Undersøgelse af antioxidantaktiviteten og -mekanismen i sojabønner fra vilde silkeorme baseret på netværksfarmakologi og in vitro-eksperimenter
Vild silkebønnerod er roden af Centrantheragrandiflora Benth, en plante i Scrophulariaceae-familien, der hovedsageligt er udbredt i Yunnan, Guizhou, Guangxi og andre steder. Vilde silkebønnerødder er medicinske og spiselige planter, der er rige på forskellige aktive stoffer såsom cyclohexene ether terpener, phenylethanolic glycosider, iononer, carotenoider, monoterpener og andre forbindelser. De har fysiologiske aktiviteter som antioxidant, antiinflammatorisk, antikoagulerende og myokardieiskæmisk samt fremmer sårheling. Gamle bøger fortæller, at den bruges til at lave vin for at forebygge og behandle sygdomme som hjernetrombose og slagtilfælde. Den er plantet som Yi-etnisk lægeurt i Yunnan og bruges i vid udstrækning i etnisk medicin. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen hovedsageligt på udvinding og adskillelse af vilde silkeormsbønnerødder samt aktivitetsundersøgelser. Vilde silkeormsbønnerødder er rige på iridoidglykosider, som har antioxidante, lipidsænkende, hepatobeskyttende og forebyggende virkninger mod hjerte-kar- og cerebrovaskulære sygdomme og har et stort udviklingspotentiale.

Oxidativ stress er en stresstilstand, hvor kroppen stimuleres til at producere for mange reaktive iltarter (ROS), hvilket fører til en ubalance med antioxidanter og forårsager hjerte-kar-sygdomme, neurologiske lidelser og kræft. På grund af de potentielle sundhedsskader ved forarbejdede og syntetiserede antioxidanter er folk blevet mere optaget af at finde naturlige antioxidanter. Naturlige antioxidanter tiltrækker sig i stigende grad opmærksomhed på grund af deres betydelige terapeutiske virkninger og lave toksicitet og bivirkninger. Vild silkebønnerod har som naturmedicin en god antioxidantaktivitet, men der er begrænset forskning i dens specifikke aktive ingredienser og virkningsmekanisme.

Netværksfarmakologi er en ny disciplin, der afslører lægemidlers reguleringsnetværk i kroppen på systemisk niveau. Ved at konstruere et komplekst netværksforhold mellem lægemidler, aktive ingredienser, mål og sygdomme kan lægemidlers virkningsmekanisme forudsiges, især til forudsigelse af virkningsmekanismen for lægemidler med flere mål i udviklingen af traditionel kinesisk medicin. Denne artikel bruger netværksfarmakologi til at analysere de vigtigste aktive ingredienser og målkomponenter i vild silkeorm-sojabønnerod og udforsker dybt den molekylære mekanisme for dens antioxidanteffekt. Det verificeres gennem in vitro-antioxidanteksperimenter og biologiske metoder, hvilket giver et teoretisk grundlag for yderligere grundlæggende eksperimentel forskning i sojabønner fra vilde silkeorme.

Rod af vilde silkeormebønner
Vild silkebønnerod er en traditionel kinesisk medicin i Kina, som indeholder forskellige aktive stoffer som cyclohexene ether terpener, phenylethanol, carotenoider osv. Det har forskellige farmakologiske aktiviteter såsom antioxidant, hypoglykæmisk, antikoagulerende og myokardieiskæmi. På nuværende tidspunkt er forskningen i antioxidantaktiviteten af vilde silkeormsbønnerødder gradvist ved at blive uddybet, men de specifikke aktive ingredienser og mekanismer er endnu ikke blevet opdaget. For yderligere at udforske mekanismen for antioxidantstress i sojabønnerødder fra vilde silkeorme udførte denne undersøgelse in vitro-antioxidanteksperimenter, netværksfarmakologi, molekylær dockingteknologi og Western blot-detektion for yderligere at undersøge den.
Gennem in vitro-antioxidanteksperimenter blev det konstateret, at ekstrakt af vilde silkeormebønner har evnen til at fjerne DPPH-frie radikaler, ABTS-frie radikaler og hydroxyl-frie radikaler, og inden for et bestemt koncentrationsområde har de tre frie radikaler af ekstrakt af vilde silkeormebønner et bestemt lineært forhold. Ved en koncentration på 320 μ g/mL var clearancehastigheden for de tre frie radikaler henholdsvis 3,86%, 83,89% og 59,15%. IC50-værdierne var henholdsvis 0,166 mg/ml, 0,054 mg/ml og 0,180 mg/ml, hvilket indikerer en god antioxidantkapacitet.
Gennem litteraturgennemgang og relevant databasescreening blev der fundet 22 aktive ingredienser i vilde silkeormssojabønnerødder, herunder aucubin, rhodopsin, β-sitosterol, geniposidmethylester, catalpol osv. Blandt dem har aucubin i ferskenblade det højeste indhold i vilde silkeormsbønnerødder og har en bred vifte af aktiviteter som antioxidant, antibakteriel og anticancer. Nrf2 er en central transkriptionsfaktor for antioxidantstress, der regulerer aktiveringen og udtrykket af downstream-antioxidantfaktorer og opretholder cellulær homeostase. Undersøgelser har vist, at aucubin kan hæmme differentieringen af osteoklaster i mus gennem Nrf2-medierede antioxidantveje og dermed bremse udviklingen af osteoporose. Rhododendron-rødt pigment er et naturligt carotenoid og en vigtig aktiv ingrediens i vilde silkeormsbønnerødder. Forskning har vist, at rhodopsin i vilde silkeormsbønnerødder kan have en beskyttende effekt mod cellulær oxidativ stressskade ved at øge aktiviteten af superoxiddismutase (SOD). I mellemtiden kan det også udøve beskyttende aktivitet mod myokardieskade ved at stimulere Nrf2 ARE-vejen. Zichun er også en type iridoidglykosidforbindelse med en bred vifte af farmakologiske aktiviteter som f.eks. antiinflammatoriske og antioxidante egenskaber. Forskning har vist, at Zichun også kan opregulere udtrykket af Nrf2 og HO-1, øge SOD-aktiviteten, reducere MDA-aktiviteten, mindske hjernecelleapoptose, fremme Bcl-2-proteinekspression, hæmme Bax-proteinekspression og lindre oxidativ stressskade.
I proteininteraktionsnetværksanalysen blev der identificeret 82 mål for antioxidantstress af aktive ingredienser fra vilde silkeormssojabønnerødder. Det omfatter hovedsageligt 23 kernemål som STAT3, HSP90AA1, HDAC1, PPARG, HSPAB1 osv. Varmechokproteiner (HSP'er) er molekylære chaperonproteiner, der kan ændre andre proteiners struktur og interaktioner, og som induceres af varmechok og andre kemiske og fysiske belastninger. HSP90AA1 og HSP90AB1 tilhører HSP90-familien af HSP'er. Når der opstår oxidativ stress, aktiverer det udtrykket af intracellulære varmechokproteiner. Forskning har vist, at HSP90 kan regulere oxidative skader i kroppen ved at modulere Keap1 (INrf2) - Nrf2-signalvejen. Under oxidativ stress reagerer HSP90 med Keap1, hvilket fremmer dissociationen af Keap1 Nrf2-komplekset og frigør Nrf2. Beskytter celler mod oxidativ stress gennem transkriptionel aktivering af Nrf2 og dets downstream-proteiner. STAT3 er en vigtig mediator for celleoverlevelse efter oxidativ stress med stærke proliferative og apoptotiske resistenseffekter. Forskning har vist, at STATA3 kan udøve sin cellulære beskyttende effekt ved at opregulere udtrykket af det anti-apoptotiske protein Bcl XL og fremme inaktiveringen af caspaser. HDAC1 er en type enzym, der katalyserer deacetyleringen af histoner og ikke-histoner og kan reducere udtrykket af antioxidantenzymer gennem deacetylering af histoner og transkriptionsfaktorer. I mellemtiden har undersøgelser vist, at hæmning af udtrykket af HDAC1 kan forhindre ubalance i oxidativ stress induceret af kemisk hypoxi i H9c2-celler ved at forbedre cellelevedygtigheden og øge SOD-aktiviteten.
KEGG-berigelsesanalyse viste, at antioxidantkapaciteten hos vilde silkeormssojabønnerødder hovedsageligt er relateret til PI3K/Akt-signalvejen, nukleotidmetabolismevejen, østrogensignalvejen osv. PI3K/Akt-signalvejen spiller en vigtig rolle i antioxidantstress og er bredt til stede i pattedyrceller med gode neurobeskyttende egenskaber. Aktiveringen af PI3K/Akt-signalvejen vil fremme fosforyleringen af Akt-kaskaden og forhindre oxidativ skade. Forskning har vist, at regulering af PI3K/Akt-signalvejen kan forbedre apoptose og oxidativ stress i chondrocytter og H9c2-kardiomyocytter.
De molekylære dockingresultater viste, at der var en god bindingseffekt mellem de aktive ingredienser i vild silkeormebønnerod og kernemålet med stærk gensidig bindingsevne og tæt interaktion.
PI3K hører til de cytoplasmatiske lipidkinaser. Når PI3K fosforyleres, rekrutterer og inducerer den Akt-fosforylering og regulerer derved fysiologiske aktiviteter som oxidativ stress og apoptose. Western blot-analyse viste, at n-butanol-ekstraktet af sojarod fra vild silkeorm kan fremme fosforyleringen af protein PI3K og Akt og derved aktivere PI3K/Akt-signalvejen og forbedre oxidativ stress.
Sammenfattende evaluerede denne artikel den antioxidative aktivitet af vilde silkeormssojabønnerødder ved hjælp af in vitro-antioxidanteksperimenter. De aktive ingredienser, mål og signalveje for antioxidantstress i vilde silkeormssojabønnerødder blev forudsagt ved hjælp af netværksfarmakologi og molekylære dockingteknikker. Endelig blev Western blot-analyse brugt til at verificere dets virkningsmekanisme. Resultaterne viste, at IC50-værdierne for ekstrakt af vilde silkeormebønner til fjernelse af DPPH-frie radikaler, ABTS-frie radikaler og hydroxylfrie radikaler var henholdsvis 0,166, 0,054 og 0,180 mg/mL, hvilket bekræfter dets gode antioxidantaktivitet. Resultaterne af netværksfarmakologi viser, at vilde silkeormebønnerødder kan forbedre oxidativ stress gennem flere komponenter, mål og veje, blandt hvilke PI3K/Akt-signalvejen kan være den vigtigste vej for dens antioxidanteffekt. Western blot-analyse afslørede yderligere, at ekstraktet af vilde sojabønnerødder kan aktivere PI3K/Akt-signalvejen ved at fremme fosforyleringen af relaterede proteiner og derved udøve antioxidantaktivitet. Dette validerer virkningsmekanismen for vilde sojabønnerødder mod oxidativ stress, hvilket giver retning og lægger et fundament for yderligere forskning i den antioxidative stresseffekt af vilde sojabønnerødder.