Mekanistisk innsikt i en Cistanche-basert formel for behandling av glukoselipid-metabolske forstyrrelser: en multi-omics og eksperimentell studie

4. Resultater

4.1 Identifikasjon av overlappende mål mellomCistanche formelog glukolipid metabolsk forstyrrelse

Basert på fingeravtrykksprofileringen tilCistanche-basert formel, spådde vi målene for de viktigste aktive komponentene-mangiferin, koptisin, jatrorrhizin, salvianolsyre B, aloin, berberin, palmatin og lovastatin-ved å spørre påCTDogSwissTargetPredictiondatabaser. Etter fjerning av duplikater, totalt958 målble identifisert. I mellomtiden,1962 generassosiert med glukolipid metabolsk forstyrrelse ble hentet fraGeneCardsdatabase. BrukerVennDiagramprogramvare, vi identifiserte341 overlappende målmellom urteformelen og sykdomsrelaterte gener (Figur 2A). Disse målene og deres tilsvarende aktive komponenter ble deretter importert tilCytoscapeå konstruere et komponent-mål-interaksjonsnettverk (figur 2B), som avslørte sterke interaksjoner mellom de aktive forbindelsene og målene.

Akteosid i cistanche for glukolipidmetabolske forstyrrelser

 

lær mer om cistanche-fordeler

 

 

Fig. 2 Screening av potensielle mål for å forbedre glykolipidmetabolismeforstyrrelser av JTTZF

Fig. 3 PPI-nettverksanalyse av overlappende mål for JTTZF og glykolipidmetabolismeforstyrrelse

 

4.2 PPI-nettverksanalyse av overlappende mål

De 341 overlappende målene ble importert tilSTRINGdatabase for å konstruere enprotein-protein interaksjon (PPI) nettverkved å bruke Cytoscape (figur 3). De 10 beste hub-genene med høyest gradsverdier ble identifisert:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-κB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) og IL-1 (28). Disse ble ansett som kjernemålene som Cistanche-formelen kan utøve terapeutiske effekter på glukoselipidmetabolsk forstyrrelse gjennom.

Fig. 4 GO- og KEGG-baneanrikningsanalyse

 

4.3 GO og KEGG Pathway Enrichment Analysis

For å belyse de biologiske rollene til de potensielle målene, utførte viGÅogKEGGberikelsesanalyser. GO-resultater avslørte at biologiske prosesser hovedsakelig ble beriket isignaloverføringogtranskripsjonsregulering(f.eks. "positiv regulering av transkripsjon fra RNA-polymerase II-promoter", "positiv regulering av genuttrykk"). Viktige cellulære komponenter inkluderteplasmamembran, ekstracellulært eksosom, ogendoplasmatisk retikulum. Molekylære funksjoner inkludertproteinbinding, identisk proteinbinding, ogATP-binding(Figur 4A).

KEGG-analyse indikerte at kandidatmålene ble beriket i veier inkludertkreftveier, lipid og aterosklerose, PI3K-AKT, ogMAPK signalveier(Figur 4B), noe som antyder at disse veiene kan ligge til grunn for formelens mekanisme for å forbedre glukoselipidmetabolismen.

Akteosid i cistanche for glukolipidmetabolske forstyrrelser

 

4.4 Medikament–komponent–hubmål–nettverkskonstruksjon

Vi kartlaaktive ingredienser, nøkkelmål, ogtopp 20 KEGG-anrikede stierinn i Cytoscape for å bygge en omfattende "medikament-komponent-mål-vei" nettverk (Figur 5). Nettverket illustrerte at forskjellige komponenter virker på forskjellige mål, og individuelle mål kan påvirkes av flere forbindelser. Disse målene er involvert i forskjellige biologiske prosesser og signalveier, noe som gjenspeilermulti-komponent, multi-target og multi-pathwaykjennetegn ved tradisjonell kinesisk medisin som Cistanche.

 

Fig. 5 Nettverksdiagram over JTTZF-active ingredients-hub targets-pathways

Akteosid i cistanche for glukolipidmetabolske forstyrrelser

 

Tabell 2 Molekylær dokkinginformasjon for kjernekomponenter og kjernemål AKT1, FN1 og IL-6

4.5 Molekylær dokkingvalidering

Molekylær dokking ble brukt for å vurdere bindingsaffiniteten mellom aktive komponenter og nøkkelmål. Generelt er en bindingsenergi mindre enn−4,25 kcal/molindikerer potensiell interaksjon; mindre enn−5,0 kcal/molforeslår god binding; og mindre enn−7,0 kcal/molindikerer sterk bindingsaffinitet.

Dokkingresultater viste detAKT1, FN1 og IL-6hadde sterke bindingsaffiniteter med alle 8 aktive forbindelser (tabell 2). Spesielt,salvianolsyre B–AKT1 (−9,328 kcal/mol), salvianolsyre B–FN1 (−8,626), mangiferin–AKT1 (−8,366), aloin–AKT1 (−8,317), coptisine–AKT1 (−8.117), oglovastatin–AKT1 (−8,113)viste de sterkeste interaksjonene, noe som antydet stabil binding (figur 6).

 

Fig. 6 Resultatene av molekylær dokking mellom kjernetjæren

får og kjerneingredienser [de seks resultatene med lavest affinitet (mindre enn -8)]

Fig. 7 Molekylær dynamikksimuleringsresultater

4.6 Molekylær dynamikksimulering

De seks ligand-reseptorkompleksene med de sterkeste bindingsaffinitetene ble utsatt forsimulering av molekylær dynamikk. DeRMSDkurver avlovastatin–AKT1, coptisine–AKT1, ogsalvianolsyre B–AKT1komplekser forble relativt stabile over 0–10 ns, og deresRMSFverdiene var lave, noe som indikerer god strukturell stabilitet til dokkingkompleksene (figur 7).

4.7 In vivo eksperimentell validering

A musemodell av glukolipid metabolsk forstyrrelseble etablert. Etter behandling med Cistanche-formelen ble fastende blodsukkernivåer betydelig redusert sammenlignet med modellgruppen (P < 0,01). Etter 14 ukers behandling viloral glukosetoleransetest (OGTT)viste også forbedret glukosetoleranse (P < 0,01). I tillegg,kroppsvektogtriglyseridnivåerble betydelig redusert (P < 0,01) (Figur 8).

Fig. 8 JTTZF forbedrer blodsukker og blodlipider hos mus med glykolipidmetabolismeforstyrrelser. Dataene ble samlet inn ved begynnelsen og slutten av 6-ukers modelletablering og under 8-ukers intervensjon

 

Fig. 9 Effekter av JTTZF på lipid og aterosklerotisk vei

 

Fig. 10 Effekter av JTTZF på CTNNB1-, ESR1-, FN1- og EGFR-nivåer i leveren til mus med glykolipidmetabolismeforstyrrelse

Fig. 11 Virkningsmekanismen til JTTZF for å forbedre glykolipidmetabolismeforstyrrelser

 

For å utforske de regulatoriske mekanismene, undersøkte vi uttrykket av nøkkelgener ilipid- og aterosklerosevei. mRNA-nivåene avNF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53, ogAKT1ble betydelig nedregulert (P < 0,05). Fosforylering av Akt og NF-KB p65i leveren ble også redusert, sammen med proteinnivåer avIL-1 , IL-6, TNF-, ogp53 (P < 0,05) (Figur 9).

Lengre,QRT-PCRogWestern blotanalysen viste detFN1ogEGFRble betydelig nedregulert, mensCTNNB1ogESR1ble betydelig oppregulert i levervevet til behandlede mus (P < 0,05) (Figur 10).

5. Diskusjon

Drevet av livsstilsendringer og en aldrende befolkning, er glukoselipidmetabolske forstyrrelser svært utbredt, men dårlig håndtert. Patogenesen innebærernevroendokrin ubalanse, insulinresistens, oksidativt stress, betennelse, ogtarmmikrobiota dysbiose. Nåværende behandlinger retter seg ofte mot en enkelt mekanisme eller sykdom, noe som fører til suboptimale resultater.

Mensmetforminforblir et førstelinjes antidiabetisk legemiddel, dets gastrointestinale bivirkninger begrenser bruken. DeCistanche-basert formel, designet for T2DM-pasienter med dyslipidemi og gastrointestinal varmesyndrom, utnyttermulti-komponent, multi-target og multi-funksjonellfordelene med tradisjonell medisin. Tidligere studier viser at den oppnår sammenlignbar glykemisk kontroll med metformin samtidig som den forbedrer vekt, BMI, midjeomkrets og lipidnivåer.

Til tross for disse fordelene er virkningsmekanismen fortsatt uklar. Vår studie bruktenettverksfarmakologi, molekylær dokking, molekylær dynamikk og dyrevalideringå utforske dets terapeutiske potensial.

Vi identifiserteTNF, CTNNB1, AKT1, NF-κB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, ogEGFRsom navmål. Disse er sterkt knyttet til betennelse, insulinresistens, adipogenese, aterosklerose og glukosehomeostase.

NF-kB1medierer betennelsesindusert insulinresistens.

IL-1 , IL-6, TNF-fremmer plakkdannelse og vaskulære komplikasjoner.

CTNNB1 ( -catenin)er involvert i Wnt-signalering og hemmer adipogenese.

AKT1regulerer energiomsetningen og beskytter mot diett-indusert fedme.

ESR1forbedrer glukosehomeostase; dens mangel fører til fedme og IR.

FN1 contributes to early atherosclerosis and vascular calcification.

TP53er involvert i lipidmetabolismen og kan drive betennelse og IR.

EGFRaktivering svekker insulin- og adiponektinsekresjonen.

GO og KEGG berikelse bekreftet at nøkkelmål er involvert isignaloverføring, transkripsjonsregulering, PI3K-AKT, MAPK, oglipid- og ateroskleroseveier-alt sentralt for glukoselipidmetabolske forstyrrelser.

Interessant nok,kreftrelaterte veierdukket også opp, muligens på grunn avflermåls naturav tradisjonelle forbindelser eller tilstedeværelsen avkomponenter mot kreftlikemangiferin.

Dokking og simulering bekreftet sterke interaksjoner mellomsalvianolsyre B, koptisin, ogAKT1, noe som antyder dens sentrale rolle. Dyreforsøk validerte formelens evne til å forbedre blodsukker, lipidnivåer og betennelsesmarkører via modulering av nøkkelveier og mål.

 

6. Konklusjon

Ved å bruke en integrert tilnærming ved å kombinerenettverksfarmakologi, molekylær docking, molekylær dynamikk og in vivo eksperimenter, belyste denne studien mekanismene somCistanche-basert formelforbedresglukolipid metabolsk forstyrrelse. Formelen virker viamulti-komponent, multi-target og multi-pathwaystrategier, primært medAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, ogESR1.

Dens modulering avlipid og aterosklerose, PI3K-AKT, ogMAPKveier bidrar til glykemisk kontroll, lipidregulering og vaskulær beskyttelse. Disse funnene gir et teoretisk grunnlag for dens kliniske anvendelse og fremtidig utvikling i håndtering av glukoselipidmetabolske forstyrrelser og tilhørende komplikasjoner.