ネットワーク薬理予測とメタボロミクス 高脂血症に対するフルクタス・フィランティのメカニズムの検証
Summary
本プロトコルは、ネットワーク薬理学予測およびメタボロミクス検証に基づいて、高脂血症に対するFructus Phyllanthiの主要な標的およびメカニズムを探索するための統合戦略を記載する。
Abstract
高脂血症は、世界中の心血管疾患や肝障害の主要な危険因子になっています。Fructus Phyllanthi(FP)は、伝統的な中国医学(TCM)およびインド医学の理論における高脂血症に対する効果的な薬ですが、潜在的なメカニズムはさらなる調査が必要です。本研究では、ネットワーク薬理予測とメタボロミクス検証を組み合わせた統合戦略に基づき、高脂血症に対するFPのメカニズムを明らかにすることを目的とする。総コレステロール(TC)、トリグリセリド(TG)、低密度リポタンパク質コレステロール(LDL-C)、高密度リポタンパク質コレステロール(HDL-C)などの血漿脂質レベルを評価することにより、高脂肪食(HFD)誘発マウスモデルを確立しました。ネットワーク薬理学を応用し、FPの有効成分と高脂血症に対する潜在的な標的を見いだしました。血漿および肝臓のメタボロミクスは、正常群、モデル群、および介入群の間で異なる代謝物およびそれらに対応する経路を特定するために実施された。ネットワーク薬理学とメタボロミクスの関係をさらに構築し、高脂血症に対するFPのプロセスを包括的に把握しました。得られた主要な標的タンパク質を分子ドッキングによって検証した。これらの結果は、FPがHFDによって誘発される高脂血症の血漿脂質レベルと肝障害を改善したことを反映しています。FP中の没食子酸、ケルセチン、およびベータシトステロールは、主要な活性化合物として実証されました。血漿および肝臓における合計16および6の潜在的な分化代謝産物が、メタボロミクスによる高脂血症に対するFPの治療効果に関与することが見出された。さらに、統合解析の結果、介入効果はCYP1A1、AChE、MGAM、および主にトリプトファン代謝経路を含むL-キヌレニン、コルチコステロン、アセチルコリン、およびラフィノースの調整に関連していることが示されました。分子ドッキングにより、高脂血症関連タンパク質標的に作用する上記の成分が脂質低下に重要な役割を果たすことが確認されました。要約すると、この研究は高脂血症の予防と治療のための新しい可能性を提供しました。
Introduction
高脂血症は、人間の健康に深刻な影響を与える一般的な代謝性疾患であり、心血管疾患の主要な危険因子でもあります1。最近、この病気は加齢に伴う減少傾向にあり、長期的な不規則なライフスタイルや不健康な食生活のために若年層が影響を受けやすくなっています2。診療所では、高脂血症の治療にさまざまな薬が使用されています。例えば、高脂血症および関連するアテローム性動脈硬化症を有する患者に最も一般的に使用される薬物の1つはスタチンである。しかし、スタチンの長期使用には無視できない副作用があり、不耐性、治療抵抗性、有害事象などの予後不良につながります3,4。これらの欠点は、高脂血症患者にとって追加の苦痛となっています。したがって、安定した脂質低下効果とより少ない副作用のための新しい治療法を提案する必要があります。
伝統的な漢方薬(TCM)は、その優れた有効性と副作用の少なさから、病気の治療に広く使用されています5。フルクタスフィランティ(FP)、フィランサスエンブリカリンのドライフルーツ。(一般にアムラベリーまたはインドのグーズベリーとして知られている)は、伝統的な中国とインドの薬の有名な薬と食品の相同材料です6,7。この薬は、TCM理論8に従って、熱を取り除き、血液を冷却し、消化を促進するために使用されてきました。現代の薬理学的研究は、FPが抗酸化剤、抗炎症剤、肝臓保護剤、抗脂質低下薬などとして作用することにより、さまざまな多面的な生物学的特性に関与する没食子酸、エラグ酸、ケルセチン9などの生理活性化合物が豊富であることが示されています10。最近の研究では、FPが高脂血症患者の血中脂質を効果的に調節できることも示されています。例えば、Variyaら11は、FPフルーツジュースとその主要な化学成分である没食子酸が血漿コレステロールを減少させ、肝臓と大動脈への油の浸潤を減らすことができることを実証しました。治療効果は、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体アルファの発現を増加させ、肝脂肪生成活性を低下させるFPの調節に関連していた。しかし、高脂血症の改善におけるFPの根底にあるメカニズムは、その生理活性成分が非常に広範囲であるため、さらに調査する必要があります。FPの治療効果の潜在的なメカニズムを探り、この薬のさらなる開発と利用に有益である可能性を探ろうとしました。
現在、ネットワーク薬理学は、TCMの治療メカニズムを研究するための全体的かつ効率的な技術と見なされています。単一の疾患原因遺伝子や個々の標的のみを治療する薬物を探すのではなく、完全な薬物-成分-遺伝子-疾患ネットワークを構築して、それらの包括的な治療に関する多成分薬のマルチターゲットメカニズムを見つけます12。この技術は、化学組成が膨大であるため、TCMに特に適しています。残念ながら、ネットワーク薬理学は、理論的には化学成分の影響を受けるターゲットを予測するためにのみ使用できます。疾患モデルの内因性代謝物は、ネットワーク薬理学の有効性を検証するために観察する必要があります。システム生物学の発展とともに出現したメタボロミクス法は、内因性代謝物の変化を監視するための重要なツールです13。代謝産物の変化は宿主の定常状態の変化を反映しており、これも内部メカニズムを研究するための重要な指標です。一部の研究者は、ネットワーク薬理学とメタボロミクスを統合して、薬物と疾患の相互作用メカニズムを探求することに成功しました14,15。
本稿では、ネットワーク薬理学とメタボロミクス技術を統合することにより、高脂血症に対するFPの機構的基盤を探ります。ネットワーク薬理学を適用して、FPの主な有効成分と高脂血症の分子標的との関係を分析しました。続いて、メタボロミクスを行い、動物モデルにおける内因性代謝物の変化を観察し、代謝レベルでの薬物作用を説明できる。ネットワーク薬理学やメタボノミクス単独の応用と比較して、この統合解析はより具体的で包括的な研究メカニズムを提供しました。さらに、分子ドッキング戦略を使用して、有効成分と主要タンパク質の間の相互作用を分析しました。一般に、この統合アプローチは、ネットワーク薬理学の実験的証拠の欠如とメタボロミクス法の内因性メカニズムの欠如を補うことができ、自然医学の治療メカニズム分析に使用できます。プロトコルの主な概略フローチャートを 図1に示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
近年、主に長期的な不健康な食生活により、高脂血症の発生率が上昇しています。TCMとその化学成分にはさまざまな薬理学的活性があり、近年広く研究されています37,38。FPは果物資源の一種であり、医薬品としても食品としても利用されており、高脂血症の治療に重要な可能性を秘めています。ただし、高脂血症に対するFPの潜在的な治療メカニ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、TCM健康維持・リハビリテーション(2022C005)の商品開発・イノベーションチームと「健康維持・リハビリテーション+」の新規事業越境統合に関する研究の支援を受けて行われました。
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
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