Erforschung des Mechanismus der flüchtigen Bestandteile der tibetischen Ephedra bei Bronchitis auf der Grundlage von Netzwerk-Pharmakologie und molekularem Docking
Die Bronchitis wird hauptsächlich durch spezifische Reaktionen der Bronchialschleimhaut und des umliegenden Gewebes verursacht und hat einen langen Verlauf. Die Pathogenese wird hauptsächlich durch äußere Faktoren wie jahreszeitliche Veränderungen, Virusinfektionen und allergische Infektionen sowie durch innere Faktoren wie das Abwehrsystem der Atemwege und eine geschwächte Immunität beeinflusst.

Ephedra ist ein traditionelles chinesisches Arzneimittel, das seit langem verwendet wird. Es wirkt schweißtreibend, vertreibt Kälte, fördert die Diurese, reduziert Schwellungen und wirkt reinigend auf die Lunge und Asthma. Er ist ein häufig verwendetes traditionelles chinesisches Arzneimittel gegen Bronchitis und enthält mehrere Wirkstoffe. Untersuchungen haben ergeben, dass Flavonoide wie Luteolin, Apigenin und Quercetin in der Kombination von Ephedra sinica und Cinnamomum cassia eine therapeutische Wirkung auf Bronchitis haben, indem sie auf TNF-α und LTB4 abzielen. Allerdings gibt es derzeit keinen Bericht darüber, ob die flüchtigen Bestandteile eine Wirkung auf Bronchitis haben. Ephedra tibetana ist eine einzigartige Ephedra-Pflanze in Xizang, und ihre Wurzeln und Stängel haben ein besonderes Aroma. Im alten tibetischen Medizinbuch "Jingzhu Bencao" heißt es, dass "Caitun (Ephedra) Blutungen stoppt und die Milzhitze reinigt", während im "Zhonghua Tibetan Bencao" steht, dass es "Bluthitze, Herzhitze, Leberhitze, Milzhitze, neue und alte Hitze reinigt, die Diurese fördert, Blutungen stoppt und den Husten lindert". Es gibt Berichte über die flüchtigen Bestandteile anderer Ephedra-Pflanzen, wie z. B. Ephedar sinica in Gansu, das hauptsächlich aus d-α-Terpineol (21,4%), Hexadecansäure (14,74%) und 9-Hexadecansäure (7,51%) besteht; die wichtigsten flüchtigen Bestandteile von Ephedra aus Shaanxi sind 1-α-Terpenol (28.57%) und 2,3,5,6-Tetramethylpyrazin (7.92%); die wichtigsten flüchtigen Bestandteile von Ephedra media sind 1,4-Eucalyptol (12.8%) und 1,8-Eucalyptol (9.9%); die wichtigsten flüchtigen Bestandteile von Ephedra equisetina sind Hexadecansäure (26.22%) und Dibutylphthalat (10.48%). Die tibetische Ephedra könnte aufgrund ihrer langjährigen Anpassung an hochgelegene Umgebungen besondere medizinische Substanzen enthalten. Es wurde festgestellt, dass sich das einzigartige Aroma der Wurzeln und Stängel der tibetischen Ephedra von dem traditioneller chinesischer Arzneimittel wie der chinesischen Ephedra und der chinesischen Ephedra unterscheidet. Was sind die flüchtigen Bestandteile von Ephedra, wie unterscheiden sie sich von den flüchtigen Bestandteilen anderer Ephedra-Pflanzen, und wie unterscheiden sie sich von den flüchtigen Bestandteilen der Ephedra-Wurzeln und -Stängel? Hierzu gibt es derzeit keine Berichte.
Der Einsatz von Methoden der Netzwerkpharmakologie zum Screening von Wirkstoffen, zur Vorhersage von Zielproteinen und zur Suche nach Signalwegen ermöglicht eine schnelle Vorhersage der Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffen, Zielproteinen und mit dem Auftreten und der Entwicklung von Krankheiten zusammenhängenden Signalwegenetzen. Molekulares Docking ist eine Methode zur Entwicklung von Arzneimitteln, bei der Computertechnologie auf der Grundlage von Rezeptoreigenschaften und der Wechselwirkung zwischen Rezeptoren und Arzneimittelmolekülen eingesetzt wird. Ihre wichtigste Forschungsgrundlage sind die Konformationsänderungen von Liganden und Rezeptormolekülen während des Bindungsprozesses. Da die Online-Datenbank TCMSP keine Informationen über die chemische Zusammensetzung von Ephedra sinica enthält, wurde GC-MS verwendet, um auf die flüchtigen Bestandteile von Ephedra sinica zu schließen. Auf der Grundlage der TCMSP-Online-Daten wurde eine kleine Datenbank erstellt, und die potenziellen Wirkstoffziele wurden anhand der CAS-Nummern der Verbindungen abgefragt. Netzwerk-Pharmakologie-Analyse und molekulares Docking wurden durchgeführt, um den Wirkmechanismus der flüchtigen Komponenten in Ephedra sinica zur Behandlung von Bronchitis vorherzusagen.

Diese Studie ergab, dass sich die wichtigsten flüchtigen Bestandteile in den Stängeln der tibetischen Ephedra von denen unterscheiden, die in der chinesischen Ephedra und der chinesischen Ephedra vorkommen. 2,3,5,6-Tetramethylpyrazin ist die wichtigste flüchtige Komponente, die sowohl von tibetischem als auch von chinesischem Ephedra verwendet wird. Neben Ephedrin und Pseudoephedrin ist 2,3,5,6-Tetramethylpyrazin auch der Hauptwirkstoff von Ephedra und wird häufig als Zusatzstoff für Lebensmittelaromen verwendet. Die beiden anderen Hauptbestandteile des Stängels von tibetischem Ephedra sind Z-9-Pentadecenol (9.15%) und Dihydroxyacetophenon (7.92%). Z-9-Pentadecenol ist Berichten zufolge der wichtigste flüchtige Bestandteil des Stammes von Peucedanum praeruptorum, und sein ätherisches Öl hat eine antibakterielle Wirkung gegen Escherichia coli, Salmonella typhi und Shigella flexneri. Ob die Substanz Z-9-Pentadecenol aktiv ist, ist jedoch nicht bekannt. Dihydroxyacetophenon senkt den mittleren Druck in der Lungenarterie bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung, aber seine Wirkung auf Bronchitis ist nicht bekannt. Die wichtigsten flüchtigen Bestandteile der Ephedra sinica-Wurzeln sind Linolsäure (7,81%), Bisabolol (7,1%) und Z-9-Pentadecenol (5,98%). Linolsäure ist eine ungesättigte Fettsäure, die eine blutfettsenkende und gefäßerweiternde Wirkung hat. Rotes Myrrhol ist der Hauptbestandteil von Pflanzen wie Waldheimia glabra, Pogostemon specious, Eremantus erythropapus und Matricaria chamomilla in Xizang und hat entzündungshemmende, krebshemmende, antibakterielle und antioxidative Eigenschaften. Die flüchtigen Bestandteile in den Wurzeln und Stängeln der tibetischen Ephedra, darunter Palmitinsäure, Palmitinsäure und Linolsäure, sind allesamt ungesättigte Fettsäuren mit hohem Nährwert und wirtschaftlicher Bedeutung. Alpha-Terpenol, Linalool-Oxid, Alpha-Limonen, Thymol und Elephantol sind ebenfalls häufig vorkommende Komponenten in den ätherischen Ölen der Pflanze, die vielfältige Wirkungen wie antibakterielle, entzündungshemmende und antioxidative Eigenschaften haben. Insgesamt deutet dies darauf hin, dass das ätherische Öl aus dem Rhizom von Ephedra sinica vielversprechende Anwendungen in der Lebensmittel- und Arzneimittelentwicklung hat.

Bronchitis ist meist eine sporadische Erkrankung mit einer relativ geringen Prävalenz. Sie tritt häufig in der kalten Jahreszeit oder bei plötzlichen Klimaveränderungen auf und ist eher bei älteren und schwachen Menschen zu beobachten. Die klinische Validierung hat gezeigt, dass Ephedra eine signifikante Wirkung bei der Behandlung von akuter Bronchitis und pädiatrischer Bronchiolitis hat. Bronchitis ist eine Krankheit mit einem entzündlichen Reaktionsmechanismus. In dieser Studie wurden vier zentrale Zielproteine identifiziert, nämlich IL6, TNF, PTGS2 und CXCL8, die bei der Behandlung von Bronchitis mit flüchtigen Komponenten aus tibetischem Ephedra eine wichtige Rolle spielen könnten. IL-6 ist ein Chemokin mit vielfältigen biologischen Aktivitäten, das Entzündungen und Autoimmunprozesse bei verschiedenen Krankheiten anregen kann. Es hat physiologische Eigenschaften wie die Aktivierung und Regulierung von Immunzellen. Es beteiligt sich an der Differenzierung von Lymphozyten und Monozyten, fördert die Reifung von B-Zellen, sezerniert Zytokine wie IgG, IgE und IgA und ist an verschiedenen Entzündungsreaktionen und Prozessen der Krankheitsentwicklung beteiligt. Es ist ein Zielmolekül für die Behandlung von Infektionen, Entzündungen, Autoimmunkrankheiten und Krebs. TNF ist ein Zytokin, das an systemischen Entzündungen beteiligt ist und zu den vielen Zytokinen gehört, die akute Reaktionen auslösen. Es wird hauptsächlich von Makrophagen ausgeschüttet und kann bei bestimmten Tumorzelllinien den Zelltod auslösen. TNF-α kann Neutrophile und Makrophagen aktivieren, um ihre zytotoxische Wirkung zu verstärken, mehr entzündliche Zytokine wie IL-6 und IL-8 freizusetzen und den Prozess der Entzündungsreaktion zu beschleunigen. PTGS2 ist für die Produktion entzündungsfördernder Prostaglandine verantwortlich und ist ein Lipidregulator, der biologische Aktivität induziert. Unter der Stimulierung durch Entzündungsmediatoren steigt sein Spiegel deutlich an, und der PTGS2-Gehalt in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit von Asthmapatienten ist höher, was darauf hindeutet, dass PTGS2 mit Entzündungen bei Asthma in Verbindung steht. CXCL8 ist ein von Makrophagen und Epithelzellen ausgeschüttetes Zytokin, das Neutrophile, Eosinophile und T-Zellen anlocken kann und auch an der Aktivierung von Neutrophilen beteiligt ist. Es kann von verschiedenen Zelltypen freigesetzt werden, um auf Entzündungsreize zu reagieren, und seine wichtigste biologische Aktivität besteht darin, Neutrophile anzulocken und zu aktivieren. Bei Kontakt mit CXCL8 verändern die Neutrophilen ihre Morphologie, wandern in Richtung des Reaktionsortes und setzen eine Reihe von aktiven Produkten frei. Diese Wirkungen können zu lokalen Entzündungsreaktionen im Körper führen und den Zweck der Sterilisation und Zellschädigung erfüllen. Darüber hinaus hat CXCL8 auch bestimmte Wirkungen auf Eosinophile, Basophile und Lymphozyten.
Diese Studie ergab, dass 34 flüchtige Bestandteile der tibetischen Ephedra auf 32 Targets der Bronchitis wirken. Zu diesen Targets gehören der Hauptbestandteil des Stängels, 2,3,5,6-Tetramethylpyrazin, der Hauptbestandteil der Wurzel, Linolsäure, und die üblichen Bestandteile des Rhizoms, Benzaldehyd, α-Terpineol, Linalooloxid, 2,3,5,6-Tetramethylpyrazin, Geraniol, Thymol und Elephantol. Zu den Targets, die gute Bindungseffekte mit IL6, TNF, PTGS2 und CXCL8 aufweisen, gehören Eugenol, Laurinsäure, trans-Farnesol, α-Terpineol, Elephantol und Palmitinsäure. Eugenol und Laurinsäure sind Bestandteile der Wurzeln, trans-Farnesol ist ein Bestandteil der Stängel, und α-Terpineol, Elefantol und Palmitinsäure sind gemeinsame Bestandteile der Wurzeln und Stängel. Daraus lässt sich schließen, dass die ätherischen Öle aus den Wurzeln und Stängeln von Ephedra sinica bei der Behandlung von Bronchitis wirksam sein können. Dingzixiang-Phenol gilt als pflanzliches Pestizid mit pilztötenden Eigenschaften. Laurinsäure hat die Wirkung, die Expression des entzündungshemmenden Faktors IL-10 zu erhöhen und die Expression des entzündungsfördernden Faktors IL-6 zu verringern, was die Entzündungsreaktion des Körpers bis zu einem gewissen Grad lindern kann. Farnesol hat eine hemmende Wirkung auf Streptococcus mutans, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei und Actinobacteria naeslundii. Hohe Konzentrationen von Farnesol hemmen die Expression von IL-17 bei mit Candida albicans infizierten Mäusen. Alpha-Terpenoide sind in ätherischen Pflanzenölen enthalten und haben antibakterielle, antioxidative und entzündungshemmende Wirkungen. Ihre Esterverbindungen haben insektizide Wirkungen. Die drei oben genannten Substanzen hemmen alle Entzündungsfaktoren, aber der Palmitinsäure wird eine entzündungsfördernde Wirkung nachgesagt. Dingzixiang-Phenol und Elefantol sind häufig in ätherischen Pflanzenölen enthalten, und ihre antibakterielle Wirkung wurde zusammen mit anderen Bestandteilen ätherischer Öle als signifikant bezeichnet. Dies deutet darauf hin, dass Zimtsäure, trans-Farnesol, α-Terpineol, Eugenol und Elephantol durch ihre antibakteriellen Wirkungen an Entzündungsreaktionen beteiligt sein können. Die Ergebnisse der GO-Anreicherung zeigten auch, dass die Zielmoleküle der oben genannten Verbindungen im Reaktionsprozess von bakteriell abgeleiteten Molekülen signifikant angereichert waren. Vier Zielmoleküle sind gemeinsam im Toll-like-Rezeptor-Signalweg angereichert. Toll-like-Rezeptoren gehören zu den Mustererkennungsrezeptoren des angeborenen Immunsystems, die eindringende pathogene Mikroorganismen erkennen können und eine Schlüsselrolle bei Entzündungen, der Regulierung von Immunzellen und anderen Aspekten spielen. Dies deutet darauf hin, dass Eugenol, Laurinsäure, trans-Farnesol, α-Terpineol und Elephantol im ätherischen Öl der Wurzeln und Stängel von Ephedra sinica die Expression von IL6, TNF, PTGS2 und CXCL8 in entzündlichen und immunologischen Signalwegen wie TNF, IL-17 und Toll-ähnlichen Rezeptoren hemmen können, wodurch Entzündungen und Immunreaktionen pathogener Mikroorganismen unterdrückt werden und somit eine therapeutische Rolle bei Bronchitis spielen. Palmitinsäure löst die Sekretion von pro-inflammatorischen Zytokinen aus, was zu einer Entzündungsreaktion im Körper führt.
Diese Studie basiert auf Netzwerk-Pharmakologie und molekularen Docking-Methoden, wobei die flüchtigen Bestandteile der Wurzeln und Stängel von Ephedra sinica als Forschungsobjekt dienen. Die biologischen Wege und die Wege der Intervention bei Bronchitis werden umfassend analysiert, und zur Verifizierung wird Reverse Molecular Docking eingesetzt. Es wird festgestellt, dass die Intervention von Wirkstoffen bei Bronchitis hauptsächlich die Eigenschaften von mehreren Molekülen, mehreren Zielen und mehreren Wegen aufweist, und dass es einen synergistischen Effekt zwischen verschiedenen flüchtigen Komponenten gibt. Die Forschungsergebnisse stellen eine Referenz für die experimentelle Studie und die klinische Anwendung von tibetischem Ephedra dar, aber die Ergebnisse dieser Studie spekulieren nur den Mechanismus der Interaktion zwischen den flüchtigen Komponenten von tibetischem Ephedra und Bronchitis durch die Theorie, und weitere pharmakologische Experimente sind notwendig, um sie zu überprüfen.