Prédiction pharmacologique en réseau et validation métabolomique du mécanisme de Fructus phyllanthi contre l’hyperlipidémie
Summary
Le présent protocole décrit une stratégie intégrée pour explorer les cibles et mécanismes clés de Fructus Phyllanthi contre l’hyperlipidémie basée sur la prédiction pharmacologique en réseau et la vérification métabolomique.
Abstract
L’hyperlipidémie est devenue l’un des principaux facteurs de risque de maladies cardiovasculaires et de lésions hépatiques dans le monde entier. Fructus Phyllanthi (FP) est un médicament efficace contre l’hyperlipidémie dans les théories de la médecine traditionnelle chinoise (MTC) et de la médecine indienne, mais le mécanisme potentiel nécessite une exploration plus approfondie. La présente recherche vise à révéler le mécanisme de la PF contre l’hyperlipidémie en s’appuyant sur une stratégie intégrée combinant la prédiction de la pharmacologie des réseaux et la validation métabolomique. Un modèle de souris induites par un régime riche en graisses (HFD) a été établi en évaluant les taux de lipides plasmatiques, y compris le cholestérol total (TC), les triglycérides (TG), le cholestérol à lipoprotéines de basse densité (LDL-C) et le cholestérol à lipoprotéines de haute densité (HDL-C). La pharmacologie de réseau a été appliquée pour découvrir les ingrédients actifs de la PF et les cibles potentielles contre l’hyperlipidémie. La métabolomique du plasma et du foie a été réalisée pour identifier les métabolites différentiels et leurs voies correspondantes parmi le groupe normal, le groupe modèle et le groupe d’intervention. La relation entre la pharmacologie de réseau et la métabolomique a été construite pour obtenir une vue complète du processus de PF contre l’hyperlipidémie. Les protéines cibles clés obtenues ont été vérifiées par amarrage moléculaire. Ces résultats ont montré que la PF améliorait les taux de lipides plasmatiques et les lésions hépatiques de l’hyperlipidémie induite par une HFD. L’acide gallique, la quercétine et le bêta-sitostérol dans la PF ont été démontrés comme les composés actifs clés. Un total de 16 et six métabolites différentiels potentiels dans le plasma et le foie, respectivement, se sont révélés impliqués dans les effets thérapeutiques de la PF contre l’hyperlipidémie par métabolomique. En outre, l’analyse d’intégration a indiqué que les effets de l’intervention étaient associés au CYP1A1, à l’AChE et au MGAM, ainsi qu’à l’ajustement de la L-kynurénine, de la corticostérone, de l’acétylcholine et du raffinose, impliquant principalement la voie métabolique du tryptophane. L’amarrage moléculaire a permis de s’assurer que les ingrédients ci-dessus agissant sur les cibles protéiques liées à l’hyperlipidémie jouaient un rôle clé dans la réduction des lipides. En résumé, cette recherche a fourni une nouvelle possibilité pour prévenir et traiter l’hyperlipidémie.
Introduction
L’hyperlipidémie est une maladie métabolique courante ayant de graves répercussions sur la santé humaine et constitue également le principal facteur de risque de maladies cardiovasculaires1. Récemment, il y a eu une tendance à la baisse liée à l’âge pour cette maladie, et les jeunes sont devenus plus sensibles en raison de modes de vie irréguliers à long terme et d’habitudes alimentaires malsaines2. En clinique, divers médicaments ont été utilisés pour traiter l’hyperlipidémie. Par exemple, l’un des médicaments les plus couramment utilisés pour les patients atteints d’hyperlipidémie et de troubles athérosclérotiques connexes est les statines. Cependant, l’utilisation à long terme des statines a des effets secondaires qui ne peuvent pas être négligés, ce qui conduit à un mauvais pronostic, tels que l’intolérance, la résistance au traitement et les événements indésirables 3,4. Ces lacunes sont devenues des douleurs supplémentaires pour les patients hyperlipidémiques. Par conséquent, de nouveaux traitements pour une efficacité hypolipidémiante stable et moins d’effets secondaires devraient être proposés.
La médecine traditionnelle chinoise (MTC) a été largement utilisée pour traiter les maladies en raison de sa bonne efficacité et de ses effets secondairespeu 5. Fructus Phyllanthi (FP), le fruit séché de Phyllanthus emblica Linn. (populairement connu sous le nom de baie d’amla ou groseille à maquereau indienne), est un médicament célèbre et un matériau homologue alimentaire des médecines traditionnelles chinoises et indiennes 6,7. Ce médicament a été utilisé pour éliminer la chaleur, refroidir le sang et favoriser la digestion, selon les théories de la MTC8. Des études pharmacologiques modernes ont montré que la PF est riche en composés bioactifs tels que les acides galliques, les acides ellagiques et la quercétine9, qui sont responsables d’une gamme de propriétés biologiques multiformes, en agissant comme antioxydant, anti-inflammatoire, protection du foie, antihypolipidémique, etc.10. Des recherches récentes ont également montré que la PF pouvait réguler efficacement les lipides sanguins des patients atteints d’hyperlipidémie. Par exemple, Variya et al.11 ont démontré que le jus de fruit FP et son principal ingrédient chimique de l’acide gallique peuvent diminuer le cholestérol plasmatique et réduire l’infiltration d’huile dans le foie et l’aorte. L’efficacité thérapeutique était liée à la régulation de la PF dans l’augmentation de l’expression du récepteur alpha activé par les proliférateurs de peroxysomes et la diminution de l’activité lipogénique hépatique. Cependant, le mécanisme sous-jacent de la PF dans l’amélioration de l’hyperlipidémie devrait être étudié plus avant, car ses ingrédients bioactifs sont assez étendus. Nous avons cherché à explorer le mécanisme potentiel de l’efficacité thérapeutique de la PF, qui pourrait être bénéfique pour le développement et l’utilisation ultérieurs de ce médicament.
Actuellement, la pharmacologie en réseau est considérée comme une technique holistique et efficace pour étudier le mécanisme thérapeutique de la MTC. Au lieu de rechercher des gènes et des médicaments uniques causant la maladie traitant uniquement une cible individuelle, un réseau complet médicament-ingrédients-gènes-maladies est construit pour trouver le mécanisme multi-cible du médicament multi-ingrédients concernant leur traitement complet12. Cette technique est particulièrement adaptée à la MTC, car leurs compositions chimiques sont massives. Malheureusement, la pharmacologie de réseau ne peut être utilisée que pour prévoir les cibles affectées par les ingrédients chimiques en théorie. Les métabolites endogènes dans le modèle de maladie doivent être observés pour valider l’efficacité de la pharmacologie en réseau. La méthode métabolomique, qui émerge avec le développement de la biologie des systèmes, est un outil important pour surveiller les changements dans les métabolites endogènes13. Les changements dans les métabolites reflètent les changements d’état stationnaire de l’hôte, ce qui est également un indicateur important pour étudier le mécanisme interne. Certains chercheurs ont intégré avec succès la pharmacologie et la métabolomique en réseau pour explorer le mécanisme d’interaction entre les médicaments et les maladies14,15.
Cet article explore les bases mécanistes de la PF contre l’hyperlipidémie en intégrant la pharmacologie en réseau et les techniques de métabolomique. La pharmacologie de réseau a été appliquée pour analyser la relation entre les principaux ingrédients actifs de la PF et les cibles moléculaires de l’hyperlipidémie. Par la suite, la métabolomique a été réalisée pour observer le changement des métabolites endogènes dans le modèle animal, ce qui peut expliquer les actions du médicament au niveau métabolique. Par rapport à l’application de la pharmacologie de réseau ou de la métabonomique seule, cette analyse intégrée a fourni un mécanisme de recherche plus spécifique et plus complet. De plus, la stratégie d’amarrage moléculaire a été utilisée pour analyser l’interaction entre les ingrédients actifs et les protéines clés. En général, cette approche intégrée pourrait compenser le manque de preuves expérimentales pour la pharmacologie des réseaux et l’absence d’un mécanisme endogène pour la méthode métabolomique, et peut être utilisée pour l’analyse du mécanisme thérapeutique de la médecine naturelle. L’organigramme schématique principal du protocole est illustré à la figure 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Au cours des dernières années, le taux d’incidence de l’hyperlipidémie a augmenté, principalement en raison d’habitudes alimentaires malsaines à long terme. La MTC et ses ingrédients chimiques ont diverses activités pharmacologiques, qui ont été largement étudiées ces dernières années37,38. La PF est une sorte de ressource fruitière, utilisée à la fois comme médicament et comme aliment, et a un potentiel important pour traiter l’hyperlipi…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été soutenue par l’équipe de développement de produits et d’innovation de TCM Health Preservation and Rehabilitation (2022C005) et Research on New Business Cross-border Integration of « Health Preservation and Rehabilitation + ».
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 |
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