Undersøgelse af den mekanisme, hvormed Cistanche Deserticola behandler Alzheimers sygdom ved hjælp af netværksfarmakologi og eksperimentel validering

2 resultater

2.1 Screening af de vigtigste aktive ingredienser og ingrediensmål af Cistanche Deserticola

Cistanche Deserticola blev søgt gennem TCMSP-databasen og den schweiziske ADME-platform, og litteratursøgeren resulterede i 8 vigtigste aktive ingredienser, nemlig sådanneilacton, yangambin, quercetin, arachidonat, marckin, acteosid, echinacosid og beta-sitosterol, med i alt 307 ingredient tål.

2.2 Screening af sygdomsmål og Venn-diagram forberedelse, protein-proteininteraktionsnetværk (PPI) konstruktion og GO og KEGG

Berigelsesanalyse blev udført gennem OMIM-, genecards- og NCBI-databaser, og i alt 2 013 AD-relaterede mål blev opnået efter screening. Importer Cistanche Deserticola-komponentmålene og AD-relaterede mål til Venny Diagram Online-webstedet, og få i alt 207-narkotikavisende skæringsmål og tegne et Venn-diagram, som vist på figur 1A. Importer 207 skæringsmål i strengdatabasen for at analysere interaktionen med lægemiddel-sygdom. Importer derefter datafilen til cytoscape -softwaren, og efter graden opnås nærhed og mellem numerisk screening, 42 mål og 593 kanter. I henhold til sortering af gradstørrelse er TNF, Akt1, Casp3, PPARG, EGFR, MMP9, ESR1, HIF1A valgt som nøglemålgener, og protein-proteininteraktionsnetværkets netværksdiagram tegnes (figur 1B).

For at forklare livsprocessen for de mål, der er involveret i behandlingen af ​​AD af Cistanche Deserticola, blev Metascape -databasen anvendt til at udføre GO -berigelseanalyse på de 42 mål opnået ovenfor, inklusive tre dele: cellulær komponent (CC), molekylær funktion (MF) og biologisk proces (BP). Projekterne blev screenet med standarden for p≤ 0. 0 5, og de ti bedste cellulære komponenter, molekylære funktioner og biologiske processer blev trukket ind i boblediagrammer ved hjælp af mikrobiologi online tegning websted (figur 1C); David Online -værktøjet blev brugt til at udføre KEGG -berigelsesanalyse på 42 almindelige nøglemål for sygdomme og lægemidler, og projekterne med P≤0.05 blev screenet. Resultaterne viste, at i alt 172 signalveje var beriget. De øverste 20 veje blev valgt i henhold til P -værdien, og bobldiagrammet blev tegnet under anvendelse af mikrobiologiens online platform (figur 1D). Berigelsesresultaterne viste, at mekanismen for Cistanche Deserticola til behandling af AD kan være tæt knyttet til PI3K-Akt-stien, kræftvej, adhæsionsfokale og andre veje.

Fig. 1 (a) Alzheimers sygdomsmål og cistanche -komponent er målrettet mod Venn -diagram; (B) protein-proteininteraktionsnetværk; (C) GO berigelsesanalyseboble diagram; (D) KEGG berigelsesanalyse Boble Diagram

2.3 Forberedelse af lægemiddel-ingredient-sygdom-pathway-målkort

Ved at kombinere KEGG-berigelsesresultaterne med PPI-netværkskonstruktionsresultaterne kan der trækkes et lægemiddel-ingredient-sygdom-pathway-målnetværk (figur 2). Blue Triangle: Drug Cistanche Deserticola; Orange trekant: Sygdomsannonce; Lysegrøn cirkel: Hovedbestanddel af lægemidlet; Gul cirkel: Hovedvej relateret til sygdommen behandlet af Cistanche Deserticola; Mørkegrøn rektangel: medikament-synlig relateret mål; Kant: Korrelation mellem knudepunkter

Fig. 2 Total afstand, der er kørt af mus i hver gruppe af stednavigationstesten, før de går til scenen (x  s, mm)

Tab 3 Escape Latency of Mus i hver gruppe af Place Navigation Test (X  S, S)

*Bemærk: Sammenlignet med Samri Group,P <{{0}}. 0 5; Sammenlignet med modelgruppe, † p <0,05; L-GCS og H-GCS-grupper, ‡ P <0,05.

Hvis du har brug for yderligere ændringer, skal du bare fortælle mig det!

Fig. 3 Procentdel af tiden brugt i målkvadranten og antallet af gange platformen krydset af hver gruppe af mus i sondeforsøgstestningen

2.4.2 y labyrinteksperiment

Resultaterne af Y -labyrinteksperimentet viste, at: sammenlignet med SAMR1 -gruppen, blev modelgruppens tid til at udforske nye arme og vekslingsfrekvensen signifikant reduceret (P<0.05); compared with the Model group, the M-GCs group and H-GCs group's novel The arm exploration time was significantly increased (P<0.05); the spontaneous alternation rate of new arms in the GCs-administered group was significantly higher than that in the Model group (P<0.05), among which the spontaneous alternation rate of the M-GCs group was higher than that of the other administration groups ( P <0.05) (Fig. 4).

2.5 Effekter af GC'er på antallet og morfologien af ​​musens hippocampale neuroner

Nissl -farvningsresultater viste, at de neuronale pyramidale celler i SAMR1 -gruppen var runde eller ovale med fuldstændig form og pænt arrangement. De intracellulære nissl -kroppe var dybt farvet, og antallet var større. Sammenlignet med SAMR1 -gruppen var de neuronale pyramidale celler i modelgruppen morfologien for de somatiske celler brudt, arrangementet blev spredt, og Nissl -kroppe var let farvet, og antallet af komplette pyramidale celler blev signifikant reduceret (p<0.05); compared with the Model group, the morphology of the pyramidal cells in the GCs administration group was more complete and the arrangement was more complete. Relatively neat, the number of complete pyramidal cells increased significantly (P<0.05). Among them, most pyramidal cells in the M-GCs group were complete in shape and more neatly arranged. The number of complete pyramidal cells was significantly higher than that in other drug administration groups. increased (P <0.05), as shown in Figure 5.

2.4.2 y labyrinteksperiment

Resultaterne af Y -labyrinteksperimentet viste, at: sammenlignet med SAMR1 -gruppen, blev modelgruppens tid til at udforske nye arme og vekslingsfrekvensen signifikant reduceret (P<0.05); compared with the Model group, the M-GCs group and H-GCs group's novel The arm exploration time was significantly increased (P<0.05); the spontaneous alternation rate of new arms in the GCs-administered group was significantly higher than that in the Model group (P<0.05), among which the spontaneous alternation rate of the M-GCs group was higher than that of the other administration groups ( P <0.05) (Fig. 4).

2.5 Effekter af GC'er på antallet og morfologien af ​​musens hippocampale neuroner

Nissl -farvningsresultater viste, at de neuronale pyramidale celler i SAMR1 -gruppen var runde eller ovale med fuldstændig form og pænt arrangement. De intracellulære nissl -kroppe var dybt farvet, og antallet var større. Sammenlignet med SAMR1 -gruppen var de neuronale pyramidale celler i modelgruppen morfologien for de somatiske celler brudt, arrangementet blev spredt, og Nissl -kroppe var let farvet, og antallet af komplette pyramidale celler blev signifikant reduceret (p<0.05); compared with the Model group, the morphology of the pyramidal cells in the GCs administration group was more complete and the arrangement was more complete. Relatively neat, the number of complete pyramidal cells increased significantly (P<0.05). Among them, most pyramidal cells in the M-GCs group were complete in shape and more neatly arranged. The number of complete pyramidal cells was significantly higher than that in other drug administration groups. increased (P <0.05), as shown in Figure 5.

2.6 Effekt af GCS på ekspressionen af ​​PI3K-Akt-sti-relaterede proteiner og tau-protein i mushippocampus

Immunohistokemiske farvningsresultater viste, at sammenlignet med SAMR1-gruppen, blev antallet af positive celler, der udtrykker PI3K og P-ATT i Hippocampal CA1-området i modelgruppen markant (P<0.05), and the number of positive cells expressing P-Tau was significantly increased (P < 0.05); compared with the Model group, the number of positive cells in the hippocampal CA1 area of PI3K and P-Akt in the GCs group was significantly increased (P<0.05), and the number of positive cells expressing P-Tau was significantly reduced (P<0.05 ); among them, the number of positive cells expressing PI3K and P-Akt in the CA1 area of mouse hippocampus was significantly increased in the M-GCs group compared with other GCs administration groups (P<0.05), see Figure 6.

Fig. 7 Western Blot Experimental Strip Chart

Tab 4 Strip Absorbance Value (X  S)

*Bemærk: Sammenlignet med Samri Group,P <{{0}}. 0 5; Sammenlignet med modelgruppe, † p <0,05; L-GCS og H-GCS-grupper, ‡ P <0,05.

3 Diskussion

Alzheimers sygdom er en almindelig neurodegenerativ sygdom. Som en kronisk sygdom med lumsk indtræden og kontinuerlig progression er den kendetegnet ved unormale kliniske manifestationer som hukommelse, sprog, kognition, personlighed og adfærdsfunktioner [15,16]. På nuværende tidspunkt er patogenesen af ​​Alzheimers sygdom kompleks, og der er mange teorier, såsom Ap -amyloidaflejring, oxidativ stress af neuroner, neuroinflammation, unormal phosphorylering af tau -protein og tarmflora -ubalance. Blandt dem er den inflammatoriske apoptose af neuroner forårsaget af tau-proteinphosphorylering en vigtig mekanisme for AD-induceret kognitiv svækkelse [17,18]. TAU-protein er et mikrotubulus-associeret protein (MAP) forbundet med neuronale aksoner. Dets hovedfunktion er at fremme dannelsen af ​​mikrotubuli, opretholde deres stabilitet og regulere aksonal transport [19,20]. Overdreven phosphorylering af TAU -protein vil miste sin evne til at binde til mikrotubuli, hvilket forårsager mikrotubul -depolymerisation, aksonal dysfunktion og neurofibrillære floker, hvilket fører til neuronal degeneration og apoptose [21]. Studies have found that a variety of related signaling pathways are closely related to the phosphorylation of Tau protein, among which the intracellular phosphatidylinositol kinase/protein kinase B (PI3K/AKT) pathway plays a key role in the phosphorylation of Tau protein, and its abnormal expression can have a significant impact on the growth, development, and apoptosis of nerve cells [22].

I den ovennævnte netværksfarmakologiske undersøgelse af netværket viste GO og KEGG-berigelsesanalyse, at I3K/Akt-stien spiller en nøglerolle i forbedringen af ​​AD fra Cistanche Deserticola og er tæt knyttet til celle-apoptose, dannelse af senil plaque og neuronale floker; De almindelige mål for GC'er og AD blev screenet gennem strengdatabasen, blandt hvilke Akt1 var et vigtigt nøglemål og et nøgleprotein i PI3K/Akt -stien. PI3K, som det opstrøms molekyle af Akt, er en specifik intracellulær phosphatidylinositolkinase [23]. Hos pattedyr har PI3K-familien type I, II og III isozymer, af hvilken type I-isozymer er de vigtigste regulerende mål i PI3K-Akt-stien. Når IA -typen isozym af PI3K binder til proteiner, såsom tyrosinreceptorkinaser, kan PI3K phosphoryleres og aktiveres, phosphorylering af PIP2 -målet uden for cellemembranen for at blive PIP3 -målet, der tiltrækker og phosphoryler Akt1, et subtype af AKT [24-26]. Medlemmer af Akt -familien har evnen til at regulere biologiske funktioner, herunder celleoverlevelse, spredning, stofskifte og vækst. På den ene side kan phosphoryleret AKT1 phosphorylere celledødagonisten (BAD) forbundet med ß-celle CLL/lymfom (Bcl -2) ved serinrest 136 og hæmmer derved celle-apoptose [27]. På den anden side kan det regulere nedstrøms proteiner mTOR, GSK3β og FOXO, hvilket reducerer produktionen af ​​P-tau-protein [28-30].
Da stigningen i P-TAU-protein kan betragtes som et kendetegnende patologisk træk ved AD, menes det at være tæt knyttet til kognitivt tilbagegang og synaptisk tab. Derfor kan aktiveringen af ​​PI3K/AKT -signalvejen spille en vigtig rolle i forbedring af Alzheimers sygdom.

Cistanche Deserticola er den kødfulde stilk med tørrede skællende blade af planten Cistanche Deserticola. Det er varmt i naturen, sød og salt i smag og hører til nyrerne og meridianerne i stor tarm. Det er en medicin til tonificering af nyrerne og styrkelse af Yang, fugtighed af tarmen og lettelse af forstoppelse [31]. Det har virkningerne af anti-apoptose, antioxidation, regulering af celle autofagi og neuroendokrin, forbedring af fysisk styrke og forbedring af læring og kognition. Det har en vigtig værdi i forebyggelse og behandling af sygdomme i centralnervesystemet [32]. Mange litteraturer registrerer, at Cistanche Deserticola kan beskytte og begejstre aminosyrer i autofagien af ​​neuroner såret af cerebral iskæmi-reperfusion, forbedre neuronal oxidativ stress i demensrotter, beskytte mikroglial inflammatorisk respons induceret af lipopolysaccharid og forbedre immunfunktionen af ​​aldringsrotter [{33-36}}}. Ovenstående adfærdseksperimenter viste, at sammenlignet med modelgruppen, havde musene i GCS -gruppen betydelige forbedringer i læring og kognition (P<0.05); Nissl staining experiments found that the number of pyramidal cells in the GCs group was significantly increased compared with the Model group, with complete morphology and neat arrangement (P<0.05); immunohistochemistry and Western blot experiments found that GCs could significantly increase the expression of PI3K and P-Akt proteins in the hippocampus of SAMP8 mice and significantly reduce the expression of P-Tau protein (P<0.05), which indicates that Cistanche deserticola may play a role in improving Alzheimer's disease by regulating the PI3K-Akt signaling pathway and affecting the production of P-Tau. This study used SAMP8 mice to construct an Alzheimer's disease model. Through network pharmacology, the main mechanism of action of Cistanche deserticola in treating Alzheimer's disease was explored, and a preliminary discussion of the mechanism of action and the optimal drug dose were explored. The subsequent exploration will continue to explore the mechanism of action and efficacy of Cistanche deserticola in improving the learning and cognitive function of AD model animals, in order to provide more modern scientific basis for the development of Cistanche deserticola products for the prevention and treatment of AD.