Bahagian 2: Farmakologi Rangkaian Bersepadu Dan Model Zebrafish Untuk Menyiasat Komponen Dwi-kesan Cistanche Tubulosa Untuk Merawat Kedua-dua Osteoporosis Dan Penyakit Alzheimer
Mar 30, 2022
Hubungi:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
KLIK SINI UNTUK BAHAGIAN 1
3. Keputusan
3.1 Kompaun Calon dan Posasaran utama
Dalam penyelidikan konstituen kimia CT, sebanyak 75 ramuan diperolehi daripada TCMSP. Kemudian PCA telah dijalankan untuk menggambarkan taburan kimia CT. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, ramuan CT adalah pelbagai dalam ruang kimia, dan 28 daripadanya memenuhi peraturan lima Lipinski (Lipinski, 2003). Menariknya, terdapat banyak bahagian yang bertindih antara ramuan CT dan ubat molekul kecil yang diluluskan untuk OP/AD. Ia menggambarkan bahawa banyak sebatian dalam CT mempunyai potensi kebolehgunaan dadah pada OP/AD. Untuk menilai lagi kebolehpercayaan dadah mereka, 43 sebatian telah disaring oleh DL. Selepas ramalan sasaran, 26 sebatian calon telah dipilih untuk analisis seterusnya. Dan mereka boleh berlabuh dengan sejumlah 847 protein sasaran.
cistamchemempunyai kesan anti-Alzheimer's disease.
Entri gen yang berkaitan dengan OP atau AD dikumpulkan daripada pangkalan data DisGeNET dan GeneCards. Akibatnya, 3052 dan 8042 entri gen masing-masing dikumpulkan. Kami menggunakan dua markah daripada pangkalan data DisGeNET dan GeneCards sebagai markah penilaian, menapis kelima teratas sasaran. Nisbah satu perlima diputuskan oleh pra-eksperimen. Kemudian 211 sasaran biasa OP-ED dikekalkan untuk dipadankan dengan sasaran 26 kompaun calon. Akhirnya, sejumlah 81 sasaran protein (Jadual Tambahan S2) yang menghubungkan dengan 22 sebatian calon (Jadual Tambahan S3) telah dipilih untuk mekanisme analisis tindakan molekul, membentuk rangkaian interaksi protein-protein (PPI) yang ditunjukkan dalam Rajah 2.
22 sebatian itu dibahagikan kepada 11 kategori: 5 glikosida phenylethanoid (PhGs) (Decaffeoylacteoside, Cistanoside E, dll.), 3 phenylacryl oligosaccharides (Cistanoside H, Cistanoside F, dll.), 3 iridoid dan Geniridoidglycorides dsb.), 3 lignan dan lignan glikosida (Yangambin, ( tambah )-Pinoresinol-O- -D-glucopyranoside, dsb.), 2 flavonoid (quercetin, genistein), 1 alkaloid, 1 terpene, 1 sterol, 1 alkohol lemak, 1 asid lemak, dan lain-lain. Menurut laporan sebelum ini, sebatian ini merupakan komponen utama atau bahan aktif berfungsi CT (Fu et al., 2018).
Dalam Rajah 2, sejumlah 81 sasaran biasa didapati mempunyai korelasi dengan OP dan AD. Darjah PPI telah diterima pakai sebagai parameter ciri untuk menentukan kepentingan sasaran yang berpotensi. 5 protein sasaran teratas yang dikaitkan dengan OP dan AD ialah albumin (ALB), insulin (INS), interleukin 6 (IL6), TNF-alpha (TNF), dan faktor pertumbuhan epidermis (EGF).
Rajah 1.Pengagihan kimia berdasarkan analisis komponen utama (PCA).
3.2 Analisis Rangkaian Bersepadu dan Terperingkat
81 protein sasaran diduga dalam Jadual S2 telah dipilih untuk memulakan analisis pengayaan laluan GO dan KEGG. Selepas menapis mengikut nilai p (potongan GO Kurang daripada atau sama dengan 0.05, potong laluan KEGG Kurang daripada atau sama dengan 0.01), 15 istilah GO dan 66 KEGG terma laluan dikembalikan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3 dan 4. Sebanyak 16 istilah GO disertakan: 5 untuk fungsi molekul, 5 untuk proses biologi, dan 6 untuk komponen selular. Oleh kerana kajian ini bertujuan untuk menemui potensi patogenesis biasa OP dan AD, kami mengalih keluar istilah laluan yang berkaitan secara langsung dengan penyakit lain dan mengklasifikasikan selebihnya ke dalam kategori fungsian yang berbeza. Ia mencadangkan bahawa 22 bahan aktif CT mungkin mengawal sejumlah 66 laluan yang dikaitkan terutamanya dengan transduksi isyarat, sistem endokrin, sistem imun, pertumbuhan sel, dan kematian untuk memainkan peranan konfrontasi terhadap OP dan AD.
Untuk mendedahkan perbezaan dalam tindakan pelbagai jenis sebatian, rangkaian PPI yang dibina dalam Rajah 2 telah dianalisis mengikut kategorinya dalam Jadual S3. Rajah 5 menggambarkan bahawa 5 PhG, 2 flavonoid, 1 terpene, dan 1 sterol, terutamanya flavonoid, mungkin lebih penting daripada bahan lain CT terhadap OP dan AD. Selepas itu, 4 siri sebatian aktif ini dipilih untuk mendedahkan laluan termampatnya. Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 6, PhGs, flavonoid, terpene, dan sterol bekerja bersama atau bersendirian pada 27 laluan, mengandungi 11 modul: pertumbuhan dan kematian sel, sistem endokrin, sistem imun, transduksi isyarat, pembangunan, dan lain-lain. Keputusan mencadangkan bahawa sebatian ini mungkin memainkan peranan sinergistik dalam kesan positif CT pada OP dan AD. Perlu diingat bahawa kesan perlindungan PhGs mungkin lebih luar biasa daripada flavonoid dalam penyakit neurodegeneratif kerana PhGs mempunyai interaksi langsung dengan laluan penyakit Alzheimer manakala flavonoid berkaitan dengan molekul isyarat dan interaksi. Hanya sterol dan terpene yang berkaitan dengan metabolisme lipid dan sistem perkumuhan. Di samping itu, PhGs, terpene, dan flavonoid menunjukkan potensi hubungan dengan penyakit endokrin dan metabolik.
Menurut ilustrasi PPI, 2 flavonoid (GE, QU), 1 terpene (AA), dan 1 sterol (BSS) telah diterima pakai sebagai sebatian berharga untuk penyelidikan lanjut mengenai mekanisme molekul. Menariknya, kami mendapati bahawa mereka semua saling berkaitan dengan laluan isyarat MAPK dan laluan isyarat TGF-beta. Dan nilai p bagi kedua-dua laluan juga adalah lebih tinggi. Sasaran putatif 4 sebatian berharga dan pengedaran protein terjejas mereka dalam dua laluan ditunjukkan dalam Rajah 7.
3.3 Pengesahan Keberkesanan Kompaun Berharga
Dalam analisis rangkaian ini yang ditubuhkan dalam 3.2, kami menangkap 4 sebatian berharga untuk pengesahan aktiviti farmakologi. Dengan kaedah analisis struktur topologi dalam kajian ini, kami mendapati bahawa genistein (GE, C9, DL=0.21), quercetin (QU, C11, DL=0.28), asid abietik (AA, C19, DL=0.28), dan -sitosterol (BSS, C20, DL=0.21) menunjukkan interaksi yang boleh dilaksanakan terhadap OP dan AD. Dalam bahagian ini, larva ikan zebra dalam model vivo yang diinduksi oleh Pra atau AlCl3 telah ditubuhkan masing-masing untuk menilai kesan perlindungan 4 sebatian terhadap OP dan AD.
3.3.1. Kesan 4 sebatian pada OP
Untuk mengesan sama ada 4 sebatian mempunyai kesan perlindungan terhadap OP, Pre telah digunakan untuk mewujudkan model ikan zebra OP. Perkembangan osteoblas pertama kali diperiksa dengan pewarnaan merah alizarin untuk menyiasat kesan langsung 4 sebatian pada pembentukan tulang. Berbanding dengan ikan zebra kawalan, Pre nampaknya menyebabkan perubahan dalam morfologi tulang dan ketumpatan tulang tengkorak ikan zebra dalam kumpulan model (Rajah 8). Penurunan kawasan pewarnaan dan IOD dalam kumpulan Pra dan arah aliran yang bertentangan dalam kumpulan Ed juga menunjukkan kejayaan model OP secara visual. Lebih-lebih lagi, kawasan pewarnaan dan 2 IOD tengkorak ikan zebra dalam kumpulan BSS/GE/QU/AA meningkat dengan ketara berbanding kumpulan model (Rajah 9). Penanda tipikal pembentukan dan penyerapan tulang seperti ALP dan TRAP telah diuji untuk menilai lagi kesan anti-osteoporosis daripada 4 sebatian tersebut. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10, Pra dengan ketara menurunkan aktiviti ALP dan meningkatkan aktiviti TRAP berbeza dengan kumpulan kawalan. Sebaliknya, Ed dan 4 sebatian dengan ketara menunjukkan arah aliran yang bertentangan dengan kumpulan Pra dalam aktiviti ALP dan TRAP ikan zebra. Keputusan ini digabungkan bersama mengesahkan bahawa BSS, QU, GE, dan AA mungkin memainkan peranan positif dalam pembentukan tulang dalam ikan zebra OP Pra-induksi.
3.3.2. Kesan 4 sebatian pada AD
Untuk menilai kesan perlindungan terhadap AD 4 sebatian, model ikan zebra AD teraruh AlCl{2}}yang diiktiraf dengan baik telah digunakan. Untuk model diskinesia AD ini, penganalisis tingkah laku digunakan untuk mengesan pergerakan ikan zebra. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 11, AS kumpulan AlCl3 adalah jauh lebih rendah daripada kumpulan kawalan, manakala bagi DPZ dan kesemua 4 sebatian AS adalah hampir dengan kawalan. DRR dan RE telah disenaraikan dalam Jadual S4. Keputusan menunjukkan bahawa kepekatan GE, BSS, QU dan AA yang berbeza meningkatkan DRR sebanyak 2.37-37.64 peratus , 60.18-103.92 peratus , 70.{{14 }}.61 peratus , 2.37-42.64 peratus , masing-masing dengan separa signifikan (nilai-p < 0.001-0.01).="" ∆ss="" dalam="" kumpulan="" kawalan,="" kumpulan="" alcl3,="" dan="" kumpulan="" dpz="" seterusnya="" menyokong="" bahawa="" pembinaan="" model="" ad="" berjaya.="" re="" untuk="" ge,="" bss,="" qu="" dan="" aa="" ialah="" 13.12-50.45="" peratus="" ,="" 11.41-63.09="" peratus="" ,="" 1.63-66.89="" peratus="" ,="" 13.{{34}="" }.09="" peratus="" ,="" masing-masing.="" keputusan="" ini="" dengan="" perbezaan="" ketara="" menunjukkan="" bahawa="" ge,="" bss,="" qu,="" dan="" aa="" boleh="" meningkatkan="" diskinesia="" ikan="" zebra="" sedikit="" sebanyak.="" penentuan="" aktiviti="" penanda="" pengaliran="" saraf="" (ache="" dan="" chat)="" dalam="" kumpulan="" ditunjukkan="" dalam="" rajah="" 12.="" alcl3="" meningkatkan="" aktiviti="" ache="" dengan="" ketara="" dan="" menurunkan="" aktiviti="" chat="" berbanding="" dengan="" kumpulan="" kawalan.="" tetapi="" dpz="" dan="" 4="" sebatian="" menunjukkan="" keupayaan="" untuk="" memulihkan="" sebahagian="" perubahan="" yang="" disebabkan="" oleh="" alcl3="" dalam="" aktiviti="" ache="" dan="" chat.="" ia="" konsisten="" dengan="" keputusan="" penilaian="" diskinesia="" kesan="" pemulihan.="" kesimpulannya,="" ge,="" bss,="" qu="" dan="" aa="" mungkin="" berpotensi="" untuk="" menjadi="" agen="" anti-ad="" yang="">
3.4 Pengesahan Sasaran Putatif
Untuk mengesahkan sasaran yang diramalkan dalam kerja ini, sasaran yang berkaitan dengan laluan isyarat MAPK dan TGF-beta telah dipilih untuk analisis qRT-PCR. Tahap ekspresi mRNA relatif mereka dalam model OP ditunjukkan dalam Rajah 13. Berbanding dengan kumpulan Pra, GE meningkatkan tahap mapk14a, fgfr1b, tgfb1, bmp2, dan tahap penurunan tp53, TNF- , jun, tgfbr1 dan c-fos . QU meningkatkan tahap mapk14a, fgfr1b, tgfb1, bmp2 dan menurunkan tahap tp53, jun dan il1b. BSS hanya menunjukkan kesan pengurangan pada tp53, TNF-, dan mapk3. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 14, dalam model AD, GE, QU, BSS, dan AA mengurangkan tahap ekspresi mRNA tp53. GE dan QU kedua-duanya mengurangkan tahap TNF- , bmp2, tgfbr1, sp1, tgfb2 dan ifn , dan meningkatkan tahap jun, manakala GE dan AA meningkatkan tahap mapk3. Hanya GE muncul untuk membalikkan kebangkitan mapk14a, fgfr1b, fgfr1a dan igf1ra. Selain itu, QU menurunkan tahap tinggi il1b dan EGF. Tahap ekspresi mRNA relatif gen termasuk tp53, TNF-, mapk14a, mapk3, fgfr1b, bmp2, jun, il1b, dan tgfbr1 berubah dengan ketara berbanding dengan kumpulan kawalan dalam setiap model. Keputusan ini mencadangkan bahawa mereka boleh berfungsi sebagai penghubung antara kedua-dua penyakit. Di samping itu, keputusan ini juga mencadangkan kemungkinan kesan sinergistik 4 sebatian.
4. Perbincangan
OP dan AD adalah penyakit klinikal yang paling biasa dikaitkan dengan penuaan. Mekanisme patofisiologi kompleks mereka telah mengehadkan rawatan berkesan dua penyakit selama bertahun-tahun. Faktor risiko OP dan AD menunjukkan bahawa kumpulan mudah terdedah kedua-dua penyakit adalah sebahagiannya serupa, seperti wanita tua (Abraham et al., 2013; Patel, 2017), pesakit kencing manis (Vieira et al., 2018; Xia et al., 2012), perokok jangka panjang (Franic dan Verdenik, 2018; Zhong et al., 2015), dan individu yang tidak aktif (Koedijk et al., 2017; Sofi et al., 2011). Tambahan pula, kajian semasa telah mengenal pasti bahawa beberapa protein utama dalam AD juga mempunyai fungsi dalam metabolisme tulang juga (Li et al., 2016; Pan et al., 2018). Terdapat sebab untuk mempercayai bahawa OP dan AD tidak sepenuhnya bebas, malah mempunyai beberapa sambungan yang berpotensi. Ini mencadangkan terapi homo yang berpotensi untuk heteropati, yang bermaksud merawat OP dan AD dengan terapi yang sama.
Atas alasan objektif dan prinsip terapeutik TCM, penyelewengan dalam penyakit boleh diklasifikasikan kepada beberapa "corak". Jadi pelbagai penyakit seperti OP dan AD mungkin berkongsi satu "corak" dan dirawat oleh TCM yang sama (Jiang, 2005). Sebagai herba tonik buah pinggang, CT digunakan secara meluas dalam rawatan OP dan AD. Kajian moden telah memberikan beberapa bukti padat bahawa CT mempunyai tindakan farmakologi yang positif pada rangka dan sistem saraf. Walau bagaimanapun, ia masih memerlukan kajian yang lebih terperinci untuk mendedahkan mekanisme CT.
cistanche dan tongkat alimempunyaitindakan farmakologi yang positifpadarangka dan sistem saraf.
Dalam kajian ini, untuk pemahaman yang jelas tentang kesan CT pada OP dan AD, pendekatan farmakologi rangkaian telah disediakan untuk meramalkan kemungkinan bahan aktif dan menganalisis laluan berkaitan. Ia berbeza daripada kajian farmakologi rangkaian sebelumnya mengenai CT (Liu et al., 2017). Rangkaian molekul "satu ubat - dua penyakit" dijalankan buat kali pertama, bukannya hanya memfokuskan pada satu penyakit. Di satu pihak, analisis rangkaian bersepadu menemui sejumlah 22 sebatian aktif CT dengan dua kesan untuk merawat kedua-dua OP dan AD. Sebaliknya, corak kedua-dua penyakit memberikan sokongan untuk mendedahkan pautan mereka. Analisis terperingkat menunjukkan bahawa sebatian aktif ini mungkin mempunyai kesan sinergistik pada banyak modul fungsi biologi dan PhG, flavonoid, terpene, dan sterol menunjukkan keberkesanan yang lebih baik. Untuk mengesahkan kebolehlaksanaan dan kesesuaian rangkaian yang dijalankan ini, ikan zebra digunakan untuk membina model OP dan AD dalam vivo dan menilai keberkesanan empat sebatian. Dan pengesahan sasaran yang diduga telah digunakan untuk mendedahkan potensi sinergi mereka. Kajian gabungan dalam silico dan in vivo ini memberikan titik permulaan baharu untuk mendedahkan kesan perlindungan CT terhadap dua penyakit. Ia mungkin memberikan petunjuk baharu kepada korelasi antara patogenesis OP dan AD, serta membantu untuk pembangunan strategi terapeutik pada masa hadapan untuk dua penyakit. Walau bagaimanapun, kaedah ini masih memerlukan penambahbaikan dan kesempurnaan untuk meneroka sepenuhnya mekanisme sinergi CT untuk merawat OP dan AD. Dalam kajian ini, hanya sebatian tertentu yang dipilih untuk pengesahan. Adalah perlu untuk mengesahkan lagi 18 konstituen aktif yang lain dengan sasaran dan laluan asas melalui eksperimen. Dan persamaan antara OP dan AD masih perlu diterokai dan ditemui lebih lanjut, terutamanya dari perspektif rawatan.
mana nak beli cistanche
Dalam kajian kami, BSS, GE, AA, dan QU telah terbukti mempunyai kesan perlindungan pada OP dan AD dalam ikan zebra. Lebih menggembirakan, konstituen berharga ini juga telah disahkan secara eksperimen dalam kesusasteraan lain dan menunjukkan aktiviti farmakologi yang konsisten dengan yang terdapat dalam kertas ini (Ayaz et al., 2017; Chauhan et al., 2018; King et al., 2015; Ramnath et al. , 2018; Thummuri et al., 2018; Vargas-Restrepo et al., 2018; Wang et al., 2019; Yuan et al., 2018). Ia seterusnya membuktikan keberkesanan dan rasional rangkaian ini dan menunjukkan kesan dua daripada baki 18 sebatian. Bagi pengesahan sasaran yang diduga, 9 sasaran berkesan yang terdiri daripada TP53, JUN, TNF, IL1B, MAPK14, MAPK3, FGFR1, BMP2 dan TGFBR1 telah disaring sebagai sasaran biasa OP dan AD akhirnya. TP53 adalah penekan tumor utama, dan pengaktifannya boleh menyebabkan apoptosis neuron (Xiao et al., 2019). TP 53, JUN, dan SP1 adalah faktor transkrip aktif dalam OP primer (Xie et al., 2015). TNF dan IL1B adalah sitokin radang biasa dengan fungsi menggalakkan osteoklastogenesis (Geissler et al., 2018) dan kehilangan tulang (Sang et al., 2017). Tambahan pula, kedua-duanya adalah sasaran terapeutik untuk AD melalui perencatan neuroinflammation untuk melindungi neuron (Liu et al., 2017). TGFB1, TGFB2, TGFBR1, dan TGFBR1 mempunyai kesan kompleks terhadap keradangan neuron (Lippa et al., 1998) dan osteolisis (Quinn et al., 2001). Protein morfogenetik tulang (BMP) adalah salah satu faktor yang terlibat dalam pembezaan glial sel progenitor saraf (Kwak et al., 2014). Ekspresi terkawal BMP2 telah ditunjukkan untuk memainkan peranan penting dalam pembezaan osteoblast (Li et al., 2017). Sebagai tambahan kepada sasaran yang disahkan secara eksperimen ini, 81 sasaran biasa yang disenaraikan dalam Jadual S2 juga dijangka menjadi sasaran terapeutik, tetapi belum dikaji atau mempunyai kajian awal dalam penyelidikan lain.
Perlu diperhatikan terutamanya bahawa sasaran berharga ini semuanya berkaitan dengan laluan isyarat MAPK dan TGF-beta berdasarkan analisis pengayaan KEGG. Laluan isyarat MAPK mengawal percambahan sel, pembezaan, kemandirian atau apoptosis, keradangan dan imuniti semula jadi. Telah dilaporkan bahawa laluan isyarat MAPK yang terjejas menyumbang kepada patologi neurodegenerasi seperti AD (Kim dan Choi, 2015) serta menghalang osteoblas secara langsung (Xiao et al., 2019). Bagi ahli keluarga TGF-, mereka memainkan peranan yang berbeza dalam rangka dengan kesan langsung terhadap kerosakan tulang (Sun et al., 2016), manakala pengaktifan isyarat TGF-beta neuron meningkatkan gangguan neurodegeneratif dan penyakit seperti AD (Tesseur et al. ., 2006). Oleh itu, laluan isyarat MAPK dan TGF-beta mungkin dijangka menjadi mekanisme bersama untuk mendedahkan patogenesis OP dan AD atau memperlahankan perkembangan. Selain kedua-dua laluan itu, 22 sebatian aktif mengawal sejumlah 66 laluan, terutamanya laluan dengan nilai p tertinggi, seperti laluan isyarat Prolaktin, laluan isyarat FoxO, dan pembezaan sel Th17 juga patut diberi perhatian dan penyelidikan dan sebagai kunci untuk mendedahkan korelasi antara OP dan AD. Akhirnya, penemuan yang diringkaskan mungkin membayangkan hubungan antara kedua-dua penyakit dalam sistem imun dan sistem endokrin.
5. Kesimpulan
Dalam kerja ini, kami mencadangkan pendekatan farmakologi rangkaian, menggabungkan analisis PCA, pemeriksaan DL, pengumpulan dan ramalan pelbagai sasaran, pembinaan rangkaian PPI, serta analisis laluan GO dan KEGG untuk menyiasat kecekapan CT untuk rawatan OP dan AD. Keputusan kami mencadangkan bahawa 22 bahan aktif CT mungkin mengawal selia transduksi isyarat, sistem endokrin, sistem imun, pertumbuhan sel, dan kematian untuk memainkan peranan penting dalam rawatan OP dan AD. Untuk membuat pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme CT, rangkaian ini telah digali dan dianalisis secara mendalam bergantung pada jenis sebatian. Pada akhirnya, kami menggunakan model OP dan AD zebrafish secara berasingan untuk mengenal pasti 4 sebatian berharga dan sasaran yang berkaitan, menyediakan kaedah yang boleh dilaksanakan untuk menyambungkan genom dengan farmakodinamik dan mencari sebatian dwi-kesan.
Penyakit neuron Alzheimeradalah berkaitan dengansistem imun.
