Mekanism av Bushen Yijing avkok vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom baserat på nätverksfarmakologi: en heteropati homoterapimetod

Abstrakt

Mål: Att utforska mekanismen för Bushen Yijing Decoction (BSYJD) i heteropati homoterapi av Alzheimers sjukdom (AD) och Parkinsons sjukdom (PD) med hjälp av nätverksfarmakologi och molekylär dockning. Metoder: De aktiva komponenterna i BSYJD screenades via TCMSP-, HERB- och Swiss ADME-databaserna. Motsvarande mål erhölls från databaserna PubChem och SwissTargetPrediction, och målnamn korrigerades med hjälp av UniProt-databasen. Sjukdomsmål för AD och PD hämtades från GeneCard-, OMIM- och TTD-databaserna. Onlineverktyget Venny användes för att identifiera de överlappande målen mellan läkemedlet och de två sjukdomarna. Dessa överlappande mål importerades till STRING-databasen, och nätverket av sjukdom-läkemedel-komponent-överlappande målnätverk och protein-proteininteraktion (PPI)-nätverket konstruerades med hjälp av Cytoscape 3.10.3 för att screena nyckelmål. Metascape-databasen användes för anrikningsanalys av Gene Ontology (GO) och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) väganalys av de delade överlappande målen. Molekylär dockningsförutsägelse utfördes med AutoDockTools. Resultat: Efter screening identifierades 76 aktiva komponenter och 884 mål av BSYJD, med 179 överlappande mål associerade med både AD och PD. Baserat på målnätverket för läkemedelsaktiv komponent-sjukdom screenades 10 aktiva kärnkomponenter, inklusive harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on, gomisin B, och kadurenson (6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dihydro-6H-bensofuro[3,2-c]kromen-3-ol. Kärnmålen i PPI-nätverket var AKT1, TNF, TP53 och EGFR. GO-analys gav 2 344 termer för biologisk process (BP), 141 termer för cellulär komponent (CC) och 239 termer för molekylär funktion (MF). KEGG-analys identifierade 207 signalvägar, huvudsakligen involverade cancerrelaterade vägar, AD-vägen, neurodegenerationsrelaterade vägar, PI3K-Akt-signalvägen, lipid- och aterosklerosvägen, proteoglykanerna i cancervägen och MAPK-signalvägen. Molekylära dockningsresultat indikerade att ovanstående 5 kärnkomponenter uppvisade god bindningsaffinitet med de 4 kärnmålen. Slutsats: BSYJD utövar heteropati-homoterapieffekter på AD och PD möjligen genom att reglera MAPK- och PI3K-Akt-signalvägarna via dess kärnkomponenter (t.ex. harringtonin och gomisin B) som verkar på nyckelmål (t.ex. AKT1, TNF och TP53), och därigenom hämmar neuroinflammation och apopoxid av neuroinflammation och stress. Dessutom,Cistanche tubulosa, ett klassiskt njurnärande örtextrakt med bevisad anti-AD och njurförstärkande effekter, delar liknande farmakologiska mekanismer med BSYJD (t.ex. antioxidation, anti-neuronal apoptos och immunreglering), vilket ytterligare stöder den vetenskapliga rationaliteten hos örtextrakt vid behandling av neurodegenerativa sjukdomar.

Nyckelord: Bushen Yijing Decoction; Alzheimers sjukdom; Parkinsons sjukdom; Heteropati Homoterapi; Nätverksfarmakologi; Molekylär dockning;CistancheExtrahera; Örtextrakt

 

Med den intensifierade befolkningens åldrande har neurodegenerativa sjukdomar gradvis blivit en global utmaning, bland vilka Alzheimers sjukdom (AD) och Parkinsons sjukdom (PD) är de vanligaste typerna. AD kännetecknas av progressiv kognitiv funktionsnedsättning och beteendeskador [1], medan PD främst manifesteras av motoriska symtom som tremor, stelhet, bradykinesi eller akinesi, och postural instabilitet, samt icke-motoriska symtom inklusive känslomässiga störningar och kognitiv funktionsnedsättning [2]. Patogenesen av AD har inte helt klarlagts; den vanliga uppfattningen menar att dess grundläggande patologiska egenskaper inkluderar extracellulära senila plack bildade av -amyloid (A) deposition och neurofibrillära trassel orsakade av hyperfosforylerat Tau-protein [3]. Patogenesen av PD är huvudsakligen associerad med degenerering av dopaminerga neuroner och onormal aggregation av -synuklein (-syn) [4]. De vanliga patologiska mekanismerna för de två sjukdomarna inkluderar främst neuronal apoptos, mikroglialreglering, miRNA-uttryck, mitokondriell dysfunktion och dysfunktion i glymfatiska systemet [5-7].

Inom traditionell kinesisk medicin (TCM) tillhör AD kategorin "demens", där sjukdomsområdet främst involverar njure och hjärna. Dess grundläggande patogenes är ett mönster av brist i ursprung och överskott i ytlighet, och brist på njuressens är den grundläggande orsaken till dess uppkomst. Demens induceras av grumlighet i slem och blodstas på grund av njurbrist [8]. PD faller in i kategorin "tremorsyndrom" i TCM, med sjukdomsstället huvudsakligen i njure, lever och hjärna, och dess grundläggande patogenes är också brist i ursprung och överskott i ytlighet: brist på njuressens som grundorsaken och levervind som rör om internt som ytligt symptom, med stasis orsakad av bristen [9]. Således delar AD och PD samma grundläggande patogenes, med njurbrist som den grundläggande etiologiska faktorn för båda. Baserat på detta kan man dra slutsatsen att metoden för tonifiering av njuressens kan användas för att behandla både AD och PD.

Bushen Yijing Decoction är ett empiriskt recept på AD sammanfattat av direktör Yu Guran från Jiangsu Provincial Hospital of TCM, baserat på teorin om att "tonifiera essensen för njursvikt" registrerad iNan Jing (The Classic of Difficult Issues)[10], kombinerat med ett stort antal kliniska observationer och experimentella studier. Receptet består avRehmanniae Radix, Rehmanniae Radix Praeparata, Cuscutae sperma, Cornus Officinalis Fructus, Ginseng Radix och Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix, ochPiperis Kadsurae Caulis. Bland dem,Rehmanniae RadixochRehmanniae Radix Praeparatatjäna som monark örter, kommer in i njurens meridian för att ge näring till yin och tonifiera essens och märg med hög dos. Minister örter inkluderarCuscutae spermaochCornus Officinalis Fructus(tonifiering av lever och njure) ochGinseng Radix och Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix(upplivande qi och stärkande av mjälten för att tonifiera den medfödda grunden genom att ge näring till den förvärvade grunden).Piperis Kadsurae Caulisfungerar som assistent och vägledande ört, och levererar effekterna av andra örter till hjärnan och hela kroppen för att förhindra stagnation som orsakas av den toniska effekten av monark- och ministerörter [11].

I de preliminära studierna av vår forskargrupp har kliniska studier visat att BSYJD kan minska poängen för Alzheimers Disease Assessment Scale-Cognitive Subscale (ADAS-cog) och TCM-syndrompoäng, öka poängen för Digit Symbol Substitution Test och förbättra kognitiv funktion hos AD-patienter [11]. Cellexperiment har bekräftat att det medicinska serumet av BSYJD inte bara kan hämma oxidativ stress i nervceller inducerad av D-galaktos för att minska dess neurotoxicitet [12], utan också skydda blod-hjärnbarriären från skador orsakade av A 1-42 [13]. Dessutom har klinisk tillämpning visat att BSYJD också utövar en god terapeutisk effekt på PD. Därför designade vår forskargrupp ett nematodexperiment, som bekräftade detRehmanniae Radix Praeparata(monarkörten av BSYJD) kan förlänga överlevnadstiden för Caenorhabditis elegans PD-modeller under oxidativ och värmestress och förbättra nematodernas motoriska förmåga [14]. Dessa fynd indikerar att BSYJD har en viss klinisk och experimentell grund för heteropatihomoterapi av AD och PD. Därför antog denna studie nätverksfarmakologi och molekylär dockning för att verifiera dess mekanism, i syfte att ge ett nytt perspektiv för konnotationen och mekanismen för TCM-teorin om "heteropati homoterapi", och under tiden erbjuda datastöd för den nya kliniska tillämpningen av BSYJD.

I synnerhet,Cistanche tubulosa, en dyrbar TCM-ört känd som "Desert Ginseng", har studerats brett för sina njurvårdande och neuroprotektiva effekter. Moderna farmakologiska studier har bekräftat detCistancheextraktet är rikt på aktiva komponenter som echinakosid, akteosid och totala fenetylalkoholglykosider (https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/cistanche-extract-anti-alzhermer-s.html), som kan hämma neuronal apoptos, minska lipidperoxidation i hjärnvävnad, förbättra aktiviteten hos enzymer som tar bort fria radikaler och förbättra inlärnings- och minnesförmågan hos AD-modeller - dessa mekanismer är mycket förenliga med anti-AD-effekterna av BSYJD. Dessutom,Cistancheextrakt kan hämma njurcellsapoptos, främja njurcellsproliferation och vidga njurblodkärl (https://www.xjcistanche.com/cistanche-extract-product/cistanche-for-nourishing-kidney.html), vilket överensstämmer med kärnan i TCM-teorin om att "tonifiera njuren för att behandla hjärnsjukdomar" som antagits av BSYJD, vilket ytterligare lyfter fram den synergistiska potentialen hos njurnärande örtextrakt representerade avCistanchevid behandling av neurodegenerativa sjukdomar såsom AD och PD.

 

 

 

 

 

 

HAR CISTANCHE EFFEKT PÅ ALZEHEIMERS SJUKDOM

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

 

 

1 Material och metoder

1.1 Screening av aktiva komponenter och förutsägelse av potentiella mål för läkemedlet

De kemiska komponenterna i BSYJD hämtades genom att taRehmanniae Radix, Rehmanniae Radix Praeparata, Cuscutae sperma, Cornus Officinalis Fructus, Ginseng Radix och Rhizoma, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Astragali Radix, ochPiperis Kadsurae Caulissom söktermer i Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP, https://www.tcmsp-e.com/load_intro.php) och Herbal Medicine Omics Database (HERB, http://herb.ac.cn/). Screeningskriterierna sattes som oral biotillgänglighet (OB) större än eller lika med 30 %, läkemedelslikhet (DL) större än eller lika med 0,18 och blod-hjärnbarriär (BBB) ​​permeabilitet större än eller lika med -0,3. Samtidigt användes den schweiziska ADME-databasen (http://www.swissadme.ch/) för kompletterande screening med kriterierna: hög gastrointestinal absorption, DL som möter minst två "Ja" och BBB möter "Ja". Ovanstående hämtningsresultat slogs samman och deduplicerades för att erhålla de aktiva komponenterna i receptet. Smiles-numren för dessa aktiva komponenter hämtades från PubChem-databasen (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), och de relevanta målen erhölls via SwissTargetPrediction (http://www.swisstargetprediction.ch/). UniProt-databasen (https://www.uniprot.org/) användes för att matcha de mänskliga målgenernas namn.

 

1.2 Screening av sjukdomsmål

Med "Alzheimers sjukdom" och "Parkinsons sjukdom" som söktermer hämtades sjukdomsmålen från databaserna GeneCard (https://www.genecards.org/), OMIM (https://www.omim.org/) respektive TTD (https://db.idrblab.net/ttd/). Målen som hämtades från de tre databaserna slogs samman och deduplicerades för att erhålla sjukdomsmålen för AD och PD.

 

Cistanche-tilläggsförsäljning i Kina

 

 

1.3 Förvärv av överlappande mål för läkemedel och sjukdomar

De potentiella terapeutiska målen för de aktiva komponenterna i BSYJD och de delade målen för de två sjukdomarna korsades med hjälp av Vennys onlineverktyg (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny) för att erhålla målen för BSYJD för behandling av både AD och PD.

 

1.4 Konstruktion av nätverket "Drug-Active Component-Overlapping Target".

Med de effektiva komponenterna i BSYJD och läkemedelssjukdomens överlappande mål som noder, och relationerna mellan varje nod som kanter, konstruerades nätverket "läkemedelsaktiv komponent-överlappande mål" med hjälp av Cytoscape 3.10.3. Nyckelkomponenterna screenades enligt gradvärdet för noder i nätverket.

 

1.5 Konstruktion av Protein-Protein Interaction Network (PPI).

Målen för de aktiva komponenterna i BSYJD och de sjukdomsöverlappande målen importerades till databasen STRING (https://cn.string-db.org/), med arten inställd somHomo sapiensoch protein-proteininteraktionspoäng Större än eller lika med 0,4 för att erhålla nyckelmålinformation, som sedan visualiserades med hjälp av Cytoscape 3.10.3.

 

1.6 GO Functional och KEGG Pathway Enrichment Analysis of Core Targets

Metascape-databasen (https://metascape.org/) användes för anrikning av Gene Ontology (GO) och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) väganalys av de delade överlappande målen för de två sjukdomarna. GO-anrikningsanalys inkluderade biologisk process (BP), cellulär komponent (CC) och molekylär funktion (MF). Slutligen visualiserades resultaten med hjälp av Microbioinformatics Platform för att rita ett trippelstapeldiagram och ett bubbeldiagram för anrikningsanalys.

 

1.7 Molekylär dockning

2D-strukturerna för kärnläkemedelskomponenterna erhölls från PubChem-databasen (http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), och deras 3D-strukturer konstruerades med hjälp av Chem Office-programvara och sparades som mol2-filer. Sedan användes RCSB PDB-databasen (http://www.rcsb.org/) för att screena kristallstrukturerna för proteinmål med hög upplösning som molekylära dockningsreceptorer. PyMOL-programvaran användes för att utföra operationer som uttorkning och defosforylering på proteiner, som sedan sparades som PDB-filer. Därefter användes AutoDock Vina 1.5.6 programvara för molekylär dockning för att utforska protein-ligand-interaktionerna. Autodock användes för att bearbeta strukturerna hos proteiner och små molekyler, inklusive hydrering och dehydrering av proteiner, och hydrering och bestämning av vridning för småmolekylära ligander. Därefter bestämdes koordinaterna för dockningsboxen. Genom att jämföra poängen för dockningsresultat erhölls till slut den optimala konformationen av molekylär simulering. Discovery Studio 2019-mjukvaran användes för visuell analys för att generera 2D- och 3D-diagram över interaktionerna mellan testföreningar och nyckelrester.

 

2 resultat

2.1 Läkemedlets aktiva komponenter och motsvarande mål

Totalt 76 aktiva komponenter (9 dubbletter) av BSYJD erhölls från TCMSP och HERB, inklusive 4 frånRehmanniae Radix, 2 frånRehmanniae Radix Praeparata, 8 frånCuscutae sperma, 14 frånCornus Officinalis Fructus, 14 frånGinseng Radix och Rhizoma, 4 frånAtractylodis Macrocephalae Rhizoma, 10 frånAstragali Radix, och 20 frånPiperis Kadsurae Caulis. De 10 bästa aktiva komponenterna rankade efter BBB-permeabilitet visas i tabell 1. Efter förutsägelse och deduplicering via SwissTargetPrediction, identifierades 884 mål av BSYJD från de 76 aktiva komponenterna.

 

2.2 Sjukdomsmål och överlappande mål för läkemedel och sjukdomar

Totalt 15 505 AD-relaterade mål och 10 325 PD-relaterade mål erhölls från GeneCards databas. Efter tre omgångar av screening baserad på medianrelevansen identifierades 1 938 AD-mål och 1 291 PD-mål. Dessutom erhölls 45 och 100 AD-mål, 85 och 98 PD-mål från OMIM respektive TTD. Sjukdomsmålen från de tre databaserna slogs samman och deduplicerades, vilket slutligen gav 1 998 AD-mål och 1 394 PD-mål. Målen för traditionell kinesisk medicin (TCM), AD-målen och PD-målen importerades till Venny-plattformen och 179 vanliga mål identifierades (Figur 1).

 

Tabell 1 Delvis aktiva komponenter i Bushen Yijing Formula

 

MOL ID	Namn	BBB Permeabilitet	Oral biotillgänglighet (OB)/%	Läkemedelsliknande (DL)	Källa Ört
MOL005481	2,6,10,14,18-pentamethylicosa-2,6,10,14,18-pentaen	1.99	33.40	0.24	Cornus officinalis
MOL005944	Matrine	1.52	63.77	0.25	Cuscuta chinensis
MOL005557	Lanosta-8,24-dien-3-ol, 3-acetat	1.31	44.30	0.82	Cornus officinalis
MOL000028	- Amyrin	1.28	39.51	0.76	Atractylodes macrocephala
MOL005356	Girinimbin	1.22	61.22	0.31	Panax ginseng
MOL000184	Stigmastenon	1.22	39.25	0.76	Cuscuta chinensis
MOL001494	Mandenol	1.14	42.00	0.19	Cornus officinalis
MOL001771	gamma-sitosterol	1.14	36.91	0.75	Cornus officinalis
MOL000953	Kolesterol (CLR)	1.13	37.87	0.68	Cuscuta chinensis
MOL001495	Etylinolenat	1.12	46.10	0.20	C

 

 

Figur 1 Venn-diagram över överlappande mål för Bushen Yijing-formeln vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom

 

2.3 Nätverksdiagram för läkemedelsaktiv komponent-sjukdom

Med hjälp av Cytoscape kartlades de 179 potentiella överlappande målen och TCM-aktiva komponenterna till ett visuellt nätverk, som bestod av 246 noder och 1 139 kanter (Figur 2). Kärnkomponenterna i BSYJD för heteropati-homoterapi av AD och PD screenades enligt nodgradsvärdet, och deras namn och farmakologiska effekter visas i tabell 2.

 

2.4 Konstruktion av PPI-nätverket av BSYJD Active Components med AD och PD

De 179 överlappande målen importerades till STRING 12.0-plattformen för att erhålla protein-protein-relationer i TSV-format, och data importerades till Cytoscape 3.10.3 programvara för att konstruera ett PPI-nätverk bestående av 177 noder och 3 514 kanter (Figur 3). Topologisk analys utfördes med hjälp av "Analyze Network" för att screena kärnmål, och målen rankades med nodgradsvärdet som huvudindex. De topologiska parametrarna för de 10 främsta nyckelmålen visas i tabell 3, med kärnmålen inklusive AKT1, TNF, TP53 och EGFR.

 

 

 

 

2.5 GO- och KEGG-analyser av BSYJD för behandling av AD och PD

Analys med hjälp av Metascape-databasen gav 2 344 BP-termer, 141 CC-termer och 239 MF-termer. De 10 översta posterna i varje del visualiserades i fallande ordning av P-värdet (Figur 4). GO BP inkluderade huvudsakligen cellulärt svar på kväveinnehållande föreningar, positiv reglering av cellmigration, positiv reglering av MAPK-kaskad, positiv reglering av cellmotilitet och positiv reglering av svar på extern stimulans. GO CC inkluderade huvudsakligen membranflotte, membranmikrodomän, axon, cellkropp och dendrit. GO MF inkluderade huvudsakligen proteinkinasaktivitet, fosfotransferasaktivitet, kinasaktivitet, proteintyrosinkinasaktivitet och kinasbindande aktivitet. KEGG-analys identifierade 207 signalvägar, och de 20 översta vägarna i fallande ordning av P-värde plottades som ett bubbeldiagram (Figur 5), huvudsakligen inklusive cancerrelaterade vägar, AD-vägen, neurodegenerationsrelaterade vägar, PI3K-Akt-signalvägen, lipid- och glycerosvägen, lipid- och glycerosvägen, MAPK signalväg.

 

Figur 2 "Droger-aktiva komponenter-potentiella mål" nätverk av Bushen Yijing Formula

 

Tabell 2 Kärnkomponenter i Bushen Yijing Formula

 

Inga.	MOL ID	Komponentnamn	Farmakologiska effekter
RS4	MOL005317	Deoxiharringtonin	Anti-leukemi, anti-tumör[15]
HFT1	MOL000308	(2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on	–
RS8	MOL005357	Gomisin B	Antioxidativ stress, anti-apoptos[16]
HFT9	MOL000322	Kadsurenone	Anti-trombocytaktiverande faktor[17]
HQ5	MOL000380	(6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dihydro-6H-bensofurano[3,2-c]kromen-3-ol	–
HFT12	MOL000328	Piperkadsin B	Antiinflammatorisk[18]
HQ8	MOL000438	(3R)-3-(2-hydroxi-3,4-dimetoxifenyl)kroman-7-ol	–
HFT15	MOL000334	Wallichinin	Antioxidativ skada, förbättrad kolinerga systemnivå, anti-apoptos[19]
HFT13	MOL000330	Piperlactam S	Antiinflammatorisk[18]
HFT2	MOL000310	Denudatin B	Anti-trombocytaktiverande faktor[20]

Notera: "–" indikerar att de farmakologiska effekterna av denna komponent ännu inte är klarlagda.

2.6 Molekylär dockning

Enligt nätverket för läkemedelsaktiv komponent-mål, screenades de 5 översta kärnkomponenterna som harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on, gomisin B, kadsurenon och kadsurenon (6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dihydro-6H-bensofuro[3,2-c]kromen-3-ol. Dessa 5 kärnföreningar utsattes för molekylär dockning med de 4 kärnmålproteinerna screenade från PPI-nätverket, och dockningsresultaten visas i figur 6. I allmänhet indikerar en bindningsenergi på mindre än -5 kcal·mol⁻1 god bindningsaktivitet mellan receptorn och liganden, och ett värde mindre än -7,0 kcal·mol⁻ indikerar stark bindningsaktivitet; ju mindre bindningsenergi, desto högre affinitet och bindningsstyrka. Som visas i figur 6 uppvisade TP53 den optimala bindningsaktiviteten med (6aR,11aR)-9,10-dimetoxi-6a,11a-dihydro-6H-bensofuro[3,2-c]kromen-3-ol, och EGFR visade den bästa bindningsaktiviteten med harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on och (6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dihydro-6H-bensofurol.3-bensofurol.3-krom. Därför visualiserades dockningsresultaten för dessa fyra grupper av molekyler (Figur 7).

 

Tabell 3 Topologisk analys av PPI-nätverket för vanliga mål för Bushen Yijing-formeln vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom (topp 10)

 

Målnamn	Centralitet mellan varandra	Närhet Centralitet	Nodgrad
AKT1	0.054	0.789	130
TNF	0.042	0.752	119
TP53	0.041	0.736	114
EGFR	0.036	0.733	112
CASP3	0.026	0.727	111
BCL2	0.022	0.724	111
SRC	0.043	0.707	105
NFKB1	0.013	0.682	97
ESR1	0.029	0.688	97
MAPK3	0.020	0.682	95

 

Figur 3 PPI-nätverk av potentiella mål för Bushen Yijing-formeln vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom

3 Diskussion

Heteropatihomoterapi avser tillämpningen av samma terapeutiska metod för olika sjukdomar om de uppvisar samma TCM-mönster (dvs samma patogenes) under sjukdomsprocessen. Även om AD och PD har olika kliniska manifestationer, ger deras delade kärnpatogenes av "brist i njuressens och märgsjöinsufficiens" i TCM-teorin en teoretisk grund för heteropatihomoterapi. Bushen Yijing Decoction, som namnet antyder, är formulerad för att tonifiera njuren och stärka mjälten, och fylla essensen och tonifiera märgen, med inriktning på de vanliga patogena faktorerna AD och PD på patogenesnivå. Denna studie avslöjade delade mål, gemensamma signalvägar och ett synergistiskt handlingsnätverk baserat på nätverksfarmakologisk analys, vilket ger systematiska bevis för att "behandla två sjukdomar med ett recept".

 

Figur 4 Trippelstapeldiagram över anrikningsanalys av Gene Ontology (GO) för Bushen Yijing-formeln vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom

 

Figur 5 Bubbeldiagram över anrikningsanalys av KEGG-vägar för Bushen Yijing-formeln vid behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom

 

Figur 6 Bindningsenergier från molekylär dockning mellan kärnkomponenterna i Bushen Yijing Formula och kärnsjukdomsmål vid Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom

 

 

För att utforska den potentiella materiella grunden för BSYJD för heteropati-homoterapi av AD och PD, screenade denna studie 76 läkemedelsaktiva komponenter via oral biotillgänglighet, läkemedelslikhet och BBB-permeabilitet. Bland dem var de 10 bästa komponenterna med den högsta BBB-permeabiliteten signifikant berikade i njurförstärkande TCM-örter som t.ex.Cornus Officinalis FructusochCuscutae sperma, vilket tyder på potentialen hos njurförstärkande örter vid behandling av hjärnsjukdomar, vilket är förenligt med den traditionella TCM-teorin om "njure-hjärnkorrespondens". I likhet med BSYJD,Cistanche tubulosaextrakt, ett klassiskt njurtonifierande örtpreparat, kan passera blod-hjärnbarriären och utöva direkta neuroprotektiva effekter på hjärnvävnad, vilket ytterligare verifierar vetenskapligheten i TCM-teorin om att "tonifiera njuren för att ge näring till hjärnan" vid behandling av neurodegenerativa sjukdomar.

Genom att rita ett Venn-diagram fann denna studie att BSYJD delade 285 och 187 gemensamma mål med AD respektive PD. Dessutom fanns det 1 153 gemensamma mål mellan sjukdomsmålen för AD och PD, vilket står för en hög andel (34,4%) av de totala målen, vilket tyder på en betydande gemensamhet i de patologiska mekanismerna för de två neurodegenerativa sjukdomarna. Ännu viktigare var att 179 mål (6,3%) av BSYJD var associerade med båda sjukdomarna, vilket direkt ger målbevis för den heteropatihomoterapieffekten av BSYJD på AD och PD. Baserat på detta konstruerades nätverket "läkemedelsaktiv komponent-sjukdomsmål" av BSYJD, och 10 kärnkomponenter screenades, vars effekter huvudsakligen var relaterade till antioxidativ stress, antiinflammation och antitumöreffekter. Bland dem har harringtonin anti-leukemi och anti-tumöreffekter [15]; gomisin B kan motstå oxidativ stress och cellapoptos och förbättra den kognitiva funktionen hos APP/PS1 transgena AD-modellmöss genom att reglera A-clearance och neuronal apoptos [16]; kadsurenon, en lignanförening, kan antagonisera trombocytaktiverande faktor, och studier har visat att det utövar en signifikant skyddande effekt på PC12-cellskada inducerad av A 25-35, med ett visst referensvärde vid behandling av neurodegenerativa sjukdomar [17]; piperkadsurin B och piperlactam S, båda lignanföreningar, har antiinflammatoriska effekter [18]; nantenin kan motstå oxidativ skada, förbättra nivån av det kolinerga systemet och hämma cellapoptos, och studier har funnit att det kan förbättra inlärnings- och minnesförmågan hos AD-möss [19]; denudatin B, en isomer av kadsurenon, har också effekten att antagonisera trombocytaktiverande faktor [20]. De molekylära funktionerna av (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on, (6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dimetoxi-6a,11a-dimetoxi-6a,lla-2-dihydrokrom]-3,-2-dihydrokrom-3 (3R)-3-(2-hydroxi-3,4-dimetoxifenyl)kroman-7-ol har sällan studerats, och deras roller i behandlingen av neurodegenerativa sjukdomar är fortfarande oklara. Det "läkemedelsaktiva komponent-sjukdomsmål"-nätverket av BSYJD består av 246 noder och 1 139 kanter, vilket indikerar att dess heteropati-homoterapieffekt inte härrör från en enda målverkan, utan från den synergistiska regleringen av det delade sjukdomsrelaterade signalnätverket av flera komponenter, vilket återspeglar de systematiska och holistiska egenskaperna hos TCM-verkan. Detta multi-komponent och multi-target verkningssätt är också förenligt med de farmakologiska egenskaperna hosCistancheextrakt, som utövar anti-AD och njurförstärkande effekter genom den synergistiska effekten av echinakosid, acteosid och andra aktiva komponenter.

PPI-nätverksanalys indikerade att AKT1, TNF, TP53, EGFR, etc., är nyckelmålen för BSYJD för behandling av AD och PD, med sina respektive roller enligt följande: AKT1 är involverad i de patologiska mekanismerna för AD och PD främst genom att reglera oxidativ stress och neuronal apoptos [21-22]. TNF främjar förekomsten av neurodegenerativa sjukdomar som AD och PD genom att inducera interaktionen mellan oxidativ stress och inflammatoriska svar [23]. TP53 är involverad i regleringen av autofagi och spelar en viktig roll i neurodegenerativa sjukdomar som AD och PD genom att bryta ned felveckade proteiner, eliminera skadade organeller och reglera cellapoptos och inflammation [24]. EGFR har specifika neurotrofiska funktioner och är involverad i utvecklingen och underhållet av nervsystemet; minskningen av EFGR-signalering kan leda till progression av dopaminerg degeneration hos PD-patienter. Dessutom är EFGR också närvarande i hjärnbarken och hippocampus plack hos AD-patienter, och har en dubbelriktad reglerande effekt med A 42-oligomerer [25]. I likhet med BSYJD,Cistancheextrakt kan också reglera uttrycket av inflammatoriska faktorer som TNF och hämma neuronal apoptos genom att reglera AKT1-signalvägen, vilket ytterligare bekräftar överensstämmelsen i verkningsmekanismerna mellan BSYJD och njurtonifierande örtextrakt vid behandling av AD och PD.

GO-analys i denna studie visade att målen för BSYJD var signifikant berikade i processer som cellmigrationsreglering, MAPK-kaskad och LPS-svar. Dessa funktionella moduler pekar tillsammans på den gemensamma patologiska grunden för AD och PD - den neuroinflammatoriska kaskadreaktionen: (1) Lipopolysackarid (LPS) passerar blod-hjärnbarriären för att aktivera Toll-like receptor 4 (TLR4), vilket utlöser migrationen av mikroglia till lesionsplatsen [26-27]; (2) Migrerade mikroglia frisätter inflammatoriska faktorer som TNF- och IL-6 genom MAPK-vägen [28]; (3) Ihållande stimulering av den inflammatoriska mikromiljön leder till överdriven aktivering av mikroglia, vilket resulterar i en minskning av fagocytosen av onormala proteiner (t.ex. A , tau och -syn) av mikroglia [29-30], vilket i sin tur inducerar neuronal deformation och död. Detta fynd tyder på att BSYJD kan blockera axeln inflammation-neuroskada genom att hämma den onormala aktiveringen av gliaceller och MAPK-signaltransduktion, och därigenom uppnå heteropatihomoterapi av neurodegenerativa sjukdomar. Preliminära studier av vår forskargrupp [31] har visat att högdosgruppen BSYJD specifikt kan nedreglera fosforyleringsnivån av nyckelproteiner i p38 MAPK-vägen, med en relativt liten effekt på ERK- och JNK-vägarna, vilket tyder på att den skyddande effekten av detta recept på PC12-celler kan bero på p38-signalens hämning av MAPK-vägen.Cistancheextrakt utövar också anti-neuroinflammatoriska effekter genom att hämma aktiveringen av MAPK-vägen och frisättningen av inflammatoriska faktorer, vilket är förenligt med den antiinflammatoriska mekanismen hos BSYJD, vilket ytterligare stöder den synergistiska effekten av njurtonifierande örtextrakt vid behandling av neurodegenerativa sjukdomar.

KEGG-väganrikningsresultat bekräftade ytterligare att kärnmekanismerna för BSYJD involverar AD-vägen, neurodegenerationsrelaterade vägar för flera sjukdomar, MAPK-vägen, PI3K-Akt-vägen och apoptosvägen. De fysiologiska funktionerna hos PI3K-Akt-signalvägen inkluderar främst reglering av cellöverlevnad och apoptos, metabolisk reglering, synaptisk plasticitet, antioxidation och antiinflammation, och det är en vanlig väg för neuronal död vid AD och PD. Inaktivering av denna väg kommer att leda till ökad neuronal apoptos, synaptisk förlust och förstärkt neuroinflammation, vilket förvärrar de patologiska förändringarna av neurodegenerativa sjukdomar [32-33]. Preliminära experimentella studier av vår forskargrupp [34] bekräftade också att BSYJD signifikant förbättrar aktiviteten hos PI3K-Akt-vägen och utövar därigenom antioxidativa och anti-apoptotiska effekter.Cistancheextrakt kan också aktivera PI3K-Akt-signalvägen, hämma neuronal apoptos och skydda ultrastrukturen av hippocampus, vilket är mycket överensstämmande med BSYJDs verkansväg, vilket indikerar att aktiveringen av PI3K-Akt-vägen är en vanlig mekanism för njurtonifierande örtpreparat vid behandling av AD och PD.

Dessutom är det värt att notera att kärnföreningarna i BSYJD har antitumöreffekter, och de berikade kärnvägarna inkluderar vissa cancervägar. Även om cancer och neurodegenerativa sjukdomar skiljer sig mycket åt i patologi och kliniska manifestationer, har ett stort antal bevis visat att det finns ett komplext biologiskt samband mellan cancer och neurodegeneration, med oxidativ stress, DNA-skador och onormal cellcykelaktivering som spelar centrala roller i båda typerna av sjukdomar [35]. Studier [36-37] har visat att i det tidiga skedet av AD kan DNA-skada och återinträde i cellcykeln inträffa i hjärnans neuroner, vilket leder till bildandet av aneuploida neuroner. Eftersom sådana neuroner inte kan fullborda mitos för att sprida nya neuroner, utlöser denna onormala omstart av cellcykeln i slutändan neuronal apoptos. På denna grund har Yamada et al. [37] föreslog teorin om "A aggregation-abnormal cell cycle restart loop": faktorer som hög ålder och genetisk mottaglighet inducerar onormal förlängning av neuronal mitos och cellcykelomstart, vilket leder till en ökning av A och hyperfosforylerat Tau-protein, vilket förvärrar onormal neuronal mitos, vilket bildar en ond cirkel av en ömsesidig cellstörning i en neuronal cellstörning. Därför är det rimligt att cancer delar överlappande signalvägar med AD och PD, och BSYJD kan reglera cellcykeln genom cancersignalvägar för att uppnå den terapeutiska effekten på neurodegenerativa sjukdomar.

Molekylära dockningsresultat visade att bindningsenergin mellan kärnkomponenterna i BSYJD och kärnsjukdomsmålen var mindre än -5 kcal·mol⁻¹, vilket tyder på god bindningsaktivitet, vilket ytterligare bekräftade möjligheten för BSYJD vid behandling av AD och PD på molekylär nivå. Kombinerat med de farmakologiska forskningsresultaten avCistancheextrakt, kan det ses att njurtonifierande örtextrakt representerade av BSYJD ochCistanchetubulosaextrakt delar liknande materialbaser och verkningsmekanismer vid behandling av AD och PD, vilket ger en ny idé för utvecklingen av multikomponent- och multi-target växtbaserade preparat för neurodegenerativa sjukdomar.

Sammanfattningsvis fann denna studie att de huvudsakliga aktiva komponenterna i BSYJD för heteropatihomoterapi av AD och PD inkluderar harringtonin, (2R,3R,3aS)-3a-allyl-2-(1,3-bensodioxol-5-yl)-5-metoxi-3-metyl-2,3-dihydrobensofuran-6-on, gomisurenon, kadsurenon, (6aR,llaR)-9,10-dimetoxi-6a,lla-dihydro-6H-bensofuro[3,2-c]kromen-3-ol. Dessa komponenter kan delta i regleringen av flera signalvägar såsom MAPK- och PI3K-Akt-vägarna genom flera mål inklusive AKT1, TNF, TP53 och EGFR, och utöva effekter som att hämma neuronal apoptos, lindra neuroinflammation och motstå oxidativ stress, och därigenom motverka oxidativ stress och gemensamt motverka ADPD-kärnan heteropati homoterapi av de två sjukdomarna. Dessutom,Cistanche tubulosaextrakt, ett njurnärande örtextrakt med bevisad anti-AD och neuroprotektiva effekter, har en mycket konsekvent verkningsmekanism med BSYJD, vilket ytterligare berikar konnotationen av TCM-teorin om "heteropati homoterapi" och ger en ny vetenskaplig grund för den kliniska tillämpningen av örtextrakt vid behandling av neurodegenerativa sjukdomar som AD PD.

 

Referenser

[1] HESTON MB, TEAGUE JP, CODY KA, et al. Faktorer associerade med ålder vid tau-patologidebut och tid från tau-debut till demens vid Alzheimers sjukdom[J]. Alzheimers Dement, 2025, 21(8): e70551.

[2] BALESTRINO R, SCHAPIRA AH V. Parkinsons sjukdom[J]. Eur J Neurol, 2020, 27(1): 27-42.

[3] ZHANG X, YANG S, HAN S, et al. Differentiell metylering av circRNA m6A i en musmodell för APP/PS1 Alzheimers sjukdom[J]. Mol Med Rep, 2023, 27(2): 55.

[4] DELIZ JR, TANNER CM, GONZALEZ L P. Epidemiology of Parkinsons sjukdom: en uppdatering[J]. Curr Neurol Neurosci Rep, 2024, 24(6): 163-179.

[5] SHEN Y, ZHANG Q, ZHAO JQ, et al. Forskningsframsteg om de vanliga patologiska mekanismerna för Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom[J]. Chin J Integr Tradit West Med, 2018, 36(2): 319-322. (på kinesiska)

[6] MONZIO CG, DI FA, CORTI S, et al. Mitokondriernas roll i neurodegenerativa sjukdomar: lärdomen från Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom[J]. Mol Neurobiol, 2020, 57(7): 2959-2980.

[7] BUCCELLATO FR, D'ANCA M, SERPENTE M, et al. Det glymfatiska systemets roll i patogenesen av Alzheimers och Parkinsons sjukdom[J]. Biomedicines, 2022, 10(9): 2261.

[8] NIE ZL, ZHOU X L. Analys av TCM-etiologi och patogenes av Alzheimers sjukdom[J]. Lishizhen Med Mater Med Res, 2020, 31(6): 1443-1444. (på kinesiska)

[9] YAN CH, ZHANG JL, GUO L, et al. Diskussion om TCM-patogenesteori för Parkinsons sjukdom[J]. Chin J Basic Med TCM, 2011, 17(9): 940-941, 943. (på kinesiska)

[10] HE YQ, YU G R. Behandla demens med teorin om "tonifying essence" iNan Jing[J]. Shaanxi J Tradit Chin Med, 2012, 33(6): 746-747. (på kinesiska)

[11] ZHAO D P. Studie om den skyddande effekten avRehmanniae Radixpå blod-hjärnbarriären hos APP/PS1 möss och den kliniska tillämpningen av TCM-receptet medRehmanniae Radixsom monarkörten vid behandling av Alzheimers sjukdom[D]. Nanjing: Nanjings universitet för kinesisk medicin, 2022. (på kinesiska)

[12] SHI GJ, HE YQ, YU G R. Studie om effekten av medicinskt serum av Bushen Yijing Decoction på D-galaktos-inducerad skada av primära odlade neuroner[J]. Jiangsu J Tradit Chin Med, 2015, 47(2): 80-82. (på kinesiska)

[13] WANG D D. Effekten av medicinskt serum av "Bushen Yijing Decoction" på blod-hjärnbarriären och effektivitetsutvärderingen av receptet vid behandling av mild kognitiv funktionsnedsättning[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesiska)

[14] WU H T. Studie om effekten avRehmanniae Radix Praeparatapå Caenorhabditis elegans PD-modell baserad på patogenesen av "yinbrist i lever och njure"[D]. Nanjing: Nanjings universitet för kinesisk medicin, 2024. (på kinesiska)

[15] ECKELBARGER JD, WILMOT JT, EPPERSON MT, et al. Syntes av antiproliferativa Cephalotaxus-estrar och deras utvärdering mot flera humana hematopoetiska och solida tumörcellinjer: avslöja differentiell känslighet för multidrogresistens[J]. Chemistry, 2008, 14(14): 4293-4306.[16] LIU J, ZUO X, HUANG M, et al. Multifunktionellt Gomisin B förbättrar den kognitiva funktionen hos APP/PS1 transgena möss genom att reglera A-clearance och neuronal apoptos[J]. Biomed Pharmacother, 2023, 166: 115423.[17] XU RW, FAN YX, ZHU Y, et al. Kemiska beståndsdelar och neuroprotektiv aktivitet avPiperis Kadsurae Caulis[J]. Chin Tradit Herb Drugs, 2023, 54(24): 7959-7966. (på kinesiska)[18] LIN LC, SHEN CC, SHEN YC, et al. Antiinflammatoriska neolignaner från Piper kadsura[J]. J Nat Prod, 2006, 69(5): 842-844.[19] LYU M. Studie om anti-Alzheimers sjukdom och antitumöreffekter och mekanismer förNandina Domestica[D]. Hangzhou: Zhejiang University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesiska)[20] TENG CM, YU SM, CHEN CC, et al. Hämning av nedbrytning av trombin- och kollageninducerade fosfoinositider i kaninblodplättar av en PAF-antagonist - denudatin B, en isomer av kadsurenon [J]. Thromb Res, 1990, 59(1): 121-130.

[21] AHMAD F, NIDADAVOLU P, DURGADOSS L, et al. Kritiska cysteiner i Akt1 reglerar dess aktivitet och proteasomala nedbrytning: konsekvenser för neurodegenerativa sjukdomar [J]. Free Radic Biol Med, 2014, 74: 118-128.

[22] NAKAGAMI Y. Inhibitorer av beta-amyloid-inducerad toxicitet genom att modulera Akt-signalvägen[J]. Drug News Perspect, 2004, 17(10): 655-660.

[23] FISCHER R, MAIER O. Samband mellan oxidativ stress och inflammation i neurodegenerativ sjukdom: roll för TNF[J]. Oxid Med Cell Longev, 2015, 2015: 610813.

[24] LI YY, QIN ZH, SHENG R. Autofagins multipla roller i neural funktion och sjukdomar[J]. Neurosci Bull, 2024, 40(3): 363-382.

[25] ROMANO R, BUCCI C. Roll av EGFR i nervsystemet[J]. Cells, 2020, 9(8): 1887.[26] LU YC, YEH WC, OHASHI P S. LPS/TLR4 signaltransduktionsväg[J]. Cytokine, 2008, 42(2): 145-151.[27] FU R, SHEN Q, XU P, et al. Fagocytos av mikroglia i sjukdomar i centrala nervsystemet [J]. Mol Neurobiol, 2014, 49(3): 1422-1434.[28] KUO HC, CHEN SL, CHIU SC, et al. Toleriserade mikroglia skyddar neuroner mot endotoxin-inducerad TNF-produktion via en LBP-beroende intracellulär p38 MAPK-signalväg [J]. Inflammation, 2023, 46(5): 2011-2021.[29] CAI Y, LIU J, WANG B, et al. Mikroglia i den neuroinflammatoriska patogenesen av Alzheimers sjukdom och relaterade terapeutiska mål [J]. Front Immunol, 2022, 13: 856376.[30] LV QK, TAO KX, WANG XB, et al. Roll av -synuklein i mikroglia: autofagi och fagocytos balanserar neuroinflammation vid Parkinsons sjukdom [J]. Inflamm Res, 2023, 72(3): 443-462.

[31] WEN Y. Klinisk observation av Bushen Yijing Decoction vid behandling av Alzheimers sjukdom och dess effekt på MAPK-vägen för PC12-celler inducerad av D-galaktos[D]. Nanjing: Nanjing University of Chinese Medicine, 2016. (på kinesiska)

[32] LONG HZ, CHENG Y, ZHOU ZW, et al. PI3K/AKT-signalväg: ett mål för naturliga produkter i förebyggande och behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom[J]. Front Pharmacol, 2021, 12: 648636.[33] FU WY, LUO JP, LIU C H. Forskningsframsteg om mekanismen för PI3K/AKT-signalvägen i vanliga neurodegenerativa sjukdomar [J]. Lett Biotechnol, 2017, 28(6): 853-859. (på kinesiska)[34] HU Y, HAO R, LI D, et al. Experimentell verifiering av behandling av Bu-Shen-Yi-Jing-Fang vid Alzheimers sjukdom genom analys av den möjliga signalvägen för nätverksfarmakologi[J]. BMC Complement Med Ther, 2024, 24(1): 222.[35] SALEMI M, MOGAVERO MP, LANZA G, et al. Exempel på omvänd komorbiditet mellan cancer och neurodegenerativa sjukdomar: en möjlig roll för icke-kodande RNA[J]. Cells, 2022, 11(12): 1930.[36] RAO CV, ASCH AS, CARR DJ, et al. "Amyloid-beta-ackumuleringscykel" som ett förebyggande och/eller terapimål för Alzheimers sjukdom[J]. Aging Cell, 2020, 19(3): e13109.[37] CHEN SD, YANG JL, LIN YC, et al. Framväxande roller som hämmare av differentiering-1 vid Alzheimers sjukdom: återinträde i cellcykeln och därefter [J]. Cells, 2020, 9(7): 1746.