Netværksfarmakologi og eksperimentel undersøgelse af modificeret Guizhi Fuling-pille til behandling af godartet prostatahyperplasi
Godartet prostatahyperplasi (BPH) betegnes som godartet prostatahyperplasi (BPH). Den kliniske incidensgruppe er for det meste midaldrende og ældre mænd. Ifølge statistikkerne stiger forekomsten af BPH med alderen og når 80% i en alder af 80 år, og dataene stiger stadig år for år. Behandlingsmetoderne for BPH omfatter vestlig medicin og kirurgisk behandling, men vestlig medicinbehandling kan forårsage skade på neurokognition og seksuel funktion, mens kirurgisk behandling er ledsaget af postoperative komplikationer. Derfor haster det med at udforske nye behandlingsmetoder for BPH.

Traditionel kinesisk medicin lægger vægt på en holistisk tilgang og dialektisk behandling, med rig erfaring og unikke fordele i sygdomsbehandling. Guizhi Fuling Pill stammer fra Zhang Zhongjing, en medicinsk helgen i Han-dynastiet. I denne undersøgelse blev den modificerede Guizhi Fuling-pille (MGFP) sammensat af otte traditionelle kinesiske lægemidler: Guizhi, Fuling, Taoren, Mudan Skin, Chishao, Wangbuliuxing, Wuyao og Leech. Det var kerneformlen, som forskerteamet udledte på baggrund af datamining til behandling af BPH af akademiker Wang Qi, en mester i kinesisk medicin. Ifølge traditionel kinesisk medicin er patogenesen af BPH "nyre qi-mangel og blodstaseobstruktion". MGFP er god til at sprede blodstasis, reducere symptomer og ophobning og fremme vandcirkulationen og har betydelige terapeutiske virkninger i klinisk brug. Den komplekse sammensætning af traditionelle kinesiske medicinformler hindrer dog i høj grad undersøgelsen af dens virkningsmekanisme.
I de senere år er netværksfarmakologi blevet brugt i vid udstrækning i studiet af traditionel kinesisk medicins farmakologi. Dens koncept drejer sig om effektiv lægemiddelbehandling af sygdomme ved at målrette mod flere molekyler i det sammenkoblede netværk, hvilket falder sammen med teorien om multikomponent, multimål og multivej i traditionel kinesisk medicin. Baseret på dette bruger denne undersøgelse netværksfarmakologi og molekylære dockingteknikker til at udforske den potentielle virkningsmekanisme for MGFP på BPH og etablerer en BPH-modelrotte for at verificere målet med den bedste bindingsenergi for at give dataunderstøttelse til klinisk behandling.

 

Ifølge rapporter er patogenesen af BPH hovedsageligt relateret til kønshormoner, vækstfaktorer, inflammatorisk respons, unormal celleapoptose osv. Dens vigtigste patologiske træk er spredning af prostataepitelceller og stromaceller. Når MGFP anvendes i kombination med kulde og varme, har det den virkning, at det fremmer blodcirkulationen, eliminerer symptomer, blødgør, styrker og fremmer diurese. Det kan forbedre BPH forårsaget af mangel på nyre-qi og obstruktion af blodstase betydeligt. Moderne farmakologisk forskning har vist, at ingredienserne i Guizhi Fuling Pill hovedsageligt omfatter paeonol, paeoniflorin, cinnamaldehyd, porin og amygdalin. Det kan reducere blodets viskositet ved at forbedre hæmorologiske parametre og bruges generelt til at behandle sygdomme som BPH forårsaget af blodstasis (turbiditet). Derudover blev det konstateret, at Wang Buliuxing kan forlænge koagulationstiden for blodstasemodellrotter og reducere deres fuldblodsviskositet; Hirudin indeholdt i igler har antikoagulations- og antitrombotiske virkninger; Den flygtige olie, hovedkomponenten i den sorte medicin, kan også frigive lunge qi og sænke blæren for at lindre tilbageholdelse af urinsten og dermed lette vandladningen. Ud fra dette kan man se, at de kemiske komponenter i MGFP kan nå målet om at behandle BPH gennem visse veje, hvilket afspejler virkningsmekanismen for traditionelle kinesiske medicinforbindelser med flere komponenter, mål og veje.
Denne undersøgelse opnåede 212 krydsende mål gennem Venn-diagram og matchede derefter kernevejene i KOBAS-analyse for at identificere kernemålene for MGFP-behandling af BPH. Kombineret med gradsrangering og litteratur blev der opnået kernemål, der er tæt forbundet med patogenesen af BPH, herunder AKT1 BAX 、 BCL2 、 JUN 、 TGFB1 、 TNF 、 IL6 、 VEGFA 、 EGFR。 Ovenstående mål er hovedsageligt relateret til celleapoptose, vaskulær vækst og betændelse. Ifølge rapporter er AKT en serin/threonin-proteinkinase. I AKT-subtypen kan AKT1 hæmme apoptose og fremme cellevækst og -overlevelse og deltage i udviklingen af BPH. VEGFA er et meget specifikt vaskulært endotelcellemitogen, der er tæt forbundet med dannelsen og vedligeholdelsen af neovaskularisering i prostata. Aktiveret AKT fosforylerer eNOS for at producere NO, hvilket fremmer VEGFA-induceret endotelcellemigration, vasodilatation, øget blodgennemstrømning og angiogenese. IL-6 er et multifunktionelt cytokin med en bred vifte af funktioner. I prostatavæv fremmer IL-6 proliferationen af prostatas basale epitelceller gennem den autokrine vej, hvilket forårsager en ubalance mellem prostatacelleproliferation og apoptose i kroppen og derved fremkalder forekomsten af BPH.
Denne undersøgelse fandt gennem GO-funktionel annotationsanalyse, at de biologiske processer, der er involveret i MGFP, hovedsageligt er beriget i vaskulære vækstrelaterede processer, oxidative stressrelaterede processer, apoptoserelaterede processer, koagulationsrelaterede processer og immunrelaterede processer. Dens molekylære funktioner i regulering af BPH er hovedsageligt beriget med transkriptionsfaktorbinding, nuklear receptoraktivitet, proteinkinaseaktivitet, cytokinreceptorbinding, adrenerg receptoraktivitet, RNA-polymerase II-transkriptionsfaktorbinding osv.
Denne undersøgelse fandt gennem KEGG-vejberigelsesanalyse, at MGFP har regulerende virkninger på AGE-RAGE-signalvej, PI3K-AKT-signalvej, celleapoptose, IL-17-signalvej, Th17-celledifferentiering, TNF-signalvej, VEGF-signalvej, MAPK-signalvej, Ras-signalvej, Rap1-signalvej osv. Forskning har vist, at AGERAGE kan stimulere produktionen af pro-inflammatoriske cytokiner, hvilket fører til overdreven celleproliferation og yderligere udvikling af BPH. Aktiveringen af PI3K-AKT-signalvejen fører til fosforylering af pro-apoptotiske proteiner, som igen blokerer deres binding til anti-apoptotiske molekyler BCL-2 og BCL-XL, hvilket resulterer i reduceret celleapoptose i BPH. IL-17-signalvejen, Th17-celledifferentiering og TNF-signalvejen kan alle formidle inflammatoriske immunreaktioner. Det er blevet rapporteret, at infektionsstimulering får BPH-stromaceller til at producere proinflammatoriske faktorer IL-6, IL-8 og TNF og derved aktivere infiltrerende CD4+T-celler og fremme deres differentiering i Th1- og Th17-effektorceller ved at udskille IL12 og IL-23; Aktiverede Th1- og Th17-lymfocytter producerer proinflammatoriske cytokiner, såsom IL-17, som fremmer immuninflammatoriske reaktioner og fører til prostatacellehyperplasi. VEGF er en angiogenetisk faktor medieret af PI3K-AKT-signalvejen, som kan fremme angiogenese og celleproliferation i interstitielle væv. Den spiller også en vigtig rolle i udviklingen af BPH. Kombineret med resultaterne af kernemålet og figur 6 spekulerer vi i, at der er et tæt forhold mellem PI3K-AKT-signalvejen og VEGF-signalvejen. MAPK- og Ras-signalvejene er involveret i reguleringen af cellernes grundlæggende biologiske aktiviteter, herunder spredning, apoptose, differentiering og aldring. MAPK-kaskaden er Ras-afhængig, og unormal aktivering kan forårsage en ubalance mellem celleproliferation og apoptose i kroppen. Desuden har man fundet ud af, at aktivering af Rap1-signalvejen fremmer celleproliferation og -migration, hvilket fører til en stigning i prostatavolumen. Det spekuleres i, at MGFP kan påvirke inflammatorisk respons, celleapoptose og proliferation ved at regulere flere signalveje og dermed nå målet om at behandle BPH.
Denne undersøgelse fandt gennem molekylær docking, at kernekomponenterne i MGFP, herunder quercetin, β-sitosterol, kaempferol, baicalein og garvesyre, har bindingsenergier på mindre end 0 med AKT1, BAX, BCL2, JUN, TGFB1, TNF, IL6, VEGFA og EGFR, hvilket indikerer, at de spontant kan binde sig til hinanden. Bindingsenergierne for quercetin, β-sitosterol, kaempferol, baicalein og garvesyre med AKT1, BAX, JUN, TNF og VEGFA er dog alle mindre end -20929 J/mol, hvilket indikerer en stærk bindingsevne. Dockingresultatet mellem BAX og β-sitosterol er det bedste. Forskning har vist, at β-sitosterol er en plantesterol, der interfererer med forskellige cellulære signalveje og påvirker processer som cellecyklus, apoptose, proliferation og angiogenese. Det bruges ofte klinisk til sygdomme som hjertesygdomme, tuberkulose og livmoderhalskræft. Under celleapoptoseprocessen translokerer den proapoptotiske BAX til mitokondrierne og integreres med mitokondriernes ydre membran, hvilket inducerer permeabilisering af den ydre membran og frigør cytokrom c, hvilket fører til normal celledød. Sharmila et al. etablerede en rotte-nyrekræftmodel induceret af diethylnitrosamin og fandt, at udtrykket af BAX-protein var signifikant forøget i β-sitosterol-behandlingsgruppen. Derudover viste en multicenter, placebokontrolleret, dobbeltblind undersøgelse, at β-sitosterol også har en signifikant forbedrende effekt på BPH, men dens virkningsmekanisme er stadig uklar.
Dette studie undersøgte udtrykket af BAX i prostatavæv ved at etablere en BPH-rotte-model. Resultaterne viste, at rotterne i modelgruppen havde spredning af kirtelepitelceller og signifikant reduceret kirtellumen sammenlignet med sham-kirurgigruppen, mens de andre behandlingsgrupper viste varierende grader af reduktion i prostatavæggens tykkelse sammenlignet med modelgruppen, hvilket tyder på, at MGFP har en vis terapeutisk effekt på BPH-modelrotter. De semikvantitative resultater af immunhistokemi viste ingen signifikant forskel i ekspressionen af BAX i prostatavæv mellem blankgruppen og sham-kirurgigruppen; Sammenlignet med sham-kirurgigruppen blev ekspressionen af BAX i prostatavævet hos modelgruppens rotter signifikant reduceret (P<0,01), hvilket indikerer, at BPH kan forårsage unormal celleapoptose ved at hæmme BAX-ekspression i prostatavæv. Sammenlignet med modelgruppen øgede lav-, mellem- og højdosisgrupperne af MGFP, finasteridgruppen og Longbishu-kapselgruppen alle signifikant udtrykket af BAX (P<0,01), hvilket kan skyldes reguleringen af mitokondrieafhængig apoptosevej af MGFP, som øger udtrykket af BAX-gen relateret til fremme af celleapoptose, hæmmer celleproliferation og har en dosisafhængig effekt.
Sammenfattende kan MGFP regulere mål som AKT1, BAX, JUN, TNF, VEGFA samt PI3K-AKT- og VEGF-signalveje gennem kernekomponenter som quercetin, β-sitosterol, kaempferol, baicalein og garvesyre og derved regulere relaterede biologiske processer som vaskulær vækst i prostata, apoptose og oxidativ stress og udøve en terapeutisk effekt på BPH. Den foreløbige forudsigelse af den optimale bindingstilstand mellem kernekomponenten og vigtige mål ved molekylær docking var β-sitosterol BAX, og effekten af MGFP på BAX blev udforsket gennem dyreforsøg, hvilket giver et farmakologisk grundlag for den udbredte anvendelse af MGFP. I betragtning af begrænsningerne ved utilstrækkelig inkludering af kemiske komponenter i databasen og ændringerne i komponenterne i traditionel kinesisk medicin efter forarbejdning, kan der udføres yderligere dybdegående forskning i de kemiske komponenter i MGFP ved hjælp af fingeraftryksteknologi, hvilket vil bidrage til at forbedre pålideligheden af netværksfarmakologiske forudsigelsesresultater.