Nätverksfarmakologi och molekylär dockningsstudie för att avslöja mekanismer förCistanche tubulosaExtrakt mot kronisk icke-bakteriell prostatit (CP/CPPS)

 

Abstrakt

Mål: Denna studie förutsäger systematiskt potentiella bioaktiva föreningar, kärnmålproteiner och molekylära mekanismer förCistanche tubulosamot kronisk icke-bakteriell prostatit via nätverksfarmakologi och molekylära dockningssimuleringar.Metoder: Aktiva ingredienser och motsvarande mål förCistanche tubulosascreenades med hjälp av TCMSP, PubChem, SwissTargetPrediction och andra offentliga databaser. Sjukdomsrelaterade mål för kronisk icke-bakteriell prostatit hämtades från GeneCards och OMIM-databaser. Skärningsmål för örter och sjukdomar importerades till STRING-plattformen för att konstruera nätverket Protein-Protein Interaction (PPI). DAVID-databasen antogs för Gene Ontology (GO) funktionell anrikning och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway anrichment analyser. Cytoscape-mjukvaran användes för att bygga ett "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease"-nätverk för screening av kärnmål och viktiga signalvägar. AutoDock Vina och PyMOL användes för att utföra molekylär dockningsvalidering mellan representativa bioaktiva föreningar och navmål.Resultat: Totalt 24 potentiella bioaktiva föreningar frånCistanche tubulosaidentifierades och 45 överlappande mål kopplade till dess intervention mot kronisk icke-bakteriell prostatit erhölls. PPI-nätverksanalys visade att TNF, Akt1, EGFR, STAT3 och MAPK1 fungerar som centrala navmål. GO och KEGG anrikningsresultat visade att de terapeutiska effekterna avCistanche tubulosaär huvudsakligen associerade med biologiska processer inklusive positiv reglering av PI3K-signalering, negativ reglering av apoptos och cellulärt svar på lipopolysackarid. Nyckelberikade signalvägar täcker HIF-1-vägen, AGE-RAGE-signalvägen vid diabetiska komplikationer och prostatacancerrelaterade vägar. Molekylära dockningsresultat visade att echinakosid, acteosid och cistanosid A uppvisar bindningsenergier lägre än -6,0 kcal/mol när de interagerar med Akt1, EGFR och TNF, vilket bekräftar robust bindningsaffinitet.Slutsats: Cistanche tubulosautövar skyddande effekter mot kronisk icke-bakteriell prostatit huvudsakligen genom bioaktiva beståndsdelar inklusive echinakosid, acteosid och cistanosid A. Dessa föreningar modulerar navproteiner som TNF, Akt1, EGFR och STAT3 och koordinerar HIF-1, AGE-RAGE och andra signalvägar. Genom att leverera antiinflammatoriska, immunmodulerande och anti-apoptotiska effekter undertrycker dessa föreningar tillsammans den patologiska utvecklingen av kronisk icke-bakteriell prostatit.

Nyckelord: Cistanche tubulosa; kronisk icke-bakteriell prostatit; nätverksfarmakologi; molekylär dockning; verkningsmekanism; echinakosid; akteosid; fenyletanoidglykosider

Introduktion

Kronisk icke-bakteriell prostatit, kliniskt klassificerad som kronisk prostatit/kronisk bäckensmärta syndrom (CP/CPPS), är en av de vanligaste urinvägarna som drabbar män och står för ungefär 90 % av alla prostatitfall. Typiska symtom inkluderar ihållande perinealt obehag, bäckensmärta och urinvägsdysfunktion, som allvarligt försämrar patienternas livskvalitet och mentala välbefinnande. Inom traditionell kinesisk medicin (TCM) faller detta tillstånd under de diagnostiska kategorierna "Essence Turbidity" och "Sperm Leakage". Dess patogenes tillskrivs i allmänhet brist på njuressens, ackumulering av fuktig värme och blodstas.

Konventionella västerländska behandlingar är huvudsakligen beroende av alfa-blockerare och icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel för att lindra symtomen. Dessa tillvägagångssätt begränsas emellertid av läkemedelsresistens, märkbara biverkningar och höga återfallsfrekvenser, utan målinriktade och stabila terapeutiska kurer. Viktigt är att kliniska och epidemiologiska bevis bekräftar att ihållande kronisk inflammation i prostatavävnad fungerar som en nyckelfaktor för prostatacancerprogression. Den inflammatoriska mikromiljön utlöser oxidativ stress, accelererar cellproliferation och hämmar normal apoptos, vilket främjar malign transformation av prostataepitelceller. Därför lindrar effektiv tidig intervention för kronisk icke-bakteriell prostatit inte bara obekväma symtom utan hjälper också till att minska risken för utveckling av prostatacancer.

Cistanche tubulosa, allmänt känd som Desert Ginseng, är den torkade köttiga stammen avCistanche tubulosa, en holoparasitisk växt av familjen Orobanchaceae. Enligt TCM-teorier bär den söta och salta smaker med varma egenskaper, och verkar främst på njur- och tjocktarmens meridianer. Det tonifierar njurens yang, fyller på essens och blod och har värderats i årtusenden för att stödja manlig reproduktiv hälsa och urinhälsa.

Nyckelfördel: Bland kommersiellt tillgängligaCistanchesorter, extrakt som härrör frånCistanche tubulosanaturligt innehålla betydligt högre koncentrationer av fenyletanoidglykosider (echinakosid, akteosid) jämfört medCistanche deserticola, som ger starkare farmakologisk aktivitet. Vår fabrik är specialiserad på standardiseradCistanche tubulosaråvaruextrakt.

 

Klicka på Bild för att få mer information

 

Supportive Service Of Wecistanche-För mer information om samarbete
E-post:wallence.suen@wecistanche.com

 

Modern farmakologisk forskning har bekräftat detCistanche tubulosafinns rikligt med fenyletanoidglykosider, polysackarider, iridoider och lignaner. Dessa föreningar utövar antiinflammatorisk, antioxidant, immunreglerande och anti-apoptotisk bioaktivitet. Dess kärn-TCM-funktion att tonifiera njuressensen matchar perfekt rotpatogenesen av njurbrist och kronisk bäckeninflammation som observerats hos CP/CPPS-patienter, vilket framhäver dess stora terapeutiska potential för prostatahälsostöd.

Traditionella kinesiska växtbaserade läkemedel fungerar via ett karakteristiskt verkningssätt med flera ämnen, flera mål och flera vägar. Denna studie integrerar nätverksfarmakologi och molekylär dockning för att systematiskt screena bioaktiva föreningar och kärnmolekylära mål förCistanche tubulosa. Vi konstruerar interaktiva biologiska nätverk och genomför analys av anrikningsvägar. Molekylär dockning verifierar ytterligare den direkta bindningskapaciteten mellan signaturföreningar och nyckelproteinmål. Denna forskning syftar till att klargöra den molekylära mekanismen genom vilkenCistanche tubulosalindrar kronisk icke-bakteriell prostatit. Den tillhandahåller vetenskapliga bevis för att vägleda klinisk tillämpning och stödja utveckling av nya kosttillskott och växtbaserade läkemedel med inriktning på välbefinnande för prostata.

1 Material och metoder

1.1 Screening av bioaktiva föreningar och motsvarande mål förCistanche tubulosa

Vi sökte i TCMSP-databasen med "Cistanche tubulosa" som nyckelord för att identifiera bioaktiva kandidatföreningar. Screening-tröskelvärden sattes som oral biotillgänglighet (OB) större än eller lika med 30 % och läkemedelslikhet (DL) större än eller lika med 0,18 för att behålla föreningar med gynnsam absorption och läkemedelsförmåga. Den kemiska strukturen och kanoniska SMILES-strängarna för varje kandidatförening hämtades från PubChem.

All SMILES-data importerades till SwissADME-plattformen. Endast föreningar graderade "Hög" för gastrointestinal absorption och som uppfyller minst två läkemedelslikhetskriterier behölls som bioaktiva kärningredienser för CP/CPPS-intervention. Potentiella proteinmål för kvalificerade föreningar förutspåddes med hjälp av SwissTargetPrediction-databasen baserad på kanonisk SMILES-information.

1.2 Samling av sjukdomsmål för kronisk icke-bakteriell prostatit

Vi använde nyckelordet "icke-bakteriell prostatit" för att hämta sjukdomsrelaterade mål från GeneCards och OMIM-databaserna. Dubblettposter togs bort för att upprätta en enhetlig måldatauppsättning för kronisk icke-bakteriell prostatit.

1.3 Identifiering av överlappande mål för örter och sjukdomar

Måluppsättningar avCistanche tubulosabioaktiva föreningar och kronisk icke-bakteriell prostatit kartlades och jämfördes. Onlineverktyget Venny 2.1.0 användes för att generera Venn-diagram och screena överlappande mål, som representerar de potentiella terapeutiska målen förCistanche tubulosamot CP/CPPS.

1.4 Konstruktion av nätverk för protein–proteininteraktion (PPI).

Överlappande mål laddades upp till databasen STRING. Organismen sattes somHomo sapiens, konfidensgräns=0.400, med alla andra parametrar som standard. Det resulterande PPI-nätverket exporterades för efterföljande visualisering och topologisk analys.

1.5 GO-funktion och KEGG Pathway Enrichment Analysis

DAVID-databasen användes för att tolka biologiska funktioner och signalvägar berikade av överlappande mål. Art sattes somHomo sapiens, med signifikanströskeln P < 0,05. De 10 bästa berikade GO-termerna och de 20 bästa KEGG-vägarna valdes ut. Onlineplattformen Bioinformatics användes för att visualisera resultat via stapeldiagram och bubbeldiagram.

1.6 Konstruktion av nätverket "Herb–Compound–Target–Pathway–Disease"

All standardiserad måldata importerades till Cytoscape 3.10.0 för att bygga ett nätverk i flera lager. Nodkategorier inkluderar ört (Cistanche tubulosa), Bioaktiv förening, målprotein, signalväg och sjukdom (kronisk icke-bakteriell prostatit). Topologiska parametrar beräknades för att identifiera navföreningar och kärnmål. Noder färgades efter kategori, och nätverkslayouten optimerades för att visa interaktiva relationer intuitivt.

1.7 Molekylär dockningsvalidering

För att verifiera förutsägelser från nätverksfarmakologi valde vi de 5 bästa navmålen från PPI-nätverket (rankade efter gradvärde) och topp 3 bioaktiva föreningar avCistanche tubulosaför molekylär dockning. Tredimensionella kristallstrukturer av målproteiner laddades ner från RCSB PDB-databasen. PyMOL-programvaran användes för förbearbetning: avlägsnande av vattenmolekyler och samkristalliserade naturliga ligander. Molekylära strukturer av bioaktiva föreningar laddades ner från PubChem och konverterades till SDF-format.

AutoDock Vina användes för molekylär dockning med standardparametrar. Bindningsaffinitet användes för att utvärdera ligand-receptorinteraktionsstyrka; bindningsenergi Mindre än eller lika med -5,0 kcal/mol definierades som effektiv bindning. PyMOL användes för att visualisera dockningsställningar och intermolekylära interaktioner.

2 resultat

2.1 Screening av bioaktiva föreningar och mål förCistanche tubulosa

Totalt 24 bioaktiva föreningar screenades från TCMSP, främst fenyletanoidglykosider, polysackarider, iridoider och lignaner. Efter målförutsägelse via SwissTargetPrediction och deduplicering samlades 604 potentiella proteinmål kopplade till dessa föreningar.

2.2 Screening av sjukdomsmål för kronisk icke-bakteriell prostatit

Efter sammanslagning och deduplicering av data från GeneCards och OMIM erhölls 553 sjukdomsassocierade mål för kronisk icke-bakteriell prostatit. Målkartläggning genererade 45 överlappande ört-sjukdomsmål, visualiserade i ett Venn-diagram.

2.3 Konstruktion och analys av PPI-nätverk

De 45 överlappande målen importerades till STRING och bildade ett PPI-nätverk innehållande 42 noder och 658 kanter, visualiserade i Cytoscape. Hub-mål med de högsta gradvärdena inkluderade TNF, Akt1, Bcl-2, EGFR och PTGS2. Andra nyckelnoder med hög anslutningsbarhet var STAT3, mTOR, MAPK3, PPARG och GSK3B. Dessa proteiner spekuleras i att fungera som kärnreglerande noder för de skyddande effekterna avCistanche tubulosamot CP/CPPS.

2.4 GO och KEGG berikningsanalys av kärnmål

GO-anrikningsanalys identifierade 350 Biological Process (BP) poster, 56 Cellular Component (CC) poster och 59 Molecular Function (MF) poster. Bästa biologiska processer inkluderade positiv reglering av PI3K-signalering, negativ reglering av apoptotisk process och cellulärt svar på lipopolysackarid. Huvudcellulära komponenter täckte cytosol, cytoplasma, axoner och tidiga endosomer; dominerande molekylära funktioner innehöll proteinkinasaktivitet och serin/treoninkinasaktivitet.

Anrikning av KEGG-vägar gav 142 signifikant anrikade vägar (P < 0,05). De 20 bästa vägarna valdes ut för visualisering av bubbelplottar, inklusive HIF-1-signalvägen, AGE-RAGE-signalvägen, prostatacancervägen, PD-L1-uttrycksvägen och PD-1-kontrollpunktsvägen i cancer och C-typ lektinreceptorsignaleringsvägen. Dessa vägar deltar i stor utsträckning i inflammation, immunbalans, cellproliferation och apoptos, vilket bekräftar attCistanche tubulosareglerar CP/CPPS-patologi genom flervägskoordination.

2.5 Nätverksanalys "ört–förening–mål–väg–sjukdom”

De 10 mest berikade KEGG-vägarna, associerade mål och motsvarande bioaktiva föreningar importerades till Cytoscape. Föreningar med de högsta gradvärdena var echinakosid, akteosid och cistanosid A, erkända som primära aktiva beståndsdelar iCistanche tubulosa. Viktiga mål inkluderade mTOR, MAPK1, MAPK3, EGFR, Akt1 och STAT3. Mycket anslutna vägar var prostatacancerväg, HIF-1 signalväg, AGE-RAGE-signalväg och PI3K/Akt-relaterad signalering.

Nätverket visade att en enda förening avCistanche tubulosakan binda flera mål för att modulera HIF-1-, AGE-RAGE- och PI3K/Akt-kaskader för att ge antiinflammatoriska, immunmodulerande och anti-apoptotiska fördelar. Under tiden kan olika föreningar samtidigt verka på flera noder inom samma väg för att uppnå synergistisk effekt. Detta stöder starkt den reglerande egenskapen hos flera komponenter, flera mål, flera vägarCistanche tubulosa.

2.6 Molekylära dockningsresultat

Dockningssimuleringar mellan kärnföreningar och navmål bekräftade tillförlitlig bindningsaktivitet: Echinakosid visade bindningsenergier på -9,4 kcal/mol (Akt1) och -8,8 kcal/mol (EGFR); Acteosid uppnådde bindningsenergier på -9,6 kcal/mol (Akt1) och -8,8 kcal/mol (EGFR); Cistanosid A nådde -9,2 kcal/mol (Akt1) och -8,3 kcal/mol (EGFR). Alla bindningsenergier var under -6,0 kcal/mol, vilket indikerar stabila bindningsinteraktioner mellan bioaktiva föreningar och målproteiner.

3 Diskussion

Kronisk icke-bakteriell prostatit (CP/CPPS) är en refraktär urinvägssjukdom hos män. Ihållande kronisk inflammatorisk mikromiljö minskar inte bara patienternas livskvalitet, utan ökar också långsiktiga risker för prostatacancerprogression. Ur TCM-perspektivet uppstår dess patologi från stagnation i fuktig värme i kombination med brist på njuressens, vilket passar perfekt med den traditionella tillämpningen avCistanche tubulosasom en njurförstärkande essensört. Samtida farmakologiska bevis bekräftar detCistanche tubulosamodulerar inflammatoriska signalnätverk via multi-compound synergism, balanserar den inflammatoriska mikromiljön och bromsar CP/CPPS-progression.

Denna studie antog nätverksfarmakologi kombinerat med molekylär dockning för att systematiskt dissekera de bioaktiva föreningarna, kärnmålen och signalvägarna som är ansvariga för de skyddande effekterna avCistanche tubulosamot kronisk icke-bakteriell prostatit.

Bland de 24 identifierade bioaktiva föreningarna uppvisar echinakosid och acteosid (primära fenyletanoidglykosider) den högsta anslutningsbarheten inom nätverket. Flera studier har validerat den antiinflammatoriska styrkan hos fenyletanoidglykosider, som kan undertrycka frisättning av pro-inflammatoriska faktorer och lindra inflammatorisk infiltration i prostatavävnad. Echinakosid hämmar NF-KB-kaskader för att nedreglera TNF-, IL-6 och andra pro-inflammatoriska cytokiner. Acteosid reglerar PI3K/Akt-vägen för att undertrycka inflammatoriska svar och modulera cellulär apoptos. Som signaturföreningar avCistanche tubulosa, fungerar fenyletanoidglykosider synergistiskt med polysackarider och iridoider för att omforma den störda inflammatoriska mikromiljön hos CP/CPPS-patienter.

Kommersiell anmärkning: Cistanche tubulosainnehåller mycket högre koncentrationer av fenyletanoidglykosid än andra cistanche-arter, vilket gör extrakt av denna sort till det överlägsna råmaterialet för prostatastödstillskottsformuleringar.

PPI-nätverksanalys identifierade TNF, Akt1, EGFR, STAT3 och MAPK1 som centrala terapeutiska mål. TNF fungerar som en central drivkraft för inflammatoriska kaskader i CP/CPPS, och aktiverar NF-KB- och MAPK-vägar för att utlösa massiv utsöndring av IL-1 , IL-6 och andra inflammatoriska mediatorer. Akt1 och EGFR är vitala kinaser som styr cellproliferation, differentiering och apoptos. Undertryckande av överdriven EGFR-aktivering lindrar prostatainflammation och vävnadsfibros. Kronisk prostatit utlöser prostata epitelial hyperplasi och vävnadsremodellering; överaktiverad EGFR och STAT3 förstärker inflammatorisk signalering och representerar kritiska biomarkörer som kopplar kronisk inflammation till prostatatumörbildning. Genom att rikta in sig på dessa proteiner,Cistanche tubulosabioaktiva ämnen blockerar inflammatoriska stormar och återställer balansen mellan cellproliferation och apoptos.

GO-anrikningsresultat avslöjade att kärnmål deltar i PI3K-signaleringsreglering, apoptotisk modulering och svar på bakteriell lipopolysackarid, vilket belyser fokus på inflammationskontroll och cellöverlevnadsbalans. KEGG-berikning identifierade ytterligare nyckelvägar: HIF-1-vägen aktiveras under inflammatorisk hypoxi, vilket driver VEGF- och iNOS-uttryck för att främja vävnadsskada; Aktivering av AGE-RAGE-vägen inducerar oxidativ stress och inflammation, vilket påskyndar kronisk sjukdomsprogression; C-typ lektinreceptorsignalering modulerar medfödda immunsvar under sterila inflammatoriska tillstånd.

Noterbart är att prostatacancervägen framträder framträdande i anrikningsresultat, vilket tyder på detCistanche tubulosakan begränsa vävnadshyperplasi och fibros utlöst av förlängd CP/CPPS. Anrikning av PD-L1/PD-1 immunkontrollpunktsvägen innebär också regulatoriska effekter på T-cells immunsvar, som matchar den ihållande låggradiga inflammationen som är karakteristisk för CP/CPPS.

Molekylära dockningsresultat visade att echinakosid, acteosid och cistanosid A bildar stabila komplex med Akt1, EGFR, TNF och andra navproteiner. Acteosid visade den starkaste bindningsaffiniteten med Akt1, vilket indikerar dess potential att reglera PI3K/Akt-signaleringskaskaden. Även om bindningsaffiniteten mot TNF var relativt måttlig, uppfyllde alla värden den effektiva bindningströskeln. Dessa strukturella simuleringsdata validerar de förutsägelser som genereras av nätverksfarmakologi och ger preliminära strukturella bevis för direkta interaktioner mellanCistanche tubulosabioaktiva föreningar och kärnmålproteiner.

Sammanfattning

Med hjälp av nätverksfarmakologi och molekylär dockning förutspådde denna forskning systematiskt de bioaktiva föreningarna, kärnproteinmålen och signalvägarna genom vilkaCistanche tubulosalindrar kronisk icke-bakteriell prostatit. Resultaten illustrerar dess multikomponent-, multi-target- och multi-pathway-arbetsmekanism.Cistanche tubulosaförlitar sig främst på fenyletanoidglykosider (echinakosid, acteosid och relaterade glykosider) för att interagera med TNF, Akt1, EGFR, STAT3 och andra navproteiner. Den modulerar HIF-1, AGE-RAGE och C-typ lektinreceptorsignaleringsvägar för att leverera antiinflammatoriska, immunmodulerande och anti-apoptotiska effekter. Denna studie klargör den molekylära grunden förCistanche tubulosaför prostatahälsostöd, erbjuder vetenskaplig referens för standardiserad växtbaserad tillämpning och ny naturlig produktutveckling för mäns välbefinnande.