kB: faktor nuklear K-rantai-cahaya-penambah sel B diaktifkan; PGG: 1,2,3,4,6-Penta-O-galloyl-pD-glukosa; PI3K: phosphatidylinositol-3-kinase; PPAR: reseptor diaktifkan proliferator peroksisom; PUFA: asid lemak tak tepu; ROCK: Kinase protein yang berkaitan dengan Rho; ROS: spesies oksigen reaktif; TCM: perubatan tradisional Cina; TNFR1: reseptor faktor nekrosis tumor 1

Bahan kimia tulen yang dianalisis oleh DMA adalah seperti berikut: actein (glikosida triterpena), aculeatin (kumarin), baicalin (glikosida flavon), berberine (alkaloid isoquinoline), biochanin A, asid boswellic (triterpene), brefeldin A (a). antibiotik lakton), celastrol (quinine methide triterpene), chelidonine (alkaloid tertier), curcumin (diarylheptanoid), asid deoxycholic (asid steroid), 3,3Z-diindolylmethane (derivatif indole-3-carbinol), emodin (derivatif antrakuinon), ergosterol peroksida (derivatif steroid), genistein (isoflavon), ginsenosides Fl/Rbl/Re/Rgl/Rg3/Rhl (glikosida steroid/triterpena saponin), glycyrrhizin (triterpenoid pentacyclic), grifolin ( farnesylphenol/sesquiterpenoid), (—)-hydroxycitric acid (turunan asid sitrik), p-hydroxyisovalerylshikonin (derivatif naphthoquinone), jasminoidin (geniposide), ligustrazine (tetrapyrazine), likopena (karotena), myricetin (a flavonol), obovatol (biphenolic), paeoniflorin (monoterpen e glikosida), paeonol (derivatif acetophenone), 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-pD-glucose (PGG), plumbagin (derivatif naphthoquinone), polisakarida-K (Krestin) (polisakarida terikat protein), quercetin (flavonol), resveratrol (stilbenoid), kunyit (karotenoid), asid salvianolik B (asid tanshinol/kafeik), sesamin/episesamin/sesamolin (lignan), siallyl trisulfide (an sebatian organosulfur), sparstolonin B (xanthone/isocoumarin), sulforaphane (isothiocyanate), tanshinone IIA (derivatif phenanthrene-quinone), 2,4,3',5'-tetramethoxystilbene (phenylpropanoid), dan triptolide (diterpenoid). epoksida).

Sebaliknya, campuran bahan kimia yang dianalisis oleh DMA ialah serat pemakanan antioksida anggur (kasar/serat pemakanan), fenolik kelapa sawit, campuran fitosterol (campuran sebatian steroid), konjugat fosfolipid/lipid tumbuhan, polisakarida, dan asid lemak tak tepu (PUFA). ).

2.3. Kesan Biologi/Fisiologi Dikenalpasti oleh Ujian Microarray DNA

Kesan biologi/fisiologi dan keberkesanan perubatan telah diperiksa oleh DMA. Untuk mencapai matlamat ini, pelbagai sistem ujian telah digunakan (Jadual 1), seperti dengan spesies yang berbeza (manusia; haiwan, seperti ayam, anjing, guinea pig, tikus dan tikus; atau mikrob seperti yis dan bakteria) , tisu (otak, usus, buah pinggang, hati, paru-paru, otot, darah periferal, atau limpa) dan sel (sel adenokarsinoma, sel epitelium alveolar, sel karsinoma payudara, sel karsinoma kolon, sel kanser kolorektal, sel dendritik, fibroblas dermal, endothelial sel, fibroblas gingival, sel karsinoma sel skuamosa kepala dan leher (HNSCC), sel hepatoma, sel endothelial vena umbilical manusia (HUVECs), keratinosit, sel tumor kanta, sel leukemia, makrofaj, sel neuroglial, sel karsinoma sel skuamosa mulut, sel osteosarcoma , sel kanser pankreas, sel mononuklear darah periferal (PBMC), preadipoctyes, sel kanser prostat, sel endothelial mikrovaskular usus tikus (RIMEC), sel retina, atau fibroblas kulit); ujian yang memeriksa status in vitro (menggunakan sel normal atau kanser yang dikultur, atau sel yis atau bakteria, seperti A549, BxPc-3, Caco-2, colo 205, DU145, ECV304, H9c2, HaCaT, HepG2, HCT-116, H4IIE, HL-60, Hs27, HT-29, J774.1,LT97, MCF-7, MDA-MB-231, MG -63, MonoMac6, NG108-15, PC-3, RAW 264.7, THP-1, 3T3-L1, UM1, UMSCC1 dan YPK{{33} }/4 sel) atau in vivo (menggunakan tisu atau sel daripada haiwan, atau daripada individu yang sihat atau berpenyakit); dan platform microarray DNA dan protokol ujian, seperti yang daripada ABioscience, Affymetrix, Agilent Technologies, Applied Biosystems, Clontech, GE Healthcare, Illumina, Mitsubishi Rayon, SuperArray dan Takara, atau yang disesuaikan (lihat Bahagian 3).

Kesan biologi/fisiologi yang dianalisis adalah seperti berikut: fungsi/kesan yang dikaji ialah modulasi angiogenesis, anti-adipogenesis, anti-aterosklerosis/anti-arteriosklerosis, kesan antibiotik, anti-karsinogenesis/anti-metastasis, kesan antidepresan, anti-diabetik/anti -kesan obesiti, tindakan anti-endotoxin, kesan anti-fibrotik, anti-radang/anti-pembinaan semula, kesan anti-mitotik, apoptosis, perlindungan kardio, percambahan/pembezaan sel, kemoprevensi, sitotoksisiti, pencegahan kerosakan DNA, hepatotoksisiti, tindak balas imun, keradangan tindak balas, fungsi leukosit, neuromodulasi/perlindungan saraf, pencegahan penuaan kulit, tindak balas tekanan, dan penyembuhan luka. Ujian mendedahkan isyarat berkaitan reseptor, seperti oleh reseptor aril hidrokarbon (AhR), reseptor insulin, reseptor diaktifkan proliferator peroksisom (PPAR), dan reseptor seperti Tol (TLR), atau isyarat berkaitan hormon/faktor pertumbuhan, seperti isyarat estrogen, isyarat IFa/IFp,

isyarat faktor pertumbuhan seperti insulin 1 (IGF-1) dan isyarat faktor nekrosis tumor-a (TNF-a)/faktor pertumbuhan tumor |31 (TGF-p1) atau isyarat berkaitan pengantara isyarat, seperti caspase-3, kinase terkawal isyarat ekstraselular (ERK), kinase protein diaktifkan mitogen (MAPK), penambah rantai cahaya K faktor nuklear bagi sel B teraktif (NF-kB), p53 dan Wnt, atau penyakit/gangguan, seperti penyakit Alzheimer, gangguan peredaran darah, penyakit ginekologi, gangguan metabolisme lipid, penyakit paru-paru obstruktif dan penyakit Parkinson.

Sementara itu, fungsi/kesan yang dikenal pasti melalui analisis bahan kimia tulen (diringkaskan dalam Jadual 2) adalah seperti berikut: anti-karsinogenesis (aktin, berberine, biochanin A, celastrol, chelidonine, genistein, ginsenoside Rg3, serat diet antioksida anggur, grifolin, likopena, paeoniflorin, PGG, konjugat fosfolipid/lipid tumbuhan, plumbagin, polisakarida-K (Krestin), polisakarida, PUFA, kuersetin dan asid salvianolik B); anti-aterosklerosis (campuran brefeldin A dan fitosterol); anti-keradangan (ergosterol peroksida, glycyrrhizin, dan fenol/paeoniflorin/albiflorin); tindak balas imun (celastrol, obovate, dan triptolide);

tindak balas anti-diabetes/anti-obesiti ((—)-asid hidroksisitrik dan ginsenoside Re); anti-berjangkit (berberine); apoptosis (curcumin, emodin, p-hydroxy isovaleryl shikonin, tanshinone IIA, dan 2,4,3Z,5Z-tetra methoxy stilbene); tindak balas anti-oksidatif (kurkumin); adipogenesis/angiogenesis (aculate dan sparstolonin B); cardio-, neuro-, atau vasoprotection (ligustrazine, fenolik kelapa sawit, resveratrol, dan safron); percambahan sel (PUFA); kemopencegahan (asid boswellic, myricetin, dan sulforaphane); isyarat estrogen (3,3'-diindolylmethane, ginsenosides F1/Rb1/Rg1/Rh1, dan glycyrrhizin); strok iskemia (baicalin/asid deoksikolik/jasminoidin); hipoksia (fenol); lanjutan jangka hayat (kurkumin dan diallyl trisulfide); metabolisme lipid (sesamin/episesamin/sesamolin); dan isyarat Rho/ROCK (Rho-associated protein kinase) (tanshinone IIA).

kecederaan buah pinggang dan penyakit dengancistanche

3. Mekanisme Tindakan oleh Perubatan Tradisional Cina

Microarrays DNA untuk analisis ekspresi gen boleh dikategorikan kepada dua jenis, microarrays global dan fokus DNA, berdasarkan aplikasinya [13,182]. Microarrays DNA global mengandungi beribu-ribu hingga ratusan ribu probe yang mewakili sebahagian atau semua cDNA, tag jujukan dinyatakan (EST) dan pelbagai jenis penanda ungkapan, seperti penanda untuk menganggarkan nombor salinan mRNA dalam sel. Sementara itu, mikroarray DNA terfokus mengandungi beberapa dozen hingga beribu-ribu probe yang direka untuk tujuan tertentu, seperti kajian kekhususan jenis tisu/sel, kekhususan fungsi dan pemprofilan ekspresi. Mikroarray DNA terfokus kadangkala lebih sesuai untuk kajian mekanisme tindakan apabila tindakan itu diketahui, seperti dalam kes penilaian risiko perbandingan bahan kimia dan ramalan risiko metastatik kanser.

Gen yang digunakan dalam microarrays DNA tersuai atau terfokus untuk penyelidikan asas dan pembangunan aplikasi TCM adalah seperti berikut: set gen apoptosis manusia [38], 96 gen berkaitan kanser [24], 225 gen yang berkaitan dengan chemotaxis/pemprosesan antigen/ isyarat sel/ apoptosis/fungsi berkaitan imun [28], gen berkaitan imunologi tikus [31], dan 100 gen yang berkaitan dengan penyakit jantung, apoptosis, kitaran sel/percambahan, sitokin/radang, dan antioksida [43], untuk kajian daripada herba; gen yang berkaitan dengan faktor pertumbuhan/reseptor, komponen matriks ekstraselular, protease/inhibitor, dan onkogen/penekan tumor [65], gen berkaitan kitaran sel [62,63], 172 gen responsif estrogen manusia [53], dan adenokarsinoma pankreas manusia gen [64], untuk kajian cendawan; set 3000 gen yang berasal dari prostat [78] dan 1536 gen otak [72], untuk kajian TCM/TKM/Kampo; set 172 gen responsif estrogen manusia [127], gen berkaitan metabolisme dadah manusia [116], 209 gen responsif keradangan/imun [109], 2304 gen yang dinyatakan dalam sel Caco-2 [115], 204 gen berkaitan kepada tindak balas imun [121], dan gen berkaitan apoptosis manusia [130], untuk kajian tumbuhan pemakanan.

3.1. Gen dan Laluan Bertanggungjawab kepada Tindakan

Laluan isyarat yang dianalisis oleh DMA adalah seperti berikut (lihat Kiyama & Zhu [13]; Kiyama et al. [183]): MAPK (seperti G protein-coupled receptor (GPCR)/MAPK, MAPK/c-Jun N-terminal kinase (JNK), dan laluan isyarat NF-kB/MAPK/ERK) dan lain-lain (seperti angiogenesis, ErbB/reseptor faktor pertumbuhan epidermis manusia (HER), reseptor nuklear dan ubiquitin/proteasome), atau laluan apoptosis (seperti yang untuk reseptor kematian, tindak balas berjangkit dan apoptosis bergantung p53-), laluan autophagy (seperti untuk phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)/Akt/mTOR isyarat dan tindak balas tekanan kelaparan), kitaran sel/DNA laluan kerosakan (seperti pusat pemeriksaan G1/S dan laluan isyarat pusat pemeriksaan kerosakan DNA G2/M), laluan metabolisme selular (seperti kinase protein diaktifkan AMP (AMPK) dan laluan isyarat reseptor insulin), laluan peraturan kromatin/epigenetik (seperti yang untuk metilasi DNA, heterokromatin, dan pengubahsuaian histon), peraturan sitoskeletal dan laluan lekatan (seperti yang berkaitan dengan aktin, persimpangan melekat dan dinamik mikrotubulus), laluan pembangunan dan pembezaan (seperti laluan isyarat landak, Notch, TGF-p, dan Wnt/p-catenin), laluan imunologi dan keradangan (seperti untuk sel B isyarat reseptor, isyarat reseptor sitokin, tindak balas keradangan, arthritis rheumatoid, pengaktifan sel T dan tindak balas imun yang disebabkan oleh TLR), laluan neurosains (seperti laluan isyarat berkaitan penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson) dan laluan kawalan translasi (seperti eIF2). , eIF4/P70S6K dan laluan isyarat mTOR).

Oleh kerana gen dan laluan yang bertanggungjawab untuk tindakan TCM berkaitan dengan pelbagai fungsi sel, hampir mustahil untuk memahami mekanisme tindakan hanya dengan mengkaji campuran bahan kimia. Terdapat kes di mana bahan kimia berkesan (seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2) dianalisis untuk memahami mekanisme tertentu, seperti isyarat Bax/apoptosis (2,4,3',5'-tetramethoxystilbene), isyarat ERK/anti- aterosklerosis (brefeldin A), isyarat ERK/anti-karsinogenesis (grifolin), isyarat estrogen (ginsenosides F1/Rb1/Rg1/Rh1 dan glycyrrhizin), isyarat estrogen/karsinogenesis (3,3'-diindolylmethane), HSP70 (haba 70 kilodalton protein kejutan) isyarat/anti-karsinogenesis (paeoniflorin), isyarat NF-kB/anti-karsinogenesis (quercetin), isyarat NF-kB/anti-radang (ergosterol peroksida), isyarat NF-kB/apoptosis (tanshinone IIA), NF- isyarat/hipoksia kB (paeonol), Nrf2-elemen tindak balas antioksidan (ARE) isyarat/pencegahan kemoterapi (myricetin), isyarat/pencegahan kemoterapi PI3K-Akt (sulforaphane), isyarat PPAR-y/adipogenesis (aculeatin), spesies oksigen reaktif (ROS) isyarat/apoptosis (p-hydroxyisovalerylshikonin), isyarat Rho/ROCK/penghijrahan sel (tanshinon e IIA), isyarat skn-1 lanjutan/jangka hayat (diallyl trisulfide), dan reseptor faktor nekrosis tumor 1 (TNFR1)-IGF-1R isyarat/apoptosis (emodin). Laluan isyarat ini diringkaskan dalam Rajah 1.

3.2. Fungsi Sel yang Terlibat dalam Tindakan

Fungsi sel utama yang dianalisis oleh DMA untuk TCM termasuk adipogenesis, anti-aterosklerosis, anti-karsinogenesis, anti-radang, apoptosis, karsinogenesis, kemopencegahan, hipoksia, dan lanjutan jangka hayat (Jadual 2; Rajah 1).

Adipogenesis ialah proses pembezaan selular di mana preadiposit diubah menjadi sel adiposit terbeza dan melibatkan ciri-ciri seperti perubahan morfologi, penangkapan pertumbuhan, ekspresi gen lipogenik, dan pengeluaran hormon dan faktor pertumbuhan (seperti leptin dan TNF-a). Antara komponen yang terdapat dalam ekstrak Toddalia Asiatica, aculeate didapati menggalakkan pembezaan preadiposit 3T3-L1 tetikus kepada adiposit [132]. DMA mendedahkan penglibatan gen sasaran PPAR-y dalam proses pengaktifan oleh aculeatin, yang bukan ligan PPAR-y, mencadangkan kehadiran mekanisme isyarat tambahan.

Aterosklerosis ialah tindak balas keradangan kronik sel darah putih dalam saluran darah arteri, yang digalakkan oleh lipoprotein berketumpatan rendah (LDL), pembawa kolesterol, dan trigliserida, dan mengakibatkan pembentukan plak aterosklerotik yang kaya dengan makrofaj dan sel buih. . Aktiviti estrogen telah dikesan oleh pemprofilan ekspresi gen berasaskan DMA dalam ekstrak Agaricus blazei, yang dikaitkan dengan brefeldin A [138]. Ekstrak tidak mempunyai aktiviti percambahan sel yang bergantung kepada reseptor estrogen sambil menunjukkan pengaktifan isyarat estrogen (seperti pengaktifan ERK, Akt, dan P70S6K) dan kesan berfaedah untuk pesakit yang mempunyai tahap LDL teroksida yang tinggi (lihat Bahagian 3.3).

Rajah 1. Ringkasan tindakan dan mekanismenya oleh bahan kimia yang berkaitan dengan perubatan tradisional Cina. M boleh tindakan oleh bahan kimia yang pada asalnya dikenal pasti atau diasingkan daripada herba ubatan, cendawan, dan tumbuhan pemakanan (aculeatin, brefeldin A, ergosterol peroksida, grifolin, p-hydroxy isovaleryl shikonin, paeonol, quercetin, dan tanshinone IIA) dalam sitosol (kawasan biru) atau nukleus (kawasan kuning) diringkaskan. APP: Protein prekursor amiloid; CCL2: chemokine (motif CC) ligan 2; ERK: kinase dikawal isyarat ekstraselular; p-HIV S: p-hidroksi isovaleril shikonin; MAPK: kinase protein diaktifkan mitogen; PPAR-丫: reseptor diaktifkan proliferator peroksisom y; PXR: reseptor X hamil; Rb: protein retinoblastoma; TNFR: reseptor faktor nekrosis tumor; dan TRAP1: protein berkaitan reseptor faktor nekrosis tumor 1.

Karsinogenesis, secara alternatif dirujuk sebagai onkogenesis atau tumorigenesis, ialah proses di mana sel normal diubah menjadi sel kanser yang dicirikan oleh pembahagian sel yang tidak terkawal; ia melibatkan perkembangan perubahan pada tahap selular, genetik dan epigenetik. Beberapa bahan kimia yang mempamerkan kesan anti-karsinogenik telah diasingkan atau dikenal pasti daripada produk semula jadi, seperti 3,3Z-diindolylmethane daripada sayur-sayuran silangan [145], grifolin daripada pertemuan Albatrellus [153], paeoniflorin daripada Paeonia lactiflora [161], dan kuersetin daripada pelbagai diet. tumbuhan [161], dan selanjutnya dianalisis oleh DMA. 3,3Z-Diindolylmethane adalah estrogenik dan menunjukkan profil ekspresi gen yang memihak kepada promosi tumor [145]. Grifolin bertindak secara negatif terhadap kitaran sel dan pertumbuhan sel melalui menghalang laluan ERK dan Rb, merendahkan ekspresi cyclin D1, cyclin E, dan CDK4 (gen untuk kinase yang bergantung kepada cyclin), dan mengimbangi ekspresi CKI (inhibitor CDK). gen) [153]. Paeoniflorin meningkatkan ekspresi HSP70, yang membantu melindungi sel daripada tekanan, dan memodulasi ekspresi CDC2, FOSL1, dan EGR1, pengawal selia pertumbuhan dan percambahan sel [161]. Quercetin, sebaliknya, mendorong p53-apoptosis bebas dengan meningkatkan ekspresi reseptor kematian atau gen isyarat TNFR, seperti gen untuk caspase-10, DFF45, FAS, IKBa, IL1R (Interleukin -1 reseptor), TNFR1 dan TRAILER [171].

Keradangan adalah tindak balas perlindungan terhadap kecederaan sel dan melibatkan sistem vaskular tempatan, sistem imun, dan pelbagai sel dalam tisu yang cedera. Ergosterol peroksida yang dihasilkan oleh radas Sarcodon menyekat tindak balas keradangan dalam makrofaj dengan menghalang rembesan TNF-a dan mengawal selia ekspresi interleukin1 a/p (IL-1 a/p) melalui laluan seperti C/EBPp, ERK, JNK, MAPK dan NF-kB [147].

Apoptosis ialah proses kematian sel terprogram yang mungkin berlaku dalam organisma multiselular sebagai tindak balas kepada pelbagai tekanan, seperti haba, hipoksia, peningkatan kepekatan kalsium intraselular, kekurangan nutrien, pengikatan reseptor-ligan, radiasi, dan jangkitan virus. Beberapa bahan kimia berkaitan dengan promosi apoptosis dan dengan itu telah digunakan sebagai komponen berkesan dalam perubatan herba. Emodin yang diekstrak daripada rizom Rheum palmatum menunjukkan ketoksikan testis, termasuk induksi apoptosis, kemungkinan besar melalui laluan seperti isyarat IGF-1, TGF/Wnt dan TNFR1 [146]. p-Hydroxyisovalerylshikonin yang diekstrak daripada Lithospermum erythrorhizon ialah perencat kinase protein-tirosin dan mendorong apoptosis dengan menekan TRAP1, protein yang berkaitan dengan TNF dan ahli HSP, serta pengeluaran ROS [155]. Tanshinone IIA yang ditemui dalam akar Salvia miltiorrhiza mendorong reseptor diaktifkan proliferator peroksisom (PXR)/NF-KB/CCL2-apoptosis pengantara dalam sel leukemia [180]. 2,4,3',5'-Tetramethoxystilbene yang diekstrak daripada buah, beri, dan anggur adalah terbitan resveratrol dan inducer kuat apoptosis dengan meningkatkan ekspresi tubulin, tindak balas tekanan, dan gen pro-apoptosis [178].

Chemoprevention merujuk kepada pemberian ubat, seperti ubat-ubatan dan vitamin, untuk tujuan mencegah penyakit atau jangkitan, dan pelbagai bahan kimia telah dibangunkan terutamanya untuk kemopencegahan kanser. Myricetin [158] dan sulforaphane [177] yang diasingkan daripada tumbuhan pemakanan menunjukkan aktiviti kemopreventif terhadap kanser melalui mengaktifkan Nrf2-tindak balas antioksidan pengantara atau laluan isyarat PI3K/Akt, masing-masing.

Hipoksia adalah keadaan di mana sel kekurangan bekalan oksigen yang mencukupi dan telah ditunjukkan untuk merangsang pelbagai tindak balas biologi dan fisiologi. Paeonol yang diasingkan daripada Paeonia suffruticosa mendorong ekspresi gen yang boleh diinduksi hipoksia, termasuk gen sasaran faktor 1 (HIF-1) yang boleh disebabkan oleh hipoksia, melalui penindasan laluan isyarat NF-kB dan menghalang aktiviti protein prekursor amiloid (APP) [ 162].

Lanjutan hayat telah dikaji dari segi melambatkan atau membalikkan proses penuaan untuk memanjangkan jangka hayat maksimum dan purata, dan kesan produk anti-penuaan, pemakanan, kecergasan fizikal, penjagaan kulit, penggantian hormon, vitamin, makanan tambahan , dan herba telah diperiksa. Diallyl trisulfide yang diasingkan daripada bawang putih meningkatkan umur panjang nematod melalui pengaktifan kulit gen faktor transkripsi pro-panjang umur-1 dan produk gen sasarannya [144].

Keadaan seperti penyakit kronik (artritis, asma, kanser, diabetes, dan penyakit virus) dan penyakit neurodegeneratif (penyakit Parkinson dan Alzheimer) telah dirawat dengan TCM [1],

antaranya ada yang disiasat oleh DMA dan diterokai oleh ujian haiwan dan/atau kajian klinikal untuk akhirnya mencapai aplikasi klinikal. Selain daripada fungsi sel yang dibincangkan di atas, penyakit dengan kesan yang meluas juga telah disiasat. Sebagai contoh, kesan antidepresan, antidiabetik, anti-obesiti, neuromodulasi, dan neuroproteksi, dan rawatan penyakit neurologi, Parkinson dan Alzheimer yang berkaitan dengan TMC dan/atau tumbuhan herba/cendawan/pemakanan konstituen telah dikaji melalui DMA (Jadual 1). ), atau komponen berkesannya, seperti ginsenosides (untuk diabetes), (—) -hydroxycitric acid (untuk obesiti), obovate (untuk neuroinflammation), dan asid salvianolic B (untuk neuroprotection), telah dikaji melalui DMA (Jadual 2). ).

3.3. Aktiviti Ditemui oleh DNA Microarray Assays (Silent Estrogens)

Aktiviti yang ditemui oleh DMA sering dikesan sebagai isyarat sel dalam laluan tertentu, seperti angiogenesis, ErbB/HER, MAPK, reseptor nuklear, dan laluan isyarat ubiquitin/proteasome, dan/atau dalam fungsi sel, seperti apoptosis, autophagy, kitaran sel/ Kerosakan DNA/pembentukan sitoskeletal, metabolisme selular, peraturan kromatin/epigenesis, perkembangan/pembezaan, tindak balas imunologi/keradangan, penyakit saraf, dan kawalan translasi [183]. Walaupun kebanyakan laluan isyarat sel dan fungsi sel ini boleh dikesan oleh teknologi lain, mungkin terdapat beberapa aktiviti yang boleh dikesan secara eksklusif oleh DMA. Satu aktiviti sedemikian adalah oleh sekumpulan estrogen, estrogen senyap, yang menunjukkan profil ekspresi gen estrogenik tanpa menunjukkan kesan positif pada percambahan sel [13].

Estrogen adalah hormon wanita yang bertanggungjawab untuk pelbagai aktiviti biologi dan fisiologi, termasuk rangsangan pengantara reseptor terhadap percambahan sel dalam tisu seperti payudara dan ovari. Beberapa bahan kimia dan campuran bahan kimia, seperti brefeldin A [138], ekstrak likuoris [150], dan produk degradasi minyak [184], didapati menunjukkan profil ekspresi gen yang serupa dengan estrogen, walaupun ia tidak merangsang percambahan sel MCF-7 kanser payudara positif reseptor estrogen. Walaupun laluan isyarat untuk percambahan sel secara teorinya boleh dipisahkan daripada yang untuk fungsi sel lain, pemisahan ini tidak mungkin dilakukan kerana kebanyakan sel yang diperiksa untuk aktiviti estrogenik mengandungi reseptor estrogen dan teknologi yang digunakan tidak sesuai untuk tujuan sedemikian. Penemuan terkini laluan/rangkaian isyarat yang lebih rumit, seperti rangkaian autokrin/paracrine/homeostatik dan crosstalk/bypass isyarat sel, termasuk laluan yang tidak semestinya melibatkan percambahan sel atau sel yang mengandungi reseptor estrogen [185,186]. Oleh itu, aktiviti estrogenik boleh dikesan walaupun untuk estrogen senyap kerana DMA boleh memisahkan pelbagai laluan isyarat, dan persamaan bahan kimia boleh dianalisis pada tahap ekspresi gen dan isyarat sel.

Cistanchedeserticola mempunyai banyak kesan