Mekanistisk undersøgelse af en Cistanche-baseret mongolsk urte-recept til behandling af akut nyreskade: en netværksfarmakologi, molekylær docking og in vivo-valideringstilgang

2. Resultater

2.1 Netværksfarmakologisk analyse

2.1.1 Screening af aktive komponenter og mål af Cistanche-baseret mongolsk recept og opbygning af komponent-mål netværk

Ifølge screeningskriterierne blev der indsamlet i alt 75 aktive komponenter, heraf 15 fraPiper longum, 8 fraAreca møtrik, 13 fraAlpinia officinarum, 32 fraKanel, 7 fraGranatæbleog 4 fraAmomum villosum. Blandt dem,GranatæbleogAlpinia officinarumdelte 3 komponenter, ogAmomum villosumogAlpinia officinarumdelt 1 komponent. De tilsvarende mål omfattede 97 forPiper longum, 23 forAreca møtrik, 188 forAlpinia officinarum440 forKanel, 181 forGranatæbleog 78 forAmomum villosum. Efter fjernelse af dubletter blev der opnået i alt 682 unikke mål. Disse komponenter og mål blev importeret til Cytoscape for at generere et visuelt netværk (figur 1), hvor større noder indikerer højere grad af centralitet.

 

 

 

2.1.2 Indsamling af AKI-mål

AKI-relaterede mål blev indsamlet fra følgende databaser:

GeneCards: 11.304 mål

OMIM: 638 mål

TTD: 4 mål

DrugBank: 46 mål

PharmGKB: 91 mål

Efter fjernelse af dubletter blev i alt 11.792 unikke AKI-relaterede mål identificeret. Et Venn-diagram blev oprettet for at visualisere overlapningen (figur 2).

2.1.3 Screening af kernekomponenter og mål og konstruktion af PPI-netværk

Fra komponent-mål-netværket i afsnit 2.1.1 blev 7 aktive kernekomponenter af den Cistanche-baserede mongolske recept identificeret (se tabel 2). Et Venn-diagram viste 613 overlappende mål mellem de receptpligtige og AKI-relaterede mål (figur 3). Disse blev indlæst i STRING-databasen for at konstruere et PPI-netværk, der identificerede 54 potentielle mål og 6 kernemål (figur 4).

Cistanche-baseret mongolsk recept til forbedring af nyresundheden

Kontakt nu

 

 

 

 

2.1.4 GO og KEGG berigelsesanalyse

GO-berigelsesanalyse gav 3.943 annotationer, inklusive 3.454 biologiske processer (BP), 194 cellulære komponenter (CC) og 295 molekylære funktioner (MF). De 10 bedste indgange efter –log10(P-værdi) blev visualiseret.

BP: DNA-bindende transkriptionsfaktoraktivitet, steroidhormonregulering, myeloid celledifferentiering

CC: transkriptionsregulatorkompleks, membranflåde, vesikler

MF: transkriptionsfaktorbinding, phosphatasebinding, cytokinbinding (figur 5)

KEGG pathway analyse identificerede 212 berigede pathways, med top 20 visualiseret. Disse omfattede:

PI3K/Akt signalvej

IL-17 signalvej

TNF-signalvej

HIF-1 signalvej (figur 6)

Et sammensat-target-disease-pathway-netværk blev konstrueret for at illustrere multi-target, multi-pathway-mekanismen af ​​den Cistanche-baserede mongolske medicin til behandling af AKI (figur 7).

2.1.5 Molekylær docking-resultater

KernekomponenterneQuercetin, T-Muurolol, Hexadecansyre, Alfa-Caryophyllen, Linolsyre, Cis-Cinnamaldehyd, ogPhenethylacetatvar forankret med kernemåleneAKT1 (PDB: 1unq), TNF (PDB: 5uui), IL6 (PDB: 1alu), TP53 (PDB: 3d06), IL1B (PDB: 5r8q), ogEGFR (PDB: 8a27).

En bindingsenergi under 0 kJ/mol indikerer potentiel binding, mens < –7 kJ/mol tyder på stærk binding. Alle docking-energier var under -7 kJ/mol, hvilket viste stærke bindingsinteraktioner. De øverste 6 interaktioner blev visualiseret (figur 9):

IL1B-T-Muurolol

TP53-Cis-Cinnamaldehyd

TP53-Alfa-Caryophyllen

IL1B-Alfa-Caryophyllen

TNF-T-Muurolol

TP53-T-Muurolol

T-Muurolol og Alpha-Caryophyllene havde de stærkeste interaktioner med mål, hvilket gør dem til sandsynlige nøglekomponenter i Cistanche-baseret behandling af AKI.

2.2 In vivo eksperimentelle resultater

2.2.1 Generel tilstand, kropsvægt og nyreindeks for mus

Mus i modelgruppen viste reduceret fødeindtagelse og urinproduktion, sløvhed og øget respirations- og hjertefrekvens. Disse symptomer blev forbedret i behandlingsgrupperne. Sammenlignet med kontrollen havde modelgruppemus signifikant reduceret kropsvægt (P < 0,01, F=6.979), mens både lav- og højdosisgrupper viste signifikant vægtrestitution (P < 0,01, figur 11). Nyreindekset var signifikant forhøjet i modelgruppen (P < 0,01, F=8.56) og faldt dosisafhængigt efter behandling (P < 0,05, figur 12).

2.2.2 Effekt af Cistanche-baseret recept på BUN, Scr og UA

Modelgruppemus havde signifikant forhøjede blodurinstofnitrogen (BUN), serumkreatinin (Scr) og urinsyre (UA) niveauer sammenlignet med kontrol (P < 0,01). Begge behandlingsgrupper reducerede BUN (P < 0,01, F=12.46), og højdosisgruppen reducerede signifikant Scr- og UA-niveauer (P < 0,01, F=12.8 og 13,77henholdsvis). UA var signifikant lavere i højdosisgruppen end i lavdosisgruppen (P < 0,05, figur 13).

2.2.3 Histopatologiske ændringer i nyrevæv (HE-farvning)

HE-farvning viste normal nyremorfologi i kontrolgruppen. Modelgruppen udviste tubulær epitelcelleudskillelse, afstøbninger, glomerulær hævelse og inflammatorisk infiltration. Begge behandlingsgrupper udviste svækket patologisk skade (figur 14).

2.2.4 Effekt på TNF-, IL-6 og IL-1

Disse inflammatoriske cytokiner er kernemål for Cistanche-baseret behandling. Niveauer af TNF-, IL-6 og IL-1 var signifikant forhøjet i modelgruppen (P < 0,01, figur 15). Begge behandlingsgrupper reducerede disse niveauer signifikant, hvor højdosisgruppen viste mere udtalte virkninger.

2.2.5 Effekt på PI3K/Akt Pathway Proteinekspression

Sammenlignet med kontrollen var PI3K- og p-Akt/Akt-proteinekspressionsniveauer signifikant faldet i modelgruppen (P < 0,05). Behandlingen genoprettede signifikant disse niveauer på en dosisafhængig måde (P < 0,01, figur 16).

3. Diskussion

AKI er fortsat et stort globalt sundhedsproblem med over 2 millioner dødsfald årligt. Dets komplekse ætiologi, høje forekomst og dårlige prognose lægger en stor byrde på patienter og sundhedssystemer. I øjeblikket er der ingen effektive lægemidler tilgængelige; behandling er stort set støttende og dyr.

Ifølge traditionel mongolsk medicin er nyren styret afBadaganprincip og tilhører "vand"-elementet, der regulerer kropsvæsker. Et overskud af Badagan fører til indre fugt og nyresvigt. DeCistanche-baseret mongolsk formel, sammensat afCistanche, Granatæble, Kanel, Piper longum, Alpinia officinarum, ogAmomum villosum, er designet til at opvarme nyrerne og genoprette balancen mellem de tre rødder (Badagan, Heyi og Shira).

Hver urt bidrager med specifikke funktioner:

Cistanche: tonificerer nyre-yang, forbedrer blodcirkulationen

Piper longum: fjerner kulde, styrker konstitutionen

Alpinia officinarum: varmer maven, lindrer smerter

Kanel: opvarmer nyre yang, booster energi

Granatæble: slukker tørst, lindrer smerte

Amomum villosum: trækker sammen og varmer milten
Sammen udviser de nyrekulde og genopretter balancen og behandler dermed nyresygdomme.

Denne undersøgelse brugtenetværksfarmakologisystematisk at udforske de aktive forbindelser og mekanismer i Cistanche-baseret mongolsk medicin. Kernekomponenterne identificeret-Quercetin, T-Muurolol, Hexadecansyre, Alfa-Caryophyllen, Linolsyre, Cis-Cinnamaldehyd, ogPhenethylacetat-understøttes af litteratur:

Quercetinreducerer apoptose og inflammation i AKI

T-Muurolol, fra æteriske olier, har anti-inflammatoriske egenskaber

Hexadecansyrehæmmer celleproliferation

Alfa-Caryophyllenhar anti-inflammatoriske, antimikrobielle og anticancer virkninger

Linolsyremodulerer makrofag-medieret inflammation

Cis-Cinnamaldehydudviser antioxidant og antibakteriel aktivitet

Phenethylacetatregulerer nervesystemet via aromaterapi

PPI-netværksanalyse afslørede store mål:AKT1, TNF, IL6, TP53, IL1B, EGFR. Disse er involveret i inflammation, celleoverlevelse, apoptose og immunregulering.

GO- og KEGG-berigelse foreslog især komplekse biologiske processer og nøglevejePI3K/Akt, IL-17, TNF, ogHIF-1. PI3K/Akt-vejen var mest beriget og spiller en afgørende rolle i metabolisme, vækst og inflammation. Modulering af denne vej kan afbøde AKI ved at reducere apoptose og inflammation.

Molekylær docking bekræftede stærk binding mellem kerneforbindelser og mål, hvilket understøtter deres relevans i AKI-behandling.

In vivo eksperimentervaliderede netværkets farmakologiske resultater:

Forbedret kropsvægt og nyreindeks

Reduceret BUN, Scr og UA

Lindrede histopatologiske skader

Nedsat TNF-, IL-6, IL-1 niveauer

Opreguleret PI3K og p-Akt/Akt ekspression

Mekanistisk set,PI3Kkonverterer PIP2 til PIP3, som aktiveresAktundertrykker inflammatorisk cytokinfrigivelse. Reduktion af inflammation fremmer tubulær epitelreparation og genopretter nyrefunktionen.

 

Konklusion

Det afslører denne undersøgelseCistanche-baseret mongolsk medicin behandler AKIgennem flere aktive forbindelser, mål og veje - især viaPI3K/Akt signalvej, som modulerer inflammation og beskytter nyrefunktionen. Mens netværkets farmakologiske fund blev valideret i dyremodeller, fremtidin vitro og store kliniske undersøgelserer nødvendige for at understøtte klinisk brug og udvikling af traditionel mongolsk medicin til AKI.