Undersøgelse af Fuzi Ganjiangs mekanisme til forebyggelse af myokardie-iskæmi-reperfusionsskade baseret på netværksfarmakologi og in vitro-eksperimenter
Iskæmisk hjertesygdom (IHD) er den hjertesygdom, der har den højeste forekomst, invaliditetsgrad og dødelighed i Kina. Med den hurtige udvikling af samfundsøkonomien og den aldrende befolkning bliver IHD yngre, og forekomsten stiger år for år. Myokardie-iskæmi-reperfusionsskade (MI/RI) er et uundgåeligt fænomen under behandlingen af iskæmisk hjertesygdom, som fører til udvidelse af myokardieinfarktområdet og arytmi. MI/RI er et presserende problem, der skal løses inden for moderne medicin, men der findes endnu ikke noget specifikt lægemiddel.
MI/RI hører til kategorien brystobstruktion i traditionel kinesisk medicin. Traditionel kinesisk medicin lægger vægt på en holistisk tilgang og har unik erfaring og fordele ved behandling af brystobstruktion. Tidligere undersøgelser har vist, at traditionel kinesisk medicin har gode terapeutiske virkninger ved behandling af brystobstruktion, såsom Sini Tang, Yiqi Huoxue Tang og Gualou Xiebai Tang. Aconiti Lateralis Radix Preparata Zingiberis Rhizama (AZ) er det centrale lægemiddelpar i Sini Tang. Tidligere undersøgelser fra vores forskningsgruppe har vist, at AZ-gruppen har den bedste terapeutiske effekt efter adskillelsen af Sini Tang, men dens specifikke mekanisme er stadig uklar. Derudover har vores forskningsgruppe også vist, at kombinationen af AZ kan reducere apoptosehastigheden for myokardieceller under MI / IR, men dens specifikke mekanisme er endnu ikke undersøgt. På grund af AZ's komplekse sammensætning og uklare virkningsmekanisme hindrer det alvorligt dets kliniske anvendelse og udvikling af nye lægemidler. Derfor haster det med at undersøge mekanismen for AZ's anti-MI/RI-effekt.
Netværksfarmakologi er et vigtigt værktøj til at analysere traditionelle kinesiske medicinformler. Netværksfarmakologi er blevet brugt i vid udstrækning til at analysere de biologiske processer og signalveje for behandlinger med traditionelle kinesiske medicinpræparater mod sygdomme. For at undersøge AZ's virkningsmekanisme mod MI/RI har denne undersøgelse til hensigt at bruge netværksfarmakologi til at forudsige AZ's virkningsmekanisme mod MI/RI og verificere de forudsagte resultater af netværksfarmakologi gennem in vitro-studier og lægge et forskningsgrundlag for den næste udvikling af AZ.

 

Myokardie-iskæmi-reperfusionsskade hører til omfanget af brystobstruktion og hjertesorg i traditionel kinesisk medicin. Forekomsten af brystobstruktion er ofte relateret til faktorer som invasion af kolde patogener, tab af følelsesmæssig kontrol og alderdom og fysisk svaghed. Fuzi og tørret ingefær har varme medicinske egenskaber og er repræsentative lægemidler til opvarmning af kroppen. Fuzi uden tørret ingefær er ikke varm, og AZ kombineret med opvarmning af kroppen har bedre terapeutiske virkninger. Samtidig bruges AZ til at behandle obstruktion i brystet, fordi det har den virkning, at det varmer yang og fremmer blodcirkulationen. Opvarmning af yang henviser til forbedring af energimetabolismen i myokardieceller, mens fremme af blodcirkulationen henviser til afslappende blodkar. AZ kan forbedre energimetabolismen og afslappe blodkarrene for at udøve terapeutiske virkninger. For at verificere, om AZ behandler MI/RI ved at forbedre energimetabolismen og afslappe blodkarrene, valgte vi netværksfarmakologi til at forudsige de biologiske processer og specifikke mekanismer for AZ's anti-MI/RI-effekter.

Ved at bruge netværksfarmakologi til at analysere de aktive ingredienser i AZ og konstruere et målnetværk for aktive ingredienser blev de vigtigste komponenter i netværket identificeret som aconitin i Aconitum carmichaelii, β - sitosterol og 10 gingerol i tørret ingefær. Moderne farmakologiske undersøgelser har vist, at aconitin har kardiotoniske og antiarytmiske virkninger; β-sitosterol har antioxidant- og antitumoreffekter; 10-gingerol har antiinflammatoriske egenskaber og forbedrer myokardiecellernes levedygtighed ved H/R-skade. Disse resultater indikerer, at de forudsagte komponenter sandsynligvis er de vigtigste aktive ingredienser i AZ's anti-MI/RI-aktivitet.

Ti vigtige biologiske processer blev identificeret gennem GO-BP-analyse af nøglemål. Den positive regulering af nitrogenoxidbiosynteseprocessen, den negative regulering af apoptoseprocessen, responsen på oxidativ stress, apoptosesignalvejens indvirkning på DNA-skader, lipopolysaccharidmedieret signalvej og andre biologiske processer hænger sammen med vasodilatation, apoptose, inflammation og oxidativ skade. Forskning har vist, at reduktion af celleapoptose, inflammatorisk respons, oxidativ skade og fremme af vasodilatation kan lindre MI/RI. De GO-BP-resultater, der er forudsagt af netværksfarmakologi, er stort set i overensstemmelse med de kendte litteraturrapporter om MI/RI, hvilket indikerer, at deres resultater har en vis gennemførlighed. I mellemtiden fandt denne undersøgelse også, at AZ kan øge overlevelsesraten for RVEC-celler med H/R-skade, reducere apoptosehastigheden og oxidativ skade.

For yderligere at udforske mekanismen bag AZ anti MI/RI afslørede KEGG-signalvejsanalyse, at AZ anti MI/RI hovedsageligt udøver terapeutiske virkninger gennem HIF-signalvejen, PI3-AKT-signalvejen og TNF-signalvejen, som betragtes som potentielle signalveje for AZ anti MI/RI. HIF-signalvejen spiller en vigtig rolle under MI/RI. Den hypoxi-inducerbare faktor HIF α aktiveres, når der registreres hypoxi i kroppen, og den aktiverede HIF α øger downstream-ekspressionen af VEGF og eNOS. VEGF er en inducer af angiogenese, der kan fremme endotelcelleproliferation og forbedre vaskulær homeostase. Nitrogenoxidsyntase eNOS kan fremme frigivelsen af NO, hvilket fører til vasodilatation og øget arteriel blodgennemstrømning. Aktivering af VEGF og eNOS under hypoxi i myokardievæv kan fremme vasodilatation og angiogenese, hvilket giver tilstrækkeligt med ilt til myokardievæv. PI3K-AKT-signalvejen reducerer kardiomyocyt-apoptose under MI/RI. TNF-signalvejen reducerer den inflammatoriske respons under MI/RI. Tidligere undersøgelser har også vist, at fremme af vasodilatation gennem HIF-signalvejen, forbedring af myokardiecellers energimetabolisme gennem PI3K-AKT-signalvejen og reduktion af inflammatorisk respons gennem TNF-signalvejen er vigtige signalveje til behandling af MI/RI. AZ har den virkning, at det varmer yang og fremmer blodcirkulationen, hvor opvarmning af yang henviser til forbedring af myokardieenergimetabolismen og reduktion af myokardiecelleapoptose. Det er blevet bekræftet, at det fremmer vasodilatation og udøver terapeutiske virkninger, men det er stadig uklart. I denne undersøgelse blev det bekræftet, at AZ kan stimulere HIF α/VEGF/eNOS-vejen, øge ekspressionen af HIF α, VEGF og NOS-proteiner i H/R-beskadigede RVEC-celler og fremme vasodilatation/endotelcelleproliferation. Det er værd at bemærke, at den terapeutiske effekt af højdosisgruppen ikke er signifikant i WB-indekset, hvilket kan skyldes den urimelige dosisgradient, vi indstillede, og de toksiske virkninger af de aktive ingredienser i Aconitum. Forskergruppen vil være opmærksom på dette problem i fremtidige undersøgelser.

Sammenfattende opnåede denne undersøgelse 16 aktive ingredienser og 171 terapeutiske mål for AZ; Grafanalyse afslørede, at AKT1, IL6 og TNF er potentielle mål; GO-berigelsesanalyse afslørede, at AZ kan udøve terapeutiske virkninger gennem apoptose, betændelse og vasodilatation; KEGG-analyse afslørede, at AZ kan udøve terapeutiske virkninger gennem PI3K-AKT-signalvejen, TNF-signalvejen og HIF-signalvejen; In vitro-undersøgelser har fundet, at AZ kan øge overlevelsesraten, reducere apoptosehastigheden og oxidativ skade på RVEC-celler beskadiget af H / R; Forøg ekspressionen af HIF - α, VEGF og eNOS-proteiner. AZ aktiverer HIF/VEGF/eNOS-signalvejen for at reducere oxidativ skade og apoptose af endotelceller, fremme vasodilatation / endotelcelleproliferation og udøve effekter mod myokardie-iskæmi-reperfusionsskade, hvilket er i overensstemmelse med de resultater, der forudsiges af netværksfarmakologi. AZ kan fremme vasodilatation og endotelcelleproliferation gennem HIF-signalvejen for at udøve terapeutiske virkninger, hvilket giver et forskningsgrundlag for yderligere udvikling af AZ.