Potensi Terapeutik Dan Mekanisme Molekul Cistanche Deserticola dalam Asma: Menyasarkan Laluan PI3K-AKT Dan Keradangan Pengantaraan INOS

Pengenalpastian Gen Hab Berkaitan Asma melalui Analisis WGCNA

Untuk menyiasat gen utama yang dikaitkan dengan asma, kami menggunakan set data GSE67472 daripada pangkalan data Gene Expression Omnibus (GEO). Set data ini termasuk sampel daripada62 individu disahkan menghidap asmayang tidak menerima rawatan kortikosteroid yang disedut, dan akumpulan kawalan 43 individu yang sihat.

Gen yang dinyatakan secara berbeza (DEG) dianalisis dan divisualisasikan menggunakanplot gunung berapidanpeta haba(Rajah 7A dan 7B). MelaluiAnalisis Rangkaian Ekspresi Bersama Gen Berwajaran (WGCNA), kami mengenal pasti27 modul gensecara signifikan dikaitkan dengan perkembangan asma jika dibandingkan dengan kawalan sihat (Rajah 7C).

Antaranya, yangmodul "biru langit".menunjukkankorelasi positif terkuatdengan asma
(pekali korelasi:r = 0.62, p = 2e-12, Rajah 7D).
Rajah 7E menggambarkan peta haba bersebelahan yang menggambarkan hubungan antara modul berkaitan sifat dan modul biru langit.

Kami selanjutnya menganalisis korelasi antarakeahlian modul (MM)dankepentingan gen (GS)untuk asma dalam modul skyblue (Rajah 7F), mendedahkan akorelasi positif yang kuat(kaitan =0.84, p = 1.1e-41), menekankan perkaitan yang kukuh antara modul skyblue dan asma.

Teh Herba Cistanche Untuk Mengatasi Asma

 

Whatsapp Kami Untuk Dapatkan Cistanche Tea

 

 

Seterusnyaanalisis pengayaan fungsiangen dalam modul skyblue mengesahkan penglibatan mereka dalam proses dan laluan biologi berkaitan asma, termasukpengikatan IgE, asma, danIL-17 laluan isyarat(Rajah 7G–J).

 

Rajah 7. Pengenalpastian Gen Berkaitan Asma Teras Menggunakan WGCNA

A–B.Visualisasi DEG menggunakan plot gunung berapi dan peta haba.
C.Mengelompokkan dendrogram gen yang dinyatakan bersama yang dikaitkan dengan asma.
D.Hubungan modul-sifat dalam asma. Setiap sel menunjukkan pekali korelasi dan nilai p.
E.Peta haba menunjukkan hubungan bersebelahan modul eigengenes.
F.Korelasi antara keahlian modul dan kepentingan gen untuk asma dalam modul skyblue.
G–J.Analisis pengayaan fungsi gen dalam modul skyblue.

 

 

 

iNOS sebagai Penunjuk Terapeutik Rawatan Cistanche dalam Asma

Untuk meneroka gen berkaitan asma utama, kami menyusun 259 gen daripada pelbagai pangkalan data penyakit, termasukGeneCards, Pangkalan Data Sasaran Terapeutik, DisGeNET, danOMIM. Dengan menyilangkan gen ini dengan gen darimodul biru langitdanGen sasaran PG, kami mengenal pastiiNOS (inducible nitric oxide synthase)sebagai agen teras(Rajah 8A).

Analisis lanjut data RNA-seq mendedahkannyaEkspresi iNOS telah berkuranganberikutan rawatan Cistanche (Rajah 8B). Selain itu,dok molekultelah dilakukan untuk mengesahkan pertalian mengikat antara PG dan protein iNOS (Rajah 8C). Terutama, interaksi yang menggalakkan diperhatikan melibatkan sisa asid amino sepertiarginin, glutamat, dantriptofan. Yang diukurtenaga mengikat -8.97 kcal/molmenunjukkan pertalian mengikat yang kuat antara PG dan iNOS (Jadual Tambahan 2).

Untuk mengesahkan kesan fungsian PG pada iNOS,ujian in vitrotelah dijalankan (Rajah 8D). Keputusan menunjukkan bahawaPG melemahkan aktiviti iNOS yang disebabkan oleh HDM dengan ketara, menyokong penemuan dok molekul.

Kami kemudiannya mengkaji kesan PG padaEkspresi protein iNOS. Analisis Western blotmenunjukkan bahawa rawatan HDM meningkatkan ekspresi iNOS dalam sel MLE12, yang dikurangkan apabila rawatan PG (Rajah 8E). Begitu juga,analisis qPCRRNA yang diekstrak daripada tisu paru-paru tikus mendedahkan peningkatan ketara dalam ekspresi iNOS dalam tikus HDM, yang dikurangkan selepas rawatan Cistanche (Rajah 8F).

Ujian imunofluoresensiselanjutnya mengesahkan pemerhatian ini, menunjukkan ekspresi iNOS yang tinggi dalam tikus terdedah HDM dan pengurangan selepas rawatan Cistanche (Rajah 8G dan Rajah Tambahan 3). Secara selari, kami menilai tahap ekspresiPI3K(Tambahan Rajah 3). Berbanding dengan kumpulan kawalan, kumpulan HDM mempamerkankawal selia PI3K, mencadangkan penglibatannya dalam tindak balas asma.

Terutamanya,Cistanche pada dos yang rendah (20 mg/kg)tidak meningkatkan ekspresi PI3K dengan ketara yang diubah oleh HDM. Walau bagaimanapun,kepekatan Cistanche yang lebih tinggi secara berkesan menurunkan kawalan ekspresi PI3K. Kesan pengawalseliaan pada ekspresi PI3K dikaitkan dengan peningkatan dalam hiperresponsif saluran udara (AHR) dan mengurangkan perubahan patologi dalam tikus asma, menunjukkanpotensi terapeutik Cistanche melalui modulasi laluan PI3K.

 

Rajah 8. iNOS sebagai Sasaran Terapeutik Cistanche dalam Asma

A.Pengenalpastian iNOS sebagai sasaran berpotensi melalui persilangan set gen.
B.Nilai TPM iNOS daripada data RNA-seq.
C.Docking molekul mengesahkan interaksi antara PG dan iNOS.
D.Keamatan pendarfluor yang menunjukkan aktiviti iNOS.
E.Analisis Western blot tahap protein iNOS dalam kumpulan eksperimen yang berbeza.
F.Analisis qPCR tahap transkrip iNOS merentas kumpulan.
G.Analisis imunofluoresensi menunjukkan corak ekspresi iNOS dalam pelbagai kumpulan rawatan.
Semua data eksperimen mewakili sekurang-kurangnya tiga replika bebas dan dinyatakan sebagai min ± sisihan piawai (SD).

Kesimpulan, Sorotan, dan Bakal Aplikasi

Cistanche deserticolaadalah herba tradisional Cina yang dihargai, telah lama diiktiraf kerana keberkesanannya dalam menangani pelbagai masalah kesihatan. Penyiasatan saintifik moden telah mendedahkan bioaktiviti spektrum luasnya, termasuk kesan anti-radang, antioksidan, anti-penuaan dan peningkatan imun (Li et al., 2016). Terutama, kajian telah meneroka potensi terapeutiknya dalam penyakit seperti diabetes, di mana ia telah menunjukkan janji dalam mengawal tahap glukosa darah selepas makan dan meningkatkan ketahanan insulin (Xiong et al., 2013). Selain itu, dalam konteks neurologi,Cistanchetelah menunjukkan potensi dalam mengurangkan kerosakan penghalang darah-otak selepas strok iskemia dengan memodulasi neuroinflammation (Liao et al., 2023). Dalam onkologi, glikosida fenilethanoid daripadaCistanche tubulosatelah mempamerkan kesan antitumor, mencadangkan potensi terapeutik dalam karsinoma hepatoselular (Peng et al., 2021).

Walaupun penyelidikan tentang faedah pernafasanCistanchemasih di peringkat awal, penemuan awal mencadangkan potensi kelebihannya. Sebagai contoh, echinacoside, sebatian bioaktif yang terdapat dalamCistanche, telah menunjukkan janji dalam melemahkan kematian sel endothelial akibat tekanan oksidatif, dengan itu mengurangkan gejala kecederaan paru-paru (Xie et al., 2023).

Dalam konteks asma, kajian kami menandakan percubaan pertama untuk meneroka potensi terapeutik dan mekanisme asasCistanche. Menggunakan model tikus asma yang disebabkan oleh hama habuk rumah (HDM),Cistanchetelah diberikan sebagai intervensi terapeutik. Secara menggembirakan, keputusan kami menunjukkan kesannya yang ketara dalam mengawal asma, termasuk pengurangan hiperresponsif saluran pernafasan (AHR), penyusupan sel radang yang berkurangan, dan pengurangan keradangan pulmonari dan pengeluaran lendir dalam asma alahan.

Sitokin sepertiIL-4danIL-5memainkan peranan penting dalam patogenesis asma (Michael, 2013; Giovanni, 2017; Patrick & Peter, 2007). IL-4 adalah penting untuk merangsang sel B untuk menghasilkan antibodi IgE, yang membawa kepada tahap IgE yang tinggi-tanda ciri asma alahan dan peramal risiko keterukan. IL-5, sebaliknya, adalah penting untuk pertumbuhan dan pengaktifan eosinofil, yang membebaskan mediator pro-radang yang memburukkan lagi keradangan saluran pernafasan dan rembesan mukus.

Analisis transkriptom kami mendedahkannyaCistanchelaluan tergendala rawatan yang dikaitkan dengan IL-4, IL-5 dan eosinofil-dapatan yang disokong lagi oleh keputusan GSVA. GSEA seterusnya menekankan perkaitan antaraCistancherawatan dan tindak balas sitokin imun jenis 2, menggariskan kaitan terapeutiknya dalam asma. Keputusan eksperimen juga menunjukkannyaCistanchemengurangkan tahap IgE, IL-5 dan IL-13 serum dalam tikus asma, seterusnya mengesahkan keberkesanannya dalam mengurangkan gejala asma.

Terutama, keputusan GSEA kami mencadangkan bahawaCistanchemengambil bahagian dalam proses biologi berkaitan glukokortikoid. Memandangkan kesan buruk dan sensitiviti terhad yang diperhatikan pada sesetengah pesakit semasa terapi kortikosteroid jangka panjang (Ip et al., 2018), penemuan ini membuka ruang untuk meneroka terapi glukokortikoid alternatif. Kajian terbaru telah mendedahkan bahawa sebatian aktif dalamCistanche, sepertiacteoside, memberikan kesan ketara ke atas osteoporosis yang disebabkan oleh glukokortikoid (Li et al., 2023), seterusnya menyokong kebolehlaksanaanCistanchesebagai terapi alternatif atau tambahan untuk asma.

TheLaluan isyarat PI3K-AKTmemainkan peranan penting dalam patofisiologi asma. Kajian terkini telah menunjukkan bahawamiR-200amenggalakkan perkembangan asma melalui paksi PI3K-AKT-FOXC1 (Lin et al., 2014). Laluan ini juga mengawal seliakitaran D1, yang penting dalam pembentukan semula otot licin saluran pernafasan (Feng et al., 2014), dan memodulasi ekspresi molekul berkaitan asma sepertiIL-7, TNF-, danIgE(Winer et al., 2022; Jing et al., 2019; Dera et al., 2020).

Dalam kajian kami, sebatian bioaktif utamaCistanchetelah dikenalpasti melalui LC-HRMS sebagaipinoresinol 4-O- -D-glucopyranoside (PG), dengan formula molekulC₂₆H₃₂O₁₁. PG tergolong dalam sebatian terbitan tumbuhan lignan yang terkenal dengan sifat anti-radang, antioksidan dan imunosupresif (Osmakov et al., 2022)-dan muncul sebagai calon yang menjanjikan untuk rawatan asma. Analisis pengayaan sasaran untuk PG menunjukkan persatuan yang kuat dengan laluan PI3K-AKT, menunjukkan bahawa kesan terapeutiknya boleh dimediasi melalui mekanisme ini.

Nitrik oksida (NO), radikal bebas gas (N=O), terdapat dengan banyak dalam sistem pernafasan dan kardiovaskular manusia (Antosova et al., 2017). Dalam asma, NO berfungsi sebagai biomarker keradangan, sering diukur sebagainitrik oksida yang dihembus pecahan (FeNO)untuk menilai keterukan penyakit dan membimbing terapi steroid (Smith et al., 2005; Chiara et al., 2012). Tahap FeNO yang tinggi, berkait rapat dengan keradangan saluran udara jenis 2 yang dimediasi IL-13, juga diperhatikan dalam model asma kami. NO disintesis terutamanya olehsintase nitrik oksida (NOS), terutamanya isoform teraruhiNOS (NOS2), yang dikawal selia di bawah keadaan pro-radang (Anavi & Tirosh, 2020). Ekspresi berlebihan iNOS membawa kepada peningkatan pengeluaran NO, menggalakkan rembesan lendir dan pengambilan eosinofil, dengan itu memburukkan lagi gejala asma (Meurs et al., 2003). Inhibitor iNOS telah menunjukkan potensi dalam menguruskan tahap FeNO dalam pesakit asma (Islam et al., 2010; Hansel et al., 2003).

Melalui analisis bersepadu gen berkaitan asma, modul WGCNA, dan gen sasaran PG, kami mengenal pastiiNOSsebagai gen teras.Cistancherawatan menurunkan tahap protein iNOS dalam tikus model asma, mencadangkan penindasan pengeluaran NO yang berkaitan dengan keradangan. Docking molekul mengesahkan pertalian mengikat yang kuat antara PG dan iNOS, dan rawatan PG mengurangkan kedua-dua aktiviti NOS dan tahap protein iNOS.

Penyelidikan sedia ada juga menunjukkan bahawa laluan PI3K-AKT mengawal ekspresi iNOS dalam sistem fisiologi lain (Zafirovic et al., 2019; Lu et al., 2022). Dalam model tetikus kami,Cistancherawatan mengurangkan ekspresi PI3K dalam sel epitelium paru-paru. Walaupun peranannya dalam asma memerlukan penerokaan lanjut, penemuan kami mencadangkan hubungan pengawalseliaan baru antara laluan PI3K-AKT dan iNOS dalam konteksCistancherawatan. Kajian mekanistik tambahan diperlukan untuk mengesahkan laluan ini.

 

Ringkasan Skema: Mekanisme Cistanche dalam Rawatan Asma

Pendedahan HDM memulakan lata perubahan patologi saluran pernafasan yang dicirikan oleh kereaktifan yang tinggi dan penyusupan sel radang.Cistanche, ubat herba tradisional, menunjukkan keupayaan untuk mengatasi kesan yang disebabkan oleh HDM ini melalui dua mekanisme:

Modulasi laluan PI3K, mempengaruhi tindak balas selular dan mengurangkan keradangan berkaitan asma;

Penyasaran langsung iNOSoleh komponen bioaktifnya PG, mengakibatkan penindasan ekspresi dan aktiviti iNOS. Penurunan regulasi PG-pengantara iNOS menawarkan campur tangan molekul yang berpotensi untuk mengurangkan gejala asma utama.

 

Petikan

Liu, J., Gao, J., Xiong, A., Li, G., Zhong, K., Bai, L., Li, X., Ran, Q., Xiong, Y., & He, X. (2025).Meneroka potensi terapeutik dan mekanisme molekul Cistanche dalam rawatan asma. Phytomedicine: Jurnal Antarabangsa Phytotherapy dan Phytopharmacology, 136, 156265.