Erforschung des Wirkmechanismus von Huangbai bei der Behandlung von Gicht auf der Grundlage von Netzwerk-Pharmakologie, molekularem Docking und experimenteller Überprüfung
Gicht ist eine akute und chronische Arthritis, die durch die Ablagerung von Mononatriumurat (MSU) in Knochen und Gelenken verursacht wird und in direktem Zusammenhang mit einer Hyperurikämie (HUA) steht, die durch Störungen des Purinstoffwechsels und/oder eine verminderte Harnsäureausscheidung verursacht wird; Hauptmanifestation ist eine Hyperurikämie, die von akuten Arthritisschüben, gichtartiger Tophi-Bildung, Gelenkdeformationen, Nieren- und anderen Organschäden begleitet wird. In den späteren Stadien der Krankheit können auch Bluthochdruck, Hyperlipidämie, das metabolische Syndrom und andere Krankheiten auftreten. Die Prävalenz der Gicht bei Erwachsenen in Asien, Europa und Nordamerika reicht von 0,68% bis 3,90%, während sie in China von 0,86% bis 2,20% reicht, wobei die Tendenz von Jahr zu Jahr zunimmt und eher jüngere Altersgruppen betroffen sind. Die Forschung deutet darauf hin, dass die MSU-Kristall-Aktivierung des Makrophagen NOD like receptor heat protein domain associated protein 3 (NLRP3) inflammasome signaling pathway, der die Aktivität von Interleukin-1 β (IL-1 β) freisetzt, der zentrale pathogene Mechanismus der Gichtarthritis ist; Zu den in der klinischen Praxis häufig verwendeten Medikamenten zur Vorbeugung und Behandlung von Gicht gehören nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente, Colchicin, Glukokortikoide usw. Ihre Verwendung ist jedoch durch verschiedene Nebenwirkungen und klinische Kontraindikationen eingeschränkt. Daher ist die Suche nach neuen entzündungshemmenden und gichthemmenden Medikamenten von großer Bedeutung.

Phellodendron Chinensis Cortex (PCC) ist die getrocknete Rinde von Phellodendron chinense Schneid, einer Pflanze aus der Familie der Rutaceae. Sie ist allgemein als "Chuan Huangbai" bekannt und wirkt hitze- und feuchtigkeitslösend, feuer- und dampfabführend, entgiftend und wundheilend. Moderne pharmakologische Studien haben gezeigt, dass Phellodendron Chinensis und seine Kräuterformel entzündungshemmende, schmerzstillende, harnsäuresenkende und gichthemmende Wirkungen haben, aber die Grundlage der gichthemmenden Substanz und der spezifische Mechanismus sind noch unklar. In dieser Studie wurden Methoden der Netzwerkpharmakologie verwendet, um die Wirkstoffe und Kernziele von Huangbai gegen Gicht vorherzusagen, und dann wurden Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke (PPI) mit bioinformatischen Methoden konstruiert, um den pharmakologischen Mechanismus von Huangbai zu analysieren. Gleichzeitig wird die molekulare Docking-Technologie eingesetzt, um die Bindung der Wirkstoffe an potenzielle Zielproteine zu überprüfen, und die gichthemmende Wirkung der chemischen Kernbestandteile wird anhand von In-vitro-Experimenten verifiziert, wodurch die mögliche materielle Grundlage und der Mechanismus der gichthemmenden Wirkung von Huangbai aufgedeckt werden. Diese Studie wird die pharmakologische Forschung über das authentische Sichuan-Heilkraut Huangbai bereichern und eine theoretische Grundlage für die Vorbeugung und Behandlung von Gicht und ihren Komplikationen durch die Verwendung von Huangbai als Bestandteil von Formeln der traditionellen chinesischen Medizin liefern. Gleichzeitig wird damit eine solide Grundlage für die Entwicklung innovativer neuer Arzneimittel der chinesischen Medizin auf der Grundlage von Huangbai und seinen Wirkstoffen geschaffen.

 

Das Netzwerkdiagramm der Wirkstoffe der traditionellen chinesischen Medizin zeigt, dass die Wirkstoffe Quercetin, Rutaecarpin, β-Sitosterol, Stigmasterol und Dehydrotanshinon IIA in Phellodendron amurense relativ hohe Werte im Netzwerk haben, was darauf hindeutet, dass sie die pharmakologische Substanzbasis von Phellodendron amurense für die Anti-Gicht-Effekte sein könnten. Quercetin kann entzündliche Schäden hemmen, indem es die SIRT1-Expression hochreguliert und die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms unterdrückt. Es kann auch als XO-Hemmer verwendet und als neuartiges Medikament gegen Gicht entwickelt werden. Wu Zhuyu-Alkaloide können Entzündungen und oxidativen Stress hemmen, indem sie den JNK/p38MAPK-Signalweg unterdrücken; die gleichzeitige Hemmung der Caspase-12- und NF - κ B-Wege verbessert die Apoptose der peritonealen Makrophagen und die Entzündungsreaktion bei septischen Mäusen. β-Sitosterin ist ein natürliches Pflanzensterin und Antioxidans, das nachweislich die Freisetzung von Entzündungsmediatoren wie IL-1 β und Tumornekrosefaktor - α (TNF - α), die durch LPS induziert werden, reduziert. Sowohl Sitosterin als auch β-Sitosterin gehören zur Klasse der Pflanzensterine und können die LPS-induzierte COX-2- und iNOS-Genexpression signifikant reduzieren, was darauf hindeutet, dass diese Verbindungen entzündungshemmende Wirkungen ausüben können, indem sie die Genexpression und Freisetzung von Entzündungsfaktoren hemmen. Über die entzündungshemmende und gichthemmende Wirkung von Dehydrotanshinon IIA, dem aktiven Metaboliten von Tanshinon IIA, wurde bisher noch nicht berichtet. Nach den Forschungsergebnissen von Zhou et al. kann Tanshinon IIA jedoch LPS-induzierte Entzündungen und die Apoptose von Chondrozyten hemmen und hat signifikante therapeutische Wirkungen bei der Verringerung der Entzündungsreaktion von Arthritis und dem Schutz von Gelenkknorpelzellen. Es kann auch die Produktion mitochondrialer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in Makrophagen, die durch LPS stimuliert werden, reduzieren, die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms hemmen und die Gichtentzündung lindern.

Die PPI-Netzwerkanalyse und die KEGG-Signalweg-Anreicherungsanalyse zeigten, dass zu den wichtigsten Zielen von Huangbai bei der Behandlung von Gicht AKT1, TNF, IL-6 usw. gehören, wobei hauptsächlich PI3K/Akt, MAPK und andere Signalwege beteiligt sind. Unter ihnen spielt PI3K/Akt, als der am meisten angereicherte Signalweg, eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Zellproliferation, Apoptose, Entzündungsreaktion und Autophagie. Hohe Harnsäurespiegel können den AKT-PRAS40-Signalweg aktivieren, mTOR aktivieren und dadurch die Autophagie hemmen, die Expression des Entzündungsfaktors IL-1 β erhöhen und den IL-1-Rezeptorantagonisten (IL-Ra) stören, wodurch sich die Entzündungsreaktion verschlimmert. Daher könnte AKT1 ein wichtiges Ziel für die Behandlung von Gicht sein. Die Forschung hat gezeigt, dass die Hemmung der Autophagie eng mit der Aktivierung des Inflammasoms und der Hochregulierung der IL-1 β-Transkription verbunden ist. Der MAPK-Signalweg ist nach dem PI3K/Akt-Signalweg, der eng mit verschiedenen entzündungsfördernden Prozessen verbunden ist, am stärksten ausgeprägt. Es wurde bestätigt, dass lösliche Harnsäure p38 MAPK und extrazelluläre signalregulierte Kinasen (ERKs) aktivieren kann, die Transkriptionsfaktoren NF - κ B und AP1 weiter aktivieren und die Transkription der entzündlichen Zytokine IL-1 β, IL-6 usw. hochregulieren. Darüber hinaus können MAPKs als nachgeschaltete Signalwege von TNF entzündliche Kaskadenreaktionen vermitteln und Gicht verschlimmern. Zusammenfassend spekulieren wir, dass Huangbai den PI3K/Akt-Signalweg aktivieren kann, um die Autophagie zu initiieren und mehrere Signalwege wie MAPKs zu regulieren, um Anti-Gicht-Effekte auszuüben (siehe Abbildung 9).

In dieser Studie wurde die molekulare Docking-Technologie verwendet, um die Bindungsfähigkeit der Wirkstoffe von Phellodendron amurense, die von der Netzwerkpharmakologie vorhergesagt wurde, an die Schlüsselziele AKT1, TNF, IL-6, PPARG und PTGS2 zu überprüfen. Es wurde festgestellt, dass die niedrigste Bindungsenergie zwischen den Wirkstoffen und den Hauptzielen zwischen -9,60 und -6,10 kcal/mol lag, hauptsächlich durch Wasserstoffbrückenbindungen, was auf eine starke Bindungsfähigkeit hinweist. Auf der Grundlage der oben genannten Forschungsergebnisse wird in dieser Studie ein In-vitro-Entzündungsmodell verwendet, das durch LPS in Kombination mit MSU ausgelöst wird. Repräsentative Wirkstoffe wie Quercetin, Rutaecarpin, β-Sitosterol und charakteristische Bestandteile von Phellodendron amurense wie Phellodendron amurense-Alkaloide und Berberin wurden für anschließende Zellexperimente ausgewählt, um Wirkstoffe mit starken entzündungshemmenden Wirkungen zu erforschen und zu screenen. Die ELISA-Ergebnisse zeigten, dass das Wu Zhuyu-Alkaloid eine signifikante hemmende Wirkung auf die Freisetzung der durch MSU induzierten Entzündungsfaktoren IL-1 β und IL-6 bei niedrigeren Konzentrationen hatte, und seine in vitro Anti-Gicht-Wirkung war besser als die der Huangbai-Qualitätsmarker - Berberin und Huangbai-Alkaloid. Die oben genannten Studien deuten darauf hin, dass die Wirkstoffe, die von der Netzwerk-Pharmakologie vorhergesagt wurden, potenzielle Wirkstoffe gegen Gicht sein könnten, die als neue Medikamente oder Vorläufer für die nachfolgende Forschung zur traditionellen chinesischen Medizin gegen Gicht verwendet werden können.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Studie die materielle Grundlage und der Mechanismus von Huangbai bei der Behandlung von Gicht mithilfe von Netzwerkpharmakologie, molekularen Docking-Methoden und experimenteller In-vitro-Überprüfung untersucht wurden. Obwohl die Netzwerkpharmakologie durch interdisziplinäre Anwendungen und eine umfassende biologische Netzwerkanalyse eine effiziente Vorhersage von "Multikomponenten-, Multi-Target- und Multi-Pathway"-Wirkstoffen der traditionellen chinesischen Medizin ermöglicht hat, gibt es immer noch verschiedene Probleme, die gelöst werden müssen, wie z. B. uneinheitliche Informationen in verschiedenen Datenbanken, begrenzter Zugang zu Zielinformationen von Wirkstoffen und unsichere In-vivo-Interaktionsmechanismen mehrerer traditioneller chinesischer Arzneimittel. Das Follow-up-Forschungsteam wird weitere Forschungen zu den Wirkstoffen und Mechanismen gegen Gicht durchführen, einschließlich der Ziele, Signalwege und In-vivo-Experimente der Wirkstoffe, um eine theoretische Grundlage für die klinische Anwendung von Huangbai bei der Vorbeugung und Behandlung von Gicht zu schaffen und eine solide Basis für die Entwicklung innovativer neuer Arzneimittel der traditionellen chinesischen Medizin auf der Grundlage von Huangbai und seinen Wirkstoffen zu legen.