Netværksfarmakologi og molekylær dockingundersøgelse for at afdække mekanismer vedCistanche tubulosaEkstrakt mod kronisk ikke-bakteriel prostatitis (CP/CPPS)

 

Abstrakt

Objektiv: Denne undersøgelse forudsiger systematisk de potentielle bioaktive forbindelser, kernemålproteiner og molekylære mekanismer afCistanche tubulosamod kronisk ikke-bakteriel prostatitis via netværksfarmakologi og molekylære dockingsimuleringer.Metoder: Aktive ingredienser og tilsvarende mål forCistanche tubulosablev screenet ved hjælp af TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction og andre offentlige databaser. Sygdomsassocierede mål for kronisk ikke-bakteriel prostatitis blev hentet fra GeneCards og OMIM-databaser. Skæringsmål for urter og sygdom blev importeret til STRING-platformen for at konstruere Protein-Protein Interaction (PPI) netværket. DAVID-databasen blev vedtaget til Gene Ontology (GO) funktionel berigelse og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway berigelsesanalyser. Cytoscape-software blev brugt til at bygge et "Herb-Compound-Target-Pathway-Disease" netværk til screening af kernemål og vigtige signalveje. AutoDock Vina og PyMOL blev brugt til at udføre molekylær docking-validering mellem repræsentative bioaktive forbindelser og hub-mål.Resultater: I alt 24 potentielle bioaktive forbindelser fraCistanche tubulosablev identificeret, og 45 overlappende mål knyttet til dets intervention mod kronisk ikke-bakteriel prostatitis blev opnået. PPI-netværksanalyse afslørede, at TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og MAPK1 fungerer som centrale hub-mål. GO- og KEGG-berigelsesresultater indikerede, at de terapeutiske virkninger afCistanche tubulosaer hovedsageligt forbundet med biologiske processer, herunder positiv regulering af PI3K-signalering, negativ regulering af apoptose og cellulær respons på lipopolysaccharid. Nøgleberigede signalveje dækker HIF-1-vejen, AGE-RAGE-signalvejen i diabetiske komplikationer og prostatacancer-relaterede veje. Molekylær docking-resultater viste, at echinacosid, acteosid og cistanosid A udviser bindingsenergier lavere end -6,0 kcal/mol, når de interagerer med Akt1, EGFR og TNF, hvilket bekræfter robust bindingsaffinitet.Konklusion: Cistanche tubulosaudøver beskyttende virkninger mod kronisk ikke-bakteriel prostatitis hovedsageligt gennem bioaktive bestanddele, herunder echinacosid, acteosid og cistanosid A. Disse forbindelser modulerer hubproteiner såsom TNF, Akt1, EGFR og STAT3 og koordinerer HIF-1, AGE-RAGE og andre signalveje. Ved at levere antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske virkninger undertrykker disse forbindelser i fællesskab den patologiske progression af kronisk ikke-bakteriel prostatitis.

Nøgleord: Cistanche tubulosa; kronisk ikke-bakteriel prostatitis; netværk farmakologi; molekylær docking; virkningsmekanisme; echinacoside; akteosid; phenylethanoid glycosider

Indledning

Kronisk ikke-bakteriel prostatitis, klinisk klassificeret som kronisk prostatitis/kronisk bækkensmertesyndrom (CP/CPPS), er en af ​​de mest udbredte urinvejslidelser, der rammer mænd, og tegner sig for omkring 90 % af alle prostatitistilfælde. Typiske symptomer omfatter vedvarende perinealt ubehag, bækkensmerter og urindysfunktion, som alvorligt forringer patienternes livskvalitet og mentale velvære. I traditionel kinesisk medicin (TCM) falder denne tilstand ind under de diagnostiske kategorier "essens turbiditet" og "spermlækage". Dets patogenese tilskrives generelt mangel på nyreessens, ophobning af fugtig varme og blodstase.

Konventionelle vestlige behandlinger er hovedsageligt afhængige af alfa-blokkere og ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler for at lindre symptomer. Imidlertid er disse tilgange begrænset af lægemiddelresistens, mærkbare bivirkninger og høje gentagelsesrater, der mangler målrettede og stabile terapeutiske regimer. Det er vigtigt, at kliniske og epidemiologiske beviser bekræfter, at vedvarende kronisk inflammation i prostatavæv tjener som en nøglefaktor for prostatacancerprogression. Det inflammatoriske mikromiljø udløser oxidativt stress, accelererer celleproliferation og hæmmer normal apoptose, hvilket fremmer malign transformation af prostata epitelceller. Derfor lindrer effektiv tidlig intervention for kronisk ikke-bakteriel prostatitis ikke kun ubehagelige symptomer, men hjælper også med at begrænse risikoen for udvikling af prostatacancer.

Cistanche tubulosa, almindeligvis kendt som Desert Ginseng, er den tørrede kødfulde stilk afCistanche tubulosa, en holoparasitisk plante af familien Orobanchaceae. Ifølge TCM-teorier bærer den søde og salte smage med varme egenskaber, der primært virker på nyre- og tyktarmens meridianer. Det tonificerer nyre-yang, genopbygger essens og blod og har været værdsat i årtusinder for at støtte mænds reproduktive sundhed og urinsundhed.

Nøglefordel: Blandt kommercielt tilgængeligeCistanchesorter, ekstrakter afledt afCistanche tubulosanaturligt indeholde væsentligt højere koncentrationer af phenylethanoid glycosider (echinacosid, acteosid) sammenlignet medCistanche deserticola, der leverer stærkere farmakologisk aktivitet. Vores fabrik er specialiseret i standardiseretCistanche tubulosaråvareekstrakter.

 

Klik på Billede for at få flere detaljer

 

Supportive Service Of Wecistanche-For flere detaljer om samarbejde
E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

 

Moderne farmakologisk forskning har bekræftet detCistanche tubulosaer rigeligt i phenylethanoidglycosider, polysaccharider, iridoider og lignaner. Disse forbindelser udøver anti-inflammatoriske, antioxidante, immunregulerende og anti-apoptotisk bioaktiviteter. Dens kerne-TCM-funktion med tonificering af nyreessens matcher perfekt rodpatogenesen af ​​nyremangel og kronisk bækkenbetændelse observeret hos CP/CPPS-patienter, hvilket fremhæver dets store terapeutiske potentiale for prostatasundhedsstøtte.

Traditionel kinesisk urtemedicin virker via en karakteristisk multi-sammensætning, multi-target og multi-pathway virkemåde. Denne undersøgelse integrerer netværksfarmakologi og molekylær docking for systematisk at screene bioaktive forbindelser og kernemolekylære mål forCistanche tubulosa. Vi konstruerer interaktive biologiske netværk og udfører vejberigelsesanalyse. Molekylær docking verificerer yderligere den direkte bindingskapacitet mellem signaturforbindelser og nøgleproteinmål. Denne forskning har til formål at klarlægge den molekylære mekanisme, hvorvedCistanche tubulosalindrer kronisk ikke-bakteriel prostatitis. It provides scientific evidence to guide clinical application and support new dietary supplement and herbal drug development targeting prostate wellness.

1 Materialer og metoder

1.1 Screening af bioaktive forbindelser og tilsvarende mål forCistanche tubulosa

Vi søgte i TCMSP-databasen ved at bruge "Cistanche tubulosa" som nøgleordet for at identificere bioaktive kandidatforbindelser. Screeningstærskler blev sat som oral biotilgængelighed (OB) større end eller lig med 30 % og lægemiddel-lignhed (DL) større end eller lig med 0,18 for at bibeholde forbindelser med gunstig absorption og lægemiddelbarhed. Den kemiske struktur og kanoniske SMILES-strenge af hver kandidatforbindelse blev hentet fra PubChem.

Alle SMILES-data blev importeret til SwissADME-platformen. Kun forbindelser klassificeret "Høj" til gastrointestinal absorption og opfylder mindst to lægemiddellignende kriterier blev bibeholdt som bioaktive kerneingredienser til CP/CPPS-intervention. Potentielle proteinmål for kvalificerede forbindelser blev forudsagt ved hjælp af SwissTargetPrediction-databasen baseret på kanoniske SMILES-oplysninger.

1.2 Indsamling af sygdomsmål for kronisk ikke-bakteriel prostatitis

Vi brugte søgeordet "nonbakteriel prostatitis" til at hente sygdomsrelaterede mål fra GeneCards og OMIM databaserne. Duplikerede poster blev fjernet for at etablere et samlet måldatasæt for kronisk ikke-bakteriel prostatitis.

1.3 Identifikation af overlappende urte-sygdomsmål

Måldatasæt afCistanche tubulosabioaktive forbindelser og kronisk ikke-bakteriel prostatitis blev kortlagt og sammenlignet. Venny 2.1.0 onlineværktøjet blev brugt til at generere Venn-diagrammer og screene overlappende mål, som repræsenterer de potentielle terapeutiske mål forCistanche tubulosamod CP/CPPS.

1.4 Konstruktion af Protein-Protein Interaction Network (PPI).

Overlappende mål blev uploadet til STRING-databasen. Organismen blev sat somHomo sapiens, konfidensgrænse=0.400, med alle andre parametre bevaret som standard. Det resulterende PPI-netværk blev eksporteret til efterfølgende visualisering og topologisk analyse.

1.5 GO-funktion og KEGG Pathway-berigelsesanalyse

DAVID-databasen blev anvendt til at fortolke biologiske funktioner og signalveje beriget af overlappende mål. Art blev sat somHomo sapiens, med signifikansgrænsen P < 0,05. Top 10 berigede GO termer og top 20 KEGG pathways blev udvalgt. Bioinformatiks online platform blev brugt til at visualisere resultater via søjlediagrammer og bobleplot.

1.6 Konstruktion af "urte-forbindelse-mål-vej-sygdom" netværk

Alle standardiserede måldata blev importeret til Cytoscape 3.10.0 for at bygge et flerlags netværk. Nodekategorier inkluderer urter (Cistanche tubulosa), bioaktiv forbindelse, målprotein, signalvej og sygdom (kronisk ikke-bakteriel prostatitis). Topologiske parametre blev beregnet for at identificere hub-forbindelser og kernemål. Noder blev farvet efter kategori, og netværkslayout blev optimeret til at vise interaktive relationer intuitivt.

1.7 Molekylær docking-validering

For at verificere forudsigelser fra netværksfarmakologi valgte vi top 5 hub-mål fra PPI-netværket (rangeret efter gradværdi) og top 3 bioaktive forbindelser afCistanche tubulosatil molekylær docking. Tredimensionelle krystalstrukturer af målproteiner blev downloadet fra RCSB PDB-databasen. PyMOL-software blev brugt til forbehandling: fjernelse af vandmolekyler og co-krystalliserede native ligander. Molekylære strukturer af bioaktive forbindelser blev downloadet fra PubChem og konverteret til SDF-format.

AutoDock Vina blev brugt til molekylær docking med standardparametre. Bindingsaffinitet blev brugt til at evaluere ligand-receptor interaktionsstyrke; bindingsenergi Mindre end eller lig med -5,0 kcal/mol blev defineret som effektiv binding. PyMOL blev brugt til at visualisere docking-stillinger og intermolekylære interaktioner.

2 resultater

2.1 Screening af bioaktive forbindelser og mål afCistanche tubulosa

I alt 24 bioaktive forbindelser blev screenet fra TCMSP, hovedsageligt phenylethanoidglycosider, polysaccharider, iridoider og lignaner. Efter målforudsigelse via SwissTargetPrediction og deduplikation blev 604 potentielle proteinmål knyttet til disse forbindelser indsamlet.

2.2 Screening af sygdomsmål for kronisk ikke-bakteriel prostatitis

Efter sammenlægning og deduplikering af data fra GeneCards og OMIM blev 553 sygdomsassocierede mål for kronisk ikke-bakteriel prostatitis opnået. Målkortlægning genererede 45 overlappende urte-sygdomsmål, visualiseret i et Venn-diagram.

2.3 Konstruktion og analyse af PPI-netværk

De 45 overlappende mål blev importeret til STRING og dannede et PPI-netværk indeholdende 42 noder og 658 kanter, visualiseret i Cytoscape. Hub-mål med de højeste gradværdier inkluderede TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR og PTGS2. Andre nøgleknuder med høj tilslutningsevne var STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG og GSK3B. Disse proteiner spekuleres i at tjene som kerneregulatoriske knudepunkter for de beskyttende virkninger afCistanche tubulosamod CP/CPPS.

2.4 GO og KEGG berigelsesanalyse af kernemål

GO-berigelsesanalyse identificerede 350 Biological Process (BP) poster, 56 Cellular Component (CC) poster og 59 Molecular Function (MF) poster. Top biologiske processer omfattede positiv regulering af PI3K-signalering, negativ regulering af apoptotisk proces og cellulær respons på lipopolysaccharid. Større cellulære komponenter dækkede cytosol, cytoplasma, axoner og tidlige endosomer; dominerende molekylære funktioner indeholdt proteinkinaseaktivitet og serin/threoninkinaseaktivitet.

KEGG pathway berigelse gav 142 signifikant berigede pathways (P < 0,05). De 20 bedste veje blev udvalgt til visualisering af bobleplot, inklusive HIF-1-signalvejen, AGE-RAGE-signalvejen, prostatacancervejen, PD-L1-ekspression og PD-1-checkpoint-vejen i cancer og C-type lectinreceptorsignaleringsvejen. Disse veje deltager bredt i inflammation, immunbalance, celleproliferation og apoptose, hvilket bekræfter, atCistanche tubulosaregulerer CP/CPPS patologi gennem multi-pathway koordination.

2.5 Netværksanalyse "Urte-forbindelse-mål-vej-sygdom"

De 10 bedste berigede KEGG-veje, associerede mål og tilsvarende bioaktive forbindelser blev importeret til Cytoscape. Forbindelser med de højeste gradværdier var echinacosid, acteosid og cistanosid A, anerkendt som primære aktive bestanddele afCistanche tubulosa. Nøglemål inkluderede mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 og STAT3. Meget forbundne veje var prostatacancervej, HIF-1 signalvej, AGE-RAGE signalvej og PI3K/Akt-relateret signalering.

Netværket viste, at en enkelt forbindelse afCistanche tubulosakan binde flere mål for at modulere HIF-1-, AGE-RAGE- og PI3K/Akt-kaskader for at levere antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske fordele. I mellemtiden kan forskellige forbindelser samtidigt virke på flere knudepunkter inden for den samme vej for at opnå synergistisk effektivitet. Dette understøtter stærkt multikomponent, multi-target, multi-pathway regulatoriske karakteristika forCistanche tubulosa.

2.6 Molekylær docking resultater

Dockingsimuleringer mellem kerneforbindelser og hub-mål bekræftede pålidelig bindingsaktivitet: Echinacoside viste bindingsenergier på -9,4 kcal/mol (Akt1) og -8,8 kcal/mol (EGFR); Acteosid opnåede bindingsenergier på -9,6 kcal/mol (Akt1) og -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanosid A nåede -9,2 kcal/mol (Akt1) og -8,3 kcal/mol (EGFR). Alle bindingsenergier var under -6,0 kcal/mol, hvilket indikerer stabile bindingsinteraktioner mellem bioaktive forbindelser og målproteiner.

3 Diskussion

Kronisk ikke-bakteriel prostatitis (CP/CPPS) er en refraktær urinvejslidelse hos mænd. Vedvarende kronisk inflammatorisk mikromiljø reducerer ikke kun patienters livskvalitet, men øger også langsigtede risici for prostatacancerprogression. Fra TCM-perspektivet opstår dets patologi fra fugt-varmestagnation kombineret med nyreessensmangel, hvilket passer perfekt til den traditionelle anvendelse afCistanche tubulosasom en nyre-tonificerende essens-urt. Nutidige farmakologiske beviser bekræfter detCistanche tubulosamodulerer inflammatoriske signalnetværk via multi-compound synergisme, balancerer det inflammatoriske mikromiljø og bremser CP/CPPS progression.

Denne undersøgelse vedtog netværksfarmakologi kombineret med molekylær docking for systematisk at dissekere de bioaktive forbindelser, kernemål og signalveje, der er ansvarlige for de beskyttende virkninger afCistanche tubulosamod kronisk ikke-bakteriel prostatitis.

Blandt de 24 identificerede bioaktive forbindelser udviser echinacosid og acteosid (primære phenylethanoid-glycosider) den højeste forbindelse i netværket. Flere undersøgelser har valideret den anti-inflammatoriske styrke af phenylethanoid glycosider, der er i stand til at undertrykke pro-inflammatorisk faktor frigivelse og lindre inflammatorisk infiltration i prostatavæv. Echinacosid hæmmer NF-KB-kaskader for at nedregulere TNF-, IL-6 og andre pro-inflammatoriske cytokiner. Acteosid regulerer PI3K/Akt-vejen for at undertrykke inflammatoriske responser og modulere cellulær apoptose. Som signaturforbindelser afCistanche tubulosa, fungerer phenylethanoidglycosider synergistisk med polysaccharider og iridoider for at omdanne det uordnede inflammatoriske mikromiljø hos CP/CPPS-patienter.

Kommerciel note: Cistanche tubulosaindeholder langt højere koncentrationer af phenylethanoidglycosid end andre cistanche-arter, hvilket gør ekstrakter af denne sort til det overlegne råmateriale til formuleringer til prostatastøttetilskud.

PPI-netværksanalyse identificerede TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og MAPK1 som centrale terapeutiske mål. TNF fungerer som en central driver af inflammatoriske kaskader i CP/CPPS, der aktiverer NF-κB- og MAPK-veje for at udløse massiv sekretion af IL-1 , IL-6 og andre inflammatoriske mediatorer. Akt1 og EGFR er vitale kinaser, der styrer celleproliferation, differentiering og apoptose. Undertrykkelse af overdreven EGFR-aktivering lindrer prostatabetændelse og vævsfibrose. Kronisk prostatitis udløser prostataepitelhyperplasi og vævsremodellering; overaktiveret EGFR og STAT3 forstærker inflammatorisk signalering og repræsenterer kritiske biomarkører, der forbinder kronisk inflammation med prostata tumorigenese. Ved at målrette disse proteiner,Cistanche tubulosabioaktive stoffer blokerer inflammatoriske storme og genopretter balancen mellem celleproliferation og apoptose.

GO-berigelsesresultater afslørede, at kernemål deltager i PI3K-signalregulering, apoptotisk modulering og respons på bakterielt lipopolysaccharid, hvilket fremhæver fokus på inflammationskontrol og celleoverlevelsesbalance. KEGG-berigelse identificerede yderligere nøgleveje: HIF-1-vejen aktiveres under inflammatorisk hypoxi, hvilket driver VEGF- og iNOS-ekspression for at fremme vævsskade; Aktivering af AGE-RAGE-vejen inducerer oxidativt stress og inflammation, hvilket accelererer kronisk sygdomsprogression; C-type lektinreceptorsignalering modulerer medfødte immunresponser under sterile inflammatoriske tilstande.

Det er bemærkelsesværdigt, at prostatacancervejen optræder fremtrædende i berigelsesresultater, hvilket tyder på detCistanche tubulosakan begrænse vævshyperplasi og fibrose udløst af forlænget CP/CPPS. Berigelse af PD-L1/PD-1 immun checkpoint pathway indebærer også regulatoriske effekter på T-celle immunresponser, der matcher den vedvarende lavgradige inflammation, der er karakteristisk for CP/CPPS.

Molekylær docking-resultater viste, at echinacosid, acteosid og cistanosid A danner stabile komplekser med Akt1, EGFR, TNF og andre hubproteiner. Acteosid udviste den stærkeste bindingsaffinitet med Akt1, hvilket indikerer dets potentiale til at regulere PI3K/Akt-signaleringskaskaden. Selvom bindingsaffiniteten over for TNF var relativt moderat, opfyldte alle værdier den effektive bindingstærskel. Disse strukturelle simuleringsdata validerer forudsigelserne genereret af netværksfarmakologi og giver foreløbige strukturelle beviser for direkte interaktioner mellemCistanche tubulosabioaktive forbindelser og kernemålproteiner.

Oversigt

Ved hjælp af netværksfarmakologi og molekylær docking forudsagde denne forskning systematisk de bioaktive forbindelser, kerneproteinmål og signalveje, hvorigennemCistanche tubulosalindrer kronisk ikke-bakteriel prostatitis. Resultaterne illustrerer dens multi-komponent, multi-target og multi-pathway arbejdsmekanisme.Cistanche tubulosabaserer sig primært på phenylethanoidglycosider (echinacosid, acteosid og beslægtede glycosider) til at interagere med TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og andre hubproteiner. Det modulerer HIF-1, AGE-RAGE og C-type lectinreceptorsignaleringsveje for at levere antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske effekter. Denne undersøgelse afklarer det molekylære grundlag forCistanche tubulosatil prostatasundhedsstøtte, der tilbyder videnskabelig reference for standardiseret urteanvendelse og ny naturlig produktudvikling til mænds velvære.