Het huidige protocol beschrijft een geïntegreerde strategie voor het verkennen van de belangrijkste doelen en mechanismen van Fructus Phyllanthi tegen hyperlipidemie op basis van netwerkfarmacologievoorspelling en metabolomics-verificatie.
Hyperlipidemie is wereldwijd een belangrijke risicofactor geworden voor hart- en vaatziekten en leverbeschadiging. Fructus Phyllanthi (FP) is een effectief medicijn tegen hyperlipidemie in de traditionele Chinese geneeskunde (TCM) en de Indiase geneeskunde theorieën, maar het potentiële mechanisme vereist verder onderzoek. Het huidige onderzoek heeft tot doel het mechanisme van FP tegen hyperlipidemie te onthullen op basis van een geïntegreerde strategie die netwerkfarmacologievoorspelling combineert met metabolomics-validatie. Een vetrijk dieet (HFD) -geïnduceerd muizenmodel werd vastgesteld door de plasmalipideniveaus te evalueren, waaronder totaal cholesterol (TC), triglyceride (TG), lipoproteïnecholesterol met lage dichtheid (LDL-C) en lipoproteïnecholesterol met hoge dichtheid (HDL-C). Netwerkfarmacologie werd toegepast om de actieve ingrediënten van FP en potentiële doelwitten tegen hyperlipidemie te achterhalen. Metabolomica van plasma en lever werden uitgevoerd om differentiële metabolieten en hun overeenkomstige routes te identificeren tussen de normale groep, modelgroep en interventiegroep. De relatie tussen netwerkfarmacologie en metabolomica werd verder geconstrueerd om een uitgebreid beeld te krijgen van het proces van FP tegen hyperlipidemie. De verkregen belangrijkste doeleiwitten werden geverifieerd door moleculaire docking. Deze resultaten weerspiegelden dat FP de plasmalipidespiegels en leverbeschadiging van hyperlipidemie geïnduceerd door een HFD verbeterde. Galluszuur, quercetine en bèta-sitosterol in FP werden aangetoond als de belangrijkste actieve verbindingen. Een totaal van 16 en zes potentiële differentiële metabolieten in respectievelijk plasma en lever bleken betrokken te zijn bij de therapeutische effecten van FP tegen hyperlipidemie door metabolomica. Verder gaf integratieanalyse aan dat de interventie-effecten geassocieerd waren met CYP1A1, AChE en MGAM, evenals de aanpassing van L-kynurenine, corticosteron, acetylcholine en raffinose, voornamelijk met betrekking tot tryptofaanmetabolismeroute. Moleculaire docking zorgde ervoor dat de bovenstaande ingrediënten die inwerken op hyperlipidemie-gerelateerde eiwitdoelen een sleutelrol speelden bij het verlagen van lipiden. Samenvattend bood dit onderzoek een nieuwe mogelijkheid voor het voorkomen en behandelen van hyperlipidemie.
Hyperlipidemie is een veel voorkomende stofwisselingsziekte met ernstige gevolgen voor de menselijke gezondheid en is ook de primaire risicofactor voor hart- en vaatziekten1. Onlangs is er een neerwaartse leeftijdsgerelateerde trend voor deze ziekte en jongere mensen zijn vatbaarder geworden vanwege langdurige onregelmatige levensstijlen en ongezonde eetgewoonten2. In de kliniek zijn verschillende medicijnen gebruikt om hyperlipidemie te behandelen. Een van de meest gebruikte geneesmiddelen voor patiënten met hyperlipidemie en gerelateerde atherosclerotische aandoeningen is bijvoorbeeld statines. Langdurig gebruik van statines heeft echter bijwerkingen die niet kunnen worden verwaarloosd, wat leidt tot een slechte prognose, zoals intolerantie, behandelingsresistentie en bijwerkingen 3,4. Deze tekortkomingen zijn extra pijnen geworden voor hyperlipidemiepatiënten. Daarom moeten nieuwe behandelingen voor stabiele lipidenverlagende werkzaamheid en minder bijwerkingen worden voorgesteld.
Traditionele Chinese geneeskunde (TCM) is op grote schaal gebruikt om ziekten te behandelen vanwege de goede werkzaamheid en weinig bijwerkingen5. Fructus Phyllanthi (FP), de gedroogde vrucht van Phyllanthus emblica Linn. (in de volksmond bekend als amla-bes of Indiase kruisbes), is een beroemd medicijn en voedsel homoloog materiaal van traditionele Chinese en Indiase medicijnen 6,7. Dit geneesmiddel is gebruikt voor het opruimen van warmte, het koelen van bloed en het bevorderen van de spijsvertering, volgens TCM-theorieën8. Moderne farmacologische studies hebben aangetoond dat FP rijk is aan bioactieve verbindingen zoals galluszuren, ellaginezuren en quercetine9, die verantwoordelijk zijn voor een reeks veelzijdige biologische eigenschappen, door op te treden als een antioxidant, een ontstekingsremmer, leverbescherming, een anti-hypolipidaemische, enzovoort10. Recent onderzoek heeft ook aangetoond dat FP de bloedlipiden van patiënten met hyperlipidemie effectief kan reguleren. Variya et al.11 hebben bijvoorbeeld aangetoond dat FP-vruchtensap en het belangrijkste chemische ingrediënt van galluszuur het plasmacholesterol kunnen verlagen en olie-infiltratie in de lever en aorta kunnen verminderen. De therapeutische werkzaamheid was gerelateerd aan de regulatie van FP bij het verhogen van de expressie van peroxisoom proliferator-geactiveerde receptor-alfa en het verminderen van hepatische lipogene activiteit. Het onderliggende mechanisme van FP bij het verbeteren van hyperlipidemie moet echter verder worden onderzocht, omdat de bioactieve ingrediënten vrij uitgebreid zijn. We probeerden het potentiële mechanisme van de therapeutische werkzaamheid van FP te onderzoeken, wat gunstig kan zijn voor de verdere ontwikkeling en het gebruik van dit geneesmiddel.
Momenteel wordt netwerkfarmacologie beschouwd als een holistische en efficiënte techniek om het therapeutische mechanisme van TCM te bestuderen. In plaats van te zoeken naar enkele ziekteverwekkende genen en geneesmiddelen die alleen een individueel doelwit behandelen, wordt een compleet netwerk van geneesmiddelen-ingrediënten-genen-ziekten geconstrueerd om het multi-doelmechanisme van het geneesmiddel met meerdere ingrediënten te vinden met betrekking tot hun uitgebreide behandeling12. Deze techniek is vooral geschikt voor TCM, omdat hun chemische samenstellingen enorm zijn. Helaas kan netwerkfarmacologie alleen worden gebruikt om doelen te voorspellen die in theorie worden beïnvloed door chemische ingrediënten. De endogene metabolieten in het ziektemodel moeten worden geobserveerd om de effectiviteit van netwerkfarmacologie te valideren. De metabolomics-methode, die ontstaat met de ontwikkeling van systeembiologie, is een belangrijk hulpmiddel voor het monitoren van de veranderingen in endogene metabolieten13. De veranderingen in metabolieten weerspiegelen de steady state veranderingen van de gastheer, wat ook een belangrijke indicator is voor het bestuderen van het interne mechanisme. Sommige onderzoekers hebben met succes netwerkfarmacologie en metabolomica geïntegreerd om het interactiemechanisme tussen geneesmiddelen en ziekten te onderzoeken14,15.
Dit artikel onderzoekt de mechanistische basis van FP tegen hyperlipidemie door netwerkfarmacologie en metabolomics-technieken te integreren. Netwerkfarmacologie werd toegepast om de relatie tussen de belangrijkste actieve ingrediënten in FP en moleculaire doelen voor hyperlipidemie te analyseren. Vervolgens werd metabolomics uitgevoerd om de verandering van endogene metabolieten in het diermodel te observeren, wat de geneesmiddelacties op metabolisch niveau kan verklaren. Vergeleken met de toepassing van netwerkfarmacologie of metabonomica alleen, leverde deze geïntegreerde analyse een specifieker en uitgebreider onderzoeksmechanisme op. Bovendien werd de moleculaire koppelingsstrategie gebruikt om de interactie tussen actieve ingrediënten en belangrijke eiwitten te analyseren. In het algemeen zou deze geïntegreerde benadering het gebrek aan experimenteel bewijs voor netwerkfarmacologie en het ontbreken van een endogene mechanisme voor de metabolomics-methode kunnen compenseren en kan het worden gebruikt voor de therapeutische mechanismeanalyse van natuurlijke geneeskunde. Het belangrijkste schematische stroomdiagram van het protocol is weergegeven in figuur 1.
In de afgelopen jaren is de incidentie van hyperlipidemie toegenomen, voornamelijk als gevolg van langdurige ongezonde eetgewoonten. TCM en zijn chemische ingrediënten hebben verschillende farmacologische activiteiten, die de afgelopen jaren op grote schaal zijn bestudeerd37,38. FP is een soort fruitbron, gebruikt als medicijn en voedsel, en heeft een belangrijk potentieel voor de behandeling van hyperlipidemie. Het potentiële therapeutische mechanisme van FP t…
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd ondersteund door het Product Development and Innovation Team van TCM Health Preservation and Rehabilitation (2022C005) en Research on New Business Cross-border Integration of “Health Preservation and Rehabilitation+”.
101-3B Oven | Luyue Instrument and Equipment Factory | ||
80312/80302 Glass Slide | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | ||
80340-1630 Cover Slip | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | ||
AccucoreTM C18 (3 mm × 100 mm, 2. 6 μm) | Thermo Fisher Scientific | ||
Acetonitrile | Fisher Chemical | A998 | Version 1.5.6 |
ACQUITY UPLC HSS T3 Column (2.1 mm × 100 mm, 1.8 μm) | Thermo Fisher Scientific | ||
Aethanol | Fisher Chemical | A995 | Version 3.0 |
Ammonia Solution | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1336-21-6 | Version 3.9.1 |
AutoDockTools | Scripps Institution of Oceanography | ||
BS-240VT Full-automatic Animal Biochemical Detection System | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. | ||
Compound Discoverer | Thermo Fisher Scientific | ||
Cytoscape | Cytoscape Consortium | ||
DM500 Optical Microscope | Leica | ||
DV215CD Electronic Balance | Ohaus Corporation ., Ltd | T15A63 | |
Ethyl Alcohol | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 64-17-5 | |
Formic Acid | Fisher Chemical | A118 | |
HDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A112-1-1 | |
Hematoxylin Staining Solution | Biosharp | BL700B | |
High Fat Diet | ENSIWEIER | 202211091031 | |
Hitachi CT15E/CT15RE Centrifuge | Hitachi., Ltd. | ||
Homogenizer | Oulaibo Technology Co., Ltd | ||
Hydrochloric Acid | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 7647-01-0 | |
Image-forming System | LIOO | ||
JB-L5 Freezer | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JB-L5 Tissue Embedder | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JK-5/6 Microtome | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JT-12S Hydroextractor | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
KQ3200E Ultrasonic Cleaner | Kun Shan Ultrasonic Instruments Co., Ltd | ||
LDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A113-1-1 | |
Male C57BL/6 Mice | SBF Biotechnology Co., Ltd. | Version 2.3.2 | |
Neutral Balsam | Shanghai Yiyang Instrument Co., Ltd | 10021190865934 | |
Pure Water | Guangzhou Watson's Food & Beverage Co., Ltd | GB19298 | |
PyMOL | DeLano Scientific LLC | Version 14.1 | |
RE-3000 Rotary Evaporator | Yarong Biochemical Instrument Factory ., Ltd | ||
RM2016 Pathological Microtome | Shanghai Leica Instruments Co., Ltd | Version 26.0 | |
SIMCA-P | Umetrics AB | ||
Simvastatin | Merck Sharp & Dohme., Ltd | 14202220051 | |
SPSS | International Business Machines Corporation | ||
TC Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A111-1-1 | |
TG Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A110-1-1 | |
UPLC-Q-Exactive Quadrupole Electrostatic Field Orbital Hydrazine High Resolution Mass Spectrometry | Thermo Fisher Scientific | ||
Vortex Vibrator | Beijing PowerStar Technology Co., Ltd. | LC-Vortex-P1 | |
Xylene | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1330-20-7 |