Erforschung des molekularen Mechanismus von Huangqi bei der Behandlung der idiopathischen Lungenfibrose auf der Grundlage von Netzwerkpharmakologie und molekularem Docking
Die idiopathische Lungenfibrose (IPF) ist eine chronische, fortschreitende interstitielle Lungenerkrankung, die durch eine zunehmende Verschlechterung der Atemnot und eine irreversible Verschlechterung der Lungenfunktion gekennzeichnet ist. Diese Krankheit wird durch eine Kombination von Faktoren wie Entzündung, Lungenverletzung, Immunreaktion und Fibrose während ihrer Entwicklung beeinflusst, was zu pathologischen Manifestationen wie Alveolarschäden, Fibroblastenproliferation und umfangreichen Ablagerungen von extrazellulärer Matrix (ECM) im Körper führt. Gegenwärtig nimmt die Zahl der IPF-Patienten in China von Jahr zu Jahr zu, und die Prognose ist schlecht. In der westlichen Medizin wird die idiopathische Lungenfibrose derzeit hauptsächlich mit Glukokortikoiden, zytotoxischen Medikamenten und Immunsuppressiva behandelt. Zahlreiche klinische und experimentelle Studien haben gezeigt, dass die traditionelle chinesische Medizin eine signifikante Verbesserung der verschiedenen Krankheitsstadien der IPF bewirkt, die Lebensqualität der Patienten verbessert, die Sterblichkeitsrate verringert und gute Anwendungsmöglichkeiten bietet. Eine Data-Mining-Analyse hat ergeben, dass die Häufigkeit der Verwendung von Tonika der traditionellen chinesischen Medizin bei der Behandlung dieser Krankheiten 55% beträgt, wobei Huangqi mit 148 Anwendungen an erster Stelle steht. Dies deutet darauf hin, dass Huangqi eine wichtige Rolle bei der Behandlung der idiopathischen Lungenfibrose spielt.

Astragalus membranaceus hat einen süßen Geschmack, ist von leicht warmer Natur und kann die Milz- und Lungenmeridiane regulieren. Er hat die Wirkung, die Milz zu tonisieren, das Yang zu fördern, die Lunge zu nähren und die Oberfläche zu stärken. Es wird allgemein zur Stärkung des Körpers und zur Kräftigung des Körpers verwendet. Im "Shennong Bencao Jing" wird festgehalten, dass es "hauptsächlich zur Behandlung von Karbunkel und Gangrän... zur Ergänzung von Mangelzuständen" verwendet wird und eines der wichtigsten traditionellen chinesischen Arzneimittel für die klinische Vorbeugung und Behandlung von Fibrosen mehrerer Organe ist. Huangqi enthält viele Wirkstoffe, darunter hauptsächlich Huangqi-Saponine, Huangqi-Polysaccharide, Flavonoide und Triterpenoide. Gegenwärtig wird der chemischen Zusammensetzung und den Wirkstoffen von Astragalus membranaceus große Aufmerksamkeit geschenkt. Mit der kontinuierlichen Vertiefung der Forschung über die pharmakologischen Wirkungen von Astragalus membranaceus haben Astragalus membranaceus Glycosid IV, Astragalus Polysaccharide, Astragalus Gesamtsaponine und Astragalus Injektion therapeutische Wirkungen bei der Behandlung von IPF erzielt. Daher nimmt diese Studie die chemischen Komponenten von Astragalus membranaceus als Ausgangspunkt und untersucht die wichtigsten Wirkstoffe und regulatorischen Ziele von Astragalus membranaceus bei der Behandlung von IPF durch Netzwerk-Pharmakologie und molekulare Docking-Techniken, die theoretische Grundlage für die Entwicklung und klinische Anwendung von Astragalus membranaceus.

Die idiopathische Lungenfibrose (IPF) ist die häufigste Lungenerkrankung unbekannter Ätiologie, die durch eine chronisch fortschreitende Exazerbation gekennzeichnet ist, die nur schwer rückgängig zu machen ist. Sie ist das umfassende Ergebnis von vier Faktoren: Entzündungsreaktion, Lungenschädigung, Immunreaktion und Fibrose. Von IPF sind weltweit etwa 3 Millionen Menschen betroffen, vor allem Menschen mittleren Alters und ältere Menschen. Sie ist gekennzeichnet durch eine fortschreitende Verschlimmerung der Atemnot und eine irreversible Verschlechterung der Lungenfunktion mit schlechter Prognose. IPF hat eine niedrige Überlebensrate und eine hohe Inzidenzrate, die als "tumorähnliche Erkrankung" bezeichnet wird. Nach der Diagnose sinkt die Überlebensrate der Patienten von Jahr zu Jahr. Bei einer Krankheitsdauer von 3 Jahren kann noch eine Überlebensrate von 50% garantiert werden. Nach 5 Jahren sinkt die Überlebensrate auf nur noch 20%, was eine schwere Krankheit darstellt, die die öffentliche Gesundheit ernsthaft gefährdet.

Astragalus membranaceus ist ein nährendes Kraut, das vor allem in die Lungen- und Milzmeridiane gelangt. Aufgrund seines breiten Wirkungsspektrums und seiner eindeutigen Wirksamkeit ist es zu einem der am häufigsten verwendeten traditionellen chinesischen Arzneimittel bei der klinischen Behandlung von Lungenfibrose geworden. Seine chemische Zusammensetzung ist vielfältig, und pharmakologische Studien haben gezeigt, dass Astragalus membranaceus die Immunfunktion verbessern kann und entzündungshemmend, antibakteriell, antiviral und antihypoxisch wirkt. Astragalus membranaceus kann den Kollagengehalt in der Lunge verringern und ist eines der wichtigsten traditionellen chinesischen Arzneimittel für die klinische Prävention und Behandlung der Fibrose mehrerer Organe. Derzeit konzentriert sich der Großteil der veröffentlichten Literatur auf die Hauptbestandteile von Astragalus membranaceus, wie Astragalosid IV und die gesamten Flavonoide von Astragalus membranaceus. In dieser Studie wurde durch Bioinformatik festgestellt, dass das Diagramm des Komponenten-Ziel-Netzwerks von Astragalus membranaceus zur Behandlung von IPF eine hohe Konnektivität zwischen sechs Verbindungen, einschließlich Isorhamnetin und Folat, und mehreren Zielen von IPF zeigte. Die Ergebnisse des molekularen Dockings legen nahe, dass diese Komponenten bei der Behandlung von IPF mit Astragalus membranaceus eine Rolle spielen könnten. Zheng et al. bestätigten, dass Isorhamnetin vor Bleomycin-induzierter Lungenfibrose schützen kann, indem es den Stress des endoplasmatischen Retikulums und den epithelialen mesenchymalen Übergang hemmt; Kawami et al. fanden heraus, dass Folsäure die MTX-induzierte Lungenschädigung wirksam hemmen kann; Yao et al. fanden heraus, dass die Expression des Folatrezeptors β in Makrophagen eine pathogene Rolle bei IPF spielt, und eine gezielte Therapie, die auf Makrophagen abzielt, die den Folatrezeptor β exprimieren, könnte eine wirksame Methode zur Behandlung von IPF sein.

Die Analyse der GO- und KEGG-Signalwege zeigte, dass die an der Behandlung von IPF durch Huangqi beteiligten Zielwege hauptsächlich mit der Entzündungsreaktion und dem oxidativen Stress zusammenhängen. In Verbindung mit den Analyseergebnissen und der Literaturrecherche wurde festgestellt, dass der IL-17-Signalweg, der EGFR-Signalweg und der HIF-1-Signalweg eine hohe Korrelation mit IPF aufweisen. Xu et al. fanden heraus, dass IL-17 als diagnostischer Hilfsindikator für Lungenfibrose dienen, die Wirksamkeit von Medikamenten vorhersagen und die Wirksamkeit der Behandlung bewerten kann; Pan et al. fanden heraus, dass die Expressionsmenge von IL-17 bei COPD-Patienten signifikant erhöht war und die Entzündungsreaktion anhielt; Ma et al. Ma et al. fanden heraus, dass das PEI von CBPP als Leitsubstanz die Lungenfunktion verbessern und die Lungenfibrose lindern kann, indem es auf die EGFR- und MLC2-Signalwege einwirkt; Wang et al. bestätigten durch ihre Forschung, dass Paraquat den HIF-1-α-Signalweg aktivieren kann, um das Programm des epithelialen mesenchymalen Übergangs zu initiieren und dadurch die Entwicklung der Lungenfibrose zu fördern.

Die Ergebnisse der PPI-Netzwerkanalyse zeigten, dass PTGS2, VEGFA, MMP-9, STAT3 und EGFR die wichtigsten Ziele waren. Die Ergebnisse des molekularen Dockings zeigten, dass die chemischen Komponenten von Astragalus membranaceus gut an sie binden können. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese Targets eine wichtige Rolle bei IPF spielen. Wang et al. fanden heraus, dass die Methode der Tonisierung des Qi, der Erwärmung des Yang, der Förderung der Blutzirkulation und der Förderung der Diurese die Nierenschädigung verbessern und die Fibrose verringern kann. Der Mechanismus könnte darin bestehen, dass der PTGS2/NOX1-Signalweg reguliert wird, wodurch der ROS-Gehalt gesenkt und der Zelleisentod verringert wird; Experimente, die durch BLM bei Ratten ausgelöst wurden, zeigten, dass die Hemmung von VEGF die Fibrose verringern kann, während eine Überexpression von VEGF das Fortschreiten der Lungenfibrose verschlimmert; Luan et al. Luan et al. fanden heraus, dass Astragalosid IV die Lungenfibrose bekämpfen kann, indem es die Expression von VEGF- und VEG-FR2-Genen reduziert; MMP-9 ist eine Typ-IV-Kollagenase, die Kollagen-ECM und andere Komponenten, die in der Basalmembran und im Interstitium der Lunge verteilt sind, abbauen kann, was zu Lungenverletzungen führt und die Entwicklung von Lungenfasern einleitet. Ren et al. fanden heraus, dass die Formel zur Förderung der Lungenkollateralen und zur Wiederherstellung des Qi das Ungleichgewicht von MMP-9/IMP1 regulieren, die übermäßige Ablagerung von FN und Col IV reduzieren, die Lungenfunktion der Ratte verbessern und das Auftreten und die Entwicklung der Lungenfibrose der Ratte hemmen kann; Wu et al. fanden heraus, dass das Ausschalten des STAT3-Gens bei Mäusen die Expression der STAT3-Aktivität erhöht und die Fibroblasten-Apoptose reduziert, wodurch sie anfälliger für die durch BLM induzierte Lungenfibrose werden. Dies deutet darauf hin, dass das STAT3-Protein das Auftreten von Lungenfibrose fördern kann. Die EGF-Familie, vertreten durch den epidermalen Wachstumsfaktor (EGF), und sein Rezeptor EGFR spielen eine wichtige Rolle im Verlauf der Lungenfibrose. Li et al. fanden heraus, dass das Expressionsniveau von EGFR in verschiedenen Gruppen von Lungengewebeschäden bei Ratten, die Bleomycin ausgesetzt waren, signifikante Unterschiede aufwies. Das Expressionsniveau von EGFR im Lungengewebe von Patienten der IPF-Gruppe war signifikant höher als das der Patienten der Kontrollgruppe, was darauf hindeutet, dass das Auftreten von IPF mit einer hohen Expression von EGFR zusammenhängen könnte.

Die Ergebnisse der HE-Färbung und der Masson-Färbung zeigten, dass sich in der Lunge der IPF-Ratten eine große Anzahl von Entzündungszellen ansammelte und der Grad der Kollagenproliferation deutlich erhöht war. Es traten pathologische Veränderungen in der Struktur des Lungengewebes auf, und Kollagengewebe ersetzte die normale Alveolarstruktur, was zu einer Beeinträchtigung der Atmungsfunktion der Lunge führte. Nach der Behandlung mit Folsäure und Astragalus verbesserte sich die pathologische Situation, und die therapeutische Wirkung von Astragalus war stärker ausgeprägt. Die ELISA-Ergebnisse von experimentellem Rattenserum zeigten, dass die Werte von IL-17 und MMP-9 in der Modellkontrollgruppe und den beiden Medikamentenbehandlungsgruppen im Vergleich zur Blindkontrollgruppe deutlich erhöht waren, wobei die Modellkontrollgruppe die höchsten Werte aufwies. Die Interventionseffekte der beiden medikamentösen Behandlungsgruppen zeigten, dass die IL-17- und MMP-9-Serumspiegel in der Huangqi-Gruppe signifikant niedriger waren als in der Folsäure-Gruppe. Tendenziell waren die IL-17- und MMP-9-Spiegel im Serum der Ratten in der Medikamentenbehandlungsgruppe im Vergleich zur Modellkontrollgruppe reduziert, was darauf hindeutet, dass das Medikament durch die Hemmung der Expression von IL-17 und MMP-9 im Serum von IPF-Ratten eine anti IPF-Wirkung ausüben kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Studie bioinformatische Methoden angewandt wurden, um die Bestandteile und Ziele von Astragalus membranaceus bei der Behandlung von IPF zu analysieren. Durch Experimente wurde nachgewiesen, dass die Wirkstoffe von Astragalus membranaceus therapeutische Wirkungen auf IPF haben, was auf die Rationalität des Screenings hinweist. Die experimentellen Ergebnisse identifizierten vorläufig die wichtigsten Ziele und Wirkstoffe von Astragalus membranaceus bei der Vorbeugung und Behandlung von IPF, und die therapeutische Wirkung von Astragalus membranaceus war besser als die seines Wirkstoffs Folsäure. Dies spiegelt indirekt die Besonderheit von Astragalus membranaceus bei der Behandlung von IPF durch den synergistischen Effekt mehrerer Komponenten, Ziele und Wege wider. Aufgrund der komplexen chemischen Zusammensetzung der traditionellen chinesischen Medizin muss der detaillierte Wirkmechanismus jedoch weiter erforscht werden.