Udforskning af frankincense-mekanismen i behandlingen af akut nyreskade baseret på netværksfarmakologi og in vitro-celleforsøg
Akut nyreskade (AKI) er et pludseligt og vedvarende fald i nyrefunktionen forårsaget af en række forskellige årsager og patogeneser. Det er en af de almindelige kritiske sygdomme i klinisk praksis med en høj forekomst, gentagelsesfrekvens og dødelighed. Ifølge statistikker er der ca. 13 millioner sygdomstilfælde på verdensplan hvert år, og på grund af mangel på behandlingsmedicin og -strategier dør ca. 1,7 millioner patienter hvert år, hvoraf 85% af patienterne er i udviklingslande. Stabilisering af blodtrykket og forøgelse af det effektive cirkulerende blodvolumen er afgørende for forebyggelse og behandling af AKI. Derfor er det af stor betydning at finde lægemidler til forebyggelse og behandling af AKI for at redde livet for patienter med denne sygdom. Traditionel kinesisk medicin har karakter af flere komponenter og mål og har gjort betydelige fremskridt inden for forebyggelse og behandling af AKI.

Olibanum stammer fra olivenplanten Boswellia carterii Birdw og slægten B Bhaw dajiana Birdw. Harpiks siver ud af barken. Den er varm af natur, skarp og bitter i smagen og har den virkning, at den "fremmer blodcirkulationen og lindrer smerter, reducerer hævelser og fremmer muskelvækst". Hovedkomponenten i frankincense, der fremmer blodcirkulationen og lindrer smerter, er frankincense-syreforbindelser. Moderne forskning har vist, at røgelse har antibakterielle, anticancer-, antiinflammatoriske, antioxidante og andre aktiviteter. Baseret på dens funktionelle egenskaber er der behov for yderligere forskning for at undersøge røgelsesmekanismen ved AKI.

Denne undersøgelse screenede de aktive ingredienser i frankincense gennem netværksfarmakologi, konstruerede et netværk af sygdomsmål for lægemiddelaktive ingredienser og verificerede det gennem in vitro-celleeksperimenter. Mekanismen for røgelse i forebyggelse og behandling af AKI blev belyst, hvilket giver et pålideligt teoretisk grundlag for dets udvikling som et lægemiddel mod akut nyreskade.

Vestlig medicin mener, at forekomsten af AKI er tæt forbundet med renal iskæmi og hypoxi. I øjeblikket er der stadig mangel på effektive behandlingsmetoder og interventionsforanstaltninger i klinisk praksis, hovedsageligt gennem symptomatisk behandling for at forbedre patientens sygdomsstatus. Traditionel kinesisk medicin kategoriserer de kliniske egenskaber ved AKI i kategorier som "Longbi", "Guange", "Ødem" og "Druknegift". Derfor omfatter de grundlæggende behandlingsprincipper at fjerne varme og afgifte, fremme blodcirkulationen og fjerne blodstasis, udrense varme og fjerne vand samt fremme organernes cirkulation og eliminere uklarhed. Røgelse fremmer muskelvækst, stopper blødninger, aktiverer blodcirkulationen, fjerner blodstase, reducerer hævelser og lindrer smerter. Det bruges ofte i klinisk praksis til at behandle blodstase eller gigt. Derfor har tilføjelse af blodaktiverende og stasefjernende lægemidler i de tidlige og mellemste stadier af akut nyreskade vigtige forebyggende og terapeutiske virkninger på forbedring af patienternes nyrefunktion, reduktion af kliniske manifestationer som hæmaturi og bremsning af sygdommens progression.
Denne undersøgelse analyserede systematisk det materielle grundlag og virkningsmekanismen for frankincense's "multikomponent-multimål-multivej"-behandling af AKI ved hjælp af netværksfarmakologiske metoder. Talrige eksperimenter har vist, at røgelsessyre betragtes som den mest biologisk aktive komponent i røgelse. De mest betydningsfulde er antiinflammatoriske og antitumoregenskaber samt mange andre farmakologiske aktiviteter såsom mavesår, immunregulering, lipidsænkning, nyrebeskyttelse, antibakterielle virkninger osv. Forskningsresultaterne viser, at AK-BA, α-BA og andre aktive ingredienser er de vigtigste aktive ingredienser til behandling af AKI. Der er litteraturrapporter om, at α - BA kan hæmme produktionen af proinflammatoriske cytokiner (TNF - α og IL-1 β) stimuleret af LPS i U937-makrofager, hvilket bekræfter dets antiinflammatoriske egenskaber in vitro. Den bioaktive komponent i frankincense, pentacykliske triterpenoider, blokerer biosyntesen af leukotriener gennem 5-lipoxygenase og udøver sin anti-inflammatoriske effekt. Undersøgelser har vist, at frankincense-syre har en urinvejsbeskyttende effekt på cyclophosphamid-inducerede blærebetændelsesrotter gennem antioxidante og antiinflammatoriske virkninger.
Ifølge PPI-netværket er MAPK3, PPARG, PTGS2, HIF1 α og ESR1 kernemålene for frankincense i behandlingen af akut nyreskade. MAPK3 tilhører den mitogenaktiverede proteinkinase MAPK-familie. MAPK-kaskadeaktivering er centrum for flere signalveje, der er involveret i fysiologiske processer som cellevækst, differentiering og apoptose. PPARG tilhører superfamilien af nukleare transkriptionsfaktorer. Eksperimenter har vist, at mus med PPARG-mangel har øget glykosuri og albuminuri. Med alderen får musene nyreinsufficiens og en yderligere forværring af type 2-diabetes. Ifølge rapporter beskytter PPARG-agonister nyrerne mod I/R-skade ved at hæmme diffus tubulær nekrose og akut inflammation induceret af I/R-skade og reducere plasmaniveauerne af nitrogenoxid og ED-1+-celleinfiltration. PPAR-agonister har vist et betydeligt potentiale i behandlingen af AKI. PTGS2 er et vigtigt enzym, der omdanner arachidonsyre til den inflammatoriske mediator prostaglandin, som hovedsageligt er fordelt på kernemembranen. Dets udtryk induceres af stimuli som inflammatoriske faktorer og tumorvækstfaktorer. Forskning har vist, at ekstraktet af Golden Bone Lotus dosisafhængigt nedregulerer udtrykket af PTGS2/COX-2 mRNA og derved udøver antiinflammatoriske virkninger. HIF1 α er den vigtigste regulerende faktor for adaptiv respons på hypoxi, og i AKI-modellen induceret af renal iskæmi-reperfusion er HIF1 α-ekspression signifikant øget i nyretubuli.
I processen med GO-berigelsesanalyse involverer det hovedsageligt biologiske processer såsom respons på hypoxi, apoptose, inflammatorisk respons, molekylære funktioner såsom mitokondrier og cellulære komponenter såsom endopeptidaseaktivitet, hvilket indikerer, at de biologiske veje for frankincense til behandling af AKI er rige og komplekse. Ifølge KEGG pathway enrichment analysis er signalvejen for frankincense til behandling af AKI relateret til Toll like receptor signalvej, TNF signalvej og NF - κ B signalvej. Blandt dem er Toll like receptor (TLR) en membranproteinreceptor, og TLR4 er et vigtigt molekyle, der forårsager AKI-inflammatorisk respons. Det kan transkribere og frigive forskellige cytokiner og inflammatoriske mediatorer, der udløser immuninflammatorisk respons. Undersøgelser har vist, at sværhedsgraden af akut nyreskade er tæt forbundet med serumniveauer af TLR4 og NF - κ B. Hæmning af TLR4 NF - κ B-signalvejen kan lindre sværhedsgraden af akut nyreskade. Tumornekrosefaktor (TNF) er et cytokin med en bred vifte af biologiske effekter. Generelt refererer TNF til TNF - α produceret af makrofager. Efter aktivering spiller det hovedsageligt en vigtig rolle i at fremme cellevækst, differentiering, apoptose og fremkalde inflammation. AKI aktiverer TLR4 NF - κ B-signalvejen, hvilket inducerer frigivelse af proinflammatorisk cytokin TNF - α. Derfor kan styrkelse af kontrollen med TLR4, NF - κ B og TNF - α-niveauer lindre akut nyreskade og fremme forbedring af patientprognosen.
Bindingsenergierne for de vigtigste aktive ingredienser i frankincense til MAPK3 og PPARG blev bestemt ved hjælp af molekylær docking-metode. Resultaterne viste, at AKBA og α-BA har gode bindingsevner til MAPK3 og PPARG.
Endelig simulerede denne undersøgelse I/R-skade på nyrerne gennem cellekultur for at undersøge virkningsmekanismen for α - BA. Forskningsresultaterne viser, at α-BA ikke har nogen toksisk virkning på HK-2-celler og dosisafhængigt øger cellelevedygtigheden i I/R-skademodellen, hvilket tyder på en nyrebeskyttende effekt. Ho-echst 33258-farvning viste, at I/R-behandling signifikant opregulerede andelen af apoptotiske celler, mens α - BA signifikant reducerede sine apoptotiske celler på en koncentrationsafhængig måde. Alpha BA kan betydeligt hæmme de inflammatoriske faktorer, der produceres af HK-2-celler induceret af I/R. I mellemtiden viste realtids fluorescens kvantitativ RT-PCR-detektion, at α - BA kan nedregulere ekspressionen af nøglemål MAPK3 og PPARG-gener i AKI-processen, hvilket er i overensstemmelse med de resultater, der er forudsagt af netværksfarmakologi.
Denne undersøgelse brugte netværksfarmakologi inden for traditionel kinesisk medicin til at søge efter aktive ingredienser og potentielle mål for røgelse samt relaterede mål for AKI. Der blev fundet i alt 72 krydsninger mellem aktive ingredienser og sygdomsmål. GO- og KEGG-signalvejsberigelsesanalyse blev derefter udført på disse mål for at forudsige de vigtigste aktive ingredienser AKBA, α - BA osv. Behandlingen af AKI blev hovedsageligt opnået ved at regulere mål som MAPK3, PPARG, PTGS2, Toll-lignende receptorer, TNF og NF - κ B-signalveje for at lindre iskæmi, hypoxiskade og regulere celleapoptose. I mellemtiden har in vitro-celleeksperimenter foreløbigt bekræftet nøjagtigheden og pålideligheden af forudsigelsen, hvilket giver et referencegrundlag for efterfølgende forskning og klinisk fremme af traditionel kinesisk medicin. Men den har stadig visse begrænsninger og skal verificeres yderligere gennem dyreforsøg.