Udforskning af Huangbais mekanisme til behandling af gigt baseret på netværksfarmakologi, molekylær docking og eksperimentel verifikation
Gigt er en akut og kronisk arthritis forårsaget af aflejring af mononatriumurat (MSU) i knogler og led, som er direkte relateret til hyperuricæmi (HUA) forårsaget af purinmetabolismeforstyrrelser og / eller reduceret urinsyreudskillelse; Den vigtigste manifestation er hyperuricæmi, ledsaget af akutte arthritisangreb, dannelse af gouty tophi, leddeformiteter, nyre- og andre organskader. I de senere stadier af sygdommen kan der også forekomme hypertension, hyperlipidæmi, metabolisk syndrom og andre sygdomme. Forekomsten af urinsyregigt hos voksne i Asien, Europa og Nordamerika varierer fra 0,68% til 3,90%, mens den i Kina varierer fra 0,86% til 2,20%, hvilket viser en stigende tendens år for år og en tendens til yngre aldersgrupper. Forskning tyder på, at MSU-krystalaktivering af makrofag NOD-lignende receptorvarmeproteindomæneassocieret protein 3 (NLRP3) inflammasom signalvej, der frigiver aktivitet af interleukin-1 β (IL-1 β), er den centrale patogene mekanisme for gigtartritis; De lægemidler, der almindeligvis anvendes i klinisk praksis til forebyggelse og behandling af gigt, inkluderer ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler, colchicin, glukokortikoider osv. Men brugen af dem er begrænset af forskellige bivirkninger og kliniske kontraindikationer. Derfor er det af stor betydning at søge efter nye antiinflammatoriske lægemidler og lægemidler mod urinsyregigt.

Phellodendron Chinensis Cortex (PCC) er den tørrede bark af Phellodendron chinense Schneid, en plante i Rutaceae-familien. Den er almindeligt kendt som "Chuan Huangbai" og har den virkning, at den fjerner varme og fugt, renser ild og fjerner damp, afgifter og behandler sår. Moderne farmakologiske undersøgelser har vist, at Phellodendron Chinensis og dens urteformel har antiinflammatoriske, smertestillende, urinsyresænkende og gigtdæmpende virkninger, men dens gigtdæmpende stofgrundlag og specifikke mekanisme er stadig uklar. Denne undersøgelse brugte netværksfarmakologiske metoder til at forudsige de aktive ingredienser og kernemålene i Huangbai mod urinsyregigt og konstruerede derefter protein-protein-interaktionsnetværk (PPI) ved hjælp af bioinformatiske metoder til at analysere Huangbais farmakologiske mekanisme. Samtidig bruges molekylær docking-teknologi til at verificere bindingen af aktive ingredienser til potentielle målproteiner, og den gigtdæmpende effekt af kemiske kernekomponenter verificeres baseret på in vitro-eksperimenter, hvilket afslører det mulige materielle grundlag og mekanismen for Huangbais gigtdæmpende effekt. Denne undersøgelse vil berige den farmakologiske forskning i den autentiske Sichuan-lægeurt Huangbai og give et teoretisk grundlag for forebyggelse og behandling af gigt og dens komplikationer ved hjælp af Huangbai som en komponent i traditionelle kinesiske medicinformler. Samtidig vil det lægge et solidt fundament for udviklingen af innovative nye lægemidler inden for kinesisk medicin baseret på Huangbai og dens aktive ingredienser.

 

Netværksdiagrammet over aktive ingredienser i traditionel kinesisk medicin viser, at de aktive ingredienser quercetin, rutaecarpine, β-sitosterol, stigmasterol og dehydrotanshinone IIA i Phellodendron amurense har relativt høje værdier i netværket, hvilket indikerer, at de kan være det farmakologiske stofgrundlag for Phellodendron amurense for anti-gigt effekter. Quercetin kan hæmme inflammatoriske skader ved at opregulere SIRT1-ekspressionen og undertrykke aktiveringen af NLRP3-inflammasomet. Det kan også bruges som en XO-hæmmer og kan udvikles som et nyt lægemiddel med anti-gigt-effekter. Wu Zhuyu-alkaloider kan hæmme betændelse og oxidativ stress ved at undertrykke JNK / p38MAPK-signalvejen; Samtidig hæmning af caspase-12 og NF - κ B-veje forbedrer peritoneal makrofagapoptose og inflammatorisk respons hos septiske mus. β-sitosterol er en naturlig plantesterol og antioxidant, der har vist sig at reducere frigivelsen af inflammatoriske mediatorer såsom IL-1 β og tumornekrosefaktor - α (TNF - α) induceret af LPS. Både sitosterol og β-sitosterol tilhører plantesterolklassen og kan reducere LPS-induceret COX-2- og iNOS-genekspression betydeligt, hvilket tyder på, at disse forbindelser kan udøve antiinflammatoriske virkninger ved at hæmme genekspressionen og frigivelsen af inflammatoriske faktorer. De antiinflammatoriske og gigtdæmpende virkninger af dehydrotanshinon IIA, som er den aktive metabolit af tanshinon IIA, er ikke blevet rapporteret indtil videre. Men ifølge Zhou et al.s forskning kan tanshinone IIA hæmme LPS-induceret inflammation og chondrocyt-apoptose og har betydelige terapeutiske virkninger ved at reducere den inflammatoriske reaktion på gigt og beskytte ledkondrocytter. Det kan også reducere produktionen af mitokondrielle reaktive oxygenarter (ROS) i makrofager stimuleret af LPS, hæmme aktiveringen af NLRP3-inflammasom og lindre gigtbetændelse.

PPI-netværksanalyse og KEGG-vejberigelsesanalyse viste, at de vigtigste mål for Huangbai i behandlingen af gigt inkluderer AKT1, TNF, IL-6 osv., der hovedsageligt involverer PI3K Akt, MAPK og andre signalveje. Blandt dem spiller PI3K/Akt, som den mest berigede signalvej, en vigtig rolle i reguleringen af celleproliferation, apoptose, inflammatorisk respons og autofagi. Høje niveauer af urinsyre kan aktivere AKT-PRAS40-signalvejen, aktivere mTOR og derved hæmme autofagi, øge udtrykket af den inflammatoriske faktor IL-1 β og forstyrre IL-1-receptorantagonisten (IL-Ra), hvilket forværrer det inflammatoriske respons. Derfor kan AKT1 være et vigtigt mål for behandling af gigt. Forskning har vist, at hæmning af autofagi er tæt forbundet med inflammasomaktivering og opregulering af IL-1 β-transkription. Berigelsesniveauet for MAPK-signalvejen er kun overgået af PI3K/Akt-signalvejen, som er tæt forbundet med forskellige pro-inflammatoriske processer. Det er blevet bekræftet, at opløselig urinsyre kan aktivere p38 MAPK og ekstracellulære signalregulerede kinaser (ERK'er), yderligere aktivere transkriptionsfaktorer NF - κ B og AP1 og opregulere transkriptionen af inflammatoriske cytokiner IL-1 β, IL-6 osv. Derudover kan MAPK'er, som downstream-signalveje for TNF, formidle inflammatoriske kaskade-reaktioner og forværre gigt. Sammenfattende spekulerer vi i, at Huangbai kan aktivere PI3K/Akt-vejen for at igangsætte autofagi og regulere flere signalveje som MAPK'er for at udøve anti-gigt-effekter (se figur 9).

Denne undersøgelse brugte molekylær docking-teknologi til at verificere bindingsevnen for de aktive ingredienser i Phellodendron amurense, der blev forudsagt af netværksfarmakologi til nøglemålene AKT1, TNF, IL-6, PPARG og PTGS2. Det viste sig, at den laveste bindingsenergi mellem de aktive ingredienser og nøglemålene var mellem -9,60 og -6,10 kcal/mol, hovedsageligt gennem hydrogenbindingsinteraktioner, hvilket indikerer en stærk bindingsevne. Baseret på ovenstående forskningsresultater anvender denne undersøgelse en in vitro-betændelsesmodel induceret af LPS kombineret med MSU. Repræsentative aktive ingredienser som quercetin, rutaecarpine, β-sitosterol og karakteristiske komponenter i Phellodendron amurense som Phellodendron amurense-alkaloider og berberin blev udvalgt til efterfølgende celleeksperimenter for at udforske og screene for aktive ingredienser med stærke antiinflammatoriske virkninger. ELISA-resultaterne viste, at Wu Zhuyu-alkaloid havde en signifikant hæmmende effekt på frigivelsen af de inflammatoriske faktorer IL-1 β og IL-6 induceret af MSU ved lavere koncentrationer, og dets in vitro-gigthæmmende effekt var bedre end Huangbai-kvalitetsmarkørerne berberin og Huangbai-alkaloid. Ovenstående undersøgelser indikerer, at de aktive ingredienser, der forudsiges af netværksfarmakologi, kan være potentielle aktive ingredienser mod urinsyregigt, som kan bruges som nye lægemidler eller lægemiddelforstadier til efterfølgende forskning i traditionel kinesisk medicin mod urinsyregigt.

Sammenfattende undersøgte denne undersøgelse det materielle grundlag og mekanismen for Huangbai til behandling af gigt ved hjælp af netværksfarmakologi, molekylære dockingmetoder og in vitro-eksperimentel verifikation. Selvom netværksfarmakologi har opnået effektiv forudsigelse af "multikomponent, multimål og multivej" traditionel kinesisk medicin (forbindelse) gennem tværfaglige anvendelser og overordnet biologisk netværksanalyse, er der stadig forskellige problemer, der skal løses, såsom ujævn information i forskellige databaser, begrænset adgang til ingrediensmålinformation og usikre in vivo-interaktionsmekanismer for flere traditionelle kinesiske lægemidler. Det opfølgende forskningsteam vil foretage yderligere forskning i dets aktive stoffer og mekanismer mod gigt, herunder mål, signalveje og in vivo-eksperimenter med aktive ingredienser, for at tilvejebringe et teoretisk grundlag for den kliniske anvendelse af Huangbai til forebyggelse og behandling af gigt og lægge et solidt fundament for udviklingen af innovative traditionelle kinesiske lægemidler baseret på Huangbai og dets aktive ingredienser.