Mrežna farmakologija i studija molekularnog povezivanja za otkrivanje mehanizamaCistanche tubulosaEkstrakt protiv hroničnog nebakterijskog prostatitisa (CP/CPPS)

 

Abstract

Cilj: Ova studija sistematski predviđa potencijalna bioaktivna jedinjenja, jezgre ciljnih proteina i molekularne mehanizmeCistanche tubulosaprotiv kroničnog nebakterijskog prostatitisa putem mrežne farmakologije i simulacija molekularnog spajanja.Metode: Aktivni sastojci i odgovarajući ciljeviCistanche tubulosasu pregledani koristeći TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction i druge javne baze podataka. Ciljevi povezani s bolešću za kronični nebakterijski prostatitis su preuzeti iz GeneCards i OMIM baza podataka. Mete raskrsnice biljaka i bolesti uvezene su na STRING platformu kako bi se izgradila mreža interakcije proteina i proteina (PPI). DAVID baza podataka je usvojena za funkcionalno obogaćivanje genske ontologije (GO) i analize obogaćivanja puteva Enciklopedija gena i genoma iz Kjota (KEGG). Softver Cytoscape je korišten za izgradnju mreže "Herb-Compound-Target-Pathway-Disease" za skrining ključnih ciljeva i ključnih signalnih puteva. AutoDock Vina i PyMOL korišteni su za provođenje validacije molekularnog spajanja između reprezentativnih bioaktivnih spojeva i ciljeva čvorišta.Rezultati: Ukupno 24 potencijalna bioaktivna jedinjenja izCistanche tubulosaIdentifikovano je i 45 preklapajućih ciljeva povezanih sa njegovom intervencijom protiv hroničnog nebakterijskog prostatitisa. Analiza PPI mreže otkrila je da TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i MAPK1 djeluju kao glavne mete čvorišta. Rezultati obogaćivanja GO i KEGG pokazali su da su terapeutski efektiCistanche tubulosasu uglavnom povezani s biološkim procesima uključujući pozitivnu regulaciju PI3K signalizacije, negativnu regulaciju apoptoze i ćelijski odgovor na lipopolisaharide. Ključni obogaćeni signalni putevi pokrivaju put HIF-1, signalni put AGE-RAGE kod dijabetičkih komplikacija i puteve povezane s rakom prostate. Rezultati molekularnog spajanja pokazali su da ehinakozid, akteozid i cistanozid A pokazuju energiju vezivanja nižu od -6,0 kcal/mol u interakciji sa Akt1, EGFR i TNF, što potvrđuje snažan afinitet vezivanja.Zaključak: Cistanche tubulosaispoljava zaštitne efekte protiv hroničnog nebakterijskog prostatitisa uglavnom kroz bioaktivne sastojke uključujući ehinakozid, akteozid i cistanozid A. Ova jedinjenja moduliraju proteine ​​čvorišta kao što su TNF, Akt1, EGFR i STAT3, i koordinirano regulišu HIF-1, AGE-RAGE i druge signalne puteve. Isporučujući protuupalno, imunomodulatorno i antiapoptotičko djelovanje, ovi spojevi zajednički suzbijaju patološku progresiju kroničnog nebakterijskog prostatitisa.

Ključne riječi: Cistanche tubulosa; hronični nebakterijski prostatitis; mrežna farmakologija; molekularno spajanje; mehanizam djelovanja; ehinakozid; acteoside; feniletanoidni glikozidi

Uvod

Hronični nebakterijski prostatitis, klinički klasifikovan kao hronični prostatitis/sindrom hronične karlične boli (CP/CPPS), jedan je od najčešćih urinarnih poremećaja koji pogađaju muškarce, čineći otprilike 90% svih slučajeva prostatitisa. Tipični simptomi uključuju trajnu perinealnu nelagodu, bol u zdjelici i disfunkciju mokraće, što ozbiljno narušava kvalitetu života pacijenata i mentalno blagostanje. U tradicionalnoj kineskoj medicini (TCM), ovo stanje spada u dijagnostičke kategorije „Esencija mutnoće“ i „curenje sperme“. Njegova patogeneza se općenito pripisuje nedostatku bubrežne esencije, nakupljanju vlage i zastoju krvi.

Konvencionalni zapadni tretmani se uglavnom oslanjaju na alfa-blokatore i nesteroidne protuupalne lijekove za ublažavanje simptoma. Međutim, ovi pristupi su ograničeni rezistencijom na lijekove, primjetnim nuspojavama i visokim stopama recidiva, bez ciljanih i stabilnih terapijskih režima. Važno je da klinički i epidemiološki dokazi potvrđuju da trajna kronična upala unutar tkiva prostate služi kao ključni pokretač progresije raka prostate. Upalno mikrookruženje izaziva oksidativni stres, ubrzava ćelijsku proliferaciju i inhibira normalnu apoptozu, pospješujući malignu transformaciju epitelnih stanica prostate. Stoga, učinkovita rana intervencija za kronični nebakterijski prostatitis ne samo da ublažava neugodne simptome, već i pomaže u suzbijanju rizika od razvoja raka prostate.

Cistanche tubulosa, poznatiji kao pustinjski ginseng, je osušena mesnata stabljikaCistanche tubulosa, holoparazitska biljka iz porodice Orobanchaceae. Prema teorijama TCM, ima slatke i slane okuse sa toplim svojstvima, djelujući prvenstveno na meridijane bubrega i debelog crijeva. Tonizira jang bubrega, obnavlja esenciju i krv, a cijenjena je milenijumima kao podrška muškom reproduktivnom i urinarnom zdravlju.

Ključna prednost: Među komercijalno dostupnimCistanchesorte, ekstrakti dobijeni izCistanche tubulosaprirodno sadrže značajno veće koncentracije feniletanoidnih glikozida (ehinakozida, akteozida) u odnosu naCistanche deserticola, pružajući jaču farmakološku aktivnost. Naša fabrika je specijalizovana za standardizovaneCistanche tubulosaekstrakti sirovina.

 

Kliknite na sliku da biste dobili više detalja

 

Služba podrške Wecistanche-Za više detalja o saradnji
Email:wallence.suen@wecistanche.com

 

Moderna farmakološka istraživanja su to potvrdilaCistanche tubulosaobiluje feniletanoidnim glikozidima, polisaharidima, iridoidima i lignanima. Ovi spojevi ispoljavaju protuupalno, antioksidativno, imunoregulatorno i anti-apoptotičko biološko djelovanje. Njegova osnovna TCM funkcija tonizirajuće esencije bubrega savršeno se poklapa s korijenskom patogenezom nedostatka bubrega i kronične upale karlice uočene kod pacijenata s CP/CPPS, naglašavajući njegov veliki terapeutski potencijal za podršku zdravlju prostate.

Tradicionalni kineski biljni lijekovi djeluju putem karakterističnog višeslojnog, višeciljnog i višestrukog načina djelovanja. Ova studija integriše mrežnu farmakologiju i molekularno povezivanje za sistematski pregled bioaktivnih jedinjenja i ključnih molekularnih ciljevaCistanche tubulosa. Konstruiramo interaktivne biološke mreže i provodimo analizu obogaćivanja puteva. Molekularno spajanje dalje potvrđuje kapacitet direktnog vezivanja između potpisanih spojeva i ključnih proteinskih meta. Ovo istraživanje ima za cilj da razjasni molekularni mehanizam kojimCistanche tubulosaublažava kronični nebakterijski prostatitis. Pruža naučne dokaze koji usmjeravaju kliničku primjenu i podržavaju razvoj novih dodataka prehrani i biljnih lijekova koji ciljaju na zdravlje prostate.

1 Materijali i metode

1.1 Skrining bioaktivnih jedinjenja i odgovarajućih ciljeva zaCistanche tubulosa

Pretražili smo TCMSP bazu podataka koristeći "Cistanche tubulosa" kao ključnu riječ za identifikaciju kandidata za bioaktivne spojeve. Pragovi skrininga su postavljeni kao oralna bioraspoloživost (OB) veća od ili jednaka 30% i sličnost s lijekom (DL) veća ili jednaka 0,18 da bi se zadržala jedinjenja sa povoljnom apsorpcijom i sposobnošću davanja lijeka. Hemijska struktura i kanonski SMILES nizovi svakog kandidata jedinjenja preuzeti su iz PubChem-a.

Svi SMILES podaci su uvezeni u SwissADME platformu. Kao osnovni bioaktivni sastojci za CP/CPPS intervenciju zadržani su samo spojevi ocijenjeni "visokim" za gastrointestinalnu apsorpciju i koji zadovoljavaju najmanje dva kriterija sličnosti s lijekom. Potencijalni proteinski ciljevi kvalifikovanih jedinjenja su predviđeni korišćenjem baze podataka SwissTargetPrediction na osnovu kanonskih SMILES informacija.

1.2 Prikupljanje ciljeva bolesti za hronični nebakterijski prostatitis

Koristili smo ključnu riječ "nebakterijski prostatitis" da bismo dohvatili ciljeve povezane sa bolešću iz GeneCards i OMIM baza podataka. Duplicirani unosi su uklonjeni kako bi se uspostavio jedinstveni ciljni skup podataka za kronični nebakterijski prostatitis.

1.3 Identifikacija preklapajućih ciljeva biljne bolesti

Ciljni skupovi podataka zaCistanche tubulosabioaktivna jedinjenja i hronični nebakterijski prostatitis su mapirani i upoređeni. Venny 2.1.0 online alat je korišten za generiranje Venn dijagrama i ekranskih preklapajućih ciljeva, koji predstavljaju potencijalne terapeutske ciljeveCistanche tubulosaprotiv CP/CPPS.

1.4 Izgradnja mreže protein-protein interakcije (PPI).

Preklapajući ciljevi su otpremljeni u STRING bazu podataka. Organizam je postavljen kaoHomo sapiens, prag pouzdanosti=0.400, sa svim ostalim parametrima zadanim. Rezultirajuća PPI mreža je izvezena za naknadnu vizualizaciju i topološku analizu.

1.5 GO funkcija i analiza obogaćivanja KEGG puta

Baza podataka DAVID primijenjena je za tumačenje bioloških funkcija i signalnih puteva obogaćenih preklapajućim ciljevima. Vrsta je postavljena kaoHomo sapiens, sa pragom značajnosti P < 0,05. Odabrano je 10 najboljih obogaćenih GO termina i 20 najboljih KEGG puteva. Bioinformatika online platforma je korištena za vizualizaciju rezultata putem trakastih dijagrama i mjehurića.

1.6 Izgradnja mreže "Bilje–Sjedinjenja–Cilja–put–bolest“

Svi standardizirani ciljni podaci su uvezeni u Cytoscape 3.10.0 kako bi se izgradila višeslojna mreža. Kategorije čvorova uključuju biljke (Cistanche tubulosa), bioaktivno jedinjenje, ciljni protein, signalni put i bolest (hronični nebakterijski prostatitis). Topološki parametri su izračunati za identifikaciju čvorišta i jezgrenih ciljeva. Čvorovi su obojeni po kategorijama, a raspored mreže je optimiziran za intuitivno prikazivanje interaktivnih odnosa.

1.7 Validacija molekularnog povezivanja

Da bismo potvrdili predviđanja iz mrežne farmakologije, odabrali smo 5 najboljih ciljanih čvorišta iz mreže PPI (rangiranih po vrijednosti stepena) i 3 najbolja bioaktivna jedinjenjaCistanche tubulosaza molekularno spajanje. Trodimenzionalne kristalne strukture ciljnih proteina preuzete su iz RCSB PDB baze podataka. PyMOL softver je korišten za prethodnu obradu: uklanjanje molekula vode i kokristaliziranih prirodnih liganada. Molekularne strukture bioaktivnih jedinjenja preuzete su sa PubChem-a i konvertovane u SDF format.

AutoDock Vina je usvojen za molekularno spajanje sa zadanim parametrima. Afinitet vezivanja je korišten za procjenu snage interakcije ligand-receptor; energija vezivanja Manja ili jednaka -5,0 kcal/mol definisana je kao efektivno vezivanje. PyMOL je korišten za vizualizaciju položaja pristajanja i međumolekularnih interakcija.

2 Results

2.1 Skrining bioaktivnih jedinjenja i ciljevaCistanche tubulosa

Ukupno 24 bioaktivna jedinjenja su testirana iz TCMSP, uglavnom feniletanoidnih glikozida, polisaharida, iridoida i lignana. Nakon predviđanja cilja putem SwissTargetPrediction i deduplikacije, prikupljeno je 604 potencijalnih proteinskih meta povezanih s ovim spojevima.

2.2 Skrining ciljanih bolesti za hronični nebakterijski prostatitis

Nakon spajanja i uklanjanja duplikata podataka iz GeneCards-a i OMIM-a, dobijena su 553 ciljana cilja za kronični nebakterijski prostatitis. Ciljno mapiranje je generiralo 45 preklapajućih ciljeva za bolesti biljaka, vizualiziranih u Vennovom dijagramu.

2.3 Izgradnja i analiza PPI mreže

45 preklapajućih ciljeva uvezeno je u STRING, formirajući PPI mrežu koja sadrži 42 čvora i 658 rubova, vizualiziranih u Cytoscapeu. Ciljevi čvorišta sa najvišim stepenom vrednosti uključivali su TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR i PTGS2. Ostali ključni čvorovi sa visokom vezom bili su STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG i GSK3B. Za ove proteine ​​se spekuliše da služe kao ključni regulatorni čvorovi za zaštitne efekteCistanche tubulosaprotiv CP/CPPS.

2.4 GO i KEGG analiza obogaćivanja ključnih ciljeva

Analiza obogaćivanja GO identifikovala je 350 unosa bioloških procesa (BP), 56 unosa ćelijske komponente (CC) i 59 unosa molekularne funkcije (MF). Vrhunski biološki procesi uključivali su pozitivnu regulaciju PI3K signalizacije, negativnu regulaciju apoptotičkog procesa i ćelijski odgovor na lipopolisaharid. Glavne ćelijske komponente pokrivaju citosol, citoplazmu, aksone i rane endozome; dominantne molekularne funkcije sadržavale su aktivnost protein kinaze i aktivnost serin/treonin kinaze.

Obogaćivanje KEGG puteva dalo je 142 značajno obogaćena puta (P < 0,05). 20 najboljih puteva odabrano je za vizualizaciju mjehurića, uključujući signalni put HIF-1, signalni put AGE-RAGE, put raka prostate, ekspresiju PD-L1 i put kontrolnih tačaka PD-1 kod raka, i signalni put lektinskog receptora C-tipa. Ovi putevi sudjeluju u velikoj mjeri u upali, imunološkoj ravnoteži, proliferaciji stanica i apoptozi, potvrđujući daCistanche tubulosareguliše CP/CPPS patologiju kroz višestruku koordinaciju.

2.5 Mrežna analiza "Bilje-spoji-cilja-put-bolest"

Prvih 10 obogaćenih KEGG puteva, povezanih ciljeva i odgovarajućih bioaktivnih jedinjenja uvezeni su u Cytoscape. Jedinjenja sa najvišim stepenom vrednosti bili su ehinakozid, akteozid i cistanozid A, prepoznati kao primarni aktivni sastojciCistanche tubulosa. Ključni ciljevi uključuju mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 i STAT3. Jako povezani putevi bili su put raka prostate, signalni put HIF-1, signalni put AGE-RAGE i signalizacija vezana za PI3K/Akt.

Mreža je pokazala da jedno jedinjenje odCistanche tubulosamože vezati više ciljeva da modulira HIF-1, AGE-RAGE i PI3K/Akt kaskade kako bi pružio antiinflamatorne, imunomodulatorne i anti-apoptotičke prednosti. U međuvremenu, različiti spojevi mogu istovremeno djelovati na više čvorova unutar istog puta kako bi se postigla sinergijska efikasnost. Ovo snažno podržava višekomponentnu, višeciljnu, višestruku regulatornu karakteristikuCistanche tubulosa.

2.6 Rezultati molekularnog spajanja

Simulacije spajanja između jezgrinih jedinjenja i ciljeva čvorišta potvrdile su pouzdanu aktivnost vezivanja: ehinakozid je pokazao energiju vezivanja od -9,4 kcal/mol (Akt1) i -8,8 kcal/mol (EGFR); Acteoside je postigao energiju vezivanja od -9,6 kcal/mol (Akt1) i -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanozid A je dostigao -9,2 kcal/mol (Akt1) i -8,3 kcal/mol (EGFR). Sve energije vezivanja bile su ispod -6,0 kcal/mol, što ukazuje na stabilne interakcije vezivanja između bioaktivnih jedinjenja i ciljnih proteina.

3 Diskusija

Hronični nebakterijski prostatitis (CP/CPPS) je refraktorni muški urinarni poremećaj. Trajna kronična upalna mikrookruženje ne samo da smanjuje kvalitetu života pacijenata, već i povećava dugoročne rizike od progresije raka prostate. Iz perspektive TCM-a, njegova patologija proizlazi iz stagnacije vlage i topline u kombinaciji s nedostatkom esencije bubrega, što je savršeno u skladu s tradicionalnom primjenomCistanche tubulosakao esencijalna biljka koja tonificira bubrege. Savremeni farmakološki dokazi to potvrđujuCistanche tubulosamodulira inflamatorne signalne mreže putem sinergizma više spojeva, uravnotežujući inflamatorno mikrookruženje i usporavajući napredovanje CP/CPPS.

Ova studija je usvojila mrežnu farmakologiju u kombinaciji s molekularnim spajanjem kako bi se sistematski secirala bioaktivna jedinjenja, ključne mete i signalni putevi odgovorni za zaštitne efekteCistanche tubulosaprotiv hroničnog nebakterijskog prostatitisa.

Među 24 identificirana bioaktivna spoja, ehinakozid i akteozid (primarni feniletanoidni glikozidi) pokazuju najveću povezanost unutar mreže. Više studija je potvrdilo protuupalno djelovanje feniletanoidnih glikozida, sposobnih za suzbijanje otpuštanja proinflamatornog faktora i ublažavanje inflamatorne infiltracije unutar tkiva prostate. Ehinakozid inhibira NF-κB kaskade kako bi smanjio TNF-, IL-6 i druge proinflamatorne citokine. Acteoside reguliše PI3K/Akt put za suzbijanje upalnih odgovora i modulaciju ćelijske apoptoze. Kao potpisna spojevaCistanche tubulosa, feniletanoidni glikozidi funkcionišu sinergistički s polisaharidima i iridoidima kako bi remodelirali poremećenu inflamatornu mikrookruženje kod pacijenata sa CP/CPPS.

Commercial Note: Cistanche tubulosasadrži daleko veće koncentracije feniletanoidnih glikozida od ostalih vrsta cistanche, što ekstrakte ove sorte čini superiornom sirovinom za formulacije dodataka za podršku prostati.

Analiza PPI mreže identifikovala je TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i MAPK1 kao ključne terapeutske mete. TNF djeluje kao centralni pokretač inflamatornih kaskada u CP/CPPS, aktivirajući NF-κB i MAPK puteve kako bi pokrenuo masivno lučenje IL-1, IL-6 i drugih inflamatornih medijatora. Akt1 i EGFR su vitalne kinaze koje upravljaju proliferacijom, diferencijacijom i apoptozom ćelija. Supresija prekomjerne aktivacije EGFR-a ublažava upalu prostate i fibrozu tkiva. Hronični prostatitis izaziva hiperplaziju epitela prostate i remodeliranje tkiva; prekomjerno aktivirani EGFR i STAT3 pojačavaju signalizaciju upale i predstavljaju kritične biomarkere koji povezuju kroničnu upalu s tumorigenezom prostate. Ciljanjem ovih proteina,Cistanche tubulosabioaktivne tvari blokiraju upalne oluje i uspostavljaju ravnotežu između proliferacije stanica i apoptoze.

Rezultati obogaćivanja GO otkrili su da ključne mete sudjeluju u regulaciji signalizacije PI3K, apoptotičkoj modulaciji i odgovorima na bakterijski lipopolisaharid, naglašavajući fokus na kontrolu upale i ravnotežu preživljavanja stanica. Obogaćivanje KEGG-om je dalje identifikovalo ključne puteve: HIF-1 put se aktivira pod inflamatornom hipoksijom, podstičući ekspresiju VEGF-a i iNOS-a za promicanje ozljede tkiva; Aktivacija AGE-RAGE puta izaziva oksidativni stres i upalu, ubrzavajući napredovanje hronične bolesti; Signalizacija lektinskog receptora C-tipa modulira urođene imune odgovore pod sterilnim inflamatornim stanjima.

Značajno je da se put raka prostate pojavljuje istaknuto u rezultatima obogaćivanja, što ukazuje na toCistanche tubulosamože ograničiti hiperplaziju tkiva i fibrozu izazvanu produženim CP/CPPS. Obogaćivanje puta imunološke kontrolne tačke PD-L1/PD-1 također implicira regulatorne efekte na imunološke odgovore T-ćelija, što odgovara perzistentnoj inflamaciji niskog stepena karakterističnoj za CP/CPPS.

Rezultati molekularnog spajanja dokazali su da ehinakozid, akteozid i cistanozid A formiraju stabilne komplekse sa Akt1, EGFR, TNF i drugim hub proteinima. Acteoside je pokazao najjači afinitet vezivanja sa Akt1, što ukazuje na njegov potencijal da reguliše PI3K/Akt signalnu kaskadu. Iako je afinitet vezivanja prema TNF bio relativno umjeren, sve vrijednosti su zadovoljile prag efektivnog vezivanja. Ovi podaci strukturne simulacije potvrđuju predviđanja generisana mrežnom farmakologijom i pružaju preliminarne strukturne dokaze za direktne interakcije izmeđuCistanche tubulosabioaktivna jedinjenja i ciljni proteini jezgra.

Rezime

Koristeći mrežnu farmakologiju i molekularno spajanje, ovo istraživanje je sistematski predvidjelo bioaktivna jedinjenja, ključne proteinske mete i signalne puteve kroz kojeCistanche tubulosaublažava hronični nebakterijski prostatitis. Nalazi ilustruju njegov višekomponentni, višeciljani i višestruki mehanizam rada.Cistanche tubulosaprvenstveno se oslanja na feniletanoidne glikozide (ehinakozid, akteozid i srodni glikozidi) za interakciju sa TNF, Akt1, EGFR, STAT3 i drugim čvornim proteinima. Modulira signalne puteve HIF-1, AGE-RAGE i C-tipa lektinskih receptora za isporuku antiinflamatornih, imunomodulatornih i antiapoptotičkih efekata. Ova studija pojašnjava molekularnu osnovuCistanche tubulosaza podršku zdravlju prostate, nudeći naučnu referencu za standardiziranu biljnu primjenu i razvoj novih prirodnih proizvoda za zdravlje muškaraca.