Undersøgelse af mekanismen og verificering af effekten af effektive komponenter i Scutellaria baicalensis på alkoholisk leversygdom baseret på netværksfarmakologi og molekylær docking
Alkoholiske leversygdomme (ALD) har et bredt klinisk histologisk spektrum, herunder tidlig simpel leversteatose samt alkoholisk hepatitis i mellem- og senstadiet, leverfibrose og alkoholisk cirrose. Den nuværende bedste forebyggelses- og behandlingsmetode for ALD er stadig afholdenhed fra alkohol, og klinisk brug af kortikosteroider kan kun delvist lindre symptomer og give kortsigtede overlevelsesfordele. I øjeblikket er der ingen tilsvarende specifikke lægemidler i klinisk praksis. I henhold til ætiologi, patogenese og kliniske manifestationer af ALD opdeler traditionel kinesisk medicin ALD i tre faser: den tidlige fase af "vinstagnation" forårsaget af fugt og varme, den midterste fase af "vinafhængighed" forårsaget af qi-stagnation og blodstasis og den sene fase af "vinstagnation" forårsaget af mangel på positiv qi. Behandlingsmetoderne varierer i de forskellige stadier. I den tidlige fase er hovedfokus på at berolige leveren og lindre depression samt fjerne varme og fugt. I den midterste fase er hovedfokus på at fremme blodcirkulationen og fjerne blodstasis. I den senere fase er hovedfokus på at styrke milten og give næring til leveren og nyrerne.
Scutellaria Radix er den tørrede rod af Scutellaria baicalensis, en plante i familien Lamiaceae. Den hører til kategorien varmeudrensende traditionel kinesisk medicin og har den virkning, at den fjerner varme og fugt, udrenser ild og afgifter, stopper blødninger og forebygger abort. Det kan med fordel bruges til behandling af ALD i de tidlige og mellemste stadier. Samtidig kan det i kombination med relevante undersøgelser af leverbeskyttelsen af Scutellaria baicalensis konstateres, at Scutellaria baicalensis og dets aktive ingredienser kan beskytte leverceller og reducere graden af leverpatologisk skade ved at hæmme oxidativ stressrespons, undertrykke inflammatorisk faktorinfiltration, reducere levercelleapoptose og regulere lipidmetabolismen. Imidlertid er det farmakologiske stofgrundlag, handlingsvej og mekanisme for Huangqin til forebyggelse og behandling af ALD endnu ikke klart. Denne undersøgelse anvendte netværksfarmakologi, molekylær dockingteknologi og in vitro-celleeksperimenter til foreløbigt at udforske de aktive ingredienser og tilsvarende virkningsveje for Scutellaria baicalensis til forebyggelse og behandling af ALD for at give reference til dybdegående forskning, udvikling af nye lægemidler og klinisk anvendelse af Scutellaria baicalensis og dets aktive ingredienser til forebyggelse og behandling af ALD.

På baggrund af de vedvarende gode resultater i forebyggelse og behandling af hepatitis B og C i Kina, kombineret med den hurtige udvikling af økonomien og den udbredte popularitet af alkoholkultur, vil andelen af tilfælde af levercirrhose, hepatocellulært karcinom og endda patientdødsfald forårsaget af ALD fortsætte med at stige. Der er ikke noget begreb "alkoholisk leversygdom" i det traditionelle kinesiske medicinske system, men det kan klassificeres i henhold til dets kliniske manifestationer, ætiologi og patogenese og kan svare til "alkoholsygdom", "alkoholskade", "alkoholafhængighed", "alkoholgulsot" osv. Behandlingsmetoderne omfatter hovedsageligt styrkelse af milten og maven, beroligelse af leveren og fremme af galdestrømmen, rensning af varme og fugt og eliminering af uklarhed. Den traditionelle kinesiske medicin Scutellaria baicalensis hører til kategorien af varmeudrensende og fugttørrende lægemidler. I øjeblikket bruges Scutellaria baicalensis hovedsageligt i de tidlige og mellemste stadier af ALD. Imidlertid er det farmakologiske stofgrundlag, virkningsvejen og mekanismen for Scutellaria baicalensis til forebyggelse og behandling af ALD endnu ikke klar, så det har en vis forskningsværdi.

Ved at anvende netværksfarmakologiske teknikker kan man finde ud af, at de vigtigste kernemål i proteininteraktionsnetværk er SRC, AKT1 og PIK3R1. Disse tre proteaser kan aktiveres strukturelt i næsten alle typer kræft gennem aktivering af opstrøms signalmolekyler eller mutationer i komponenter i signalvejen. Blandt dem er SRC, som det første opdagede kræftfremkaldende gen, involveret i fosforyleringen af downstream-målproteiner i adskillige signalveje. Det har forskellige veje til regulering af celleoverlevelse, adhæsion, proliferation, motilitet og angiogenese. Derudover kan SRC's konstitutive aktivitet også fremme og opretholde omprogrammeringen af inflammation og cellulær metabolisme og derved synkronisere med udviklingen af tumormikromiljøet og aktivt opretholde tumorvækst. AKT1, som er et centralt medlem af PI3K/AKT-signalvejen, kan aktiveres af PIK3R1, der koder for phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) regulatory subunit alpha (p85-ALPHA). Kombineret med PPI-diagrammet for protein-protein-interaktion i denne undersøgelse kan det endnu en gang bekræfte det tætte opstrøms- og nedstrømsforhold mellem de to.

Blandt de 20 bedste signalveje opnået ved KEGG-berigelse hører de fleste af dem også til "carcinogenesis pathway", hvilket indikerer, at Scutellaria baicalensis hovedsageligt behandler ALD ved at forhindre eller hæmme levercellecarcinogenese. EGFR, som er en typisk tyrosinkinase-receptor i ErbB-familien, er stærkt udtrykt i leveren. Efter at have drukket alkohol kan EGFR aktiveres under forudsætning af binding til angiotensin II og dets receptor AT1R. Samtidig kan EGFR fungere som et knudepunkt for Ras-Raf-1-MAP2K/MEK-MAPK/ERK-cellesignalvejen, hvilket stimulerer unormal ekspression af PIK3R1-protein og påvirker PI3K/AKT-signalvejen. PI3K/AKT-signalvejen er tæt forbundet med mange inflammatoriske sygdomme og anses for at være en af de vigtigste signalveje i tumorer. Tidligere undersøgelser har bekræftet, at Scutellaria baicalensis kan fremme fosforyleringen af p-PI3K, p-Akt og Glut2 ved at opregulere mRNA-ekspressionen af IRS1, PI3K, Akt2 og Glut2 og derved overvinde skader på PI3K/Akt-insulin-signalvejen og aktivt forbedre hepatitis. Når man sammenligner de patogene faktorer for ALD, kan man konstatere, at det ligesom hjerte-kar-sygdomme (CVD) omfatter inflammation, adipokiner, dysbiose i tarmens mikrobiota, oxidativ stress og psykologisk stress. Nogle undersøgelser har også vist, at der er en direkte sammenhæng mellem ALD og CVD, og fremsat begrebet leverhjerteakse og kombineret med denne undersøgelse for at screene lipid- og aterosklerosesignalvejene, hvilket tyder på, at behandlingen af ALD ikke kun skal fokusere på selve leveren, men også overveje indvirkningen af kardiovaskulær på den.

Ved at sammenligne bindingsenergierne i molekylær docking kan det konstateres, at resveratrol kan være en af de vigtigste aktive ingredienser i Scutellaria baicalensis til behandling af ALD. Shanjiangsu er almindeligt forekommende i ingefærplanter, og farmakologiske eksperimenter har bekræftet dets kræfthæmmende, antioxiderende, antiinflammatoriske og endotelreparerende virkninger. Menneskekroppen er hovedsageligt afhængig af mikrosomal CYP2E1 til alkoholmetabolisme, hvor der produceres en stor mængde mellemprodukter som acetaldehyd og reaktive iltarter (ROS). På den ene side kan acetaldehyd danne addukter med proteiner og DNA og direkte udøve kræftfremkaldende toksicitet. På den anden side kan ophobningen af ROS også forårsage ændringer i DNA-struktur og -funktion, hvilket fører til forstyrrelser i cellecyklussen og påvirker gentranskription, translation og andre funktioner og dermed igangsætter eller fremmer cellulær carcinogenese. Forskning har vist, at resveratrol kan fungere som et signalmolekyle, der aktiverer relaterede veje og effektivt hæmmer cellulær carcinogenese, mens det fjerner ROS. Kombineret med in vitro-celleeksperimenter kan det konstateres, at alkoholinduceret skade på leverceller kan reduceres effektivt efter indgivelse af forskellige koncentrationer af bjerggrenekstrakt, og relaterede biokemiske indikatorer ALT og AST forbedres også betydeligt. Kombineret med resultaterne af MAD og SOD tyder det på, at resveratrol kan udøve sin virkning ved at øge enzymaktiviteten af SOD for at hæmme leverens oxidative stressrespons. Dens antioxidanteffekt kan dog være langt ringere end dens anticancereffekt, og der er behov for yderligere eksperimentel forskning.

Sammenfattende forudsagde dette eksperiment foreløbigt de 27 aktive ingredienser i Scutellaria baicalensis gennem netværksfarmakologi, hvilket indikerer, at en enkelt traditionel kinesisk medicin også kan betragtes som en forbindelse i lille skala. I mellemtiden kan de 27 aktive ingredienser i Scutellaria baicalensis udøve terapeutiske virkninger på ALD gennem 257 genmål, blandt hvilke de vigtigste kernemål inkluderer SRC, AKT1, PIK3R1 osv. Berigelsesanalysen af KEGG-signalvejen antydede, at Scutellaria baicalensis Georgi kunne spille en rolle i ALD gennem de veje, der påvirker kræft, PI3K Akt-signalvejen, lipid og aterosklerose og andre signalveje. Ved hjælp af molekylær docking-teknologi blev den bedste effektive ingrediens til behandling af ALD med Scutellaria baicalensis screenet som kaempferol, mens resultaterne af netværksfarmakologi blev verificeret. Gennem in vitro-celleeksperimenter kan det konstateres, at bjerggingerekstrakt kan forbedre den alkoholinducerede skadesstatus for rottelevercellen BRL 3A betydeligt. Resultaterne af dette eksperiment kan give et teoretisk grundlag for behandling af ALD med Scutellaria baicalensis, men yderligere udforskning af den specifikke virkningsmekanisme for Scutellaria baicalensis ved behandling af ALD kræver stadig et stort antal farmakologiske mekanismeeksperimenter.