Nettverksfarmakologi og molekylær dokkingstudie for å avdekke mekanismer forCistanche tubulosaEkstrakt mot kronisk ikke-bakteriell prostatitt (CP/CPPS)

 

Abstrakt

Objektiv: Denne studien forutsier systematisk de potensielle bioaktive forbindelsene, kjernemålproteiner og molekylære mekanismer tilCistanche tubulosamot kronisk ikke-bakteriell prostatitt via nettverksfarmakologi og molekylære dokkingsimuleringer.Metoder: Aktive ingredienser og tilsvarende mål forCistanche tubulosable screenet ved hjelp av TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction og andre offentlige databaser. Sykdomsassosierte mål for kronisk ikke-bakteriell prostatitt ble hentet fra GeneCards og OMIM-databaser. Skjæringsmål for urter og sykdom ble importert til STRING-plattformen for å konstruere nettverket Protein-Protein Interaction (PPI). DAVID-databasen ble tatt i bruk for Gene Ontology (GO) funksjonell berikelse og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway berikelsesanalyser. Cytoscape-programvare ble brukt til å bygge et "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease" nettverk for screening av kjernemål og viktige signalveier. AutoDock Vina og PyMOL ble brukt til å utføre molekylær dokkingvalidering mellom representative bioaktive forbindelser og hub-mål.Resultater: Totalt 24 potensielle bioaktive forbindelser fraCistanche tubulosable identifisert, og 45 overlappende mål knyttet til intervensjonen mot kronisk ikke-bakteriell prostatitt ble oppnådd. PPI-nettverksanalyse avslørte at TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og MAPK1 fungerer som kjernenavmål. GO og KEGG berikelsesresultater indikerte at de terapeutiske effektene avCistanche tubulosaer hovedsakelig assosiert med biologiske prosesser inkludert positiv regulering av PI3K-signalering, negativ regulering av apoptose og cellulær respons på lipopolysakkarid. Viktige berikede signalveier dekker HIF-1-veien, AGE-RAGE-signalveien ved diabetiske komplikasjoner og prostatakreftrelaterte veier. Molekylære dokkingresultater viste at echinacosid, acteosid og cistanosid A viser bindingsenergier lavere enn -6,0 kcal/mol når de interagerer med Akt1, EGFR og TNF, noe som bekrefter robust bindingsaffinitet.Konklusjon: Cistanche tubulosautøver beskyttende effekter mot kronisk ikke-bakteriell prostatitt hovedsakelig gjennom bioaktive bestanddeler inkludert echinakosid, acteosid og cistanosid A. Disse forbindelsene modulerer navproteiner som TNF, Akt1, EGFR og STAT3, og koordinerer HIF-1, AGE-RAGE og andre signalveier. Ved å gi antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske effekter, undertrykker disse forbindelsene i fellesskap den patologiske progresjonen av kronisk ikke-bakteriell prostatitt.

Nøkkelord: Cistanche tubulosa; kronisk ikke-bakteriell prostatitt; nettverk farmakologi; molekylær docking; virkningsmekanisme; echinacoside; akteosid; fenyletanoidglykosider

Introduksjon

Kronisk ikke-bakteriell prostatitt, klinisk klassifisert som kronisk prostatitt/kronisk bekkensmertesyndrom (CP/CPPS), er en av de mest utbredte urinveiene som rammer menn, og står for omtrent 90 % av alle prostatitttilfeller. Typiske symptomer inkluderer vedvarende perinealt ubehag, bekkensmerter og urindysfunksjon, som alvorlig svekker pasienters livskvalitet og mentale velvære. I tradisjonell kinesisk medisin (TCM) faller denne tilstanden inn under de diagnostiske kategoriene "Essence Turbidity" og "Sperm Leakage". Patogenesen tilskrives generelt mangel på nyreessens, akkumulering av fuktig varme og blodstase.

Konvensjonelle vestlige behandlinger er hovedsakelig avhengige av alfablokkere og ikke-steroide antiinflammatoriske legemidler for å lindre symptomene. Imidlertid er disse tilnærmingene begrenset av medikamentresistens, merkbare bivirkninger og høye tilbakefallsrater, og mangler målrettede og stabile terapeutiske regimer. Viktigere, kliniske og epidemiologiske bevis bekrefter at vedvarende kronisk betennelse i prostatavev fungerer som en nøkkeldriver for prostatakreftprogresjon. Det inflammatoriske mikromiljøet utløser oksidativt stress, akselererer celleproliferasjon og hemmer normal apoptose, og fremmer ondartet transformasjon av prostataepitelceller. Derfor lindrer effektiv tidlig intervensjon for kronisk ikke-bakteriell prostatitt ikke bare ubehagelige symptomer, men bidrar også til å dempe risikoen for utvikling av prostatakreft.

Cistanche tubulosa, vanligvis kjent som Desert Ginseng, er den tørkede kjøttfulle stammen avCistanche tubulosa, en holoparasitisk plante av Orobanchaceae-familien. I følge TCM-teorier har den søte og salte smaker med varme egenskaper, og virker først og fremst på nyre- og tykktarmens meridianer. Den styrker nyre-yang, fyller på essens og blod, og har blitt verdsatt i årtusener for å støtte mannlig reproduktiv helse og urinhelse.

Nøkkelfordel: Blant kommersielt tilgjengeligeCistanchevarianter, ekstrakter avledet fraCistanche tubulosanaturlig inneholde betydelig høyere konsentrasjoner av fenyletanoidglykosider (echinacoside, acteosid) sammenlignet medCistanche deserticola, som gir sterkere farmakologisk aktivitet. Vår fabrikk spesialiserer seg på standardisertCistanche tubulosaråvareekstrakter.

 

Klikk på Bilde for å få flere detaljer

 

Supportive Service Of Wecistanche-For mer informasjon om samarbeid
E-post:wallence.suen@wecistanche.com

 

Moderne farmakologisk forskning har bekreftet detCistanche tubulosaer rikelig med fenyletanoidglykosider, polysakkarider, iridoider og lignaner. Disse forbindelsene utøver antiinflammatorisk, antioksidant, immunregulerende og anti-apoptotisk bioaktivitet. Dens kjerne-TCM-funksjon som tonifiserer nyreessensen samsvarer perfekt med rotpatogenesen av nyremangel og kronisk bekkenbetennelse observert hos CP/CPPS-pasienter, og fremhever dets store terapeutiske potensial for prostatahelsestøtte.

Tradisjonelle kinesiske urtemedisiner virker via en karakteristisk multi-sammensatt, multi-target og multi-pathway virkemåte. Denne studien integrerer nettverksfarmakologi og molekylær dokking for å systematisk screene bioaktive forbindelser og kjernemolekylære mål forCistanche tubulosa. Vi konstruerer interaktive biologiske nettverk og gjennomfører analyse av anrikningsveier. Molekylær dokking bekrefter videre den direkte bindingskapasiteten mellom signaturforbindelser og viktige proteinmål. Denne forskningen tar sikte på å klargjøre den molekylære mekanismen somCistanche tubulosalindrer kronisk ikke-bakteriell prostatitt. Den gir vitenskapelig bevis for å veilede klinisk anvendelse og støtte utvikling av nye kosttilskudd og urtemedisiner rettet mot prostatavelvære.

1 Materialer og metoder

1.1 Screening av bioaktive forbindelser og tilsvarende mål forCistanche tubulosa

Vi søkte i TCMSP-databasen ved å bruke "Cistanche tubulosa" som nøkkelord for å identifisere kandidater for bioaktive forbindelser. Screeningterskler ble satt som oral biotilgjengelighet (OB) større enn eller lik 30 % og medikamentlikhet (DL) større enn eller lik 0,18 for å beholde forbindelser med gunstig absorpsjon og medisinerbarhet. Den kjemiske strukturen og de kanoniske SMILES-strengene til hver kandidatforbindelse ble hentet fra PubChem.

Alle SMILES-data ble importert til SwissADME-plattformen. Bare forbindelser gradert "Høy" for gastrointestinal absorpsjon og som tilfredsstiller minst to medikamentlikhetskriterier ble beholdt som bioaktive kjerneingredienser for CP/CPPS-intervensjon. Potensielle proteinmål for kvalifiserte forbindelser ble spådd ved å bruke SwissTargetPrediction-databasen basert på kanonisk SMILES-informasjon.

1.2 Samling av sykdomsmål for kronisk ikke-bakteriell prostatitt

Vi brukte søkeordet "ikke-bakteriell prostatitt" for å hente sykdomsrelaterte mål fra GeneCards og OMIM-databasene. Dupliserte oppføringer ble fjernet for å etablere et enhetlig måldatasett for kronisk ikke-bakteriell prostatitt.

1.3 Identifikasjon av overlappende urte-sykdomsmål

Måldatasett avCistanche tubulosabioaktive forbindelser og kronisk ikke-bakteriell prostatitt ble kartlagt og sammenlignet. Nettverktøyet Venny 2.1.0 ble brukt til å generere Venn-diagrammer og skjerme overlappende mål, som representerer de potensielle terapeutiske målene forCistanche tubulosamot CP/CPPS.

1.4 Konstruksjon av protein-proteininteraksjonsnettverk (PPI).

Overlappende mål ble lastet opp til STRING-databasen. Organismen ble satt somHomo sapiens, konfidensgrense=0.400, med alle andre parametere som standard. Det resulterende PPI-nettverket ble eksportert for påfølgende visualisering og topologisk analyse.

1.5 GO-funksjon og KEGG Pathway Enrichment Analysis

DAVID-databasen ble brukt for å tolke biologiske funksjoner og signalveier beriket av overlappende mål. Art ble satt somHomo sapiens, med signifikansgrensen P < 0,05. Topp 10 berikede GO-termer og topp 20 KEGG-veier ble valgt. Nettplattformen Bioinformatikk ble brukt til å visualisere resultater via søylediagrammer og bobleplott.

1.6 Konstruksjon av nettverket "Urte-forbindelse-mål-vei-sykdom"

Alle standardiserte måldata ble importert til Cytoscape 3.10.0 for å bygge et flerlagsnettverk. Nodekategorier inkluderer Herb (Cistanche tubulosa), Bioaktiv forbindelse, målprotein, signalvei og sykdom (kronisk ikke-bakteriell prostatitt). Topologiske parametere ble beregnet for å identifisere navforbindelser og kjernemål. Noder ble farget etter kategori, og nettverkslayout ble optimalisert for å vise interaktive relasjoner intuitivt.

1.7 Molekylær dokkingvalidering

For å verifisere spådommer fra nettverksfarmakologi valgte vi de 5 beste hub-målene fra PPI-nettverket (rangert etter gradverdi) og topp 3 bioaktive forbindelser avCistanche tubulosafor molekylær dokking. Tredimensjonale krystallstrukturer av målproteiner ble lastet ned fra RCSB PDB-databasen. PyMOL-programvare ble brukt til forbehandling: fjerning av vannmolekyler og kokrystalliserte native ligander. Molekylære strukturer av bioaktive forbindelser ble lastet ned fra PubChem og konvertert til SDF-format.

AutoDock Vina ble tatt i bruk for molekylær dokking med standardparametere. Bindingsaffinitet ble brukt for å evaluere ligand-reseptor interaksjonsstyrke; bindingsenergi Mindre enn eller lik -5,0 kcal/mol ble definert som effektiv binding. PyMOL ble brukt til å visualisere dokkingstillinger og intermolekylære interaksjoner.

2 resultater

2.1 Screening av bioaktive forbindelser og mål forCistanche tubulosa

Totalt 24 bioaktive forbindelser ble screenet fra TCMSP, hovedsakelig fenyletanoidglykosider, polysakkarider, iridoider og lignaner. Etter målprediksjon via SwissTargetPrediction og deduplisering, ble 604 potensielle proteinmål knyttet til disse forbindelsene samlet.

2.2 Screening av sykdomsmål for kronisk ikke-bakteriell prostatitt

Etter sammenslåing og deduplisering av data fra GeneCards og OMIM, ble 553 sykdomsassosierte mål for kronisk ikke-bakteriell prostatitt oppnådd. Målkartlegging genererte 45 overlappende urte-sykdomsmål, visualisert i et Venn-diagram.

2.3 Konstruksjon og analyse av PPI-nettverk

De 45 overlappende målene ble importert til STRING, og dannet et PPI-nettverk som inneholder 42 noder og 658 kanter, visualisert i Cytoscape. Navmål med de høyeste gradverdiene inkluderte TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR og PTGS2. Andre nøkkelnoder med høy tilkobling var STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG og GSK3B. Disse proteinene er spekulert i å tjene som kjerneregulatoriske noder for de beskyttende effektene avCistanche tubulosamot CP/CPPS.

2.4 GO og KEGG berikelsesanalyse av kjernemål

GO-anrikningsanalyse identifiserte 350 Biological Process (BP) oppføringer, 56 Cellular Component (CC) oppføringer og 59 Molecular Function (MF) oppføringer. Topp biologiske prosesser inkluderte positiv regulering av PI3K-signalering, negativ regulering av apoptotisk prosess og cellulær respons på lipopolysakkarid. Store cellulære komponenter dekket cytosol, cytoplasma, aksoner og tidlige endosomer; dominerende molekylære funksjoner inneholdt proteinkinaseaktivitet og serin/treoninkinaseaktivitet.

Anrikning av KEGG-veier ga 142 signifikant berikede veier (P < 0,05). De 20 beste banene ble valgt for visualisering av bobleplott, inkludert HIF-1-signalveien, AGE-RAGE-signalveien, prostatakreftveien, PD-L1-ekspresjonen og PD-1-sjekkpunktveien i kreft, og C-type lektinreseptorsignalveien. Disse banene deltar bredt i betennelse, immunbalanse, celleproliferasjon og apoptose, og bekrefter atCistanche tubulosaregulerer CP/CPPS-patologi gjennom flerveiskoordinering.

2.5 Nettverksanalyse "Urte-forbindelse-mål-vei-sykdom"

De 10 beste berikede KEGG-veiene, assosierte mål og tilsvarende bioaktive forbindelser ble importert til Cytoscape. Forbindelser med de høyeste gradverdiene var echinakosid, akteosid og cistanosid A, anerkjent som primære aktive bestanddeler avCistanche tubulosa. Nøkkelmål inkluderte mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 og STAT3. Sterkt sammenkoblede veier var prostatakreftvei, HIF-1 signalvei, AGE-RAGE signalvei og PI3K/Akt-relatert signalering.

Nettverket viste at en enkelt forbindelse avCistanche tubulosakan binde flere mål for å modulere HIF-1-, AGE-RAGE- og PI3K/Akt-kaskader for å levere antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske fordeler. I mellomtiden kan forskjellige forbindelser samtidig virke på flere noder innenfor samme vei for å oppnå synergistisk effekt. Dette støtter sterkt multi-komponent, multi-target, multi-pathway regulatoriske egenskapen tilCistanche tubulosa.

2.6 Molekylær dokking resultater

Dokkingsimuleringer mellom kjerneforbindelser og hub-mål bekreftet pålitelig bindingsaktivitet: Echinacoside viste bindingsenergier på -9,4 kcal/mol (Akt1) og -8,8 kcal/mol (EGFR); Acteosid oppnådde bindingsenergier på -9,6 kcal/mol (Akt1) og -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanoside A nådde -9,2 kcal/mol (Akt1) og -8,3 kcal/mol (EGFR). Alle bindingsenergier var under -6,0 kcal/mol, noe som indikerer stabile bindingsinteraksjoner mellom bioaktive forbindelser og målproteiner.

3 Diskusjon

Kronisk ikke-bakteriell prostatitt (CP/CPPS) er en refraktær urinsykdom hos menn. Vedvarende kronisk inflammatorisk mikromiljø reduserer ikke bare pasientenes livskvalitet, men øker også langsiktig risiko for prostatakreftprogresjon. Fra TCM-perspektivet oppstår patologien fra stagnasjon i fuktig varme kombinert med mangel på nyreessens, som passer perfekt med den tradisjonelle bruken avCistanche tubulosasom en nyre-tonifying essens urt. Moderne farmakologiske bevis bekrefter detCistanche tubulosamodulerer inflammatoriske signalnettverk via multi-compound synergisme, balanserer det inflammatoriske mikromiljøet og bremser CP/CPPS-progresjonen.

Denne studien tok i bruk nettverksfarmakologi kombinert med molekylær dokking for systematisk å dissekere de bioaktive forbindelsene, kjernemålene og signalveiene som er ansvarlige for de beskyttende effektene avCistanche tubulosamot kronisk ikke-bakteriell prostatitt.

Blant de 24 identifiserte bioaktive forbindelsene, viser echinakosid og acteosid (primære fenyletanoidglykosider) den høyeste tilkoblingen i nettverket. Flere studier har validert den antiinflammatoriske styrken til fenyletanoidglykosider, som er i stand til å undertrykke frigjøring av pro-inflammatorisk faktor og lindre inflammatorisk infiltrasjon i prostatavev. Echinakosid hemmer NF-KB-kaskader for å nedregulere TNF-, IL-6 og andre pro-inflammatoriske cytokiner. Acteosid regulerer PI3K/Akt-veien for å undertrykke inflammatoriske responser og modulere cellulær apoptose. Som signaturforbindelser avCistanche tubulosa, fungerer fenyletanoidglykosider synergistisk med polysakkarider og iridoider for å omforme det uordnede inflammatoriske mikromiljøet hos CP/CPPS-pasienter.

Kommersiell merknad: Cistanche tubulosainneholder langt høyere konsentrasjoner av fenyletanoidglykosid enn andre cistanche-arter, noe som gjør ekstrakter av denne varianten til det overlegne råmaterialet for formuleringer av prostatastøttetilskudd.

PPI-nettverksanalyse identifiserte TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og MAPK1 som terapeutiske kjernemål. TNF fungerer som en sentral driver av inflammatoriske kaskader i CP/CPPS, og aktiverer NF-κB- og MAPK-veier for å utløse massiv sekresjon av IL-1, IL-6 og andre inflammatoriske mediatorer. Akt1 og EGFR er vitale kinaser som styrer celleproliferasjon, differensiering og apoptose. Undertrykkelse av overdreven EGFR-aktivering lindrer prostatabetennelse og vevsfibrose. Kronisk prostatitt utløser prostataepitelhyperplasi og vevsremodellering; overaktivert EGFR og STAT3 forsterker inflammatorisk signalering og representerer kritiske biomarkører som knytter kronisk betennelse til prostatasvulstdannelse. Ved å målrette mot disse proteinene,Cistanche tubulosabioaktive stoffer blokkerer inflammatoriske stormer og gjenoppretter balansen mellom celleproliferasjon og apoptose.

GO-anrikningsresultater avslørte at kjernemål deltar i PI3K-signalregulering, apoptotisk modulering og responser på bakteriell lipopolysakkarid, og fremhever fokuset på betennelseskontroll og celleoverlevelsesbalanse. KEGG-anriking identifiserte ytterligere nøkkelveier: HIF-1-banen aktiveres under inflammatorisk hypoksi, og driver VEGF- og iNOS-uttrykk for å fremme vevsskade; Aktivering av AGE-RAGE-veien induserer oksidativt stress og betennelse, akselererer kronisk sykdomsprogresjon; C-type lektinreseptorsignalering modulerer medfødte immunresponser under sterile inflammatoriske tilstander.

Spesielt vises prostatakreftbanen fremtredende i berikelsesresultater, noe som tyder på detCistanche tubulosakan begrense vevshyperplasi og fibrose utløst av langvarig CP/CPPS. Berikelse av PD-L1/PD-1 immunsjekkpunktveien innebærer også regulatoriske effekter på T-celle immunresponser, som matcher den vedvarende lavgradige betennelsen som er karakteristisk for CP/CPPS.

Molekylære dokkingresultater viste at echinakosid, akteosid og cistanosid A danner stabile komplekser med Akt1, EGFR, TNF og andre navproteiner. Acteoside viste den sterkeste bindingsaffiniteten med Akt1, noe som indikerte potensialet til å regulere PI3K/Akt-signaleringskaskaden. Selv om bindingsaffiniteten til TNF var relativt moderat, tilfredsstilte alle verdier den effektive bindingsterskelen. Disse strukturelle simuleringsdataene validerer spådommene generert av nettverksfarmakologi og gir foreløpige strukturelle bevis for direkte interaksjoner mellomCistanche tubulosabioaktive forbindelser og kjernemålproteiner.

Sammendrag

Cistanche tubulosalindrer kronisk ikke-bakteriell prostatitt. Funnene illustrerer dens multi-komponent, multi-target og multi-pathway arbeidsmekanisme.Cistanche tubulosaer først og fremst avhengig av fenyletanoidglykosider (echinakosid, acteosid og relaterte glykosider) for å samhandle med TNF, Akt1, EGFR, STAT3 og andre navproteiner. Den modulerer signalveier for HIF-1, AGE-RAGE og C-type lektinreseptorer for å levere antiinflammatoriske, immunmodulerende og anti-apoptotiske effekter. Denne studien klargjør det molekylære grunnlaget forCistanche tubulosafor prostatahelsestøtte, og tilbyr vitenskapelig referanse for standardisert urteapplikasjon og ny naturlig produktutvikling for menns velvære.