Ağ Farmakolojisi Hiperlipidemiye Karşı Fructus Phyllanthi Mekanizmasının Tahmini ve Metabolomik Validasyonu
Summary
Bu protokol, Fructus Phyllanthi’nin hiperlipidemiye karşı temel hedeflerini ve mekanizmalarını araştırmak için ağ farmakolojisi tahmini ve metabolomik doğrulamaya dayanan entegre bir stratejiyi tanımlamaktadır.
Abstract
Hiperlipidemi tüm dünyada kardiyovasküler hastalıklar ve karaciğer hasarı için önde gelen bir risk faktörü haline gelmiştir. Fructus Phyllanthi (FP), Geleneksel Çin Tıbbı (TCM) ve Hint Tıbbı teorilerinde hiperlipidemiye karşı etkili bir ilaçtır, ancak potansiyel mekanizma daha fazla araştırma gerektirir. Bu araştırma, ağ farmakolojisi tahminini metabolomik validasyon ile birleştiren entegre bir stratejiye dayanarak FP’nin hiperlipidemiye karşı mekanizmasını ortaya koymayı amaçlamaktadır. Toplam kolesterol (TC), trigliserit (TG), düşük yoğunluklu lipoprotein kolesterol (LDL-C) ve yüksek yoğunluklu lipoprotein kolesterol (HDL-K) dahil olmak üzere plazma lipid düzeyleri değerlendirilerek yüksek yağlı diyet (HFD) ile indüklenen fareler modeli oluşturulmuştur. FP’nin aktif bileşenlerini ve hiperlipidemiye karşı potansiyel hedefleri bulmak için ağ farmakolojisi uygulandı. Normal grup, model grubu ve müdahale grubu arasındaki diferansiyel metabolitleri ve bunlara karşılık gelen yolları tanımlamak için plazma ve karaciğer metabolomikleri yapıldı. Ağ farmakolojisi ve metabolomik arasındaki ilişki, FP’nin hiperlipidemiye karşı sürecinin kapsamlı bir görünümünü elde etmek için daha da inşa edilmiştir. Elde edilen anahtar hedef proteinler moleküler kenetlenme ile doğrulandı. Bu sonuçlar, FP’nin HFD tarafından indüklenen hiperlipideminin plazma lipid seviyelerini ve karaciğer hasarını iyileştirdiğini yansıtmıştır. FP’de gallik asit, quercetin ve beta-sitosterol, anahtar aktif bileşikler olarak gösterilmiştir. Plazma ve karaciğerde sırasıyla toplam 16 ve altı potansiyel diferansiyel metabolitin, FP’nin metabolomik tarafından hiperlipidemiye karşı terapötik etkilerinde rol oynadığı bulunmuştur. Ayrıca, entegrasyon analizi, müdahale etkilerinin CYP1A1, AChE ve MGAM ile ilişkili olduğunu ve ayrıca esas olarak triptofan metabolizması yolunu içeren L-kinürenin, kortikosteron, asetilkolin ve rafinozun ayarlandığını göstermiştir. Moleküler kenetlenme, hiperlipidemi ile ilişkili protein hedeflerine etki eden yukarıdaki bileşenlerin lipitlerin düşürülmesinde önemli bir rol oynamasını sağlamıştır. Özetle, bu araştırma hiperlipidemi önleme ve tedavi için yeni bir olasılık sağlamıştır.
Introduction
Hiperlipidemi, insan sağlığı üzerinde ciddi etkileri olan yaygın bir metabolik hastalıktır ve aynı zamanda kardiyovasküler hastalıklar için birincil risk faktörüdür1. Son zamanlarda, bu hastalık için yaşa bağlı olarak aşağı doğru bir eğilim olmuştur ve genç insanlar uzun süreli düzensiz yaşam tarzları ve sağlıksız beslenme alışkanlıkları nedeniyle daha duyarlı hale gelmiştir2. Klinikte, hiperlipidemi tedavisinde çeşitli ilaçlar kullanılmıştır. Örneğin, hiperlipidemi ve buna bağlı aterosklerotik bozuklukları olan hastalar için en sık kullanılan ilaçlardan biri statinlerdir. Bununla birlikte, statinlerin uzun süreli kullanımı, ihmal edilemeyecek yan etkilere sahiptir, bu da hoşgörüsüzlük, tedavi direnci ve advers olaylar gibi kötü bir prognoza yol açar 3,4. Bu eksiklikler hiperlipidemi hastaları için ek ağrılar haline gelmiştir. Bu nedenle, stabil lipid düşürücü etkinlik ve daha az yan etki için yeni tedaviler önerilmelidir.
Geleneksel Çin Tıbbı (TCM), iyi etkinliği ve az sayıda yan etkisi nedeniyle hastalıkları tedavi etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır5. Fructus Phyllanthi (FP), Phyllanthus emblica Linn’in kurutulmuş meyvesi. (halk arasında amla berry veya Hint bektaşi üzümü olarak bilinir), geleneksel Çin ve Hindistan ilaçlarının 6,7 ünlü bir ilaç ve gıda homolog malzemesidir. Bu ilaç, TCM teorileri8’e göre, ısıyı temizlemek, kanı soğutmak ve sindirimi teşvik etmek için kullanılmıştır. Modern farmakolojik çalışmalar, FP’nin bir antioksidan, bir anti-enflamatuar, karaciğer koruması, bir anti-hipolipidemik vb. gibi bir dizi çok yönlü biyolojik özellikten sorumlu olan gallik asitler, ellagik asitler ve kuersetin9 gibi biyoaktif bileşikler bakımından zengin olduğunu göstermiştir10. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, FP’nin hiperlipidemili hastaların kan lipitlerini etkili bir şekilde düzenleyebileceğini göstermiştir. Örneğin, Variya ve ark.11, FP meyve suyunun ve gallik asidin ana kimyasal bileşeninin plazma kolesterolünü azaltabileceğini ve karaciğer ve aorttaki yağ infiltrasyonunu azaltabileceğini göstermiştir. Terapötik etkinlik, peroksizom proliferatör-aktive reseptör-alfa ekspresyonunu arttırmada ve hepatik lipojenik aktiviteyi azaltmada FP’nin regülasyonu ile ilişkiliydi. Bununla birlikte, FP’nin hiperlipidemi iyileştirmede altta yatan mekanizması daha fazla araştırılmalıdır, çünkü biyoaktif bileşenleri oldukça geniştir. FP’nin terapötik etkinliğinin potansiyel mekanizmasını keşfetmeye çalıştık, bu da bu ilacın daha da geliştirilmesi ve kullanılması için yararlı olabilir.
Şu anda, ağ farmakolojisi, TCM’nin terapötik mekanizmasını incelemek için bütünsel ve etkili bir teknik olarak kabul edilmektedir. Tek bir hastalığa neden olan genleri ve yalnızca bireysel bir hedefi tedavi eden ilaçları aramak yerine, çok bileşenli ilacın kapsamlı tedavisi ile ilgili çok hedefli mekanizmasını bulmak için eksiksiz bir ilaç-bileşen-gen-hastalıklar ağı inşa edilmiştir12. Bu teknik, kimyasal bileşimleri büyük olduğu için TCM için özellikle uygundur. Ne yazık ki, ağ farmakolojisi yalnızca teorideki kimyasal bileşenlerden etkilenen hedefleri tahmin etmek için kullanılabilir. Ağ farmakolojisinin etkinliğini doğrulamak için hastalık modelindeki endojen metabolitler gözlenmelidir. Sistem biyolojisinin gelişmesiyle ortaya çıkan metabolomik yöntem, endojen metabolitlerdeki değişiklikleri izlemek için önemli bir araçtır13. Metabolitlerdeki değişiklikler, konağın kararlı durum değişikliklerini yansıtır ve bu da iç mekanizmayı incelemek için önemli bir göstergedir. Bazı araştırmacılar, ilaçlar ve hastalıklar arasındaki etkileşim mekanizmasını keşfetmek için ağ farmakolojisi ve metabolomiklerini başarıyla entegre etmişlerdir14,15.
Bu makalede, ağ farmakolojisi ve metabolomik tekniklerini entegre ederek FP’nin hiperlipidemiye karşı mekanik temeli araştırılmaktadır. Ağ farmakolojisi, FP’deki ana aktif bileşenler ile hiperlipidemi için moleküler hedefler arasındaki ilişkiyi analiz etmek için uygulandı. Daha sonra, metabolik düzeyde ilaç eylemlerini açıklayabilen hayvan modelindeki endojen metabolitlerin değişimini gözlemlemek için metabolomik yapıldı. Tek başına ağ farmakolojisi veya metabonomik uygulamasıyla karşılaştırıldığında, bu entegre analiz daha spesifik ve kapsamlı bir araştırma mekanizması sağlamıştır. Ek olarak, moleküler yerleştirme stratejisi, aktif bileşenler ve anahtar proteinler arasındaki etkileşimi analiz etmek için kullanılmıştır. Genel olarak, bu entegre yaklaşım, ağ farmakolojisi için deneysel kanıt eksikliğini ve metabolomik yöntem için endojen bir mekanizmanın eksikliğini telafi edebilir ve doğal tıbbın terapötik mekanizma analizi için kullanılabilir. Protokolün ana şematik akış şeması Şekil 1’de gösterilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son yıllarda, hiperlipidemi insidansı oranı, esas olarak uzun süreli sağlıksız beslenme alışkanlıkları nedeniyle artmaktadır. TCM ve kimyasal bileşenleri, son yıllarda yaygın olarak çalışılan çeşitli farmakolojik aktivitelere sahiptir37,38. FP, hem ilaç hem de gıda olarak kullanılan bir tür meyve kaynağıdır ve hiperlipidemi tedavisinde önemli bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, FP’nin hiperlipidemiye karşı potansiyel terapö…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma, TCM Sağlık Koruma ve Rehabilitasyon Ürün Geliştirme ve İnovasyon Ekibi (2022C005) ve “Sağlığın Korunması ve Rehabilitasyonu +” nın Yeni İş Sınır Ötesi Entegrasyonu Araştırması tarafından desteklenmiştir.
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).
