التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق من صحة الأيض لآلية Fructus Phyllanthi ضد فرط شحميات الدم
Summary
يصف هذا البروتوكول استراتيجية متكاملة لاستكشاف الأهداف والآليات الرئيسية ل Fructus Phyllanthi ضد فرط شحميات الدم بناء على التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق من الأيض.
Abstract
أصبح فرط شحميات الدم عامل خطر رئيسي لأمراض القلب والأوعية الدموية وإصابات الكبد في جميع أنحاء العالم. Fructus Phyllanthi (FP) هو دواء فعال ضد فرط شحميات الدم في الطب الصيني التقليدي (TCM) ونظريات الطب الهندي ، ولكن الآلية المحتملة تتطلب مزيدا من الاستكشاف. يهدف البحث الحالي إلى الكشف عن آلية FP ضد فرط شحميات الدم بناء على استراتيجية متكاملة تجمع بين التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق من صحة الأيض. تم إنشاء نموذج الفئران التي يسببها نظام غذائي عالي الدهون (HFD) من خلال تقييم مستويات الدهون في البلازما ، بما في ذلك الكوليسترول الكلي (TC) والدهون الثلاثية (TG) وكوليسترول البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL-C) وكوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL-C). تم تطبيق علم الأدوية الشبكي لمعرفة المكونات النشطة ل FP والأهداف المحتملة ضد فرط شحميات الدم. تم إجراء الأيض للبلازما والكبد لتحديد المستقلبات التفاضلية والمسارات المقابلة لها بين المجموعة الطبيعية ومجموعة النموذج ومجموعة التدخل. تم بناء العلاقة بين علم الأدوية الشبكي والأيض للحصول على رؤية شاملة لعملية FP ضد فرط شحميات الدم. تم التحقق من البروتينات المستهدفة الرئيسية التي تم الحصول عليها عن طريق الالتحام الجزيئي. عكست هذه النتائج أن FP حسن مستويات الدهون في البلازما وإصابة الكبد من فرط شحميات الدم الناجم عن HFD. تم عرض حمض الغال ، كيرسيتين ، وبيتا سيتوستيرول في FP كمركبات نشطة رئيسية. تم العثور على ما مجموعه 16 وستة مستقلبات تفاضلية محتملة في البلازما والكبد ، على التوالي ، للمشاركة في الآثار العلاجية ل FP ضد فرط شحميات الدم عن طريق الأيض. علاوة على ذلك ، أشار تحليل التكامل إلى أن تأثيرات التدخل كانت مرتبطة ب CYP1A1 و AChE و MGAM ، بالإضافة إلى تعديل L-kynurenine و corticosterone و acetylcholine و raffinose ، والتي تتضمن بشكل أساسي مسار استقلاب التربتوفان. يضمن الالتحام الجزيئي أن المكونات المذكورة أعلاه التي تعمل على أهداف البروتين المرتبطة بفرط شحميات الدم لعبت دورا رئيسيا في خفض الدهون. باختصار ، قدم هذا البحث إمكانية جديدة لمنع وعلاج فرط شحميات الدم.
Introduction
فرط شحميات الدم هو مرض استقلابي شائع له آثار خطيرة على صحة الإنسان ، وهو أيضا عامل الخطر الرئيسي لأمراض القلب والأوعية الدموية1. في الآونة الأخيرة ، كان هناك اتجاه هبوطي مرتبط بالعمر لهذا المرض ، وأصبح الشباب أكثر عرضة بسبب أنماط الحياة غير المنتظمة طويلة الأجل وعادات الأكل غير الصحية2. في العيادة ، تم استخدام العديد من الأدوية لعلاج فرط شحميات الدم. على سبيل المثال ، واحدة من الأدوية الأكثر استخداما للمرضى الذين يعانون من فرط شحميات الدم واضطرابات تصلب الشرايين ذات الصلة هي العقاقير المخفضة للكوليسترول. ومع ذلك ، فإن الاستخدام طويل الأمد للعقاقير المخفضة للكوليسترول له آثار جانبية لا يمكن إهمالها ، مما يؤدي إلى سوء التشخيص ، مثل عدم تحمل ، ومقاومة العلاج ، والأحداث الضائرة 3,4. أصبحت أوجه القصور هذه آلاما إضافية لمرضى فرط شحميات الدم. لذلك ، ينبغي اقتراح علاجات جديدة لفعالية مستقرة لخفض الدهون وآثار جانبية أقل.
يستخدم الطب الصيني التقليدي (TCM) على نطاق واسع لعلاج الأمراض بسبب فعاليته الجيدة وآثاره الجانبية القليلة5. Fructus Phyllanthi (FP) ، الفاكهة المجففة من Phyllanthus emblica Linn. (المعروف شعبيا باسم أملا التوت أو عنب الثعلب الهندي) ، هو دواء مشهور ومواد غذائية متماثلة من الأدوية الصينية والهندية التقليدية 6,7. تم استخدام هذا الدواء لإزالة الحرارة وتبريد الدم وتعزيز الهضم ، وفقا لنظريات الطب الصيني التقليدي8. أظهرت الدراسات الدوائية الحديثة أن FP غني بالمركبات النشطة بيولوجيا مثل أحماض الغال والأحماض الإيلاجية والكيرسيتين9 ، المسؤولة عن مجموعة من الخصائص البيولوجية متعددة الأوجه ، من خلال العمل كمضاد للأكسدة ، ومضاد للالتهابات ، وحماية الكبد ، ومضاد لنقص شحميات الدم ، وما إلى ذلك10. أظهرت الأبحاث الحديثة أيضا أن FP يمكن أن ينظم بشكل فعال نسبة الدهون في الدم للمرضى الذين يعانون من فرط شحميات الدم. على سبيل المثال ، أظهر Variya et al.11 أن عصير الفاكهة FP ومكونه الكيميائي الرئيسي لحمض الغال يمكن أن يقلل من نسبة الكوليسترول في البلازما ويقلل من تسلل الزيت في الكبد والشريان الأورطي. كانت الفعالية العلاجية مرتبطة بتنظيم FP في زيادة التعبير عن مستقبلات ألفا المنشطة بتكاثر البيروكسيسوم وتقليل النشاط الشحمي الكبدي. ومع ذلك ، ينبغي إجراء مزيد من التحقيق في الآلية الأساسية ل FP في تحسين فرط شحميات الدم ، لأن مكوناته النشطة بيولوجيا واسعة جدا. سعينا لاستكشاف الآلية المحتملة للفعالية العلاجية ل FP ، والتي قد تكون مفيدة لمزيد من التطوير والاستفادة من هذا الدواء.
حاليا ، يعتبر علم الصيدلة الشبكي تقنية شاملة وفعالة لدراسة الآلية العلاجية للطب الصيني التقليدي. بدلا من البحث عن جينات واحدة مسببة للأمراض وعقاقير تعالج هدفا فرديا فقط ، يتم إنشاء شبكة كاملة من مكونات الأدوية والجينات والأمراض للعثور على آلية متعددة الأهداف للدواء متعدد المكونات فيما يتعلق بعلاجهم الشامل12. هذه التقنية مناسبة بشكل خاص للطب الصيني التقليدي ، حيث أن تركيباتها الكيميائية ضخمة. لسوء الحظ ، لا يمكن استخدام علم الأدوية الشبكي إلا للتنبؤ بالأهداف المتأثرة بالمكونات الكيميائية من الناحية النظرية. يجب ملاحظة المستقلبات الداخلية في نموذج المرض للتحقق من فعالية علم الأدوية الشبكي. تعد طريقة الأيض ، التي تظهر مع تطور بيولوجيا الأنظمة ، أداة مهمة لرصد التغيرات في المستقلبات الداخلية13. تعكس التغييرات في المستقلبات تغيرات الحالة المستقرة للمضيف ، وهو أيضا مؤشر مهم لدراسة الآلية الداخلية. نجح بعض الباحثين في دمج علم الأدوية الشبكي والأيض لاستكشاف آلية التفاعل بين الأدوية والأمراض14,15.
تستكشف هذه المقالة الأساس الميكانيكي ل FP ضد فرط شحميات الدم من خلال دمج تقنيات علم الأدوية الشبكي والتمثيل الغذائي. تم تطبيق علم الأدوية الشبكي لتحليل العلاقة بين المكونات النشطة الرئيسية في FP والأهداف الجزيئية لفرط شحميات الدم. في وقت لاحق ، تم إجراء الأيض لمراقبة تغير المستقلبات الداخلية في النموذج الحيواني ، والتي يمكن أن تفسر إجراءات الدواء على مستوى التمثيل الغذائي. بالمقارنة مع تطبيق علم الأدوية الشبكي أو الأيض وحده ، قدم هذا التحليل المتكامل آلية بحث أكثر تحديدا وشمولا. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام استراتيجية الالتحام الجزيئي لتحليل التفاعل بين المكونات النشطة والبروتينات الرئيسية. بشكل عام ، يمكن لهذا النهج المتكامل أن يعوض عن نقص الأدلة التجريبية لعلم الأدوية الشبكي وعدم وجود آلية داخلية لطريقة الأيض ، ويمكن استخدامه لتحليل الآلية العلاجية للطب الطبيعي. يظهر المخطط الانسيابي التخطيطي الرئيسي للبروتوكول في الشكل 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
في السنوات الأخيرة ، كان معدل الإصابة بفرط شحميات الدم في ازدياد ، ويرجع ذلك أساسا إلى عادات الأكل غير الصحية على المدى الطويل. الطب الصيني التقليدي ومكوناته الكيميائية لها أنشطة دوائية مختلفة ، والتي تمت دراستها على نطاق واسع في السنوات الأخيرة37,38. FP هو نو?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا البحث من قبل فريق تطوير المنتجات والابتكار في TCM Health Conservation and Rehabilitation (2022C005) والبحث حول تكامل الأعمال الجديدة عبر الحدود ل “الحفاظ على الصحة وإعادة التأهيل +”.
Materials
| 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 |
Referências
- Nelson, R. H. Hyperlipidemia as a risk factor for cardiovascular disease. Primary Care: Clinics in Office Practice. 40 (1), 195-211 (2013).
- Mach, F., et al. 2019 ESC/EAS Guidelines for the management of dyslipidaemias: lipid modification to reduce cardiovascular risk: the Task Force for the management of dyslipidaemias of the European Society of Cardiology (ESC) and European Atherosclerosis Society (EAS). European Heart Journal. 41 (1), 111-188 (2020).
- Oesterle, A., Laufs, U., Liao, J. K. Pleiotropic effects of statins on the cardiovascular system. Circulation Research. 120 (1), 229-243 (2017).
- Last, A. R., Ference, J. D., Menzel, E. R. Hyperlipidemia: drugs for cardiovascular risk reduction in adults. American Family Physician. 95 (2), 78-87 (2017).
- Wu, S., et al. Recent advances of tanshinone in regulating autophagy for medicinal research. Front Pharmacol. 13, 1059360 (2022).
- Mirunalini, S., Krishnaveni, M. Therapeutic potential of Phyllanthus emblica (amla): the ayurvedic wonder. Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology. 21 (1), 93-105 (2010).
- Zhao, H. J., et al. Fructus phyllanthi tannin fraction induces apoptosis and inhibits migration and invasion of human lung squamous carcinoma cells in vitro via MAPK/MMP pathways. Acta Pharmacologica Sinica. 36 (6), 758-768 (2015).
- Yan, X., et al. Current advances on the phytochemical composition, pharmacologic effects, toxicology, and product development of Phyllanthi Fructus. Frontiers in Pharmacology. 13, 1017628 (2022).
- Yang, F., et al. Chemical constituents from the fruits of Phyllanthus emblica L. Biochemical Systematics and Ecology. 92, 104122 (2020).
- Wu, L., et al. Phytochemical analysis using UPLC-MSn combined with network pharmacology approaches to explore the biomarkers for the quality control of the anticancer tannin fraction of Phyllanthus emblica L. habitat in Nepal. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2021, 6623791 (2021).
- Variya, B. C., Bakrania, A. K., Chen, Y., Han, J., Patel, S. S. Suppression of abdominal fat and anti-hyperlipidemic potential of Emblica officinalis: Upregulation of PPARs and identification of active moiety. Biomedicine & Pharmacotherapy. 108, 1274-1281 (2018).
- Gertsch, J. Botanical drugs, synergy, and network pharmacology: forth and back to intelligent mixtures. Planta Medica. 77 (11), 1086-1098 (2011).
- Nicholson, J. K., Wilson, I. D. Understanding ‘global’ systems biology: metabonomics and the continuum of metabolism. Nature Reviews Drug Discovery. 2 (8), 668-676 (2003).
- Li, T., et al. Integrated metabolomics and network pharmacology to reveal the mechanisms of hydroxysafflor yellow A against acute traumatic brain injury. Computational and Structural Biotechnology Journal. 19, 1002-1013 (2021).
- Wang, F., et al. Network pharmacology combined with metabolomics to investigate the anti-hyperlipidemia mechanism of a novel combination. Journal of Functional Foods. 87, 104848 (2021).
- Adams, J. M., Jafar-Nejad, H. Determining bile duct density in the mouse liver. Journal of Visualized Experiments. (146), e59587 (2019).
- Wang, J. Y., et al. Use of viral entry assays and molecular docking analysis for the identification of antiviral candidates against coxsackievirus A16. Journal of Visualized Experiments. (149), e59920 (2019).
- Wu, L. F., Liang, W. Y., Zhang, L. Z. Determination of main components of Tibetan medicine Phyllanthus emblica L. World Science and Technology-Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica. 22 (8), 2857-2863 (2022).
- El-Hussainy, E. H. M., Hussein, A. M., Abdel-Aziz, A., El-Mehasseb, I. Effects of aluminum oxide (Al2O3) nanoparticles on ECG, myocardial inflammatory cytokines, redox state, and connexin 43 and lipid profile in rats: possible cardioprotective effect of gallic acid. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 94 (8), 868-878 (2016).
- Huang, W. Y., et al. Quercetin, hyper, and chlorogenic acid improve endothelial function by antioxidant, antiinflammatory, and ACE inhibitory effects. Journal of Food Science. 82 (5), 1239-1246 (2017).
- Lu, T. M., et al. Hypocholesterolemic efficacy of quercetin rich onion juice in healthy mild hypercholesterolemic adults: a pilot study. Plant Foods for Human Nutrition. 70 (4), 395-400 (2015).
- Witkowska, A. M., et al. Dietary plant sterols and phytosterol-enriched margarines and their relationship with cardiovascular disease among polish men and women: The WOBASZ II cross-sectional study. Nutrients. 14 (13), 2665 (2022).
- Turini, E., et al. Efficacy of plant sterol-enriched food for primary prevention and treatment of hypercholesterolemia: a systematic literature review. Foods. 11 (6), 839 (2022).
- Alamro, S. A., et al. Fermented camel milk enriched with plant sterols improves lipid profile and atherogenic index in rats fed high-fat and-cholesterol diets. Heliyon. , e10871 (2022).
- Gao, P., Wen, X., Ou, Q., Zhang, J. Which one of LDL-C/HDL-C ratio and non-HDL-C can better predict the severity of coronary artery disease in STEMI patients. BMC Cardiovascular Disorders. 22 (1), 318 (2022).
- Sun, T., et al. Predictive value of LDL/HDL ratio in coronary atherosclerotic heart disease. BMC Cardiovascular Disorders. 22 (1), 273 (2022).
- Maegawa, K., et al. Dietary raffinose ameliorates hepatic lipid accumulation induced by cholic acid via modulation of enterohepatic bile acid circulation in rats. British Journal of Nutrition. 127 (11), 1621-1630 (2022).
- Antony, B., Merina, B., Sheeba, V. AmlamaxTM in the management of dyslipidemia in humans. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences. 70 (4), 504 (2008).
- Antony, B., Benny, M., Kaimal, T. N. B. A pilot clinical study to evaluate the effect of Emblica officinalis extract (Amlamax™) on markers of systemic inflammation and dyslipidemia. Indian Journal of Clinical Biochemistry. 23 (4), 378-381 (2008).
- Nambiar, S. S., Shetty, N. P. Phytochemical profiling and assessment of low-density lipoprotein oxidation, foam cell-preventing ability and antioxidant activity of commercial products of Emblica officinalis fruit. Journal of Food Biochemistry. 39 (3), 218-229 (2015).
- Gopa, B., Bhatt, J., Hemavathi, K. G. A comparative clinical study of hypolipidemic efficacy of Amla (Emblica officinalis) with 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme-A reductase inhibitor simvastatin. Indian Journal of Pharmacology. 44 (2), 238 (2012).
- Jung, T. W., et al. Administration of kynurenic acid reduces hyperlipidemia-induced inflammation and insulin resistance in skeletal muscle and adipocytes. Molecular and Cellular Endocrinology. , 518 (2020).
- Dong, Y., Li, X., Liu, Y., Gao, J., Tao, J. The molecular targets of taurine confer anti-hyperlipidemic effects. Life Sciences. 278, 119579 (2021).
- Huang, B., Bao, J., Cao, Y. R., Gao, H. F., Jin, Y. Cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) catalyzes lipid peroxidation of oleic acid-induced HepG2 cells. Bioquímica. 83 (5), 595-602 (2018).
- Xia, H., et al. Alpha-naphthoflavone attenuates non-alcoholic fatty liver disease in oleic acid-treated HepG2 hepatocytes and in high fat diet-fed mice. Biomedicine & Pharmacotherapy. 118, 109287 (2019).
- Dai, Z., et al. Protective effects of α-galacto-oligosaccharides against a high-fat/western-style diet-induced metabolic abnormalities in mice. Food & Function. 10 (6), 3660-3670 (2019).
- Wang, X., et al. Salidroside, a phenyl ethanol glycoside from Rhodiola crenulata, orchestrates hypoxic mitochondrial dynamics homeostasis by stimulating Sirt1/p53/Drp1 signaling. J Ethnopharmacol. 293, 115278 (2022).
- Hou, Y., et al. Salidroside intensifies mitochondrial function of CoCl(2)-damaged HT22 cells by stimulating PI3K-AKT-MAPK signaling pathway. Phytomedicine. 109, 154568 (2023).
- Noor, F., et al. Network pharmacology approach for medicinal plants: review and assessment. Pharmaceuticals. 15 (5), 572 (2022).
- Li, X., et al. Role of potential bioactive metabolites from traditional Chinese medicine for type 2 diabetes mellitus: An overview. Front Pharmacol. 13, 1023713 (2022).
