Farmakologisk undersøgelse af virkningerne af cistanche på behandlingen af ​​Parkinsons sygdom

For flere oplysninger:ali.ma@wecistanche.com

Yu Yingchun, Zhao Yang, Liang Suping, Zheng Jinghui*

(Ruikang Hospital tilknyttet Guangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanning, Guangxi 530001)

Nøgleord: Cistanche; Parkinsons sygdom; netværk farmakologi; mekanisme

Parkinsons sygdomer en progressiv, multifokal neurodegenerativ sygdom, der rammer omkring 1 procent af mennesker over 60 år (1), og dens forekomst stiger gradvist med alderen. På nuværende tidspunkt er ætiologien af ​​PD ukendt, og dens specifikke patogenese er ikke klar. Det menes hovedsageligt at være relateret til neuroinflammation, oxidativt stress, genmutation, immunologisk abnormitet, celleapoptose, mitokondrieskade osv. [2 sætninger. Den mest anvendte behandling tilParkinsons sygdomi klinisk praksis er dopaminerstatningsterapi, men kun kontrollerende kliniske motoriske symptomer kan ikke forhindre udviklingen af ​​sygdommen, og langvarig lægemiddelbehandling kan føre til alvorlige og irreversible motoriske komplikationer. Andre behandlingsmetoder omfatter hovedsageligt kirurgisk behandling, såsom destruktiv kirurgi, dyb hjernestimulering osv., stamcelleterapi, TCM-akupunktur, træningsterapi, musikterapi og andre adjuverende terapier til behandlingParkinsons sygdom, men ingen af ​​dem kan helbredes fuldstændigt.

Cistancheekstrakt er afledt af Rehmannia glutinosa Yinzi, fra "Huangdi Neijing-Suwen-Xuanming Lunfang". Det er en berømt recept til at styrke nyrerne og fjerne slim. Det er et masterlægemiddel, og de to stoffer arbejder sammen for at udøve deres virkning. Blandt dem,Cistanchehar virkningerne af at nære lever og nyre, genopbygge astringens og størkne osv. Moderne farmakologiske undersøgelser har vist, at det har tydelige virkninger af antioxidation, anti-inflammatorisk og sterilisering og sænker blodsukkeret.Cistanchehar virkningerne af nærende nyre-yang, nærende essens og blod og fugter tarmen. Det viser moderne farmakologisk forskningCistanchehar funktionerne neurobeskyttelse, antioxidation, anti-aldring og immunregulering. På nuværende tidspunkt er det Cornus-russiske medicinpar meget udbredt i den kliniske behandling afParkinsons sygdom, men den nøjagtige mekanisme for dens behandling afParkinsons sygdomer stadig uklart. Og handlingsmålet screenes, og dets mål matches med målet for Parkinsons sygdom, nøglehandlingsmålet relateret tilCistanchebehandling af PD screenes, og det materielle grundlag og virkningsmekanisme for behandlingen af ​​PD analyseres yderligere.

Klik for at få adgang til Parkinsons sygdom

1 Materiale og metoder

1.1 Indhentning og sortering af information om Cistanche-sammensætning

Brug den traditionelle kinesiske medicinsystems farmakologidatabase og analyseplatform (traditionel kinesisk medicinsystemers farmakologidatabase og analyseplatform, TCMSP) til at indsamle forbindelserne fra den traditionelle kinesiske medicinCistancheogCistanche, og brug den orale biotilgængelighed (OB) N 30 procent, lægemiddellignende (lægemiddellignende, DL) NR. 18, fordi undersøgelser har fundet, at blod-hjerne-barrieren hos patienter medParkinsons sygdomer beskadiget ⑹, er blod-hjernebarriere-permeabiliteten (BBB) ​​N-0.85 indstillet som den begrænsende betingelse Screen de indsamlede forbindelser, og opret en effektiv forbindelsesdatabase for de endeligt screenede forbindelser.

1.2 Brugen af ​​Cistanche til at forudsige handlingsmålet

Bruger et bioinformatikanalyseværktøj til den molekylære mekanisme i traditionel kinesisk medicin (BATMAN-TCM) til at forudsige målet for den effektive forbindelse af Cornus-Cistanchemedicin screenet af TCMSP.

1.3 Vedrørende Parkinsons sygdom-relateret genscreening

"Parkinsons sygdom"bruges som søgeterm, og Parkinsons sygdom-relaterede mål søges gennem GeneCards database (https://www.genecards, org/). Gene Cards-databasen bruger Gaver-algoritmen, den kan nøjagtigt beregne korrelationen mellem målet og sygdommen og rangere den i henhold til korrelationen. I denne undersøgelse blev de øverste 237 mål med den laveste score på mere end 20 point udvalgt til forskning, og den højeste score var 146,47, og de tilsvarende målscorer blev udtrukket. Standard gennavn.

1.4 Cistanche-forudsigelse af Parkinsons sygdom-mål og konstruktion af PPI-netværk

For det første det forudsagteCistanche's mål og de udvalgte Parkinson-relaterede sygdomsmål blev importeret til VENNY2.1, det fælles mål for de to er afledt, det vil sige det mål, der kan virke påParkinsons sygdom. Derefter svarer det opnåede fælles mål til dets forbindelse, og det sammensatte målkort er lavet ved hjælp af Cytoscape 3.6.1-software. UploadCistanche's mål forParkinsons sygdomtil STRING 10.5-databasen (https://string-db. org), vælg forskningsarten som "Homo- sapiens", indstil det laveste punkt mellem målene. Forbindelsesscore er 0,4. De ikke-relaterede mål er skjult, og målforbindelsesnetværksdiagrammet opnås. Til sidst importeres diagrammet til Cytoscape 3.6.1-softwaren for at konstruere PPI-netværksdiagrammet.

1.5 GO-analyse og KEGG-analyse af Cistanche-mål for Parkinsons sygdom

ImportereCistanche's mål forParkinsons sygdomind i DAVID Bioinformatics Resources 6.8-databasen, vælg dens molekylære funktion (molekylær funktion), biologisk proces (biologisk proces) og cellulære komponent (cellulær komponent) bruges til at udføre GO berigelsesanalyse påCistanche's mål iParkinsons sygdom, og screen for biologiske processer med betydelige forskelle og pålidelig Target pathway, og brug GraphPad Prism 7 software til at lave GO berigelsesanalyseresultater, der opfylder P<0.05 into="" a="" visual="" bar="" graph.="" select="" kegg="" for="" target="" gene="" pathway="" annotation="" analysis,="" and="" use="" omicshare="" to="" make="" a="" visual="" bubble="" chart="" with="" the="" results="" obtained="" and="" satisfy=""><0.05 as="" an="" important="">

2 resultater

2.1 Screening af Cistanches aktive ingredienser

Søg efter alle forbindelser afCistanchegennem TCMSP-databasen (deadline indtil 2. december018), og ifølge oral biotilgængelighed (OB) N 30 procent, lægemiddellignende (DL) m0. 18 og blod-hjernebarriere-permeabilitet (BBB) ​​N-0.85 blev brugt som screeningsbetingelse til at screene og opnå 16 potentielt aktive ingredienser af Cistanche og 6 potentielleaktive ingredienser i Cistanche.

2.2 Forudsigelse af målet for Cistanche-forbindelsen

Upload Pubchem Cid-koden forCistanche. kødaskepastablanding til BATMAN-TCM-databaseplatformen, og indstil tærskelværdien for lighedsmodellen til "Score cutoff=20" for at opnå det potentielle mål, der svarer til hver forbindelse, og følg returmålet. Vælg første 20 mål af hver forbindelse, og alle mindre end 20 er inkluderet, og efter fjernelse af dobbelte mål, 164 mål afCistanchesammensatte og 94 mål afCistancheforbindelsen opnås endelig.

2.3 Screening af Parkinsons sygdom

Mål I alt 5 597 mål, der kan forårsageParkinsons sygdomblev hentet gennem Gene Cards-databasen for"Parkinsons sygdom". Among them, Synuclein Alpha targets have the highest correlation (146.47 points). ). In this study, targets with a correlation score>20 blev udvalgt, og i alt 237 relaterede mål blev screenet.

2.4 Cistanches rolle i målforudsigelse af Parkinsons sygdom

Det forudsagteCistanchesammensatte mål og screening for at fåParkinsons sygdom-relaterede genmål, alle importeret til VENNY2.1-softwaren i gennavnsformat, tag skæringspunktet mellem de to, få 19 forbindelser og fælles sygdomsmål, 19 Den specifikke målinformation er vist i tabel 2, og det opnåede Venn-diagram er vist i figur 1.

2.5 Konstruktion af sammensat-mål netværksdiagram.

Cistanchemedicin, 21 aktive ingredienser og 19 nøglemålgener blev introduceret i Cytoscape.

2.6 Opbygning og analyse af PPI-netværk af nøglemål

De 19 målgener afCistanchetilParkinsons sygdomblev importeret til String-databasen for at opnå proteininteraktionsforhold, og målinteraktionsnetværksdiagrammet blev hentet fra String-databasen. Resultaterne er vist i figur 3, hvor "kanter" repræsenterer interaktionen mellem de tilknyttede mål, knudepunktet repræsenterer målpunktet. Der er 19 noder og 70 kanter i grafen, den gennemsnitlige nodegrad er 7,73, og den gennemsnitlige lokale klyngekoefficient er 0,661. Målene er repræsenteret af cirkulære knudepunkter. Jo tykkere forbindelsen mellem målene er, jo vigtigere er målet i behandlingen afParkinsons sygdom.

3 resultater

Gennem GO berigelsesanalyse blev det konstateret, atCistancheregulerer den biologiske hovedproces (BP) og dopaminsekretion i behandlingen afParkinsons sygdom, reguleringen af ​​dopaminmetabolisme, kemisk synaptisk transmission, negativ synaptisk transmission, 5. serotoninreceptorsignaleringsvej, G-proteinkoblet receptorsignalvej, cellecalciumhomeostase, adfærdskontrol og andre vigtige biologiske processer er relaterede. Blandt dem er reguleringen af ​​dopaminsekretion og reguleringen af ​​dopaminmetabolismen tæt forbundet med de relevante mekanismer til behandling af Parkinsons. FordiParkinsons sygdomer hovedsageligt forårsaget af en række forskellige årsager, dopaminerge neuronskader og apoptose, og i sidste ende falder koncentrationen af ​​dopamin i striatum, hvilket fører til, at hjernens feedback-regulering er ubalanceret og sygdommen opstår. Derfor kan lægemidler, der virker på det dopaminerge system, effektivt kontrollereParkinsons sygdomved at stimulere dopaminreceptorer og dopamintransportører. I den G-proteinkoblede receptorsignalvej har undersøgelser fundet, at i PD-musemodeller binder raloxifen til G-proteinkoblet østrogenreceptor 30 for at udøve en anti-inflammatorisk effekt, som kan hæmme den inflammatoriske vej og reducere niveauet af relaterede inflammatoriske faktorer. , Derved hæmme progressionen af ​​kronisk inflammation afParkinsons sygdom. Den viser, at den G-proteinkoblede østrogenreceptor (GPR30) er involveret i de antiinflammatoriske og neurobeskyttende virkninger af østrogen ved PD-inflammation (2). I serotoninreceptorens signalvej, Fan Lingling et al. fandt, at 5-HT7-receptoragonister kan regulere den elektriske aktivitet af de mediale præfrontale cortex (mPFC) pyramidale neuroner på en række forskellige måder, og substantia nigra striatum. Nedbrydningen af ​​kroppens vej fører let til dysfunktion af {{6 }}HT7-receptorer på mPFC-kegler og interneuroner. Dette giver en funktionel og cytologisk forklaring på involveringen af ​​5-HT7-receptorer i symptomerne på depression og angst hos PD-patienter og åbner op for nye forskningsretninger forParkinsons sygdombehandling. Analyse af GO-berigelsesresultaterne viste detCistanche's biologiske proces er hovedsageligt relateret til generne DRD2, DRD3, DRD4, SLC18A2, SLC6A3, HTR1A og HTR2A, hvilket indikerer, atCistanchekan behandle de to mål af dopaminreceptorer og serotoninreceptorer. PD. Relaterede undersøgelser har vist, at HTR2A-receptorantagonister kan reducere de bivirkninger, der forårsages af levodopa iParkinsons sygdommodel [2]; nogle DRD2-agonister kan ikke kun forbedre de motoriske symptomer påParkinsons sygdommen også forårsage dyskinesier og psykiske sygdomme. Sandsynligheden for bivirkninger er lav, hvilket indikerer, at traditionel kinesisk medicin har gode muligheder for anvendelse i forebyggelse og behandling af PD. Den molekylære funktion i GO berigelsesanalyse involverer dopaminbinding, dopamin neurotransmitter receptor aktivitet, gennem Gi/Go kobling, dopamin neurotransmitter receptor aktivitet, enzymbinding, acetylcholinesterase aktivitet, cholinesterase aktivitet, galde Alkali binding, og så videre. De cellulære komponenter i GO berigelsesanalyse involverer hovedsageligt axoner, dendritter, (neuronale) synapser, postsynaptiske membraner, plasmamembraner, membraner, membranflåder osv., og involverer hovedsageligt nervesignaltransmission, neuronsammensætning og funktion osv.

Berigelsesanalyse af gen-KEGG-vejen viser detCistancheforhindrer PD, der hovedsageligt regulerer dopaminerge synapser, neuroaktive ligand-receptor-interaktioner, cAMP-signalveje, gap junctions, serotonerge synapser og signalveje Ni relaterede signalveje såsom veje ogParkinsons sygdomspille en rolle, hvilket indikerer, at målet forCistancheforbindelsen har flere veje, og den koordinerede effekt af hver vej kan bruges til at behandleParkinsons sygdom. I de tre neurotransmitter-relaterede veje af dopaminerge synapser, neuroaktive ligand-receptor-interaktioner og signalveje, kan de virke på dopamin-receptorer [dopamin-transportører, cannabinoid-receptorer 1, 5. serotonin-receptorer til behandlingParkinsons sygdomkan også øge antallet af dopaminneuroner, reducere degenerationen af ​​den substantia nigra poly-striatale dopaminerge pathway og opretholde stabiliteten af ​​dopaminniveauerne.

Referencer:

[1] Jesper H, Niels H, Nils F, et al. Biomarkørforskning iParkinsons sygdomved hjælp af metabolitprofilering[J]. Metabolitter, 2017, 7 (3): 42.

[2] Sui YT, Bullock KM, Erickson MA, al. Alfa-synuklein transporteres ind og ud af hjernen af ​​blod-hjerne-barrieren [J]. Peptider, 2014, 62: 197-202.

[3] Lei S, Powers R. NMR metabolomics analyse afParkinsons sygdom[J]. Curr Metabolomics 2013, 1(3): 191-209.

[4] Sommer A, Winner B, Prots L Den trojanske hest-neuro-inflammatoriske virkning af T-celler i neurodegenerative sygdomme[J]. Mol Neurodegener7 2017, 12(1): 78.

[5] Jaclyn LG, Laura GC, Maria P, et al. Neurale stamceller iParkinsons sygdom: en rolle for neurogenese-defekter i debut og progression[J]. Cell Mol Life Sci9 2015, 72(4): 773- 797.

[6] Chen Shenjian, Luo Mengqin, Li Xueli, et al. Gastrointestinale mikroorganismer ogParkinsons sygdom[J], Journal of Practical Medicine, 2016, 32(19): 3277-3279.

[7]Chen Qiaoxia, Yang Guangming, Pan Yang. Forskningsfremskridt vedrørende ekstraktion og adskillelse af funktionelle komponenter fra Fructus Corni og deres biologiske aktivitet[J]. Jiangsu Traditionel Kinesisk Medicin, 2016, 48(1): 82-85.

[8] Xu Yida. Den neurobeskyttende virkning af marsh på MPTP-induceretParkinsons sygdommusemodel Beskyttende rolle[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2017.

[9] Liu Xiong, Li Chengming, Gao Jiande, et al. Forskningsfremskridt for kødaskepasta[J]. Science and Technology of Chinese Medicine, 2013, 20(5): 575-576.

[10] Wang Hu, Li Wenwei, Cai Dongfang, et al. Beskyttende effekt af kødbrokekstrakt på celleskademodel afParkinsons sygdom[J]. Chinese Journal of Integrative Medicine, 2007, 5 (4): 407-411.

[11]Zhao Q, Gao J, Li W, et al. Neurotrofiske og neurorescue-effekter af Echinacoside i den subakutte MPTP-musemodel af Parkinsons sygdom [J]. Brain Res^ 2010, 1346: 224-236.

[12] Zhang Wanxin, Ma Jingyi, Chen Hong, et al. Effekter af Echinacea på monoamin-neurotransmittere i den ekstracellulære væske i striatum og hippocampus afParkinsons sygdomrotter [J]. Chinese Pharmacological Bulletin, 2014, 30(8): 1131-1136.

[13]Bin SMS, Ameen S. Beta-sitosterol: Et lovende, men forældreløst næringsmiddel til at bekæmpe kræft [J]. Nutr Cancer, 2015, 67(8): 1214-1220.

[14] Beaulieu JM, Gainetdinov RR. Fysiologien? Signalering og farmakologi af dopaminreceptorer [J]. Pharmacol Rev, 2011, 63(1): 182-217.

[15] Wu Jianfeng, Bai Jie. Dopaminsystemets rolle i striatum og præfrontal cortex [J]. Chinese Journal of Gerontology, 2015, 35(20): 5950-5952.

[16] Feng Yaoyao, Zhang Changguo, Chen Jing, et al. Korrelationen mellem serum renin-angiotensin system ogParkinsons sygdomdepressive symptomer [JL Zhejiang Medicine, 2018, 40 (8): 878-879; 891.

[17]Dong MX, Xu XM, Hu L, et al. Serum butyrylcholinesterase aktivitet: en biomarkør forParkinsons sygdom og relateret demens[J]. Biomed Res Int, 2017, 2017: 1524107.

[18] Perry V H. Bidrag af systemisk inflammation til kronik-degeneration [J]. Acta Neuropathol, 2010, 120 (3): 277-286.

[19]Kato M, Fukuda T, Wakeno M, et al. Effekt af 5-HT1A-genpolymorfismer på antidepressiv respons ved svær depressiv lidelse[J]. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet, 2009, 150B(l): 115- 123.

[20] Wang Aiping, Liu Wanhui, Sun Kaoxiang, et al. Forskningsfremskridt i fremstillingen af ​​dopaminreceptoragonist nikotin tilbehandling af Parkinsons sygdom[J]. Chinese Journal of New Drugs, 2014,23(16): 1881-1884; 1896.

[21] Cote M, Bourque M, Poirier AA, et al. GPER1 -medieret immunmodulering og neurobeskyttelse i myenteric plexus af en musemodel af Parkinsons 5 s sygdom [J]. Neurobiol Dis, 2015, 82: 99-113.

[22] Fan Lingling, Deng Bo, Yan Junbao, et al. Virkninger af 5. Serotonin 7-receptoragonister på excitabiliteten af ​​pyramidale neuroner i den mediale præfrontale cortex afParkinsons sygdommodelrotter[J]. Journal of Southern Medical University, 2016, 36(6): 756-762.

Riahi G, Morissette M, Forælder M, et al. Hjerne 5-HT (2A) I cAMP-signalvejen fungerer cyklonnukleotid (cAMP) som de centrale gud [23]-receptorer i MPTP-aber og levodopa-inducerede dyskinesier [J]. Eur J Neurosci, 2011, 33(10): 1823-1831.

[24]Watts RL, Lyons KE, Pahwa R, et al. Indtræden af ​​dyskinesi med supplerende ropinirol-depot- eller yderligere levodopa ved tidlig Parkinsons sygdom[J]. Mov Disord, 2010, 25 (7): 858-866 .

[25] Zhang Xue, Zhang Wen, Du Lida, et al. Forskningsfremskridt ianti-Parkinsons sygdomstoffer og deres mål[J]. International Journal of Pharmaceutical Research, 2016, 43(1): 87-96.

[26] Wu DM, Wang S, Wen X, et al. Hæmning af mikroRNA-200a opregulerer ekspressionen af ​​striatal dopaminreceptor D2 for at undertrykke apoptose af striatum via cAMP/PKA-signalvejen hos rotter medParkinsons sygdom[J]. Cell Physiol Biochem, 2018, 51(4): 1600-1615.

[27] Han Xuefeng, Miao Xin, Liu Dandan, et al. Forskning i mekanismen for den neurobeskyttende virkning af Crenatoside i kolonnen [J]. Journal of Chinese Medicine, 2018, 46 (6): 27-32.

[28] Belousov AB, Fontes JD, Freitas-Andrade M, et al. Gap junctions and hemichannels: communicating cell death in neurodevelopment and disease [J]. BMC Cell Biol^ 2017, 18( Suppl 1): 4.

[29] Stenberg J, Moraga-Amaro R, Salazar C, et al. Frigivelse af gliotransmittere gennem astroglial connexin 43 hemichannels er nødvendig for frygthukommelseskonsolidering i den basolaterale blandt-dala[J], FASEB J, 2012, 26(9): 3649-3657.

[30]Speranza L, Chambery A, Di Domenico M, et al. Serotoninreceptoren 7 fremmer neuritudvækst via ERK- og Cdk5-signalveje[J]. Neuropharmacology, 2013, 67: 155-167.

[31] Rufer M, Wirth SB, Hofer A, et al. Regulering af connexin- 43, GFAP og FGF-2 er ikke ledsaget af ændringer i astroglial kobling i MPTP-læsioneret, FGF{{4} }behandlede parkinsonmus [J]. J Neurosci Res, 1996, 46 (5): 606-617. [23] receptorer i MPTP-aber og levodopa-inducerede dyskinesier [J]. Eur J Neurosci, 2011, 33(10): 1823-1831.

[24]Watts RL, Lyons KE, Pahwa R, et al. Indtræden af ​​dyskinesi med supplerende ropinirol-depot- eller yderligere levodopa ved tidlig Parkinsons sygdom[J]. Mov Disord, 2010, 25 (7): 858-866 .

[25] Zhang Xue, Zhang Wen, Du Lida, et al. Forskningsfremskridt ilægemidler mod Parkinsons sygdomog deres mål[J]. International Journal of Pharmaceutical Research, 2016, 43(1): 87-96.

[26] Wu DM, Wang S, Wen X, et al. Hæmning af mikroRNA-200a opregulerer ekspressionen af ​​striatal dopaminreceptor D2 for at undertrykke apoptose af striatum via cAMP/PKA-signalvejen hos rotter medParkinsons sygdom[J]. Cell Physiol Biochem, 2018, 51(4): 1600-1615.