Network Pharmacology Prediction and Metabolomics Validation of the Mechanism of Fructus Phyllanthi against Hyperlipidemia
Summary
현재 프로토콜은 네트워크 약리학 예측 및 대사체학 검증을 기반으로 고지혈증에 대한 Fructus Phyllanthi의 주요 표적 및 메커니즘을 탐색하기 위한 통합 전략을 설명합니다.
Abstract
고지혈증은 전 세계적으로 심혈관 질환 및 간 손상의 주요 위험 요소가 되었습니다. Fructus Phyllanthi(FP)는 중국 전통 의학(TCM) 및 인도 의학 이론에서 고지혈증에 효과적인 약물이지만 잠재적인 메커니즘은 추가 탐색이 필요합니다. 본 연구는 네트워크 약리학 예측과 대사체학 검증을 결합한 통합 전략을 기반으로 고지혈증에 대한 FP의 메커니즘을 밝히는 것을 목표로 합니다. 총 콜레스테롤(TC), 중성지방(TG), 저밀도 지단백 콜레스테롤(LDL-C) 및 고밀도 지단백 콜레스테롤(HDL-C)을 포함한 혈장 지질 수준을 평가하여 고지방 식이(HFD) 유도 마우스 모델을 확립했습니다. FP의 유효성분과 고지혈증에 대한 잠재적 표적을 찾기 위해 네트워크 약리학을 적용했습니다. 혈장과 간의 대사체학을 수행하여 정상군, 모델군, 중재군 간의 차등 대사산물과 해당 경로를 확인하였다. 네트워크 약리학과 대사체학 사이의 관계는 고지혈증에 대한 FP의 과정에 대한 포괄적인 관점을 얻기 위해 추가로 구성되었습니다. 얻어진 핵심 표적 단백질은 분자 도킹에 의해 검증되었다. 이러한 결과는 FP가 HFD에 의해 유발된 고지혈증의 혈장 지질 수준 및 간 손상을 개선시킨다는 것을 반영하였다. FP의 갈산, 케르세틴 및 베타-시토스테롤이 주요 활성 화합물로 입증되었습니다. 혈장과 간에서 각각 총 16개 및 6개의 잠재적 차등 대사산물이 대사체학에 의한 고지혈증에 대한 FP의 치료 효과에 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 또한, 통합 분석에 따르면 중재 효과는 CYP1A1, AChE 및 MGAM뿐만 아니라 주로 트립토판 대사 경로를 포함하는 L-키누레닌, 코르티코스테론, 아세틸콜린 및 라피노스의 조정과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 분자 도킹은 고지혈증 관련 단백질 표적에 작용하는 위의 성분이 지질을 낮추는 데 중요한 역할을 하도록 했습니다. 요약하면, 이 연구는 고지혈증을 예방하고 치료할 수 있는 새로운 가능성을 제시했습니다.
Introduction
고지혈증은 인체 건강에 심각한 영향을 미치는 흔한 대사 질환이며 심혈관 질환의 주요 위험 인자이기도합니다 1. 최근 이 질환은 연령과 관련하여 감소하는 추세를 보이고 있으며, 장기간의 불규칙한 생활 습관과 건강에 해로운 식습관으로 인해 젊은 층이 더 취약해지고 있다2. 클리닉에서는 고지혈증 치료에 다양한 약물이 사용되고 있습니다. 예를 들어, 고지혈증 및 관련 죽상동맥경화성 질환 환자에게 가장 일반적으로 사용되는 약물 중 하나는 스타틴입니다. 그러나 스타틴을 장기간 사용하면 무시할 수 없는 부작용이 있어 불내성, 치료 저항성, 부작용 등 예후가 좋지 않다 3,4. 이러한 단점은 고지혈증 환자에게 추가적인 통증이 되었습니다. 따라서 안정적인 지질 저하 효능과 부작용 감소를 위한 새로운 치료법이 제안되어야 합니다.
중국 전통 의학(Traditional Chinese Medicine, TCM)은 효능이 좋고 부작용이 거의 없어 질병 치료에 널리 사용되어 왔다5. Fructus Phyllanthi (FP), Phyllanthus emblica Linn의 말린 과일. (일반적으로 amla 베리 또는 인도 구스베리로 알려짐)는 중국 전통 및 인도 의약품 6,7의 유명한 의약품 및 식품 상동 소재입니다. 이 약은 TCM 이론8에 따라 열을 맑게하고, 혈액을 식히고, 소화를 촉진하는 데 사용되어 왔습니다. 현대의 약리학 연구에 따르면 FP는 갈산, 엘라그산, 케르세틴과 같은 생리활성 화합물이 풍부하여 항산화제, 항염증제, 간 보호제, 항고지혈증 등의 역할을 하여 다양한 생물학적 특성을 담당한다10. 최근 연구에 따르면 FP는 고지혈증 환자의 혈중 지질을 효과적으로 조절할 수 있습니다. 예를 들어, Variya et al.11은 FP 과일 주스와 갈산의 주요 화학 성분이 혈장 콜레스테롤을 감소시키고 간과 대동맥의 기름 침투를 감소시킬 수 있음을 입증했습니다. 치료 효능은 과산화소체 증식제 활성화 수용체-알파의 발현을 증가시키고 간 지방 생성 활성을 감소시키는 FP의 조절과 관련이 있었습니다. 그러나 고지혈증 개선에 대한 FP의 기본 메커니즘은 생리 활성 성분이 상당히 광범위하기 때문에 추가로 조사해야 합니다. 우리는 이 약의 추가 개발 및 활용에 도움이 될 수 있는 FP의 치료 효능의 잠재적 메커니즘을 탐구하고자 했습니다.
현재 네트워크 약리학은 TCM의 치료 메커니즘을 연구하는 전체론적이고 효율적인 기술로 간주됩니다. 개별 표적만을 치료하는 단일 질병 유발 유전자 및 약물을 찾는 대신, 포괄적인 치료와 관련하여 다중 성분 약물의 다중 표적 메커니즘을 찾기 위해 완전한 약물-성분-유전자-질병 네트워크를 구축한다12. 이 기술은 화학 성분이 방대하기 때문에 TCM에 특히 적합합니다. 안타깝게도 네트워크 약리학은 이론적으로 화학 성분의 영향을 받는 표적을 예측하는 데만 사용할 수 있습니다. 네트워크 약리학의 효과를 검증하기 위해 질병 모델의 내인성 대사산물을 관찰해야 합니다. 시스템 생물학의 발전과 함께 등장한 대사체학(metabolomics) 방법은 내인성 대사산물의 변화를 모니터링하는 중요한 도구이다13. 대사 산물의 변화는 숙주의 정상 상태 변화를 반영하며, 이는 내부 메커니즘을 연구하는 데 중요한 지표이기도 합니다. 일부 연구자들은 약물과 질병 사이의 상호 작용 메커니즘을 탐구하기 위해 네트워크 약리학 및 대사체학을 성공적으로 통합했습니다14,15.
이 기사는 네트워크 약리학과 대사체학 기술을 통합하여 고지혈증에 대한 FP의 기계론적 기초를 탐구합니다. FP의 주성분과 고지혈증에 대한 분자 표적 간의 관계를 분석하기 위해 네트워크 약리학을 적용하였다. 이어서, 동물 모델에서 내인성 대사 산물의 변화를 관찰하기 위해 대사체학을 수행하였으며, 이는 대사 수준에서 의약 작용을 설명할 수 있습니다. 네트워크 약리학 또는 대사노학의 단독 적용과 비교할 때, 이 통합 분석은 보다 구체적이고 포괄적인 연구 메커니즘을 제공했습니다. 또한 분자 도킹 전략을 사용하여 활성 성분과 주요 단백질 간의 상호 작용을 분석했습니다. 일반적으로 이러한 통합 접근법은 네트워크 약리학에 대한 실험적 증거의 부족과 대사체학 방법에 대한 내인성 메커니즘의 부족을 보완할 수 있으며 자연 의학의 치료 메커니즘 분석에 사용할 수 있습니다. 프로토콜의 주요 개략도 순서도는 그림 1에 나와 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
최근 몇 년 동안 고지혈증의 발병률이 증가하고 있는데, 이는 주로 장기간의 건강에 해로운 식습관으로 인한 것입니다. TCM과 그 화학 성분은 다양한 약리학 적 활성을 가지고 있으며, 최근 몇 년 동안 널리 연구되어왔다37,38. FP는 약과 식품으로 사용되는 과일 자원의 일종으로 고지혈증 치료에 중요한 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 고지혈증에 대한…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 TCM Health Preservation and Rehabilitation(2022C005)의 제품 개발 및 혁신 팀과 “Health Preservation and Rehabilitation+”의 새로운 비즈니스 국경 간 통합에 관한 연구의 지원을 받았습니다.
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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