Untersuchung der Anti-Hypoxie-Wirkung und der potenziellen Angriffspunkte des Amerikanischen Ginsengs anhand des Zebrafischmodells und der dynamischen Molekular-Docking-Technologie
\nHypoxie ist ein komplexer pathologischer Prozess, der durch mehrere Faktoren verursacht wird und sich auf unterschiedlich starke Atembeschwerden im K\u00f6rper bezieht. Die Unf\u00e4higkeit, ausreichend Sauerstoff \u00fcber die Atemwege aufzunehmen, f\u00fchrt zu pathologischen Ver\u00e4nderungen im K\u00f6rper, wie Zyanose der Haut, der Finger und der Lippen, und sogar zu Symptomen wie Keuchen, Kurzatmigkeit und Engegef\u00fchl in der Brust. Hypoxie kann zu irreversiblen Sch\u00e4den an mehreren Organen wie Herz, Gehirn und Lunge f\u00fchren, die sich zu t\u00f6dlichen Krankheiten wie Lungen\u00f6demen oder Hirn\u00f6demen entwickeln k\u00f6nnen. Die traditionelle chinesische Medizin hat offensichtliche Vorteile bei der Erforschung und klinischen Anwendung von Mitteln gegen Hypoxie, wie z. B. Schneelotus und Palmginseng, die nachweislich eine gute Wirkung gegen Hypoxie haben. Die Erforschung der einzigartigen Heilpflanzenressourcen unseres Landes und die Entdeckung wirksamerer Medikamente mit geringer Toxizit\u00e4t sind f\u00fcr die Pr\u00e4vention und Behandlung von Hypoxie, die durch hochalpine Umgebungen oder Pathologien verursacht wird, von gro\u00dfer Bedeutung.<\/p>\n
Gegenw\u00e4rtig werden f\u00fcr die Erforschung hypoxischer Krankheiten haupts\u00e4chlich Ratten- und Mausmodelle verwendet. Zu den wichtigsten Methoden geh\u00f6ren Schwimmexperimente mit Gewichten, Experimente zur Toleranz gegen\u00fcber normobarer Hypoxie, \u00dcberlebensversuche mit Natriumnitrit-Vergiftung und Experimente zur akuten zerebralen isch\u00e4mischen Hypoxie, die beim gro\u00df angelegten Wirkstoffscreening Einschr\u00e4nkungen und hohe Kosten verursachen. Die Forschung hat herausgefunden, dass Zebrafische mit Hilfe von Natriumsulfit Hypoxiemodelle bilden k\u00f6nnen, und Zebrafische haben eine hohe Eiproduktion, kurze Versuchszyklen und niedrige Kosten, wodurch ein Hochdurchsatz-Screening m\u00f6glich ist. Daher haben wir das Modelltier Zebrafisch verwendet, um die Anti-Hypoxie-Wirkung von amerikanischem Ginseng zu untersuchen, und Bioinformatik-Techniken und -Methoden verwendet, um die Wirkstoffe und potenziellen Targets von amerikanischem Ginseng zu screenen und vorherzusagen, um nach potenziellen Targets f\u00fcr die Anti-Hypoxie-Wirkung von amerikanischem Ginseng zu suchen und Referenzen f\u00fcr die Untersuchung seines Anti-Hypoxie-Mechanismus zu liefern.<\/p>\n
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In diesem Artikel wird ein neues Modell f\u00fcr die Anti-Hypoxie-Wirkung von Zebrab\u00e4rblingen konstruiert, das eine neue Methode f\u00fcr die Untersuchung der Anti-Hypoxie-Wirkung der traditionellen chinesischen Medizin bietet. In diesem Experiment wurde Natriumsulfit verwendet, um eine sauerstoffarme Umgebung zu schaffen, die die \u00fcbliche Methode der Stickstofff\u00fcllung ersetzt, um ein Hypoxie-Modell zu schaffen, und die Anti-Hypoxie-Wirkung von amerikanischem Ginseng mit einem einfacheren und direkteren Verfahren untersucht. Die Verwendung des Zebrafisches als Modelltier kann die Versuchsdauer verk\u00fcrzen, ein Screening mit hohem Durchsatz erm\u00f6glichen und die Hypoxie als Ganzes charakterisieren. Nach dem Sauerstoffentzug tritt bei Zebrafischen das Ph\u00e4nomen des schwimmenden Kopfes auf, und ihre Schwimmhaltung ist unausgewogen. Ihr K\u00f6rper ist nicht parallel zur Horizontalen ausgerichtet, und sie schwimmen unregelm\u00e4\u00dfig in alle Richtungen, wobei sich ihre Schwimmgeschwindigkeit innerhalb einer bestimmten Zeitspanne erh\u00f6ht. In dieser Studie wurde die \u00dcberlebenszeit von Zebrab\u00e4rblingen in verschiedenen Gruppen unter hypoxischen Bedingungen und ihr neurologisches Verhalten (Schwimmkopf, Schwimmgeschwindigkeit und -entfernung) nach der Hypoxie untersucht. Es wurde festgestellt, dass amerikanischer Ginsengextrakt die \u00dcberlebenszeit von Zebrab\u00e4rblingen unter hypoxischen Bedingungen deutlich verbessern konnte. Mit der Erh\u00f6hung der Wirkstoffkonzentration nahm auch die Schwimmkopfrate jeder Zebrab\u00e4rblinggruppe deutlich ab. Die Bewegungsdistanz und -geschwindigkeit nach der Hypoxie unterschieden sich ebenfalls signifikant von der Modellgruppe. Das neurologische Verhalten der hochdosierten Medikamentengruppe \u00e4hnelte dem der normoxischen Gruppe, was darauf hindeutet, dass der amerikanische Ginsengextrakt eine signifikante Anti-Hypoxie-Wirkung hat, was die Grundlage f\u00fcr die Suche nach potenziellen Anti-Hypoxie-Targets im n\u00e4chsten Schritt bildet.<\/p>\n
Amerikanischer Ginseng ist eine Pflanze der Gattung Panax aus der Familie der Araliengew\u00e4chse (Araliaceae), die in Kanada heimisch ist und in den chinesischen Provinzen Jilin und Shandong in gro\u00dfem Umfang angebaut wird. Bereits in der Qing-Dynastie stellte der konfuzianische Arzt Wang Ang das Buch \"Bu Tu Ben Cao Bei Yao\" zusammen, in dem festgehalten wurde, dass amerikanischer Ginseng einen k\u00fchlen Charakter, einen s\u00fc\u00dfen Geschmack, eine leichte Bitterkeit und traditionelle Wirkungen wie die Tonisierung des Qi und die Ern\u00e4hrung des Yin, die Beseitigung von Hitze und die Erzeugung von Fl\u00fcssigkeiten hat. Die moderne Pharmakologie zeigt, dass amerikanischer Ginseng verschiedene pharmakologische Wirkungen hat, darunter Anti-Tumor, kardiovaskul\u00e4rer Schutz, Immunregulierung sowie Anti-Myokard-Isch\u00e4mie, Anti-Myokard-Oxidation und andere Effekte. Bislang ist jedoch das Wissen \u00fcber die Anti-Hypoxie-Wirkung und die spezifischen Ziele der Substanzzusammensetzung des amerikanischen Ginsengs noch sehr begrenzt. Fr\u00fchere Studien haben gezeigt, dass das Ginsenosid Rg3 die Proliferation von Eca-109- und 786-0-Zellen unter hypoxischen Bedingungen hemmen und eine signifikante Abnahme der Expression des vaskul\u00e4ren endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) mRNA bewirken kann. Es kann auch die Expression von Hypoxie-induzierbarem Faktor-1 \u03b1 (HIF-1 \u03b1), Cyclooxygenase-2 (COX-2) und nuklearem Faktor Kappa B (NF-\u03ba B) hemmen, die durch Hypoxie unter hypoxischen Bedingungen induziert werden; Ginsenosid Rb3 kann die Zellmembran stabilisieren, die Expression und Aktivit\u00e4t von NOS hemmen und hat eine signifikante Schutzwirkung auf hypoxisch-isch\u00e4mische neuronale Sch\u00e4den. Daher ist die eingehende Erforschung der wichtigsten Wirkstoffe gegen Hypoxie in amerikanischem Ginseng von gro\u00dfer Bedeutung f\u00fcr die Qualit\u00e4tsbewertung und die Entwicklung neuer Arzneimittel.<\/p>\n
Die topologische Analyse des PPI-Netzwerks deutet darauf hin, dass AKT1, STAT3, HSP90AA1, JUN und TNF die wichtigsten Zielgene des Amerikanischen Ginseng gegen Hypoxie sein k\u00f6nnten. AKT1 ist eine Serin\/Threonin-Proteinkinase, die durch die Bindung von PI3K an Wachstumsfaktoren aktiviert und phosphoryliert werden kann, um nachgeschaltete Substrate wie Apoptose-verwandte Proteine Bad, Caspase9 und mTOR-Aktivit\u00e4t zu aktivieren oder zu hemmen, wodurch sie an der Regulierung biologischer Prozesse wie Zellproliferation, Differenzierung, Apoptose und Migration beteiligt ist. Forschungen haben ergeben, dass eine durch rekombinante Lentiviren vermittelte Akt1-Gentransfektion die Hypoxie-Toleranz von Ratten-BMSCs durch Hemmung der Apoptose deutlich verbessern kann. STAT3 ist ein Mitglied der STAT-Familie und spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von Zellproliferation, Differenzierung, Apoptose und anderen Prozessen. STAT3 spielt eine wichtige Rolle bei Hypoxie-induzierten glatten Muskelzellen der Lungenarterie, und die Blockierung des STAT3-Signalwegs kann die Proliferation von glatten Gef\u00e4\u00dfmuskelzellen wirksam hemmen. HSP90AA1 geh\u00f6rt zur Familie der Hitzeschockproteine und ist eines der am h\u00e4ufigsten vorkommenden zytoplasmatischen Proteine in stressfreien Zellen. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellul\u00e4ren Hom\u00f6ostase und kann die Widerstandsf\u00e4higkeit der Zellen gegen externen Stress unter hypoxischen Stressbedingungen erh\u00f6hen. JUN geh\u00f6rt zur Familie der Onkogene und ist ein Mitglied der MAPK-Superfamilie. Es kann an Prozessen wie Zellproliferation, Entz\u00fcndung, Migration und Invasion beteiligt sein. Unter hypoxischen Bedingungen kann ein Anstieg des Expressionsniveaus der phosphorylierten c-jun N-terminalen Kinase die Proliferation von glatten Muskelzellen der Rattenlungenarterie f\u00f6rdern. TNF ist ein proinflammatorisches Zytokin, das haupts\u00e4chlich von Monozyten und Makrophagen ausgesch\u00fcttet wird und eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von Entz\u00fcndungsprozessen und der Abwehr mikrobieller Krankheitserreger spielt. Bei Hypoxie-Stress reguliert TNF das Transkriptionsniveau von HIF-1 \u03b1 (hypoxia inducible factor-1 \u03b1) \u00fcber den NF-\u03ba B-Weg.<\/p>\n
In dieser Studie wurde durch dynamisches molekulares Docking herausgefunden, dass Schl\u00fcsselverbindungen des amerikanischen Ginsengs (wie Ginsenosid F11, Papaverin, Ginsenosid RO, Ginsenosid Rb3, Ginsenosid Rg1, Ginsenosid Rg3) gut mit Hypoxie-Kernzielgenen (AKT1, HSP90AA1, JUN, STAT3, TNF) binden k\u00f6nnen. In dieser molekularen Docking-Studie wurde festgestellt, dass die urspr\u00fcngliche Ligandenposition in der Kristallstruktur die aktive Docking-Tasche ist, wodurch sichergestellt wird, dass die Bindungsstelle zwischen den Schl\u00fcsselverbindungen des amerikanischen Ginsengs und den Hypoxie-Zielproteinen die wichtigste aktive Region ist. Je niedriger die Bindungsenergie, desto st\u00e4rker ist die Bindungsf\u00e4higkeit zwischen dem Liganden und dem Zielprotein. Durch das Andocken verschiedener Verbindungen an das Zielprotein wurde festgestellt, dass der pro-inflammatorische Faktor TNF und das Hitzeschockprotein HSP90AA1 eine starke Bindungsf\u00e4higkeit mit den Hauptwirkstoffen aufweisen, die ein potenzielles Hauptziel des amerikanischen Ginsengs zur Bek\u00e4mpfung von Hypoxie sein k\u00f6nnten. Durch weitere Verifizierung mittels Molekulardynamik wurde festgestellt, dass die dynamische Simulation von HSP90AA1 und Ginsenosid Rg1, TNF und Ginsenosid Ro stabile Konformationen bilden kann, wodurch die Bindungsdichte und Stabilit\u00e4t des Kernziels und des Wirkstoffkomplexes aufgedeckt und verifiziert wird. Dies bietet eine zuverl\u00e4ssige theoretische Grundlage f\u00fcr die Untersuchung potenzieller Hypoxie-Ziele des amerikanischen Ginsengs f\u00fcr Anti-Hypoxie-Effekte.<\/p>\n
Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass in dieser Studie die Anti-Hypoxie-Wirkung von amerikanischem Ginseng anhand eines Zebrafischmodells bewertet und die Wirkstoffe und Kernziele, die an der Anti-Hypoxie-Wirkung beteiligt sind, mithilfe von Techniken der Netzwerkpharmakologie untersucht wurden. Molekulares Docking und Molekulardynamik wurden eingesetzt, um die Bindung von Wirkstoffen und Kernzielen weiter zu verifizieren und potenzielle Ziele des Amerikanischen Ginsengs f\u00fcr die Hypoxiebek\u00e4mpfung aufzudecken. Aufgrund der Komplexit\u00e4t der Inhaltsstoffe der traditionellen chinesischen Medizin und der molekularen Struktur der Saponine in Amerikanischem Ginseng ist eine vorl\u00e4ufige Untersuchung auf der Grundlage der Netzwerkpharmakologie noch nicht ausreichend. Im Hinblick auf die vorhergesagten Ziele der Anti-Hypoxie-Wirkung von chinesischem und westlichem Ginseng werden in einer sp\u00e4teren Phase weitere experimentelle \u00dcberpr\u00fcfungen durchgef\u00fchrt, um eine theoretische Grundlage und Referenz f\u00fcr die Untersuchung der pharmakologischen Anti-Hypoxie-Komponenten von amerikanischem Ginseng zu schaffen und eine Basis f\u00fcr die Erforschung verwandter Mechanismen in einer sp\u00e4teren Phase zu bieten.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Exploring the anti hypoxia effect and potential targets of American ginseng based on zebrafish model and dynamic molecular docking technology Hypoxia is a complex pathological process caused by multiple factors, which refers to varying degrees of breathing difficulties in the body. The inability to intake sufficient oxygen through the respiratory tract leads to pathological changes […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n