U sinergističkim kombinacijama lijekova na bazi silikona iz biljnih lijekova: slučaj upotrebe Cistanche Tubulosa-Ⅰ

Neurogena neuroinflamacija je definirana aorkestrirane akcije urođenih i adaptivnih imunoloških ćelija, vaskularnih ćelija i neurona izazvanih patološkim stanjima i pojačanom neuronskom aktivnošću u centralnom nervnom sistemu (CNS). Vjerovatno će igrati ulogu u pokretanju upalnih reakcija CNS-a zbog stanja kao što su bol, psihološki stres i epilepsija ili će postati patogeni faktor neurodegenerativnih bolesti. Trenutni agenti zatretman neuroinflamacijeuglavnom pripadaju monoterapiji, uključujući dopamin, somatostatin, neuropeptid, adenozin i tako dalje. Međutim, na primjer, dugotrajna upotreba uobičajenih, ali starih lijekova inhibitora COX, nesteroidnih protuupalnih lijekova (NSAID), može uzrokovati štetne nuspojave, gastrointestinalne lezije ili kardiovaskularne rizike, a rezultati kliničkih ispitivanja ostaju posebno nezadovoljavajući, tako da postoji nezadovoljena potreba za novim tretmanima neuroinflamacije.

PRIRODNA CISTANCHE TUBULOSA ZA LIJEČENJE ALZHEIMEROVE BOLESTI PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Nova terapija kombinatorikom lijekova može biti strategija koja se naglo povećava kako bi se zadovoljile potrebe razvoja novih lijekova, kao i za prevazilaženje prepreka u liječenju složenih bolesti. Kombinirana ili višekomponentna terapija mogla bi ispuniti gore navedene zahtjeve, u kojoj se koriste dva ili više lijekova zajedno, sa navedenim prednostima: veća učinkovitost, minimalna unakrsna rezistencija, niska doza uz manje nuspojava i manja toksičnost u odnosu na lijekove s pojedinačnim lijekovima6 . U liječenju složenih bolesti koristi se skoro 30 godina. Intrigantno, kombinovana terapija lekovima se takođe primenjuje u istraživanju neuroloških bolesti, na primer, kombinacija glimepirida i ibuprofena može efikasnosmanjuju upalu kod Alchajmerove bolesti (AD), ili ketamin/atropin može smanjiti ekspresiju proinflamatornog proteina kod epileptičnih miševa. Sinergističke kombinacije lijekova stoga mogu donijeti novu inspiraciju za praćenje djelotvornih tretmana za neuroinflamaciju. Dakle, kako možemo slomiti tvrd orah da bismo postigli optimalne kombinatorne lijekove?

Danas su postojeći pristupi skriningu kombinacija lijekova sljedeći: sistematska istraživanja parova lijekova in vitro, kao što je metoda skrininga visoke propusnosti11 i 'Multiplex screening for Interacting Compounds' (MuSIC) ili evaluacije kombinacija lijekova u paru sa velikim eksperimenata na skali. Ipak, prekomjerna potrošnja radne snage, prirodnih resursa i vremena mukotrpnog empirijskog testiranja može biti neizbježan problem u evaluaciji učinkovitih kombinacija lijekova. Kao odgovor na prevazilaženje nedostataka, pristupi zasnovani na mrežnoj analizi, posebno na genetskim interakcijskim mrežama, hemijskim sistemima, biološkim podacima, te molekularnim i farmakološkim podacima, također se pojavljuju za kombinatorno otkrivanje lijekova. Nadalje, sve veći broj istraživača je predložio nove mrežne pristupe za predviđanje optimalnih kombinacija i ponudio odgovarajuću eksperimentalnu validaciju u međuvremenu, tako da integracija mrežnog predviđanja s eksperimentalnom validacijom može biti novi trend u polju kombinacijskog predviđanja.

Biljni lijekovi uključuju značajan broj formula (Fang-Ji na mandarinskom) i hemijskih sastojaka, koji formiraju bazu podataka prirodnih proizvoda kako bi mogli priuštiti inovativne tragove i temeljne biološke podatke za razvoj kombinacija lijekova, kako je rekao profesor Lii profesor Liu je uveo metode holističke analize zasnovane na integrisanoj biologiji da bi dešifrovao molekularne mehanizme biljnih lekova: Liu-Wei-Di-Huang pilula ili Reducing Injection. U našem prethodnom radu otkrili smo ne samo da dvije reprezentativne biljke Lonicera japonica i Fructus Forsythiae pokazuju sinergistički učinak na infuencu ili upalu, već i jedinjenja rutin i amentoflavon imaju sinergističke efekte u prevenciji depresije.

U našem trenutnom radu razvijamo sistemski farmakološki pristup kako bismo otkrili sinergističke kombinacije lijekova između spojeva izbiljka Cistanche tubulosa(SCHENK) R. WIGHT, predloženi su sljedeći koraci: prvo, odabiremo bioaktivna jedinjenja kroz predviđanje sličnosti s lijekovima, koja se koriste kao mamac za lov na srodne mete. A onda, inspirisani paradigmom zasnovanom na "mrežnom metu" da dajemo prioritet kombinacijama sinergijskih agenasa na način visoke propusnosti, dobijamo efikasne kombinacije lekova među potencijalnim jedinjenjima zasnovanim na internom algoritmu koji se naziva pristup ansambla verovatnoće (PEA)26. sa visokom efikasnošću treninga, širokom primenljivošću i dva kvantitativna indeksa za opisivanje svojstva kombinacije lekova. Konačno, koristimo dobijene ciljeve i spojeve parova kandidata za izgradnju mreže/puta, a zatim pružamo analizu kako bismo holistički kodirali mehanizam Cistanche tubulosa na neuroinflamaciju. Kao primjer, ovo je prvi put da se odvoje efikasne kombinacije lijekova iz prirodnih proizvoda zasnovanih na sistemskoj farmakologiji kroz integraciju računskih metoda i eksperimentalne validacije kako bi se potvrdila pouzdanost predviđanja. Vjerujemo da ovo može pomoći u personalizaciji liječenja neuroinflamacije, poboljšati naše razumijevanje učinkovitog neuroprotektivnog razvoja i pomoći budućim pretkliničkim istraživanjima.

CISTANCHE TUBULOSA ZA REGULACIJU NEUROINFLAMACIJE KOD PARKINSONOVE BOLESTI PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Rezultati

Meta Cistanche tubulosa

Da bismo dobili ciljeve vezane za neuroinflamaciju, prvo postižemo sastojke u Cistanche tubulosa (SCHENK) R. WIGHT pretraživanjem TCMSP baze podataka (http://lsp.nwu.edu. cn/), što rezultira 10 3 spoja (Dopunska tabela S1, vidi Materijali i metode). Zatim analiziramo njihovu sličnost s lijekovima primjenom DL modela predviđanja konstruisanog u našem prethodnom radu (vidi materijale i metode). Na ovaj način postižemo 63 potencijalna bioaktivna jedinjenja (Dopunska tabela S2) sa DL indeksom većim ili jednakim 0,18. Nakon toga, koristeći SysDT i WES algoritame, identificirali smo 117 meta ovih potencijalnih bioaktivnih spojeva. Konačno, 43 potencijalna cilja (Dopunska tabela S3) usko povezana s neuroinflamacijom se preuzimaju nakon brisanja šuma i grešaka, mapiranjem 117 ciljeva spojeva u CTD bazu podataka.

GOBP analiza obogaćivanja za ciljeve

Da bismo provjerili da li su proteini na koje ciljaju potencijalna bioaktivna jedinjenja usko povezani s neuroinflamacijom, vršimo analizu obogaćivanja GOBP-a mapiranjem ciljeva na DAVID. Slika 1 prikazuje GO stablo koje predstavlja rezultate značajno obogaćenih GOBP termina (P vrijednost manja ili jednaka 0.05), gdje su mete kategorizirane u 20 različitih grupa, kao što je pozitivna regulacija glatkih mišića krvnih sudova proliferaciju ćelija i pozitivnu regulaciju migracije leukocita. Među ovim grupama, hemijska sinaptička transmisija, upalni odgovor, signalizacija ćelija i tako dalje su usko povezani sa neuroinflamacijom. Na primjer, sinaptičke promjene koje se javljaju tijekom neuroinflamatornih bolesti uglavnom su posredovane upalnim citokinima koji se oslobađaju iz infiltrirajućih T stanica i iz aktivirane mikroglije, i odgovorni su, barem djelomično, za ireverzibilnu dendritsku patologiju. Kolektivno, ova zapažanja sugeriraju da predviđeni ciljevi vjerovatno mogu doprinijeti liječenju neuroinflamacije.

Izgradnja i analiza složene ciljne mreže

Generalno, izvodljive i efikasne kombinovane terapije su kombinacije bioaktivnih jedinjenja sa idealnim farmakokinetičkim svojstvima, koje mogu uravnotežiti mrežu bolesti regulacijom specifičnih ciljeva. Stoga dalje konstruiramo statičku složenu-ciljnu mrežu da provjerimo njihove topološke odnose. Kao što je prikazano na slici 2, bipartitna mreža jedinjenja-cilja (CT) pokazuje 482 interakcije između 63 jedinjenja i 43 mete na vizuelno privlačan način. Analiziramo stepen čvorova u mreži složeno-cilj, što rezultira prosječnim stepenom po spoju od 11,209 i 7,651 po meti, respektivno. Primećujemo da među 63 jedinjenja, njih 38 prilagođava više od 7 ciljeva (veći od prosečnog stepena), manifestujući potencijalne sinergističke efekte među njima.

Na primjer, syringin (mol30) stupa u interakciju s najvećim brojem meta, koje mogu igrati ulogu čvorišta u mreži. Zanimljivo, studija dokazuje da je fenolni sastojak syringin izolovan iz Euonymus alatus (Tunb.) Sieb. (Celastraceae) ima anti-neuroinflamatorno dejstvo tako što inhibira proizvodnju NO27. 2′-acetilakteozid (mol42) kontroliše 10 različitih ciljeva (stepen=10). Među tim ciljevima, HSPB1 (također poznat kao HSP27), kao primjer, je molekularni šaperon koji pokazuje neuroprotektivna svojstva u mnogim modelima bolesti i ozljeda. Za verbaskozid (mol33), neuroprotektivna svojstva ovog bioaktivnog jedinjenja uključuju modulaciju transkripcionih faktora i

posljedično promijenjena ekspresija gena, što rezultira smanjenjem upale. Vrijedi napomenuti da iako topološka svojstva mreže nisu pristrasnaechinacoside(mol41, stepen=7), to je potencijalno novo oralno aktivno jedinjenje za regulaciju neuroinflamacije i povezanih signala kod Parkinsonove bolesti i može pružiti novu perspektivu za kliničko liječenje. Uzeti zajedno, ovi rezultati pokazuju da su svi testirani potencijalni aktivni spojevi povezani s neuroinflamacijom i mogu se smatrati skupom podataka za predviđanje kombinacija lijekova.

Izgradnja i analiza mreže složenih-cilja-puta

Primenom PEA algoritma dobijamo 10 različitih kombinacija lekova (Tabela 1.), koje uključuju 12 jedinjenja. Sve ove kombinacije lijekova imaju veliku vjerovatnoću sinergije, što predstavlja mogućnost izazivanja sinergije između dva spoja.

Stoga se u određenoj mjeri ovi spojevi smatraju farmakološkim osnovnim supstancamaCistanche tubulosa. Na osnovu ciljnih informacija ovih jedinjenja i puteva izvedenih od DAVID-a, mi konstruišemo mrežu jedinjenja-cilja-puta (CTP) kako bismo preliminarno osvetlili molekularne mehanizme ovih jedinjenja. Rezultirajuća mreža složenog-ciljnog puta sastoji se od 47 čvorova i 99 rubova. Kao što je ilustrovano na slici 3, ova jedinjenja mogu da deluju ne samo na proteine ​​uzvodnih nego i na nizvodne puteve povezane sa neuroinflamacijom, posebno na direktne indikatore markera upale.

Konkretno, velika većina spojeva cilja na uzvodne proteine ​​kao što su HSPB1, HTR2A, NTSR1 i drugi, što ukazuje na makroregulaciju ovih jedinjenja za liječenje neuroinflamacije. Na primjer, jedinjenje ehinakozid (mol41) cilja na VEGF put kroz protein HSPB1 (dodatna slika 1). Na sreću, studije pokazuju da HSPB1 ima značajna citoprotektivna svojstva u nekoliko modela neuroloških bolesti in vivo ili in vitro i da može igrati ulogu u antiinflamatornom efektu regulacijom signalnog puta nuklearnog faktora-κB (NF-κB). Osim toga, studija također pokazuje da R-Ras može regulisati angiogene aktivnosti endotelnih ćelija dijelom putem inhibicije p38 mitogen-aktivirane protein kinaze (p38 MAPK)-HSPB1 ose VEGF signalnog puta.

Možemo dobiti to jedinjenje tubulozid A (mol56) da cilja signalni put kalcijuma kroz protein NTSR1 u mreži. Poznato je da su joni kalcijuma (Ca2+) univerzalni drugi glasnik u ćelijama imunog sistema. Smanjenje sinaptičke aktivnosti ili povećana ekstrasinaptička signalizacija receptora N-metil-D-asparaginske kiseline (NMDA) može dovesti do nuklearne kalcijeve dishomeostaze, čime se povećava pojava neurodegeneracije i kognitivne disfunkcije. Štaviše, ciljni protein NTSR1 je član velike superfamilije receptora vezanih za G-protein, a signalizacija se generiše kroz vezivanje G proteina koji mogu aktivirati fosfatidilinozitol-kalcijum sistem drugog glasnika i nizvodne MAP kinaze.

Drugi primjer je da jedinjenje 2′-acetilakteozid (mol42) cilja GnRH signalni put kroz protein PRKCD. PRKCD, jedna od izoformi PKC, glavni je posrednik aktivacije ekstracelularno reguliranih proteinskih kinaza1/2 MAPK (ERK1/2 MAPK), c-Jun N-terminalnih protein kinaza MAPK (JNK MAPK) i p38 MAPK otpuštanjem gonadotropina hormon (GnRH)40. I, kao ključni procesi u GnRH-stimuliranoj signalnoj mreži, nizvodne MAPK kaskade i metaboliti arahidonske kiseline (AA) mogu proizvesti inflamatorni protein, COX-2. Što se tiče kankanozida O (mol18) i siringina (mol30), oni stupaju u direktnu interakciju sa nizvodnim proteinima PTGS2, NOS2 i drugim inflamatornim indikatorima, što je intuitivan odraz efikasnosti jedinjenja. Studija pokazuje da bi siringin mogao potisnuti proizvodnju faktora tumorske nekroze (TNF-) u ćelijama RAW264.7 stimuliranim lipopolisaharidima (LPS)42. Druge studije pokazuju da bi siringin također mogao smanjiti koncentraciju NO i aktivnost NOS43 ili proizvodnju prostaglandina E244. Izoakteozid (mol43) cilja na MMP9, važan je igrač u centralnom nervnom sistemu, i bio bi navodni posredujući enzim za neuropsihijatrijske poremećaje kao što su šizofrenija i bipolarna bolest. Degradacija NF-κB i fosforilacija p38, ERK1/2, JNK MAPK ili Akt (protein kinaze B) uzvodnih signalnih puteva mogu modulirati ekspresiju MMP9 gena i inhibiciju MMP9 što može smanjiti ekspresiju inducibilne sintaze dušikovog oksida (iNOS) u aktiviranim ćelijama.

PRIRODNA CISTANCHE TUBULOSA ZA SMANJENJENEUROINFLAMMATIONPHGS75% ECH 30% ACT 12%

Analiza puta

Inkorporirani "neuroinflamacijski put" je konstruiran integracijom ključnih puteva dobivenih analizom mreže spojeva-cilja, uključujući put Alchajmerove bolesti, signalni put kalcijuma, signalni put GnRH, signalni put VEGF i serotoninergičku sinapsu. Od 43 cilja, 19 se može mapirati na "putu neuroinflamacije". Kao što je prikazano na slici 4, Cistanche tubulosa predstavlja mete aktivnih jedinjenja koja se distribuiraju u "putu neuroinflamacije". "Put neuroinflamacije" je klasifikovan u 13 različitih terapijskih modula, kao što su smrt ćelije, apoptoza, upala i neuroprotekcija. U ovoj studiji uzimamo module smrti ćelije, upale i neuroprotekcije kao primjere da razjasnimo mehanizamCistanche tubulosa za neuroinflamaciju.

Modul smrti ćelije

Ciljevi koji se nalaze na putu Alchajmerove bolesti uglavnom su uključeni u proces smrti ćelije, što sugeriše da je ćelijska smrt usko povezana sa neuroinflamacijom. Studije pokazuju da neuroinflamacija posredovana mikrogijom doprinosi smrti neuronskih stanica, koja nije ograničena na određenu bolest, već je implicirana u raznim bolestima kao što su ishemija, Parkinsonova bolest i Alchajmerova bolest. Kao što je prikazano na slici 4,

Ciljevi APP, GRIN2B i MAPT su regulisani aktivnim jedinjenjima iz Cistanche tubulosa što ukazuje da oni mogu inhibirati ćelijsku smrt i na taj način ponuditi tretman za neuroinflamaciju. Zanimljivo je da intracelularna domena APP narušava neurogenezu odraslih kod transgenih miševa izazivanjem neuroinflamacije. Nesposobnost MAPT-a da pravilno reguliše dinamiku neuronskih mikrotubula i tako posreduje u smrti neuronskih ćelija. Sve ovo ukazuje da Cistanche tubulosa može liječiti neuroinflamaciju inhibiranjem ćelijske smrti.

Inflamacijski modul

Termin neuroinflamacija je inflamatorna reakcija u CNS-u kao odgovor na neuronsku aktivnost1. U ovoj studiji smo otkrili da su GnRH signalni put i VEGF signalni put uključeni u inflamatorni modul (slika 4). Na primjer, MMP2 u GnRH signalnom putu pripada porodici MMP, koji se izražava u fiziološkim situacijama i patološkim stanjima koja uključuju upalu. A MMP reguliraju nekoliko funkcija povezanih s upalom, uključujući bioraspoloživost i aktivnost upalnih citokina i hemokina. Osim toga, VEGF signalni put može dovesti do stvaranja NOS2, štoviše, on učestvuje u akutnom inflamatornom odgovoru na LPS višestrukim mehanizmima: uključivanjem u signalizaciju proinflamatornih citokina i promjenom ekspresije različitih gena koji utječu na upalno-imune odgovore na LPS. Sve ovo zajedno ukazuje da Cistanche tubulosa može izliječiti neuroinflamaciju regulacijom inflamatornog sistema.

PRIRODNA CISTANCHE TUBULOSA ZA ANTI-ALZHEIMEROVE BOLESTI PHGS75% ECH 30% ACT 12%