Mekanistiska insikter i en Cistanche-baserad formel för behandling av glukoslipidmetaboliska störningar: en multiomics och experimentell studie

4. Resultat

4.1 Identifiering av överlappande mål mellanCistanche formeloch Glukolipid Metabolic Disorder

Baserat på fingeravtrycksprofileringen avCistanche-baserad formel, förutspådde vi målen för dess huvudsakliga aktiva komponenter-mangiferin, koptisin, jatrorrhizin, salvianolsyra B, aloin, berberin, palmatin och lovastatin-genom att fråga efterCTDochSwissTargetPredictiondatabaser. Efter att ha tagit bort dubbletter, totalt958 målidentifierades. Under tiden,1962 generassocierade med glukolipid metabolisk störning hämtades frånGeneCardsdatabas. AnvänderVennDiagramprogramvara, identifierade vi341 överlappande målmellan örtformeln och sjukdomsrelaterade gener (Figur 2A). Dessa mål och deras motsvarande aktiva komponenter importerades sedan tillCytoscapeatt konstruera ett komponent-målinteraktionsnätverk (Figur 2B), som visade starka interaktioner mellan de aktiva föreningarna och målen.

Akteosid i cistanche för glukoslipidmetaboliska störningar

 

läs mer om cistanche-förmåner

 

 

Fig. 2 Screening av potentiella mål för att förbättra glykolipidmetabolismstörning med JTTZF

Fig. 3 PPI-nätverksanalys av överlappande mål för JTTZF och glykolipidmetabolismstörning

 

4.2 PPI-nätverksanalys av överlappande mål

De 341 överlappande målen importerades tillSTRÄNGdatabas för att konstruera enprotein-protein interaktion (PPI) nätverkmed hjälp av Cytoscape (Figur 3). De 10 främsta navgenerna med de högsta gradvärdena identifierades:TNF (43), AKT1 (39), TP53 (44), IL-6 (42), NF-KB1 (30), ESR1 (31), EGFR (31), FN1 (29), CTNNB1 (28) och IL-1 (28). Dessa ansågs vara de centrala målen genom vilka Cistanche-formeln kan utöva terapeutiska effekter på glukoslipidmetabolisk störning.

Fig. 4 GO- och KEGG-vägberikningsanalys

 

4.3 GO och KEGG Pathway Enrichment Analysis

För att klargöra de potentiella målens biologiska roller utförde viGÅochKEGGanrikningsanalyser. GO-resultat avslöjade att biologiska processer huvudsakligen berikades isignaltransduktionochtranskriptionsreglering(t.ex. "positiv reglering av transkription från RNA-polymeras II-promotor", "positiv reglering av genuttryck"). Viktiga cellulära komponenter inkluderadeplasmamembran, extracellulär exosom, ochendoplasmatiskt retikulum. Molekylära funktioner ingårproteinbindning, identisk proteinbindning, ochATP-bindning(Figur 4A).

KEGG-analys visade att kandidatmålen berikades på vägar inklusivecancervägar, lipid och ateroskleros, PI3K-AKT, ochMAPK signalvägar(Figur 4B), vilket tyder på att dessa vägar kan ligga till grund för formelns mekanism för att förbättra glukoslipidmetabolismen.

Akteosid i cistanche för glukoslipidmetaboliska störningar

 

4.4 Läkemedel–komponent–navmål–nätverkskonstruktion

Vi kartladeaktiva ingredienser, nyckelmål, ochtopp 20 KEGG-berikade vägarin i Cytoscape för att bygga en heltäckande "läkemedel–komponent–mål–väg" nätverk (Figur 5). Nätverket illustrerade att olika komponenter verkar på olika mål, och individuella mål kan påverkas av flera föreningar. Dessa mål är involverade i olika biologiska processer och signalvägar, vilket återspeglarmulti-komponent, multi-target och multi-pathwayegenskaper hos traditionell kinesisk medicin som Cistanche.

 

Fig. 5 Nätverksdiagram över JTTZF-active ingredients-hub targets-pathways

Akteosid i cistanche för glukoslipidmetaboliska störningar

 

Tabell 2 Molekylär dockningsinformation för kärnkomponenter och kärnmål AKT1, FN1 och IL-6

4.5 Molekylär dockningsvalidering

Molekylär dockning användes för att bedöma bindningsaffiniteten mellan aktiva komponenter och nyckelmål. I allmänhet en bindningsenergi mindre än−4,25 kcal/molindikerar potentiell interaktion; mindre än−5,0 kcal/molföreslår bra bindning; och mindre än−7,0 kcal/molindikerar stark bindningsaffinitet.

Dockningsresultat visade detAKT1, FN1 och IL-6hade starka bindningsaffiniteter med alla 8 aktiva föreningarna (tabell 2). I synnerhet,salvianolsyra B–AKT1 (−9,328 kcal/mol), salvianolsyra B–FN1 (−8,626), mangiferin–AKT1 (−8,366), aloin–AKT1 (−8,317), coptisine–AKT1 (−8.117), ochlovastatin–AKT1 (−8,113)uppvisade de starkaste interaktionerna, vilket antydde stabil bindning (Figur 6).

 

Fig. 6 Resultaten av molekylär dockning mellan kärntjäran

får och kärningredienser [de sex resultaten med lägst affinitet (mindre än -8)]

Fig. 7 Resultat från molekylär dynamiksimulering

4.6 Molekylär dynamiksimulering

De sex ligand-receptorkomplexen med de starkaste bindningsaffiniteterna utsattes försimulering av molekylär dynamik. DeRMSDkurvor avlovastatin-AKT1, coptisine–AKT1, ochsalvianolsyra B–AKT1komplex förblev relativt stabila över 0–10 ns, och derasRMSFvärdena var låga, vilket tyder på god strukturell stabilitet hos dockningskomplexen (Figur 7).

4.7 Experimentell validering in vivo

A musmodell av glukoslipidmetabolisk störningetablerades. Efter behandling med Cistanche-formeln minskade blodsockernivåerna vid fastande signifikant jämfört med modellgruppen (P < 0,01). Efter 14 veckors behandlingoralt glukostoleranstest (OGTT)visade också förbättrad glukostolerans (P < 0,01). Dessutom,kroppsviktochtriglyceridnivåerminskade betydligt (P < 0,01) (Figur 8).

Fig. 8 JTTZF förbättrar blodsocker och blodlipider hos möss med glykolipidmetabolismstörning. Data samlades in i början och slutet av 6-veckors modelletablering och under 8-veckors intervention

 

Fig. 9 Effekter av JTTZF på lipid- och aterosklerotisk väg

 

Fig. 10 Effekter av JTTZF på CTNNB1-, ESR1-, FN1- och EGFR-nivåer i lever hos möss med glykolipidmetabolismstörning

Fig. 11 Verkningsmekanismen för JTTZF för att förbättra glykolipidmetabolismstörning

 

För att utforska de reglerande mekanismerna undersökte vi uttrycket av nyckelgener ilipid- och aterosklerosväg. mRNA-nivåerna avNF-κB1, IL-1, IL-6, TNF, TP53, ochAKT1var kraftigt nedreglerade (P < 0,05). Fosforylering av Akt och NF-KB p65i levern minskade också, tillsammans med proteinnivåer avIL-1 , IL-6, TNF-, ochp53 (P < 0,05) (Figur 9).

Ytterligare,QRT-PCRochWestern blotanalys visade detFN1ochEGFRnedreglerades avsevärt, medanCTNNB1ochESR1var signifikant uppreglerade i levervävnaderna hos behandlade möss (P < 0,05) (Figur 10).

5. Diskussion

Drivna av livsstilsförändringar och en åldrande befolkning är glukoslipidmetaboliska störningar mycket vanliga men dåligt hanterade. Patogenesen innebärneuroendokrin obalans, insulinresistens, oxidativ stress, inflammation, ochtarmmikrobiota dysbios. Nuvarande behandlingar riktar sig ofta mot en enda mekanism eller sjukdom, vilket leder till suboptimala resultat.

Medanmetforminförblir ett förstahands antidiabetiskt läkemedel, dess gastrointestinala biverkningar begränsar användningen. DeCistanche-baserad formel, designad för T2DM-patienter med dyslipidemi och gastrointestinalt värmesyndrom, utnyttjarmultikomponent, multi-target och multifunktionellfördelarna med traditionell medicin. Tidigare studier visar att den uppnår jämförbar glykemisk kontroll med metformin samtidigt som den förbättrar vikt, BMI, midjemått och lipidnivåer.

Trots dessa fördelar är dess verkningsmekanism fortfarande oklar. Vår studie användenätverksfarmakologi, molekylär dockning, molekylär dynamik och djurvalideringatt utforska dess terapeutiska potential.

Vi identifieradeTNF, CTNNB1, AKT1, NF-KB1, ESR1, FN1, TP53, IL-1 , IL-6, ochEGFRsom navmål. Dessa är starkt kopplade till inflammation, insulinresistens, adipogenes, ateroskleros och glukoshomeostas.

NF-KB1medierar inflammationsinducerad insulinresistens.

IL-1 , IL-6, TNF-främja plackbildning och vaskulära komplikationer.

CTNNB1 ( -catenin)är involverad i Wnt-signalering och hämmar adipogenes.

AKT1reglerar energiomsättningen och skyddar mot dietinducerad fetma.

ESR1förbättrar glukoshomeostas; dess brist leder till fetma och IR.

FN1bidrar till tidig ateroskleros och vaskulär förkalkning.

TP53är involverad i lipidmetabolism och kan driva inflammation och IR.

EGFRaktivering försämrar insulin- och adiponektinutsöndringen.

GO och KEGG anrikning bekräftade att nyckelmål är involverade isignaltransduktion, transkriptionsreglering, PI3K-AKT, MAPK, ochlipid- och aterosklerosvägar-alla centrala för glukoslipidmetaboliska störningar.

Intressant,cancerrelaterade vägardök också upp, möjligen på grund avnatur med flera målav traditionella föreningar eller närvaron avkomponenter mot cancersommangiferin.

Dockning och simulering bekräftade starka interaktioner mellansalvianolsyra B, koptisin, ochAKT1, vilket antyder dess centrala roll. Djurförsök validerade formelns förmåga att förbättra blodsocker, lipidnivåer och inflammationsmarkörer via modulering av nyckelvägar och mål.

 

6. Slutsats

Att använda ett integrerat tillvägagångssätt kombineranätverksfarmakologi, molekylär dockning, molekylär dynamik och experiment in vivo, klargjorde denna studie de mekanismer genom vilkaCistanche-baserad formelförbättrasglukoslipid metabolisk störning. Formeln verkar viamulti-komponent, multi-target och multi-pathwaystrategier, i första hand medAKT1, FN1, EGFR, CTNNB1, ochESR1.

Dess modulering avlipid och ateroskleros, PI3K-AKT, ochMAPKvägar bidrar till glykemisk kontroll, lipidreglering och vaskulärt skydd. Dessa fynd ger en teoretisk grund för dess kliniska tillämpning och framtida utveckling för att hantera glukoslipidmetaboliska störningar och associerade komplikationer.