Undersøgelse af mekanismen i Huangqi-ekstrakt til behandling af iskæmisk hypoxisk encephalopati baseret på netværksfarmakologi, molekylær docking-teknologi og eksperimentel verifikation
Neonatal iskæmisk encefalopati (HIE) er en type sygdom, der påvirker nervevæksten og -udviklingen hos nyfødte og spædbørn. De overlevende efterlader ofte forskellige neurologiske følgevirkninger, som er en stor byrde for de ramte børn og deres familier. Der findes i øjeblikket ikke noget specifikt lægemiddel til behandling af HIE i klinisk praksis, og studiet af de patofysiologiske mekanismer ved HIE er af stor betydning for at finde mere effektive behandlingsplaner. Forskning har vist, at oxidativ stress, calciumtilstrømning, dannelse af frie radikaler, acidose, ionubalance, inflammation, apoptose, autofagi, nekrose og andre faktorer alle spiller en vigtig rolle i patogenesen af HIE. Inden for traditionel kinesisk medicin er det blevet rapporteret, at Huangqi og dets præparater har vist gode effekter i behandlingen af HIE. Moderne farmakologi har bekræftet, at Huangqi-ekstrakt har den virkning, at det fjerner iltfrie radikaler, modvirker infektioner og beskytter det vaskulære endotel. Det bruges i vid udstrækning i klinisk praksis til behandling af kardiovaskulære og cerebrovaskulære sygdomme. Denne undersøgelse har til formål at analysere virkningsmekanismen for Huangqi-ekstrakt til behandling af HIE gennem netværksfarmakologi og molekylære dockingteknikker, hvilket giver reference til fremme af klinisk anvendelse.

Den vigtigste patofysiologiske mekanisme ved HIE er iskæmi og hypoxi i hjernevævet. Hjernevævets iskæmi og hypoxi kan forårsage en række patologiske og fysiologiske ændringer, hovedsageligt inklusive celleapoptose, inflammatorisk respons og oxidativ stressrespons. De forskellige stadier af iskæmisk og hypoksisk nerveskade er alle forårsaget af samspillet mellem de tre fysiologiske ændringer, der er nævnt ovenfor. Behandlingen af neonatal HIE har altid været et varmt og vanskeligt emne inden for klinisk forskning. De traditionelle "tre understøttende" og "tre symptomatiske" terapier er begrænset af forskellige faktorer såsom gestationsalder, tid og medicinske faciliteter, hvilket resulterer i begrænsede terapeutiske effekter for HIE. Klinisk har der været en presserende søgning efter komplementære eller alternative behandlingsformer til behandling af HIE. Huangqi, som er en traditionel kinesisk medicin, har gjort betydelige fremskridt i de senere år gennem moderne farmakologisk forskning i virkningerne af de aktive ingredienser i Huangqi. Forskning har vist, at Astragalus membranaceus forbedrer kroppens immunitet, modstår hypoxi og oxidativ stress og forbedrer den vaskulære endotelfunktion. Dyreforsøg har vist, at Astragalus membranaceus kan opregulere ekspressionsniveauet af B-lymphotumor-2-protein i rottehjernevæv, hæmme neuronal apoptose og afhjælpe hjerneskade forårsaget af iskæmi og hypoxi. De vigtigste aktive ingredienser og virkningsmekanismer i Astragalus membranaceus i klinisk praksis er dog endnu ikke klare. Netværksfarmakologi og molekylær docking er nye teknologier i de senere år til farmakologisk forskning baseret på store databaser. Gennem big data opnås de vigtigste aktive ingredienser og mål for relaterede lægemidler, og der udføres molekylær docking med sygdomsmål for at analysere lægemidlers specifikke virkningsmekanisme. Ifølge TCMSP-databasen blev der fundet i alt 70 aktive ingredienser i Huangqi-ekstrakt. Der blev fundet i alt 350 relevante mål, og efter at have fjernet dobbelte mål og genannoteringer blev der endelig fundet 120 mål for de aktive ingredienser i "Huangqi-ekstrakt".
Kortet over forbindelsesnetværkets mål opnået gennem topologisk analyse viser, at de vigtigste aktive ingredienser i Astragalus membranaceus til behandling af HIE er 4-hydroxycinnamic acid, cis avionic acid, astragaloside, hederagenin og galangin. 4-hydroxykanelsyre har vist sig at have evnen til at fjerne frie iltradikaler. Dyreforsøg har vist, at 4-hydroxykanelsyre kan lindre neuropatiske smerter hos rotter. En undersøgelse i Xizang viste, at cis acitretin effektivt kan forbedre iltmætningen i kroppen og lindre de negative symptomer forårsaget af hypoxi; Og den aktive ingrediens kan fremme absorptionen af astragalosid IV i kroppen. Astragaloside IV er blevet grundigt undersøgt og har vist sig at have antiinflammatoriske, anti-apoptotiske og immunmodulerende biologiske aktiviteter, hvilket gør det til et vigtigt neurobeskyttende middel. Astragaloside rosewood glycoside er en forbindelse isoleret fra Astragalus membranaceus, som kan hæmme aktiveringen af ekstracellulære regulerede proteinkinaser 1/2 (ERK1/2) induceret af human blodpladeafledt vækstfaktor BB (PDGF-BB)-stimulering og hæmme fosforyleringen af mitogenaktiverende proteinkinase (MAP); Det kan også hæmme PDGF-BB-induceret proliferation af vaskulære glatte muskelceller ved at undertrykke ERK1/2MAP-kinase-kaskadevejen. Netværksfarmakologiske undersøgelser har vist, at den aktive ingrediens i Huangqi, Hualiangjiangsu, kan udøve terapeutiske virkninger på knæartrose gennem PDK Akt-signalvejen, tumornekrosefaktoren og MAPK-signalvejen.
Efter at have kortlagt 120 mål med 242 mål for HIE blev der opnået 18 potentielle mål. Yderligere PPI-netværksanalyse afslørede, at NOS2, PTGS2, SOD1, MAPK4 og CASP8 er kernemålene for Huangqi i behandlingen af HIE. Inflammation betragtes som en vigtig patogen faktor for HIE, og en stor mængde inflammatoriske faktorer kan fremskynde apoptose og nekrose af neuronale celler. NOS2 kan fremme produktionen af nitrogenoxid i det neurale væv i det centrale og perifere nervesystem og deltage i inflammation og oxidativ stressrespons. Dyreforsøg har vist, at knockout af NOS2-genet hos rotter kan hæmme syntesen af Rac1 og dermed undertrykke den proinflammatoriske effekt af tumornekrosefaktor alfa. SOD1's vigtigste funktion er at udøve antioxidanteffekter i kroppen. SOD1 spiller en vigtig rolle i kroppens oxidative stressrespons, da det kan fremme nedbrydningen af hydrogenperoxid i celler, reducere produktionen af iltfrie radikaler og opretholde balancen i kroppens oxidative antioxidantsystem. In vitro-celleforsøg har vist, at overekspression af PTGS2 kan forværre celleskader i PC12-celler under glukosemangel. Når lokal iskæmi og hypoxi opstår og frigiver cytokiner, kan det aktivere MAPK4-vejen, hvilket yderligere stimulerer immunceller til at frigive pro-inflammatoriske cytokiner og forværre lokale inflammatoriske reaktioner. CASP8 er en vigtig regulerende faktor for celleapoptose og nekrotisk apoptose samt en nøglefaktor i reguleringen af den inflammatoriske respons gennem dimerisering og enzymaktivitet. En stigning i indholdet indikerer en forbedring af den lokale inflammatoriske respons. Ud fra ovenstående analyse kan vi se, at de vigtigste aktive ingredienser i Astragalus membranaceus udøver deres terapeutiske virkninger på HIE ved at virke på de ovennævnte mål, og dens biologiske processer kan involvere inflammatoriske reaktioner, oxidative stressceller, reparation af skader osv.
De molekylære dockingresultater viste, at de tre aktive ingredienser i Astragalus membranaceus, 4-hydroxycinnamic acid, cis avionic acid og astragaloside, har god bindingsaktivitet med nøglemål, der hovedsageligt er afhængige af hydrofob eller hydrogenbinding for at udøve terapeutiske virkninger på HIE. Med hensyn til bindingsenergi er den laveste bindingsenergi mellem SOD1 og Astragalus membranaceus rosentræsglykosid -8,9 kcal/mol. Verifikationsresultaterne fra dyreforsøget viste, at ekspressionsniveauerne af NOS2- og PTGS2-proteiner i hippocampus hos rotterne i behandlingsgruppen var lavere end i modelgruppen, og ekspressionsniveauet af SOD1-protein var højere end i modelgruppen. Ekspressionsniveauerne af NOS2- og PTGS2-proteiner i hippocampus hos rotterne i sham surgery-gruppen var lavere end i behandlingsgruppen og modelgruppen, og ekspressionsniveauet af SOD1 var højere end i behandlingsgruppen og modelgruppen, hvilket yderligere bekræftede Huangqi-ekstraktets pålidelige rolle i behandlingen af HIE. Relaterede undersøgelser har vist, at astragalus-saponiner kan aktivere Nrf2/HO-signalvejen, opregulere udtrykket af downstream-antioxidantgenet HO-1, hæmme produktionen af nitrogenoxid, øge SOD-aktiviteten og forbedre hjernevævets antioxidantkapacitet. Moderne farmakologi har også bekræftet, at Huangqi ud over sin stærke evne til at fjerne frie radikaler indeholder flavonoider, der kan reducere blodpladeaktiviteten under cerebral iskæmi-reperfusion, hæmme udtrykket af cyclooxygenase-2 og lindre cerebral iskæmi-reperfusionsskade.
Sammenfattende bruger denne artikel netværksfarmakologi og molekylær docking-teknologi til at analysere mekanismen for de vigtigste aktive ingredienser i Astragalus membranaceus-ekstrakt til behandling af HIE. Det konkluderes, at de tre hovedkomponenter i Astragalus membranaceus-ekstrakt til behandling af HIE er 4-hydroxycinnamic acid, cis avionic acid og Astragalus membranaceus rosewood glycoside, som virker på vigtige mål som NOS2, PTGS2, SOD1, MAPK4 og CASP8 for at udøve deres terapeutiske virkninger på HIE. Netværksfarmakologisk analyse bekræftede også, at denne proces er resultatet af en synergistisk effekt af flere komponenter, mål og veje.