Unterschiedliche Analyse der Sekund\u00e4rmetaboliten von medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum und Untersuchung der Wirkstoffe und Wirkmechanismen zur Verbesserung der Insulinresistenz
\nInsulinresistenz (IR) bezieht sich im Allgemeinen auf eine Abnahme der Empfindlichkeit von Insulin-Zielzellen gegen\u00fcber quantitativen Insulinkonzentrationen bei normalen Konzentrationen, was zu einer beeintr\u00e4chtigten Insulinf\u00f6rderung der Glukoseaufnahme und -verwertung, einer kompensatorischen Zunahme der Insulinsekretion und einer verringerten Insulinempfindlichkeit und beeintr\u00e4chtigten Glukoseverwertung in Geweben wie Skelettmuskeln, Leber und Fettgewebe f\u00fchrt. Die Insulinresistenz ist eine der wichtigsten Ursachen des Typ-2-Diabetes, die sich durch den gesamten Prozess des Typ-2-Diabetes zieht. Derzeit werden zur Behandlung von IR haupts\u00e4chlich Insulinsensibilisatoren eingesetzt, die jedoch Nebenwirkungen wie Knochenbr\u00fcche, \u00d6deme und Lebersch\u00e4den verursachen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Polygonatum sibiricum Red. ist eine Pflanze, die zur Familie der Liliengew\u00e4chse (Liliaceae) und zur Gattung Polygonatum geh\u00f6rt. Sie ist eine der drei Polygonatum-Arten, die in der Ausgabe 2020 des chinesischen Arzneibuchs aufgef\u00fchrt sind. Sie wird als Medizin mit getrockneten Knollen verwendet und ist ein g\u00e4ngiges medizinisches und essbares Produkt. Aufgrund seiner knotigen und gekr\u00fcmmten zylindrischen Form, die an einen H\u00fchnerkopf erinnert, ist er allgemein als H\u00fchnerkopf-Polygonatum sibiricum bekannt. Er ist in Sichuan, Hunan, Jiangxi und anderen Regionen weit verbreitet. Er hat einen s\u00fc\u00dfen und milden Geschmack, ist ungiftig und hat die Wirkung, Qi und Yin zu n\u00e4hren, die Milz zu st\u00e4rken, die Lungen zu befeuchten und die Nieren zu unterst\u00fctzen. Es wird zur Behandlung von Milz- und Magen-Qi-Mangel, M\u00fcdigkeit und Schw\u00e4che, innerer Hitze und Durst verwendet. Es enth\u00e4lt haupts\u00e4chlich Polysaccharide, Saponine, Flavonoide, Alkaloide, Anthrachinon und andere Bestandteile. In der klinischen Praxis wird die Huangjing-Verbindung h\u00e4ufig zur Behandlung von Typ-2-Diabetes eingesetzt. Bei Typ-2-Diabetes mit Qi- und Yin-Mangel kann es die TCM-Syndrome der Patienten lindern, den Blutzucker und die Blutfette senken und die Funktion der Pankreasinseln verbessern. Literaturberichten zufolge deutet der Mechanismus, durch den Huangjing die Funktion der Bauchspeicheldr\u00fcse verbessert, darauf hin, dass seine Wirkstoffe auf Zielmolek\u00fcle wie PI3K und STAT3 einwirken, wodurch die Serin\/Threonin-Aktivit\u00e4t von Proteinen und die PI3K-AKT-Signalwege weiter beeinflusst werden und ihre Wirkung entfalten; Der Mechanismus der Huangjing-Monotherapie bei der Verbesserung der Funktion der Bauchspeicheldr\u00fcsen-Inseln l\u00e4sst vermuten, dass die Flavonoide auf die postsynaptische Membran einwirken und biologische Prozesse wie die Empfindlichkeit der Zellen gegen\u00fcber Medikamenten, die Aktivit\u00e4t der Neurotransmitter-Rezeptoren und die Regulierung von Signalwegen wie Kalziumionen und Hormonresistenz ver\u00e4ndern, um die Insulinresistenz zu verbessern.<\/p>\n
Gegenw\u00e4rtig werden HPLC, LC-MS\/MS, UPLC-Q-TOF-MS und andere Techniken \u00fcblicherweise f\u00fcr die qualitative und quantitative Untersuchung der chemischen Bestandteile von Polygonatum sibiricum verwendet. Es wurde berichtet, dass Polygonatum sibiricum Flavonoide, Alkaloide und andere chemische Komponenten enth\u00e4lt, aber es ist im Allgemeinen schwierig, alle in Polygonatum sibiricum enthaltenen Stoffwechselprodukte aufgrund der geringen Anzahl der nachgewiesenen Komponenten zu erfassen. In den letzten Jahren wurde mit der Entwicklung der Metabolomics-Technologie die weithin gezielte Metabolomics-Technologie auf der Grundlage von UPLC-ESI-MS\/MS in gro\u00dfem Umfang f\u00fcr die Untersuchung der Metaboliten der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. Im Vergleich zu den herk\u00f6mmlichen chromatographischen Techniken bietet sie die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit, niedriger Kosten und eines hohen Durchsatzes. Aufgrund des Mangels an Berichten \u00fcber die differenzierte Analyse von Sekund\u00e4rmetaboliten zwischen medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum, konzentriert sich diese Studie auf medizinisches Polygonatum sibiricum Red und essbares Polygonatum alternatirrhosum Hand. - Mzt. (gemeinhin als Frucht-Polygonatum bekannt) als Forschungsobjekte. Zum ersten Mal wurde die UHPLC-ESI-MS\/MS-Metabolomics-Technologie verwendet, um ihre Sekund\u00e4rmetaboliten umfassend zu erkennen, und die Hauptkomponentenanalyse (PCA), die HCA-Clustering-Analyse und die orthogonale partielle Kleinstquadrat-Diskriminanzanalyse (OPLS-DA) wurden f\u00fcr die vergleichende Analyse von Metaboliten verwendet, um nach differenziellen Metaboliten zu suchen; zweitens wurde eine Netzwerk-Pharmakologie-Analyse f\u00fcr die zehn wichtigsten Verbindungen mit hochregulierten relativen Ver\u00e4nderungen in Metaboliten zwischen medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum durchgef\u00fchrt, um die Insulinresistenz zu verbessern. F\u00fcr die Wirkstoffe und die wichtigsten Targets wurde ein molekulares Docking durchgef\u00fchrt, und HepG2-Zellen wurden f\u00fcr die Validierung des Zellexperiments ausgew\u00e4hlt. Einerseits wollen wir ein umfassendes Verst\u00e4ndnis der unterschiedlichen Metaboliten von medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum erlangen und damit die Grundlage f\u00fcr seine Qualit\u00e4tsbewertung schaffen. Andererseits planen wir, potenzielle Wirkstoffe zur Behandlung von IR zu screenen, um eine Grundlage f\u00fcr die Aufkl\u00e4rung des Wirkmechanismus von Polygonatum sibiricum bei der Behandlung von IR zu schaffen.<\/p>\n
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In diesem Artikel werden die Sekund\u00e4rmetaboliten von medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum mithilfe von Metabolomics auf der Grundlage der UHPLC-ESI-MS\/MS-Technologie analysiert. Insgesamt wurden 319 Sekund\u00e4rmetaboliten identifiziert, darunter 86 Phenols\u00e4uren, 96 Flavonoide, 5 Anthrachinone, 25 Lignane und Cumarine, 3 Tannine, 51 Alkaloide, 11 Terpene, 21 Steroide und 21 andere Metaboliten. Es besteht ein signifikanter Unterschied bei den Sekund\u00e4rmetaboliten zwischen dem medizinischen und dem essbaren Polygonatum sibiricum, wobei PCA und HCA signifikante Unterschiede aufweisen. Insgesamt wurden 106 unterschiedliche Metaboliten in der Vergleichsgruppe zwischen medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum untersucht, darunter 85 hochregulierte Verbindungen und 21 herunterregulierte Verbindungen. Das medizinische Polygonatum sibiricum hat deutliche Vorteile bei der Menge und dem relativen Gehalt an Sekund\u00e4rmetaboliten. Um die Ver\u00e4nderungen bei den Sekund\u00e4rmetaboliten zwischen medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum weiter zu vergleichen, wurden die unterschiedlichen Metaboliten mit Hilfe der KEGG-Datenbank annotiert. Die KEGG-Klassifizierung und die Anreicherungsergebnisse zeigten, dass medizinisches Polygonatum sibiricum signifikant in den Stoffwechselwegen von Flavonoiden, Flavonolen, Isoflavonen und Alkaloiden angereichert war, was mit der Bildung der medizinischen Polygonatum sibiricum-Qualit\u00e4t zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnte. Laut Literaturberichten produzieren Pflanzen w\u00e4hrend ihres Wachstumsprozesses aufgrund von Umweltstress oder Widrigkeiten eine Vielzahl von Sekund\u00e4rmetaboliten. Diese Metaboliten haben oft spezifische biologische Funktionen wie Trockenheitsresistenz, Krankheitsresistenz und Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung. Gleichzeitig ist die Anreicherung dieser sekund\u00e4ren Metaboliten auch f\u00fcr die Verbesserung der medizinischen Qualit\u00e4t von Pflanzenteilen von Vorteil. Die Anh\u00e4ufung von Flavonoiden ist beispielsweise vorteilhaft f\u00fcr die Verbesserung der antioxidativen, entz\u00fcndungshemmenden und tumorhemmenden Wirkung; die Anh\u00e4ufung von Alkaloiden hat eine hohe leberkrebshemmende Wirkung und hemmt die Aktivit\u00e4t der Alpha-Glucosidase; Steroidsaponine haben verschiedene bioaktive Komponenten wie entz\u00fcndungshemmende und tumorhemmende Wirkung. Daher ist eine eingehende Analyse dieser unterschiedlich akkumulierten Flavonoide, Alkaloide und Steroidverbindungen von Vorteil f\u00fcr das Screening von Qualit\u00e4tsmerkmalen im Zusammenhang mit der Qualit\u00e4t von medizinischem Polygonatum sibiricum.<\/p>\n
Derzeit gibt es im Huangjing-Abschnitt der Ausgabe 2020 des chinesischen Arzneibuchs keinen Grenzwert f\u00fcr den Gehalt an Sekund\u00e4rmetaboliten wie Flavonoiden und Alkaloiden. In dieser Studie wurden die zehn wichtigsten Verbindungen in Bezug auf die relativen Ver\u00e4nderungen des Gehalts an Metaboliten zwischen medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum verglichen, und es wurde festgestellt, dass 50% der Metaboliten zu den Flavonoiden geh\u00f6rten, was mit der KEGG-Klassifizierung und den Anreicherungsergebnissen der unterschiedlichen Metaboliten \u00fcbereinstimmt. Unter ihnen haben Metaboliten mit hoher pharmakologischer Aktivit\u00e4t, wie Isorhamnetin, gute Anti-Tumor-, Anti-Myokard-Hypoxie, Isch\u00e4mie, Linderung von Angina pectoris, Anti-Arrhythmie, die Behandlung von koronarer Herzkrankheit und Bluthochdruck, Clearing-Sauerstoff freie Radikale, Verringerung der Serum-Cholesterin, den Schutz des kardiovaskul\u00e4ren Systems, die F\u00f6rderung der Blutzirkulation und andere biologische Effekte, und sind weit verbreitet in der klinischen Praxis verwendet; D\u00fcnne Yamswurzelsaponine haben auch bestimmte physiologische Aktivit\u00e4ten in den Bereichen Anti-Tumor, antibakteriell, Parasitenabt\u00f6tung, H\u00e4molyse, Lipidsenkung, Antiosteoporose, Anti-Mutation und andere Aspekte. Die unterschiedliche Hochregulierung von Resveratrol und Dioscin wurde nur bei Polygonatum sibiricum Red, einer von Polygonatum sibiricum abgeleiteten Art, beobachtet. Auf dieser Grundlage wird in einem n\u00e4chsten Schritt Polygonatum sibiricum (Frucht Polygonatum sibiricum) als Kontrolle verwendet, um Polygonatum sibiricum aus dem Arzneibuch und Hemsl zu untersuchen.Polygonatum cyrtonema Hua und lokale medizinische Polygonatum sibiricum-Sorten (wie das in Nanchong, Sichuan, Xiushan, Chongqing, Xinhua, Hunan usw. weit verbreitete Polygonatum sibiricum) wurden als Versuchsgruppen verwendet, um die Ver\u00e4nderungen der Sekund\u00e4rmetaboliten in jeder Vergleichsgruppe auf der Grundlage umfangreicher gezielter Metabolomik zu analysieren. In Verbindung mit der biologischen Aktivit\u00e4t spezifischer Kategorien von Metaboliten wurden Metaboliten untersucht, die mit der Qualit\u00e4t der traditionellen chinesischen Medizin Polygonatum sibiricum in Verbindung stehen, was eine Grundlage f\u00fcr die Qualit\u00e4tsbewertung und Qualit\u00e4tskontrolle von authentischem Polygonatum sibiricum darstellt.<\/p>\n
Um die Aktivit\u00e4t der durch Metabolomics untersuchten, unterschiedlich hochregulierten Verbindungen weiter zu validieren, wurde in dieser Studie die traditionelle Wirksamkeit von Huangjing bei der St\u00e4rkung der Milz und der Behandlung des inneren Hitze- und Durstsyndroms kombiniert. Mit IR als Krankheitsmodell wurde eine pharmakologische Netzwerkanalyse durchgef\u00fchrt. Die Ergebnisse der KEGG-Signalweganalyse zeigten, dass drei unterschiedlich hochregulierte Verbindungen, n\u00e4mlich Isorhamnetin, Naringin und Isonaringin, in den PI3K-Akt-Signalweg, den mTOR-Signalweg, den VEGF-Signalweg und den \u00d6strogen-Signalweg involviert waren. Die Anreicherung von AMPK und anderen Signalwegen ist hoch signifikant. Aus der Durchsicht und Analyse der bisherigen Literatur geht hervor, dass der PI3K\/AKT-Signalweg am Zellzyklus, der Apoptose, der Proliferation und dem Glukosestoffwechsel beteiligt ist, w\u00e4hrend Insulin haupts\u00e4chlich auf Muskel-, Leber- und Fettgewebe wirkt. Es aktiviert den PI3K\/AKT-Signalweg durch Bindung an Insulinrezeptoren und reguliert dadurch Glukose- und Fettstoffwechselprozesse; der mTOR-Signalweg ist an der Regulierung der Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur und der Insulinresistenz beteiligt. Die Aktivierung des Signalwegs kann die Insulinempfindlichkeit erh\u00f6hen, eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige Aktivierung kann jedoch die Insulinempfindlichkeit hemmen; VEGFA, ein wichtiges Zielprotein des VEGF-Signalwegs, verbessert die Insulinresistenz, indem es die Insulinsensitivit\u00e4t in Fett und Muskeln erh\u00f6ht und dadurch den Blutzucker kontrolliert; die Adenosin-aktivierte Proteinkinase (AMPK) ist eine wichtige Substanz, die den Energiestoffwechsel im K\u00f6rper reguliert. Studien haben gezeigt, dass verschiedene nat\u00fcrliche Verbindungen die AMPK aktivieren k\u00f6nnen, die Insulinempfindlichkeit verbessern und potenzielle Ziele f\u00fcr die Verbesserung der Insulinresistenz sind. Dar\u00fcber hinaus kann Huangjing bei der Verbesserung der IR auch auf verwandte Signalwege wie den \u00d6strogen-Signalweg einwirken, die Hypophysen-Nebennieren-Achse und andere Gewebe und Organe regulieren und die IR direkt oder indirekt verbessern. Die oben genannten Forschungsergebnisse stimmen mit den berichteten Ergebnissen des Monomers Isorhamnetin bei der Behandlung von Diabetes \u00fcberein. Dar\u00fcber hinaus wurde die Molekular-Docking-Technologie eingesetzt, um den Wirkmechanismus von Polygonatum sibiricum bei der Verbesserung der IR weiter aufzudecken. Die Ergebnisse zeigten, dass wichtige Targets des PI3KAkt-Signalwegs, des mTOR-Signalwegs, des VEGF-Signalwegs, des \u00d6strogen-Signalwegs, des AMPK-Signalwegs usw. gute Docking-Effekte mit Isorhamnetin, Kaempferolglykosid und Isokaempferolglykosid hatten, wobei die Bindungsenergien alle \u2264 -20,9 kJ\/mol waren. Es wird daher spekuliert, dass die Bindung der Wirkstoffe von Polygonatum sibiricum an wichtige Zielstrukturen der Schl\u00fcssel zur therapeutischen Wirkung von Polygonatum sibiricum auf die IR sein k\u00f6nnte. Weitere Zellexperimente best\u00e4tigten, dass Isorhamnetin, ein differenzierter Metabolit, den IR-Status von HepG2-Zellen effektiv verbessern kann, vor allem durch die Beeinflussung der Expression von PI3K-, AKT1-, VEGF- und mTOR-Signalweg-bezogenen Proteinen. Die Ergebnisse zeigten, dass Isorhamnetin die Expressionsniveaus von PI3K- und AKT1-Proteinen erh\u00f6hen und die Expressionsniveaus von VEGF- und mTOR-Proteinen in IR-HepG2-Zellen senken kann.<\/p>\n
Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass in diesem Artikel die Sekund\u00e4rmetaboliten in medizinischem und essbarem Polygonatum sibiricum durch umfangreiche gezielte Metabolomics-Technologie genau und umfassend identifiziert wurden. Im Vergleich zu essbarem Polygonatum sibiricum wirken die hochregulierten Verbindungen wie Isorhamnetin in medizinischem Polygonatum sibiricum auf die PI3K-, AKT1-, VEGFA- und mTOR-Signalwege durch Kernziele wie PI3K, AKT1, VEGF und mTOR, um IR zu verbessern, was die pharmakologischen Eigenschaften der traditionellen chinesischen Medizin mit mehreren Komponenten, Zielen und Wegen vollst\u00e4ndig widerspiegelt. Die Forschungsergebnisse bilden die Grundlage f\u00fcr das Screening und die Qualit\u00e4tsbewertung von Wirkstoffen in Polygonatum sibiricum und bieten eine Basis f\u00fcr die Aufkl\u00e4rung des Wirkmechanismus von Polygonatum sibiricum bei der Behandlung von IR.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Differential analysis of secondary metabolites between medicinal and edible Polygonatum sibiricum and study on active ingredients and mechanisms of action for improving insulin resistance Insulin resistance (IR) generally refers to a decrease in the sensitivity of insulin target cells to quantitative concentrations of insulin at normal concentrations, resulting in impaired insulin promotion of glucose uptake […]<\/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