Mehanistički uvidi u formulu baziranu na Cistanche za liječenje glukolipidnih metaboličkih poremećaja: multi-omika i eksperimentalna studija

4. Rezultati

4.1 Identifikacija preklapajućih ciljeva izmeđuCistanche Formulai poremećaj metabolizma glukolipida

Formula zasnovana na Cistancheu, predvidjeli smo ciljeve njegovih glavnih aktivnih komponenti-mangiferin, koptizin, jatrorizin, salvijanolna kiselina B, aloin, berberin, palmatin i lovastatin-upitavanjemCTDiSwissTargetPredictionbaze podataka. Nakon uklanjanja duplikata, ukupno958 metasu identifikovani. u međuvremenu,1962 genapovezane s metaboličkim poremećajem glukolipida su preuzete izGeneCardsbaza podataka. KoristećiVennDiagramsoftver, identifikovali smo341 preklapajući ciljizmeđu biljne formule i gena povezanih sa bolešću (slika 2A). Ove mete i njihove odgovarajuće aktivne komponente su zatim uvezeneCytoscapeda se napravi mreža interakcija komponenta-cilj (slika 2B), koja je otkrila snažne interakcije između aktivnih spojeva i meta.

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

saznajte više o prednostima cistanchea

 

 

Fig. 2 Skrining potencijalnih ciljeva za poboljšanje poremećaja metabolizma glikolipida od strane JTTZF-a

Fig. 3 Analiza PPI mreže preklapajućih ciljeva JTTZF-a i poremećaja metabolizma glikolipida

 

4.2 PPI Mrežna analiza preklapajućih ciljeva

341 preklapajući cilj je uvezen uSTRINGbaza podataka za izgradnju amreža protein-protein interakcije (PPI).koristeći Cytoscape (slika 3). Identifikovano je 10 najboljih hub gena sa najvišim stepenom vrednosti:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) i IL-1 (28). Oni su se smatrali ključnim ciljevima preko kojih formula Cistanche može imati terapeutske efekte na metabolički poremećaj glukolipida.

Fig. 4 Analiza obogaćivanja GO i KEGG puta

 

4.3 Analiza obogaćivanja GO i KEGG puta

Da bismo razjasnili biološke uloge potencijalnih meta, izvršili smoGOiKEGGanalize obogaćivanja. GO rezultati su otkrili da su biološki procesi uglavnom obogaćenitransdukcija signalairegulacija transkripcije(npr. "pozitivna regulacija transkripcije iz promotora RNA polimeraze II", "pozitivna regulacija ekspresije gena"). Ključne ćelijske komponente su uključivaleplazma membrana, ekstracelularni egzosom, iendoplazmatski retikulum. Uključene molekularne funkcijevezivanje za proteine, identično vezivanje za proteine, iATP vezivanje(Slika 4A).

KEGG analiza je pokazala da su ciljevi kandidata obogaćeni putevima uključujućiputevi raka, lipida i ateroskleroze, PI3K-AKT, iMAPK signalni putevi(Slika 4B), što sugerira da ovi putevi mogu biti u osnovi mehanizma formule u poboljšanju metabolizma glukolipida.

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

4.4 Izgradnja mreže lijek – komponenta – čvorište – cilj – put

Mi smo mapiraliaktivni sastojci, ključni ciljevi, i thetop 20 KEGG-obogaćenih putevau Cytoscape da se izgradi sveobuhvatan "lijek–komponenta–cilja–put" mreža (Slika 5). Mreža je ilustrovala da različite komponente djeluju na različite mete, a na pojedinačne mete može utjecati više jedinjenja. Ovi ciljevi su uključeni u različite biološke procese i signalne puteve, odražavajućivišekomponentni, višeciljani i višestruki putevikarakteristike tradicionalne kineske medicine kao što je Cistanche.

 

Fig. 5 Mrežni dijagram JTTZF-aktivni sastojci-središte ciljevi-putevi

Acteoside in cistanche za glukolipidne metaboličke poremećaje

 

Tabela 2 Informacije o molekularnom povezivanju komponenti jezgra i jezgrinih ciljeva AKT1, FN1 i IL-6

4.5 Validacija molekularnog spajanja

Molekularno spajanje je korišteno za procjenu afiniteta vezivanja između aktivnih komponenti i ključnih ciljeva. Generalno, energija vezivanja manja od−4,25 kcal/molukazuje na potencijalnu interakciju; manje od−5,0 kcal/molpredlaže dobar uvez; i manje od−7,0 kcal/molukazuje na jak afinitet vezivanja.

Rezultati pristajanja su to pokazaliAKT1, FN1 i IL-6imao jak afinitet vezivanja sa svih 8 aktivnih jedinjenja (Tabela 2). Posebno,salvijanolna kiselina B–AKT1 (−9,328 kcal/mol), salvijanolna kiselina B–FN1 (−8.626), mangiferin–AKT1 (−8.366), aloin–AKT1 (−8.317), koptizin–AKT1 (−8.117), ilovastatin–AKT1 (−8.113)pokazao najjače interakcije, što implicira stabilno vezivanje (slika 6).

 

Fig. 6 Rezultati molekularnog spajanja između katrana jezgre

dobiva i osnovne sastojke [šest rezultata s najnižim afinitetom (manje od -8)]

Fig. 7 Rezultati simulacije molekularne dinamike

4.6 Simulacija molekularne dinamike

Podvrgnuto je šest kompleksa ligand-receptor sa najjačim afinitetima vezivanjasimulacija molekularne dinamike. TheRMSDkrivelovastatin–AKT1, coptisine–AKT1, isalvijanolna kiselina B–AKT1kompleksi su ostali relativno stabilni tokom 0–10 ns, a njihovRMSFvrijednosti su bile niske, što ukazuje na dobru strukturnu stabilnost spojnih kompleksa (Slika 7).

4.7 Eksperimentalna validacija in vivo

A mišji model metaboličkog poremećaja glukolipidaje osnovana. Nakon tretmana sa Cistanche formulom, nivoi glukoze u krvi natašte su značajno smanjeni u poređenju sa modelnom grupom (P < 0,01). Nakon 14 sedmica liječenja,oralni test tolerancije glukoze (OGTT)također je pokazao poboljšanu toleranciju na glukozu (P < 0,01). Osim toga,tjelesne težineinivoa trigliceridaznačajno su smanjeni (P < 0,01) (Slika 8).

Fig. 8 JTTZF poboljšava glukozu u krvi i lipide u krvi kod miševa s poremećajem metabolizma glikolipida. Podaci su prikupljeni na početku i na kraju uspostavljanja 6-nedeljnog modela i tokom 8-nedeljne intervencije

 

Fig. 9 Efekti JTTZF-a na lipide i aterosklerotski put

 

Fig. 10 Efekti JTTZF na nivoe CTNNB1, ESR1, FN1 i EGFR u jetri miševa sa poremećajem metabolizma glikolipida

Fig. 11 Mehanizam djelovanja JTTZF-a u poboljšanju poremećaja metabolizma glikolipida

 

Da bismo istražili regulatorne mehanizme, ispitali smo ekspresiju ključnih gena uput lipida i ateroskleroze. Nivoi mRNANF-κB1, IL-1 , IL-6, TNF, TP53, iAKT1su značajno smanjene (P < 0,05). Fosforilacija Akt i NF-κB p65u jetri je također smanjen, zajedno sa nivoom proteinaIL-1 , IL-6, TNF-, ip53 (P < 0,05) (Slika 9).

dalje,qRT-PCRiWestern blotanaliza je to pokazalaFN1iEGFRsu značajno smanjene, dokCTNNB1iESR1značajno pojačane u tkivima jetre tretiranih miševa (P < 0,05) (Slika 10).

5. Diskusija

Potaknuti promjenama u načinu života i starenjem populacije, glukolipidni metabolički poremećaji su vrlo rasprostranjeni, ali se loše liječe. Patogeneza uključujeneuroendokrini disbalans, insulinska rezistencija, oksidativni stres, upala, idisbioza crijevne mikrobiote. Trenutni tretmani često ciljaju na jedan mehanizam ili bolest, što dovodi do suboptimalnih ishoda.

Dokmetforminostaje antidijabetik prve linije, njegove gastrointestinalne nuspojave ograničavaju njegovu upotrebu. TheFormula zasnovana na Cistancheu, dizajniran za pacijente sa T2DM sa dislipidemijom i gastrointestinalnim toplotnim sindromom, koristivišekomponentni, višeciljani i multifunkcionalniprednosti tradicionalne medicine. Prethodne studije pokazuju da postiže uporedivu kontrolu glikemije sa metforminom, a istovremeno poboljšava težinu, BMI, obim struka i nivoe lipida.

Uprkos ovim prednostima, mehanizam njegovog djelovanja ostaje nejasan. Naša studija je koristilamrežna farmakologija, molekularno spajanje, molekularna dinamika i validacija na životinjamakako bi istražili njegov terapeutski potencijal.

Identificirali smo seTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, iEGFRkao mete čvorišta. Oni su snažno povezani sa upalom, insulinskom rezistencijom, adipogenezom, aterosklerozom i homeostazom glukoze.

NF-κB1posreduje inzulinsku rezistenciju izazvanu upalom.

IL-1 , IL-6, TNF-potiču stvaranje plaka i vaskularne komplikacije.

CTNNB1 (-katenin)uključen je u Wnt signalizaciju i inhibira adipogenezu.

AKT1regulira energetski metabolizam i štiti od pretilosti uzrokovane prehranom.

ESR1poboljšava homeostazu glukoze; njegov nedostatak dovodi do pretilosti i IR.

FN1doprinosi ranoj aterosklerozi i vaskularnoj kalcizaciji.

TP53uključen je u metabolizam lipida i može izazvati upalu i IR.

EGFRaktivacija smanjuje lučenje inzulina i adiponektina.

GO i KEGG obogaćivanje potvrdilo je da su ključni ciljevi uključenitransdukcija signala, regulacija transkripcije, PI3K-AKT, MAPK, iputevi lipida i ateroskleroze-sve centralne za metaboličke poremećaje glukolipida.

Zanimljivo,putevi povezani sa rakomtakođer se pojavio, vjerovatno zbogvišeciljne prirodetradicionalnih jedinjenja ili prisustvokomponente protiv rakalikemangiferin.

Spajanje i simulacija potvrdili su jake interakcije izmeđusalvijanolna kiselina B, koptizin, iAKT1, što ukazuje na njegovu ključnu ulogu. Eksperimenti na životinjama potvrdili su sposobnost formule da poboljša glukozu u krvi, nivoe lipida i markere upale putem modulacije ključnih puteva i ciljeva.

 

6. Zaključak

Kombiniranjem integriranog pristupamrežna farmakologija, molekularno spajanje, molekularna dinamika i in vivo eksperimenti, ova studija je razjasnila mehanizme pomoću kojih seFormula zasnovana na Cistancheupoboljšavaporemećaj metabolizma glukolipida. Formula djeluje prekovišekomponentni, višeciljani i višestruki putevistrategije, prvenstveno uključujućiAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, iESR1.

Njegova modulacija odlipida i ateroskleroze, PI3K-AKT, iMAPKputeva doprinosi kontroli glikemije, regulaciji lipida i vaskularnoj zaštiti. Ovi nalazi pružaju teoretsku osnovu za njegovu kliničku primjenu i budući razvoj u liječenju metaboličkih poremećaja glukolipida i povezanih komplikacija.