Mekanistisk studie av ett Cistanche-baserat mongoliskt växtbaserat recept vid behandling av akut njurskada: en nätverksfarmakologi, molekylär dockning och in vivo-validering

2. Resultat

2.1 Nätverksfarmakologisk analys

2.1.1 Screening av aktiva komponenter och mål för Cistanche-baserade mongoliska recept och konstruktion av komponent-målnätverk

Enligt screeningkriterierna samlades totalt 75 aktiva komponenter in, varav 15 frånPiper longum, 8 frånAreca nöt, 13 frånAlpinia officinarum, 32 frånKanel, 7 frånGranatäpple, och 4 frånAmomum villosum. Bland dem,GranatäppleochAlpinia officinarumdelade 3 komponenter, ochAmomum villosumochAlpinia officinarumdelad 1 komponent. Motsvarande mål inkluderade 97 förPiper longum, 23 förAreca nöt, 188 förAlpinia officinarum440 förKanel, 181 förGranatäppleoch 78 förAmomum villosum. Efter att ha tagit bort dubbletter erhölls totalt 682 unika mål. Dessa komponenter och mål importerades till Cytoscape för att generera ett visuellt nätverk (Figur 1), där större noder indikerar högre grad av centralitet.

 

 

 

2.1.2 Samling av AKI-mål

AKI-relaterade mål samlades in från följande databaser:

GeneCards: 11 304 mål

OMIM: 638 mål

TTD: 4 mål

DrugBank: 46 mål

PharmGKB: 91 mål

Efter att ha tagit bort dubbletter identifierades totalt 11 792 unika AKI-relaterade mål. Ett Venn-diagram skapades för att visualisera överlappningen (Figur 2).

2.1.3 Screening av kärnkomponenter och mål och konstruktion av PPI-nätverk

Från komponent-målnätverket i avsnitt 2.1.1 identifierades 7 aktiva kärnkomponenter av det Cistanche-baserade mongoliska receptet (se tabell 2). Ett Venn-diagram visade 613 överlappande mål mellan de receptbelagda och AKI-relaterade målen (Figur 3). Dessa matades in i STRING-databasen för att konstruera ett PPI-nätverk, som identifierade 54 potentiella mål och 6 kärnmål (Figur 4).

Cistanche-baserat mongoliskt recept för njurhälsa

Kontakta nu

 

 

 

 

2.1.4 GO och KEGG anrikningsanalys

GO-anrikningsanalys gav 3 943 kommentarer, inklusive 3 454 biologiska processer (BP), 194 cellulära komponenter (CC) och 295 molekylära funktioner (MF). De 10 bästa posterna med –log10(P-värde) visualiserades.

BP: DNA-bindande transkriptionsfaktoraktivitet, steroidhormonreglering, myeloid celldifferentiering

CC: transkriptionsregulatorkomplex, membranflotta, vesikler

MF: transkriptionsfaktorbindning, fosfatasbindning, cytokinbindning (Figur 5)

KEGG-väganalys identifierade 212 berikade vägar, med de 20 bästa visualiserade. Dessa inkluderade:

PI3K/Akt signalväg

IL-17 signalväg

TNF-signalväg

HIF-1 signalväg (Figur 6)

Ett nätverk av sammansatta målsjukdomsvägar konstruerades för att illustrera mekanismen med flera mål, flera vägar för den Cistanche-baserade mongoliska medicinen vid behandling av AKI (Figur 7).

2.1.5 Molekylära dockningsresultat

KärnkomponenternaQuercetin, T-Muurolol, Hexadekansyra, Alfa-karyofyllen, Linolsyra, Cis-kanelaldehyd, ochFenetylacetatvar dockade med kärnmålenAKT1 (PDB: 1unq), TNF (PDB: 5uui), IL6 (PDB: 1alu), TP53 (PDB: 3d06), IL1B (PDB: 5r8q), ochEGFR (PDB: 8a27).

En bindningsenergi under 0 kJ/mol indikerar potentiell bindning, medan < –7 kJ/mol tyder på stark bindning. Alla dockningsenergier var under –7 kJ/mol, vilket visade starka bindningsinteraktioner. De sex bästa interaktionerna visualiserades (Figur 9):

IL1B–T-Muurolol

TP53-Cis-kanelaldehyd

TP53 – alfa-karyofyllen

IL1B-alfa-karyofyllen

TNF-T-Muurolol

TP53–T-Muurolol

T-Muurolol och Alpha-Caryophyllene hade de starkaste interaktionerna med mål, vilket gör dem troliga nyckelkomponenter i Cistanche-baserad behandling för AKI.

2.2 In vivo experimentella resultat

2.2.1 Allmänt tillstånd, kroppsvikt och njurindex för möss

Möss i modellgruppen visade minskat födointag och urinproduktion, letargi och ökade andnings- och hjärtfrekvenser. Dessa symtom förbättrades i behandlingsgrupperna. Jämfört med kontrollen hade modellgruppmöss signifikant minskad kroppsvikt (P < 0,01, F=6.979), medan både låg- och högdosgrupper visade signifikant viktåterhämtning (P < 0,01Figur 11). Njurindexet var signifikant förhöjt i modellgruppen (P < 0,01, F=8.56) och minskade dosberoende efter behandling (P < 0,05, figur 12).

2.2.2 Effekt av Cistanche-baserat recept på BUN, Scr och UA

Modellgruppmöss hade signifikant förhöjda nivåer av ureakväve i blodet (BUN), serumkreatinin (Scr) och urinsyra (UA) jämfört med kontroll (P < 0,01). Båda behandlingsgrupperna minskade BUN (P < 0,01, F=12.46), och högdosgruppen minskade signifikant Scr- och UA-nivåer (P < 0,01, F=12.8 och 13,77, respektive). UA var signifikant lägre i högdosgruppen än i lågdosgruppen (P < 0,05Figur 13).

2.2.3 Histopatologiska förändringar i njurvävnad (HE-färgning)

HE-färgning visade normal njurmorfologi i kontrollgruppen. Modellgruppen uppvisade tubulär epitelcellutsöndring, gips, glomerulär svullnad och inflammatorisk infiltration. Båda behandlingsgrupperna visade försvagad patologisk skada (Figur 14).

2.2.4 Effekt på TNF-, IL-6 och IL-1

Dessa inflammatoriska cytokiner är centrala mål för Cistanche-baserad behandling. Nivåerna av TNF-, IL-6 och IL-1 var signifikant förhöjda i modellgruppen (P < 0,01, figur 15). Båda behandlingsgrupperna reducerade signifikant dessa nivåer, där högdosgruppen visade mer uttalade effekter.

2.2.5 Effekt på PI3K/Akt Pathway Protein Expression

Jämfört med kontrollen minskade PI3K- och p-Akt/Akt-proteinexpressionsnivåerna signifikant i modellgruppen (P < 0,05). Behandlingen återställde signifikant dessa nivåer på ett dosberoende sätt (P < 0,01Figur 16).

3. Diskussion

AKI är fortfarande ett stort globalt hälsoproblem, med över 2 miljoner dödsfall årligen. Dess komplexa etiologi, höga incidens och dåliga prognos lägger en tung börda på patienter och sjukvårdssystem. För närvarande finns inga effektiva läkemedel tillgängliga; Behandlingen är till stor del stödjande och dyr.

Enligt traditionell mongolisk medicin styrs njuren avBadaganprincipen och tillhör elementet "vatten", som reglerar kroppsvätskor. Ett överskott av Badagan leder till inre fukt och njursvikt. DeCistanche-baserad mongolisk formel, sammansatt avCistanche, Granatäpple, Kanel, Piper longum, Alpinia officinarum, ochAmomum villosum, är utformad för att värma njuren och återställa balansen mellan de tre rötterna (Badagan, Heyi och Shira).

Varje ört bidrar med specifika funktioner:

Cistanche: tonifierar njurens yang, förbättrar blodcirkulationen

Piper longum: skingra kyla, stärker konstitutionen

Alpinia officinarum: värmer magen, lindrar smärta

Kanel: värmer njurens yang, ökar energin

Granatäpple: släcker törst, lindrar smärta

Amomum villosum: sammandrager och värmer mjälten
Tillsammans driver de ut njurkyla och återställer balansen och behandlar på så sätt njursjukdomar.

Denna studie användenätverksfarmakologiatt systematiskt utforska de aktiva föreningarna och mekanismerna i Cistanche-baserad mongolisk medicin. Kärnkomponenterna identifierade-Quercetin, T-Muurolol, Hexadekansyra, Alfa-karyofyllen, Linolsyra, Cis-kanelaldehyd, ochFenetylacetat-stöds av litteratur:

Quercetinminskar apoptos och inflammation i AKI

T-Muurolol, from essential oils, has anti-inflammatory properties

Hexadekansyrahämmar cellproliferation

Alfa-karyofyllenhar antiinflammatoriska, antimikrobiella och anticancereffekter

Linolsyramodulerar makrofagmedierad inflammation

Cis-kanelaldehyduppvisar antioxidant och antibakteriell aktivitet

Fenetylacetatreglerar nervsystemet via aromaterapi

PPI-nätverksanalys avslöjade viktiga mål:AKT1, TNF, IL6, TP53, IL1B, EGFR. Dessa är involverade i inflammation, cellöverlevnad, apoptos och immunreglering.

GO och KEGG anrikning föreslog komplexa biologiska processer och nyckelvägar, särskiltPI3K/Akt, IL-17, TNF, ochHIF-1. PI3K/Akt-vägen var mest berikad och spelar en avgörande roll i metabolism, tillväxt och inflammation. Modulering av denna väg kan mildra AKI genom att minska apoptos och inflammation.

Molekylär dockning bekräftade stark bindning mellan kärnföreningar och mål, vilket stöder deras relevans i AKI-behandling.

In vivo experimentvaliderade nätverksfarmakologins resultat:

Förbättrad kroppsvikt och njurindex

Reducerad BUN, Scr och UA

Lindrad histopatologisk skada

Minskade nivåer av TNF-, IL-6, IL-1

Uppreglerad PI3K och p-Akt/Akt uttryck

Mekanistiskt,PI3Kkonverterar PIP2 till PIP3, vilket aktiverasAkt, undertrycka inflammatorisk cytokinfrisättning. Att minska inflammation främjar tubulär epitelial reparation och återställer njurfunktionen.

 

Slutsats

Denna studie avslöjar detCistanche-baserad mongolisk medicin behandlar AKIgenom flera aktiva föreningar, mål och vägar-särskilt viaPI3K/Akt signalväg, som modulerar inflammation och skyddar njurfunktionen. Medan nätverkets farmakologiska fynd validerades i djurmodeller, framtidin vitro och storskaliga kliniska studierbehövs för att stödja klinisk användning och utveckling av traditionell mongolisk medicin för AKI.