Mekanisme af Bushen Yijing-afkog i behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom baseret på netværksfarmakologi: en heteropati-homoterapi-tilgang

Abstrakt

Formål: At udforske mekanismen af ​​Bushen Yijing Decoction (BSYJD) i heteropati homoterapi af Alzheimers sygdom (AD) og Parkinsons sygdom (PD) ved brug af netværksfarmakologi og molekylær docking. Metoder: De aktive komponenter af BSYJD blev screenet via TCMSP-, HERB- og Swiss ADME-databaserne. Tilsvarende mål blev opnået fra databaserne PubChem og SwissTargetPrediction, og målnavne blev rettet ved hjælp af UniProt-databasen. Sygdomsmål for AD og PD blev hentet fra GeneCard-, OMIM- og TTD-databaserne. Vennys onlineværktøj blev brugt til at identificere de overlappende mål mellem lægemidlet og de to sygdomme. Disse overlappende mål blev importeret til STRING-databasen, og sygdom-lægemiddel-komponent-overlappende målnetværk og protein-protein interaktion (PPI) netværk blev konstrueret ved hjælp af Cytoscape 3.10.3 til at screene nøglemål. Metascape-databasen blev anvendt til Gene Ontology (GO) berigelsesanalyse og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway-analyse af de delte overlappende mål. Molekylær docking forudsigelse blev udført ved hjælp af AutoDockTools. Resultater: Efter screening blev 76 aktive komponenter og 884 mål af BSYJD identificeret, med 179 overlappende mål forbundet med både AD og PD. Baseret på det lægemiddelaktive komponent-sygdomsmålnetværk blev 10 aktive kernekomponenter screenet, herunder harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on, gomisin B, og kadurenson (6aR,llaR)-9,10-dimethoxy-6a,lla-dihydro-6H-benzofuro[3,2-c]chromen-3-ol. Kernemålene i PPI-netværket var AKT1, TNF, TP53 og EGFR. GO-analyse gav 2.344 termer for biologisk proces (BP), 141 termer for cellulære komponent (CC) og 239 termer for molekylær funktion (MF). KEGG-analyse identificerede 207 signalveje, hovedsageligt involverende cancerrelaterede veje, AD-vejen, neurodegenerationsrelaterede veje, PI3K-Akt-signalvejen, lipid- og åreforkalkningsvejen, proteoglykanerne i kræftvejen og MAPK-signalvejen. Molekylær docking-resultater indikerede, at de ovennævnte 5 kernekomponenter udviste god bindingsaffinitet med de 4 kernemål. Konklusion: BSYJD udøver heteropati-homoterapieffekter på AD og PD, muligvis ved at regulere MAPK- og PI3K-Akt-signalvejene via dets kernekomponenter (f.eks. harringtonin og gomisin B), der virker på nøglemål (f.eks. AKT1, TNF og TP53), og derved hæmmer neuroinflammation og apopoxid-stress. DesudenCistanche tubulosa, et klassisk nyre-nærende urteekstrakt med dokumenteret anti-AD og nyre-tonificerende virkninger, deler lignende farmakologiske mekanismer med BSYJD (fx antioxidation, anti-neuronal apoptose og immunregulering), som yderligere understøtter den videnskabelige rationalitet af urteekstrakter i behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme.

Nøgleord: Bushen Yijing Decoction; Alzheimers sygdom; Parkinsons sygdom; Heteropati Homoterapi; Netværksfarmakologi; Molekylær docking;CistancheUddrag; Urteekstrakt

 

Med intensiveringen af ​​befolkningens aldring er neurodegenerative sygdomme efterhånden blevet en global udfordring, blandt hvilke Alzheimers sygdom (AD) og Parkinsons sygdom (PD) er de mest almindelige typer. AD er karakteriseret ved progressiv kognitiv svækkelse og adfærdsskade [1], mens PD hovedsageligt manifesteres af motoriske symptomer såsom tremor, rigiditet, bradykinesi eller akinesi, og postural ustabilitet, samt ikke-motoriske symptomer, herunder følelsesmæssige forstyrrelser og kognitiv svækkelse [2]. Patogenesen af ​​AD er ikke blevet fuldstændig belyst; det almindelige synspunkt hævder, at dets patologiske kernetræk omfatter ekstracellulære senile plaques dannet af -amyloid (A) aflejring og neurofibrillære sammenfiltringer forårsaget af hyperphosphoryleret Tau-protein [3]. Patogenesen af ​​PD er hovedsageligt forbundet med degenerationen af ​​dopaminerge neuroner og den unormale aggregering af -synuclein (-syn) [4]. De fælles patologiske mekanismer for de to sygdomme omfatter hovedsageligt neuronal apoptose, mikroglial regulering, miRNA-ekspression, mitokondriel dysfunktion og glymphatisk systemdysfunktion [5-7].

I traditionel kinesisk medicin (TCM) hører AD til kategorien "demens", hvor sygdomsstedet hovedsageligt involverer nyrer og hjerne. Dens grundlæggende patogenese er et mønster af mangel i oprindelse og overskydende overfladiskhed, og mangel på nyreessens er den grundlæggende årsag til dets begyndelse. Demens induceres af slim turbiditet og blodstase på baggrund af nyremangel [8]. PD falder ind under kategorien "tremorsyndrom" i TCM, med sygdomsstedet hovedsageligt i nyrerne, leveren og hjernen, og dens grundlæggende patogenese er også mangel i oprindelse og overfladiskhed: mangel på nyreessens som grundårsagen og levervind, der rører internt som det overfladiske symptom, med stasis forårsaget af sygdommen [9]. AD og PD deler således den samme grundlæggende patogenese, med nyremangel som den grundlæggende ætiologiske faktor for begge. Baseret på dette kan det udledes, at metoden til tonificering af nyreessens kan bruges til at behandle både AD og PD.

Bushen Yijing Decoction er en empirisk recept for AD opsummeret af direktør Yu Guran fra Jiangsu Provincial Hospital i TCM, baseret på teorien om "tonifying the essens for nyre-svækkelse" optaget iNan Jing (The Classic of Difficult Issues)[10], kombineret med et stort antal kliniske observationer og eksperimentelle undersøgelser. Recepten består afRehmanniae Radix, Rehmanniae Radix Praeparata, Cuscutae sæd, Cornus Officinalis Fructus, Ginseng Radix og Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix, ogPiperis Kadsurae Caulis. Blandt dem,Rehmanniae RadixogRehmanniae Radix Praeparatatjene som monark-urter, der kommer ind i nyrernes meridian for at nære yin og tonificere essens og marv med høje doser. Ministerurterne omfatter bl.aCuscutae sædogCornus Officinalis Fructus(tonificering af lever og nyre) ogGinseng Radix og Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix(forfriskende qi og styrkelse af milten for at tonificere den medfødte foundation ved at nære den erhvervede foundation).Piperis Kadsurae Caulisfungerer som assistent og vejledende urt og leverer virkningerne af andre urter til hjernen og hele kroppen for at forhindre stagnation forårsaget af den toniske virkning af monark og minister urter [11].

I de foreløbige undersøgelser af vores forskergruppe har kliniske undersøgelser vist, at BSYJD kan reducere scorerne for Alzheimers Disease Assessment Scale-Cognitive Subscale (ADAS-cog) og TCM syndrom score, øge scorerne for Digit Symbol Substitution Test og forbedre kognitiv funktion hos AD-patienter [11]. Celleforsøg har bekræftet, at det medicinske serum af BSYJD ikke kun kan hæmme oxidativt stress i nerveceller induceret af D-galactose for at reducere dets neurotoksicitet [12], men også beskytte blod-hjerne-barrieren mod skade forårsaget af A 1-42 [13]. Derudover har klinisk anvendelse afsløret, at BSYJD også udøver en god terapeutisk effekt på PD. Derfor designede vores forskergruppe et nematodeforsøg, som bekræftede detRehmanniae Radix Praeparata(monark-urten af ​​BSYJD) kan forlænge overlevelsestiden for Caenorhabditis elegans PD-modeller under oxidativ og varmestress og forbedre nematoders motoriske evne [14]. Disse resultater indikerer, at BSYJD har et vist klinisk og eksperimentelt grundlag for heteropati-homoterapi af AD og PD. Derfor vedtog denne undersøgelse netværksfarmakologi og molekylær docking for at verificere dens mekanisme, med det formål at give et nyt perspektiv for konnotationen og mekanismen i TCM-teorien om "heteropati homoterapi", og i mellemtiden tilbyde datastøtte til den nye kliniske anvendelse af BSYJD.

IsærCistanche tubulosa, en dyrebar TCM-urt kendt som "Desert Ginseng", er blevet bredt undersøgt for dens nyre-nærende og neurobeskyttende virkninger. Moderne farmakologiske undersøgelser har bekræftet detCistancheekstrakt er rig på aktive komponenter såsom echinacosid, acteosid og totale phenethylalkoholglycosider (https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/cistanche-extract-anti-alzhermer-s.html), som kan inhibere neuronal apoptose, reducere lipidperoxidation i hjernevæv, øge aktiviteten af ​​frie radikaler-fjernende enzymer og forbedre indlærings- og hukommelsesevnen af ​​AD-modeller - disse mekanismer er meget konsistente med anti-AD-virkningerne af BSYJD. DesudenCistancheekstrakt kan hæmme nyrecelleapoptose, fremme nyrecelleproliferation og udvide renale blodkar (https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/cistanche-for-nourishing-kidney.html), som er i overensstemmelse med kerne-TCM-teorien om at "tonificere nyrerne til behandling af hjernesygdomme" vedtaget af BSYJD, hvilket yderligere fremhæver det synergistiske potentiale af nyre-nærende urteekstrakter repræsenteret vedCistanchei behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme som AD og PD.

 

 

 

 

 

 

HAR CISTANCHE EFFEKT PÅ ALZEHEIMERS SYGDOM

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

 

 

1 Materialer og metoder

1.1 Screening af aktive komponenter og forudsigelse af lægemidlets potentielle mål

De kemiske komponenter af BSYJD blev hentet ved at tageRehmanniae Radix, Rehmanniae Radix Praeparata, Cuscutae sæd, Cornus Officinalis Fructus, Ginseng Radix og Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix, ogPiperis Kadsurae Caulissom søgetermer i Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP, https://www.tcmsp-e.com/load_intro.php) og Herbal Medicine Omics Database (HERB, http://herb.ac.cn/). Screeningskriterierne blev sat som oral biotilgængelighed (OB) større end eller lig med 30 %, lægemiddellignendehed (DL) større end eller lig med 0,18 og blod-hjernebarriere (BBB) ​​permeabilitet større end eller lig med -0,3. I mellemtiden blev den schweiziske ADME-database (http://www.swissadme.ch/) brugt til supplerende screening med kriterierne: høj gastrointestinal absorption, DL opfylder mindst to "Ja", og BBB opfylder "Ja". Ovenstående genfindingsresultater blev slået sammen og deduplikeret for at opnå de aktive komponenter i recepten. Smil-numrene for disse aktive komponenter blev hentet fra PubChem-databasen (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), og de relevante mål blev opnået via SwissTargetPrediction (http://www.swisstargetprediction.ch/). UniProt-databasen (https://www.uniprot.org/) blev brugt til at matche de humane målgennavne.

 

1.2 Screening af sygdomsmål

Med "Alzheimer disease" og "Parkinson disease" som søgetermer blev sygdomsmålene hentet fra henholdsvis GeneCard (https://www.genecards.org/), OMIM (https://www.omim.org/) og TTD (https://db.idrblab.net/ttd/) databaser. Målene hentet fra de tre databaser blev slået sammen og dedupliceret for at opnå sygdomsmålene for AD og PD.

 

Cistanche Supplement Salg i Kina

 

 

1.3 Erhvervelse af lægemiddel-sygdomsoverlappende mål

De potentielle terapeutiske mål for de aktive komponenter i BSYJD og de delte mål for de to sygdomme blev gennemskåret ved hjælp af Vennys onlineværktøj (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny) for at opnå målene for BSYJD til behandling af både AD og PD.

 

1.4 Opbygning af netværket "Drug-Active Component-Overlapping Target".

Med de effektive komponenter af BSYJD og lægemiddel-sygdoms-overlappende mål som knudepunkter, og relationerne mellem hver knude som kanter, blev netværket "lægemiddel-aktiv komponent-overlappende mål" konstrueret ved hjælp af Cytoscape 3.10.3. Nøglekomponenterne blev screenet i henhold til gradværdien af ​​noder i netværket.

 

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

Målene for de aktive komponenter af BSYJD og de sygdomsoverlappende mål blev importeret til STRING-databasen (https://cn.string-db.org/), med arten sat somHomo sapiensog protein-protein interaktionsscore større end eller lig med 0,4 for at opnå nøglemålinformation, som derefter blev visualiseret ved hjælp af Cytoscape 3.10.3.

 

1.6 GO Functional og KEGG Pathway Enrichment Analyse af kernemål

Metascape-databasen (https://metascape.org/) blev brugt til Gene Ontology (GO) berigelse og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway-analyse af de delte overlappende mål for de to sygdomme. GO-berigelsesanalyse inkluderede biologisk proces (BP), cellulær komponent (CC) og molekylær funktion (MF). Til sidst blev resultaterne visualiseret ved hjælp af Microbioinformatics Platform til at tegne et tredobbelt søjlediagram og et berigelsesanalyse-boblediagram.

 

1.7 Molekylær docking

2D-strukturerne af kernelægemiddelkomponenterne blev hentet fra PubChem-databasen (http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), og deres 3D-strukturer blev konstrueret ved hjælp af Chem Office-software og gemt som mol2-filer. Derefter blev RCSB PDB-databasen (http://www.rcsb.org/) brugt til at screene krystalstrukturerne af proteinmål med høj opløsning som molekylære docking-receptorer. PyMOL-software blev anvendt til at udføre operationer såsom dehydrering og dephosphorylering på proteiner, som derefter blev gemt som PDB-filer. Efterfølgende blev AutoDock Vina 1.5.6-software brugt til molekylær docking for at udforske protein-ligand-interaktionerne. Autodock blev brugt til at behandle strukturerne af proteiner og små molekyler, herunder hydrogenering og dehydrering af proteiner, og hydrogenering og bestemmelse af torsion for små molekyle ligander. Derefter blev koordinaterne for dockingboksen bestemt. Ved at sammenligne scorerne for dockingresultater blev den optimale konformation af molekylær simulering endelig opnået. Discovery Studio 2019-software blev brugt til visuel analyse til at generere 2D- og 3D-diagrammer over interaktionerne mellem testforbindelser og nøglerester.

 

2 resultater

2.1 Aktive komponenter og tilsvarende mål for lægemidlet

I alt 76 aktive komponenter (9 dubletter) af BSYJD blev opnået fra TCMSP og HERB, herunder 4 fraRehmanniae Radix, 2 fraRehmanniae Radix Praeparata, 8 fraCuscutae sæd, 14 fraCornus Officinalis Fructus, 14 fraGinseng Radix og Rhizoma, 4 fraAtractylodis Macrocephalae Rhizoma, 10 fraAstragali Radixog 20 fraPiperis Kadsurae Caulis. De 10 bedste aktive komponenter rangeret efter BBB-permeabilitet er vist i tabel 1. Efter forudsigelse og deduplikation via SwissTargetPrediction blev 884 mål for BSYJD identificeret fra de 76 aktive komponenter.

 

2.2 Sygdomsmål og overlappende lægemiddel-sygdomsmål

I alt 15.505 AD-relaterede mål og 10.325 PD-relaterede mål blev opnået fra GeneCards database. Efter tre runder med screening baseret på medianrelevansen blev 1.938 AD-mål og 1.291 PD-mål identificeret. Derudover blev der opnået 45 og 100 AD-mål, 85 og 98 PD-mål fra henholdsvis OMIM og TTD. Sygdomsmålene fra de tre databaser blev slået sammen og dedupliceret, hvilket til sidst gav 1.998 AD-mål og 1.394 PD-mål. Målene for traditionel kinesisk medicin (TCM), AD-mål og PD-mål blev importeret til Venny-platformen, og 179 fælles mål blev identificeret (figur 1).

 

Tabel 1 Delvis aktive komponenter af Bushen Yijing Formula

 

MOL ID	Navn	BBB Permeabilitet	Oral biotilgængelighed (OB)/%	Lægemiddellignelse (DL)	Kilde Urt
MOL005481	2,6,10,14,18-pentamethylicosa-2,6,10,14,18-pentaen	1.99	33.40	0.24	Cornus officinalis
MOL005944	Matrine	1.52	63.77	0.25	Cuscuta chinensis
MOL005557	Lanosta-8,24-dien-3-ol, 3-acetat	1.31	44.30	0.82	Cornus officinalis
MOL000028	- Amyrin	1.28	39.51	0.76	Atractylodes macrocephala
MOL005356	Girinimbin	1.22	61.22	0.31	Panax ginseng
MOL000184	Stigmastenon	1.22	39.25	0.76	Cuscuta chinensis
MOL001494	Mandenol	1.14	42.00	0.19	Cornus officinalis
MOL001771	gamma-sitosterol	1.14	36.91	0.75	Cornus officinalis
MOL000953	Kolesterol (CLR)	1.13	37.87	0.68	Cuscuta chinensis
MOL001495	Ethyl linolenat	1.12	46.10	0.20	C

 

 

Figur 1 Venn-diagram over overlappende mål for Bushen Yijing-formlen til behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom

 

2.3 Netværksdiagram for lægemiddelaktiv komponent-sygdom

Ved hjælp af Cytoscape blev de 179 potentielle overlappende mål og TCM aktive komponenter kortlagt i et visuelt netværk, som bestod af 246 noder og 1.139 kanter (figur 2). Kernekomponenterne i BSYJD til heteropati-homoterapi af AD og PD blev screenet i henhold til nodegradsværdien, og deres navne og farmakologiske virkninger er vist i tabel 2.

 

2.4 Konstruktion af PPI-netværket af BSYJD Active Components med AD og PD

De 179 overlappende mål blev importeret til STRING 12.0-platformen for at opnå protein-protein-forhold i TSV-format, og dataene blev importeret til Cytoscape 3.10.3-software for at konstruere et PPI-netværk bestående af 177 noder og 3.514 kanter (figur 3). Topologisk analyse blev udført ved hjælp af "Analyze Network" for at screene kernemål, og målene blev rangeret med nodegradsværdien som hovedindeks. De topologiske parametre for top 10 nøglemål er vist i tabel 3, hvor kernemålene inkluderer AKT1, TNF, TP53 og EGFR.

 

 

 

 

2.5 GO- og KEGG-analyser af BSYJD til behandling af AD og PD

Analyse ved hjælp af Metascape-databasen gav 2.344 BP-termer, 141 CC-termer og 239 MF-termer. De øverste 10 indgange af hver del blev visualiseret i faldende rækkefølge efter P-værdi (figur 4). GO BP inkluderede hovedsageligt cellulær respons på nitrogenholdige forbindelser, positiv regulering af cellemigration, positiv regulering af MAPK-kaskade, positiv regulering af cellemotilitet og positiv regulering af respons på ekstern stimulus. GO CC omfattede hovedsageligt membranflåde, membranmikrodomæne, axon, cellekrop og dendrit. GO MF omfattede hovedsageligt proteinkinaseaktivitet, phosphotransferaseaktivitet, kinaseaktivitet, proteintyrosinkinaseaktivitet og kinasebindingsaktivitet. KEGG-analyse identificerede 207 signalveje, og de øverste 20 veje i faldende rækkefølge af P-værdi blev plottet som et boblediagram (figur 5), hovedsageligt inklusive cancer-relaterede veje, AD-vejen, neurodegenerations-relaterede veje, PI3K-Akt-signalvejen, lipid- og atherospathwayen, lipid- og atherospathwayen, MAPK signalvej.

 

Figur 2 "Narkotika-aktive komponenter-potentielle mål" netværk af Bushen Yijing Formula

 

Tabel 2 Kernekomponenter i Bushen Yijing Formel

 

Ingen.	MOL ID	Komponentnavn	Farmakologiske virkninger
RS4	MOL005317	Deoxyharringtonin	Anti-leukæmi, anti-tumor[15]
HFT1	MOL000308	(2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on	–
RS8	MOL005357	Gomisin B	Antioxidativ stress, anti-apoptose[16]
HFT9	MOL000322	Kadsurenone	Anti-blodpladeaktiverende faktor[17]
HQ5	MOL000380	(6aR,11aR)-9,10-dimethoxy-6a,lla-dihydro-6H-benzofurano[3,2-c]chromen-3-ol	–
HFT12	MOL000328	Piperkadsin B	Anti-inflammatorisk[18]
HQ8	MOL000438	(3R)-3-(2-hydroxy-3,4-dimethoxyphenyl)chroman-7-ol	–
HFT15	MOL000334	Wallichinin	Antioxidativ skade, forbedring af det kolinerge systemniveau, anti-apoptose[19]
HFT13	MOL000330	Piperlactam S	Anti-inflammatorisk[18]
HFT2	MOL000310	Denudatin B	Anti-blodpladeaktiverende faktor[20]

Note: "–" indikerer, at de farmakologiske virkninger af denne komponent endnu ikke er klarlagt.

2.6 Molekylær docking

Ifølge det lægemiddel-aktive komponent-mål-netværk blev de øverste 5 kernekomponenter screenet som harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on, gomisin B, kadsurenon og kadsurenon (6aR,llaR)-9,10-dimethoxy-6a,lla-dihydro-6H-benzofuro[3,2-c]chromen-3-ol. Disse 5 kerneforbindelser blev udsat for molekylær docking med de 4 kernemålproteiner screenet fra PPI-netværket, og dockingresultaterne er vist i figur 6. Generelt indikerer en bindingsenergi på mindre end -5 kcal·mol⁻1 god bindingsaktivitet mellem receptoren og liganden, og en værdi mindre end -7,0 kcal·mol⁻ indikerer stærk bindingsaktivitet; jo mindre bindingsenergi, jo højere affinitet og bindingsstyrke. Som vist i figur 6 udviste TP53 den optimale bindingsaktivitet med (6aR,11aR)-9,10-dimethoxy-6a,11a-dihydro-6H-benzofuro[3,2-c]chromen-3-ol, og EGFR viste den bedste bindingsaktivitet med harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on og (6aR,llaR)-9,10-dimethoxy-6a,lla-dihydro-6H-benzofurol[3H-benzofurol. Derfor blev docking-resultaterne af disse 4 grupper af molekyler visualiseret (figur 7).

 

Tabel 3 Topologisk analyse af PPI-netværket for almindelige mål for Bushen Yijing-formlen til behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom (top 10)

 

Målnavn	Mellemhed centralitet	Nærhed Centralitet	Node grad
AKT1	0.054	0.789	130
TNF	0.042	0.752	119
TP53	0.041	0.736	114
EGFR	0.036	0.733	112
CASP3	0.026	0.727	111
BCL2	0.022	0.724	111
SRC	0.043	0.707	105
NFKB1	0.013	0.682	97
ESR1	0.029	0.688	97
MAPK3	0.020	0.682	95

 

Figur 3 PPI-netværk af potentielle mål for Bushen Yijing-formlen til behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom

3 Diskussion

Heteropati-homoterapi refererer til anvendelsen af ​​den samme terapeutiske metode for forskellige sygdomme, hvis de præsenterer det samme TCM-mønster (dvs. den samme patogenese) under sygdomsprocessen. Selvom AD og PD har forskellige kliniske manifestationer, giver deres fælles kernepatogenese af "nyre-essens-mangel og marv-havinsufficiens" i TCM-teori et teoretisk grundlag for heteropati-homoterapi. Bushen Yijing Decoction, som navnet antyder, er formuleret til at tonificere nyrerne og styrke milten og fylde essensen og tonificere marven, målrettet mod de almindelige patogene faktorer af AD og PD på patogeneseniveau. Denne undersøgelse afslørede delte mål, fælles signalveje og et synergistisk handlingsnetværk baseret på netværksfarmakologisk analyse, der giver systematisk bevis for "behandling af to sygdomme med én recept".

 

Figur 4 Tredobbelt søjlediagram af Gene Ontology (GO) berigelsesanalyse for Bushen Yijing Formel til behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom

 

Figur 5 Boblediagram af KEGG pathway berigelse analyse for Bushen Yijing Formel til behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom

 

Figur 6 Bindingsenergier fra molekylær docking mellem kernekomponenter af Bushen Yijing Formula og kernesygdomsmål ved Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom

 

 

For at udforske det potentielle materielle grundlag for BSYJD for heteropati-homoterapi af AD og PD, screenede denne undersøgelse 76 lægemiddelaktive komponenter via oral biotilgængelighed, lægemiddellignelse og BBB-permeabilitet. Blandt dem var de 10 bedste komponenter med den højeste BBB-permeabilitet signifikant beriget i nyre-tonificerende TCM-urter som f.eks.Cornus Officinalis FructusogCuscutae sæd, hvilket tyder på potentialet af nyre-tonificerende urter i behandlingen af ​​hjernesygdomme, hvilket er i overensstemmelse med den traditionelle TCM-teori om "nyre-hjerne-korrespondance". Svarende til BSYJD,Cistanche tubulosaekstrakt, et klassisk nyretonificerende urtepræparat, kan krydse blod-hjerne-barrieren og udøve direkte neurobeskyttende virkninger på hjernevæv, hvilket yderligere bekræfter videnskabeligheden af ​​TCM-teorien om at "tonificere nyren for at nære hjernen" i behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme.

Ved at tegne et Venn-diagram fandt denne undersøgelse, at BSYJD delte 285 og 187 fælles mål med henholdsvis AD og PD. Derudover var der 1.153 fælles mål mellem sygdomsmålene for AD og PD, hvilket tegner sig for en høj andel (34,4 %) af de samlede mål, hvilket tyder på en betydelig lighed i de patologiske mekanismer for de to neurodegenerative sygdomme. Endnu vigtigere var 179 mål (6,3%) af BSYJD associeret med begge sygdomme, hvilket direkte gav målbeviser for den heteropatiske homoterapieffekt af BSYJD på AD og PD. Baseret på dette blev BSYJD's "lægemiddelaktive komponent-sygdomsmål"-netværk konstrueret, og 10 kernekomponenter blev screenet, hvis virkninger hovedsageligt var relateret til antioxidativt stress, anti-inflammation og antitumoreffekter. Blandt dem har harringtonin anti-leukæmi og anti-tumor virkninger [15]; gomisin B kan modstå oxidativ stress og celleapoptose og forbedre den kognitive funktion af APP/PS1 transgene AD-modelmus ved at regulere A-clearance og neuronal apoptose [16]; kadsurenon, en lignanforbindelse, kan antagonisere blodpladeaktiverende faktor, og undersøgelser har vist, at det udøver en signifikant beskyttende effekt på PC12-cellebeskadigelse induceret af A 25-35, med en vis referenceværdi i behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme [17]; piperkadsurin B og piperlactam S, begge lignanforbindelser, har antiinflammatoriske virkninger [18]; nantenin kan modstå oxidativ skade, forbedre niveauet af det kolinerge system og hæmme celleapoptose, og undersøgelser har fundet ud af, at det kan forbedre indlærings- og hukommelsesevnen hos AD-mus [19]; denudatin B, en isomer af kadsurenon, har også den virkning at antagonisere blodpladeaktiverende faktor [20]. De molekylære funktioner af (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on, (6aR,11aR)-9,10-dimethoxy-6a,11a-dimethoxy-6a,11a-dimethoxy-6a,11a-benzofuro]-3,chrom-,-3,-dihydro-3,-hydro- og (3R)-3-(2-hydroxy-3,4-dimethoxyphenyl)chroman-7-ol er sjældent blevet undersøgt, og deres roller i behandlingen af neurodegenerative sygdomme forbliver uklare. Det "lægemiddelaktive komponent-sygdomsmål" netværk af BSYJD består af 246 noder og 1.139 kanter, hvilket indikerer, at dets heteropati-homoterapieffekt ikke er afledt af en enkelt målhandling, men fra den synergistiske regulering af det delte sygdomsrelaterede signalnetværk af flere komponenter, som afspejler de systematiske og holistiske handlingskarakteristika for TCM-handling. Denne multi-komponent og multi-target handling mode er også i overensstemmelse med de farmakologiske karakteristika afCistancheekstrakt, som udøver anti-AD og nyre-tonificerende virkninger gennem den synergistiske virkning af echinacosid, acteosid og andre aktive komponenter.

PPI-netværksanalyse indikerede, at AKT1, TNF, TP53, EGFR, etc., er de vigtigste mål for BSYJD til behandling af AD og PD, med deres respektive roller som følger: AKT1 er involveret i de patologiske mekanismer af AD og PD hovedsageligt ved at regulere oxidativt stress og neuronal apoptose [21-22]. TNF fremmer forekomsten af ​​neurodegenerative sygdomme som AD og PD ved at inducere interaktionen mellem oxidativt stress og inflammatoriske reaktioner [23]. TP53 er involveret i reguleringen af ​​autofagi og spiller en vigtig rolle i neurodegenerative sygdomme som AD og PD ved at nedbryde fejlfoldede proteiner, eliminere beskadigede organeller og regulere celleapoptose og inflammation [24]. EGFR har specifikke neurotrofiske funktioner og er involveret i udvikling og vedligeholdelse af nervesystemet; reduktionen af ​​EFGR-signalering kan føre til progression af dopaminerg degeneration hos PD-patienter. Derudover er EFGR også til stede i hjernebarken og hippocampus plaques hos AD-patienter og har en tovejs regulerende effekt med A 42-oligomerer [25]. Svarende til BSYJD,Cistancheekstrakt kan også regulere ekspressionen af ​​inflammatoriske faktorer såsom TNF og hæmme neuronal apoptose ved at regulere AKT1-signalvejen, hvilket yderligere bekræfter sammenhængen af ​​virkningsmekanismerne mellem BSYJD og nyretonificerende urteekstrakter i behandlingen af ​​AD og PD.

GO-analyse i denne undersøgelse viste, at målene for BSYJD var signifikant beriget i processer såsom cellemigrationsregulering, MAPK-kaskade og LPS-respons. Disse funktionelle moduler peger samlet på det fælles patologiske grundlag for AD og PD - den neuroinflammatoriske kaskadereaktion: (1) Lipopolysaccharid (LPS) krydser blod-hjerne-barrieren for at aktivere Toll-lignende receptor 4 (TLR4), hvilket udløser migrationen af ​​mikroglia til læsionsstedet [26-27]; (2) Migrerede mikroglia frigiver inflammatoriske faktorer såsom TNF- og IL-6 gennem MAPK-vejen [28]; (3) Vedvarende stimulering af det inflammatoriske mikromiljø fører til overdreven aktivering af mikroglia, hvilket resulterer i et fald i fagocytose af unormale proteiner (f.eks. A , tau og -syn) af mikroglia [29-30], hvilket igen inducerer neuronal deformation og død. Dette fund tyder på, at BSYJD kan blokere inflammation-neuroskade-aksen ved at hæmme den unormale aktivering af gliaceller og MAPK-signaltransduktion og derved opnå heteropati-homoterapi af neurodegenerative sygdomme. Foreløbige undersøgelser af vores forskningsgruppe [31] har vist, at højdosis BSYJD-gruppen specifikt kan nedregulere phosphoryleringsniveauet af nøgleproteiner i p38 MAPK-vejen med en relativt lille effekt på ERK- og JNK-vejene, hvilket tyder på, at den beskyttende effekt af denne recept på PC12-celler kan afhænge af p38-signalets MAPK-hæmning.Cistancheekstrakt udøver også anti-neuroinflammatoriske virkninger ved at hæmme aktiveringen af ​​MAPK-vejen og frigivelsen af ​​inflammatoriske faktorer, hvilket er i overensstemmelse med den anti-inflammatoriske mekanisme af BSYJD, hvilket yderligere understøtter den synergistiske effekt af nyretonificerende urteekstrakter i behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme.

Resultaterne af berigelse af KEGG-veje bekræftede yderligere, at kernemekanismerne for BSYJD involverer AD-vejen, neurodegenerations-relaterede veje for flere sygdomme, MAPK-vejen, PI3K-Akt-vejen og apoptose-vejen. De fysiologiske funktioner af PI3K-Akt-signalvejen omfatter hovedsageligt regulering af celleoverlevelse og apoptose, metabolisk regulering, synaptisk plasticitet, antioxidation og anti-inflammation, og det er en almindelig vej for neuronal død i AD og PD. Inaktivering af denne vej vil føre til øget neuronal apoptose, synaptisk tab og forstærket neuroinflammation, hvilket forværrer de patologiske ændringer af neurodegenerative sygdomme [32-33]. Foreløbige eksperimentelle undersøgelser af vores forskningsgruppe [34] bekræftede også, at BSYJD signifikant forbedrer aktiviteten af ​​PI3K-Akt-vejen og derved udøver antioxidative og anti-apoptotiske effekter.Cistancheekstrakt kan også aktivere PI3K-Akt-signalvejen, hæmme neuronal apoptose og beskytte ultrastrukturen af ​​hippocampus, hvilket er meget i overensstemmelse med handlingsvejen for BSYJD, hvilket indikerer, at aktiveringen af ​​PI3K-Akt-vejen er en almindelig mekanisme for nyretonificerende urtepræparater i behandlingen af ​​AD og PD.

In addition, it is worth noting that the core compounds of BSYJD have anti-tumor effects, and the enriched core pathways include some cancer pathways. Although cancer and neurodegenerative diseases differ greatly in pathology and clinical manifestations, a large number of evidences have shown that there is a complex biological connection between cancer and neurodegeneration, with oxidative stress, DNA damage, and abnormal cell cycle activation playing core roles in both types of diseases [35]. Studies [36-37] have shown that in the early stage of AD, DNA damage and re-entry into the cell cycle can occur in brain neurons, leading to the formation of aneuploid neurons. Since such neurons cannot complete mitosis to proliferate new neurons, this abnormal restart of the cell cycle ultimately triggers neuronal apoptosis. På dette grundlag har Yamada et al. [37] proposed the "A aggregation-abnormal cell cycle restart loop" theory: factors such as advanced age and genetic susceptibility induce abnormal prolongation of neuronal mitosis and cell cycle restart, leading to an increase in A and hyperphosphorylated Tau protein, which exacerbates abnormal neuronal mitosis, forming a vicious circle of mutual activation between A and neuronal cell cycle disorders. Therefore, it is reasonable that cancer shares overlapping signaling pathways with AD and PD, and BSYJD may regulate the cell cycle through cancer signaling pathways to achieve the therapeutic effect on neurodegenerative diseases.

Molekylær docking-resultater viste, at bindingsenergien mellem kernekomponenterne i BSYJD og kernesygdomsmålene alle var mindre end -5 kcal·mol⁻¹, hvilket indikerer god bindingsaktivitet, hvilket yderligere bekræftede muligheden for BSYJD i behandlingen af ​​AD og PD på molekylært niveau. Kombineret med de farmakologiske forskningsresultater afCistancheekstrakt, kan det ses, at nyretonificerende urteekstrakter repræsenteret ved BSYJD ogCistanchetubulosa-ekstrakt deler lignende materialebaser og virkningsmekanismer i behandlingen af ​​AD og PD, hvilket giver en ny idé til udvikling af multi-komponent og multi-target urtepræparater til neurodegenerative sygdomme.

Sammenfattende fandt denne undersøgelse, at de vigtigste aktive komponenter i BSYJD til heteropati-homoterapi af AD og PD omfatter harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-methoxy-3-methyl-2,3-dihydrobenzofuran-6-on, kadsurenon, kadsurenon, (6aR,llaR)-9,10-dimethoxy-6a,lla-dihydro-6H-benzofuro[3,2-c]chromen-3-ol. Disse komponenter kan deltage i reguleringen af flere signalveje såsom MAPK- og PI3K-Akt-vejene gennem flere mål, herunder AKT1, TNF, TP53 og EGFR, og udøve effekter såsom hæmning af neuronal apoptose, lindre neuroinflammation og modstå oxidativt stress, hvorved AD-kernens patologiske mekanisme modvirker og i fællesskab modvirker og modvirker oxidativt stress-mekanisme. heteropati homoterapi af de to sygdomme. DesudenCistanche tubulosaekstrakt, et nyre-nærende urteekstrakt med dokumenterede anti-AD og neurobeskyttende virkninger, har en meget konsistent virkningsmekanisme med BSYJD, som yderligere beriger konnotationen af ​​TCM teorien om "heteropati homoterapi" og giver et nyt videnskabeligt grundlag for den kliniske anvendelse af urteekstrakter i behandlingen af ​​neurodegenerative sygdomme som AD PD.

 

Referencer

[1] HESTON MB, TEAGUE JP, CODY KA, et al. Faktorer forbundet med alder ved tau-patologisk debut og tid fra tau-debut til demens ved Alzheimers sygdom[J]. Alzheimers Dement, 2025, 21(8): e70551.

[2] BALESTRINO R, SCHAPIRA AH V. Parkinsons sygdom[J]. Eur J Neurol, 2020, 27(1): 27-42.

[3] ZHANG X, YANG S, HAN S, et al. Differentiel methylering af circRNA m6A i en APP/PS1 Alzheimers sygdom musemodel[J]. Mol Med Rep, 2023, 27(2): 55.

[4] DELIZ JR, TANNER CM, GONZALEZ L P. Epidemiology of Parkinsons sygdom: en opdatering[J]. Curr Neurol Neurosci Rep, 2024, 24(6): 163-179.

[5] SHEN Y, ZHANG Q, ZHAO JQ, et al. Forskningsfremskridt i de almindelige patologiske mekanismer for Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom[J]. Chin J Integr Tradit West Med, 2018, 36(2): 319-322. (på kinesisk)

[6] MONZIO CG, DI FA, CORTI S, et al. Mitokondriers rolle i neurodegenerative sygdomme: lektionen fra Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom[J]. Mol Neurobiol, 2020, 57(7): 2959-2980.

[7] BUCCELLATO FR, D'ANCA M, SERPENTE M, et al. Det glymphatiske systems rolle i Alzheimers og Parkinsons sygdoms patogenese[J]. Biomedicines, 2022, 10(9): 2261.

[8] NIE ZL, ZHOU X L. Analyse af TCM-ætiologi og patogenese af Alzheimers sygdom[J]. Lishizhen Med Mater Med Res, 2020, 31(6): 1443-1444. (på kinesisk)

[9] YAN CH, ZHANG JL, GUO L, et al. Diskussion om TCM-patogenese teori for Parkinsons sygdom[J]. Chin J Basic Med TCM, 2011, 17(9): 940-941, 943. (på kinesisk)

[10] HE YQ, YU G R. Behandling af demens med teorien om "tonifying essens" iNan Jing[J]. Shaanxi J Tradit Chin Med, 2012, 33(6): 746-747. (på kinesisk)

[11] ZHAO D P. Undersøgelse af den beskyttende virkning afRehmanniae Radixpå blod-hjerne-barrieren hos APP/PS1 mus og den kliniske anvendelse af TCM-recepten medRehmanniae Radixsom monark-urten i behandlingen af ​​Alzheimers sygdom[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2022. (på kinesisk)

[12] SHI GJ, HE YQ, YU G R. Undersøgelse af virkningen af ​​medicinsk serum af Bushen Yijing Decoction på D-galactose-induceret beskadigelse af primære dyrkede neuroner[J]. Jiangsu J Tradit Chin Med, 2015, 47(2): 80-82. (på kinesisk)

[13] WANG D D. Effekten af ​​medicinsk serum af "Bushen Yijing Decoction" på blod-hjerne-barrieren og effektivitetsevalueringen af ​​recepten i behandlingen af ​​mild kognitiv svækkelse[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesisk)

[14] WU H T. Undersøgelse af effekten afRehmanniae Radix Praeparatapå Caenorhabditis elegans PD-model baseret på patogenesen af ​​"lever- og nyre-yin-mangel"[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2024. (på kinesisk)

[15] ECKELBARGER JD, WILMOT JT, EPPERSON MT, et al. Syntese af antiproliferative Cephalotaxus-estere og deres evaluering mod adskillige humane hæmatopoietiske og solide tumorcellelinjer: afdækning af differentiel modtagelighed for multilægemiddelresistens[J]. Chemistry, 2008, 14(14): 4293-4306.[16] LIU J, ZUO X, HUANG M, et al. Multifunktionel Gomisin B forbedrer den kognitive funktion hos APP/PS1 transgene mus ved at regulere A-clearance og neuronal apoptose[J]. Biomed Pharmacother, 2023, 166: 115423.[17] XU RW, FAN YX, ZHU Y, et al. Kemiske bestanddele og neurobeskyttende aktivitet afPiperis Kadsurae Caulis[J]. Chin Tradit Herb Drugs, 2023, 54(24): 7959-7966. (på kinesisk)[18] LIN LC, SHEN CC, SHEN YC, et al. Anti-inflammatoriske neolignaner fra Piper kadsura[J]. J Nat Prod, 2006, 69(5): 842-844.[19] LYU M. Undersøgelse af anti-Alzheimers sygdom og anti-tumor virkninger og mekanismer afNandina Domestica[D]. Hangzhou: Zhejiang University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesisk)[20] TENG CM, YU SM, CHEN CC, et al. Hæmning af thrombin- og kollagen-induceret phosphoinositiders nedbrydning i kaninblodplader af en PAF-antagonist - denudatin B, en isomer af kadsurenon[J]. Thromb Res, 1990, 59(1): 121-130.

[21] AHMAD F, NIDADAVOLU P, DURGADOSS L, et al. Kritiske cysteiner i Akt1 regulerer dets aktivitet og proteasomale nedbrydning: implikationer for neurodegenerative sygdomme [J]. Free Radic Biol Med, 2014, 74: 118-128.

[22] NAKAGAMI Y. Inhibitorer af beta-amyloid-induceret toksicitet ved at modulere Akt-signalvejen[J]. Drug News Perspect, 2004, 17(10): 655-660.

[23] FISCHER R, MAIER O. Sammenhæng mellem oxidativ stress og inflammation i neurodegenerativ sygdom: TNF[J] rolle. Oxid Med Cell Longev, 2015, 2015: 610813.

[24] LI YY, QIN ZH, SHENG R. De mange roller af autofagi i neural funktion og sygdomme[J]. Neurosci Bull, 2024, 40(3): 363-382.

[25] ROMANO R, BUCCI C. Rolle af EGFR i nervesystemet[J]. Cells, 2020, 9(8): 1887.[26] LU YC, YEH WC, OHASHI P S. LPS/TLR4 signaltransduktionsvej[J]. Cytokine, 2008, 42(2): 145-151.[27] FU R, SHEN Q, XU P, et al. Fagocytose af mikroglia i sygdomme i centralnervesystemet [J]. Mol Neurobiol, 2014, 49(3): 1422-1434.[28] KUO HC, CHEN SL, CHIU SC, et al. Tolererede mikroglia beskytter neuroner mod endotoksin-induceret TNF-produktion via en LBP-afhængig intracellulær p38 MAPK-signalvej [J]. Inflammation, 2023, 46(5): 2011-2021.[29] CAI Y, LIU J, WANG B, et al. Mikroglia i den neuroinflammatoriske patogenese af Alzheimers sygdom og relaterede terapeutiske mål [J]. Front Immunol, 2022, 13: 856376.[30] LV QK, TAO KX, WANG XB, et al. Rolle af -synuclein i mikroglia: autofagi og fagocytose balancerer neuroinflammation i Parkinsons sygdom[J]. Inflamm Res, 2023, 72(3): 443-462.

[31] WEN Y. Klinisk observation af Bushen Yijing Decoction i behandlingen af ​​Alzheimers sygdom og dens effekt på MAPK-vejen for PC12-celler induceret af D-galactose[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesisk)

[32] LONG HZ, CHENG Y, ZHOU ZW, et al. PI3K/AKT-signalvej: et mål for naturlige produkter til forebyggelse og behandling af Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom[J]. Front Pharmacol, 2021, 12: 648636.[33] FU WY, LUO JP, LIU C H. Forskningsfremskridt i mekanismen for PI3K/AKT-signalvejen i almindelige neurodegenerative sygdomme [J]. Lett Biotechnol, 2017, 28(6): 853-859. (på kinesisk)[34] HU Y, HAO R, LI D, et al. Eksperimentel verifikation af behandling af Bu-Shen-Yi-Jing-Fang ved Alzheimers sygdom ved analyse af den mulige signalvej for netværksfarmakologi[J]. BMC Complement Med Ther, 2024, 24(1): 222.[35] SALEMI M, MOGAVERO MP, LANZA G, et al. Eksempler på omvendt komorbiditet mellem cancer og neurodegenerative sygdomme: en mulig rolle for ikke-kodende RNA[J]. Cells, 2022, 11(12): 1930.[36] RAO CV, ASCH AS, CARR DJ, et al. "Amyloid-beta-akkumuleringscyklus" som et forebyggelses- og/eller terapimål for Alzheimers sygdom[J]. Aging Cell, 2020, 19(3): e13109.[37] CHEN SD, YANG JL, LIN YC, et al. Nye roller af inhibitor af differentiering-1 i Alzheimers sygdom: cellecyklus reentry and beyond[J]. Cells, 2020, 9(7): 1746.