UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS combinado con farmacología de red y verificación experimental para explorar el mecanismo del ginseng americano en el tratamiento de la aterosclerosis.
La aterosclerosis (EA) es la principal causa de las enfermedades vasculares. Sus lesiones se caracterizan por la deposición parcial de lípidos en las arterias, acompañada de proliferación de células musculares lisas y matriz fibrosa, y se convierten gradualmente en placas ateroscleróticas. Las manifestaciones clínicas de la EA incluyen cardiopatía isquémica, ictus isquémico y enfermedad vascular periférica. La patogenia de la EA es muy compleja, con múltiples vías de señalización. Estudios experimentales y clínicos han demostrado que puede estar relacionada con la inflamación, el estrés oxidativo, la inmunidad innata y adaptativa, la infección y otros factores. En la actualidad, existe una tendencia hacia la "teoría de la inflamación en respuesta a la lesión", de naturaleza similar a la inflamación, pero aún no hay consenso.

Panax Quinquefolii Radix es una raíz desecada del género Panax de la familia de las Araliaceae, rica en ginsenósidos. Las investigaciones han demostrado que diversos ginsenósidos tienen actividades farmacológicas como antiinflamatorias, de regulación inmunitaria y de protección del sistema cardiovascular. El método tradicional de secado del ginseng americano es la desecación, pero el producto final desecado tiene la piel arrugada, un color amarillo quemado, una textura dura y es difícil de cortar o triturar. La liofilización (secado por congelación) puede deshidratar y secar materiales a bajas temperaturas y al vacío. El Radix Panacis Quinquefolii de secado libre (FDPQ) preparado por liofilización tiene una piel lisa, color brillante, textura suelta, buena capacidad de rehidratación, fácil de consumir, deshidratación completa y fácil almacenamiento y transporte. Además, el contenido total de ginsenósidos Rg1, Re y Rb1 en el FDPQ fue significativamente superior al del ginseng americano seco. En general, el FDPQ presenta ventajas sobre el ginseng americano desecado en términos de aspecto y composición interna, y tiene amplias perspectivas de mercado.
La investigación previa del grupo de investigación descubrió que FDPQ puede mejorar la lesión por estrés oxidativo en ratones ateroscleróticos, reducir la placa aterosclerótica y la deposición de lípidos en el arco aórtico, pero el mecanismo aún no está claro. La farmacología de redes puede revelar los efectos reguladores de los fármacos en el organismo a nivel sistémico, proporcionando nuevas ideas para estudiar las interrelaciones entre los componentes de la medicina tradicional china y las enfermedades. Este artículo pretende utilizar la tecnología UPLC-QE Orbitrap MS/MS combinada con la farmacología de redes y los métodos de acoplamiento molecular para explorar las sustancias farmacológicas, las dianas y el potencial de FDPQ en el tratamiento de la EA.

 

En la actualidad, el número de personas que mueren cada año por enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares isquémicas ocupa el primer lugar en el mundo, y el infarto de miocardio y el infarto cerebral causados por AS son las enfermedades vasculares más mortales. Las investigaciones previas del grupo de investigación descubrieron que el FDPQ puede tener el efecto de intervención o tratamiento de la aterosclerosis. En comparación con el ginseng americano desecado tradicional, el FDPQ ha aumentado el contenido de algunos componentes de saponina, pero aún no se sabe con certeza si los tipos de componentes de saponina han cambiado debido a los diferentes métodos y mecanismos de secado; al mismo tiempo, las fuentes de información de los ingredientes activos en las bases de datos de la medicina tradicional china son únicas e incluso obsoletas, lo que no puede reflejar de forma completa y oportuna los ingredientes contenidos en el FDPQ. Por lo tanto, este artículo identificó primero los componentes de saponina en FDPQ a través de UPLC-QE Orbitrap MS/MS, y luego exploró sus sustancias terapéuticas y mecanismos para el tratamiento de AS a través de la farmacología de red combinada con acoplamiento molecular, complementado con experimentos celulares para la verificación preliminar.
El análisis UPLC-Q Exactive Orbitrap MS/MS identificó 28 tipos de ginsenósidos, incluidos tipos de protopanaxadiol como Rb1, Rc y Rd, tipos de protopanaxatriol como Re, Rh1 y Rg4, y el ginsenósido antropomórfico F11 del tipo Oktyrone. A partir del cribado de la base de datos, se obtuvieron 117 dianas candidatas para el tratamiento de la EA con FDPQ, incluidas 21 dianas principales como STAT3, EGFR, MAPK1, AKT1, PIK3CA, VEGFA, etc. Esto indica que el tratamiento con FDPQ para la EA tiene las características de ser multicomponente y multiobjetivo. El análisis de la red de vías de la enfermedad objetivo del ingrediente farmacológico muestra que hay muchos objetivos asociados con componentes como el ginsenósido Rk3, el ginsenósido Rh4, el ginsenósido Rg4, el ginsenósido antropomórfico F11 y el 20 (R/S) - ginsenósido Rh1, que pueden ser componentes importantes para el tratamiento FDPQ de la EA. Los estudios existentes han demostrado que el ginsenósido Rk3 tiene efectos antioxidantes, antiapoptóticos y antiinflamatorios, reduciendo significativamente la expresión de factores inflamatorios como NF - κ B, TNF - α, IL-6 e IL-1 β, disminuyendo significativamente los niveles séricos de AST y ALT, y reduciendo la aparición de estrés oxidativo. Ginsenoside Rg4 puede despejar significativamente ROS e inhibir ROS inducida por la activación de la proteína quinasa activada por mitógenos p38 (MAPK), que ayuda a mantener la integridad de las células endoteliales. El ginsenósido RF11 es un componente único del ginseng americano. Los estudios han demostrado que puede ejercer efectos neuroprotectores en el ictus reduciendo los defectos de autofagia/lisosomas e inhibiendo la sobrecarga de calcio. También puede mejorar el daño de la función neurológica a largo plazo después del accidente cerebrovascular mediante la activación de la vía BDNF/TrkB, promover la neurogénesis después del accidente cerebrovascular y tener un gran potencial en la rehabilitación crónica del accidente cerebrovascular isquémico. Los resultados de enriquecimiento de GO y KEGG sugieren que el mecanismo de FDPQ en el tratamiento de la EA está principalmente relacionado con la vía de señalización PI3K Akt, la resistencia endocrina, las vías relacionadas con los lípidos y la aterosclerosis, la vía de señalización MAPK, la vía de señalización VEGF, etc., lo que demuestra que FDPQ tiene las características de múltiples objetivos y vías en el tratamiento de la EA. Los resultados del acoplamiento molecular indican que el principio activo tiene una buena actividad de unión con las dianas potenciales, y los resultados del análisis de la farmacología de red tienen un cierto grado de fiabilidad.
Cada vez son más las investigaciones que respaldan que la EA es una enfermedad inflamatoria crónica que comienza con una lesión endotelial, y que la inflamación asociada está mediada por citocinas proinflamatorias, vías de señalización inflamatoria, lípidos bioactivos y moléculas de adhesión. Estudios recientes han confirmado que la vía de señalización PI3K/Akt desempeña un papel importante en las respuestas inflamatorias. PI3K es un tipo de proteína quinasa que cataliza específicamente sustancias lipídicas fosfatidilinositol, mientras que Akt es una proteína quinasa serina/treonina, también conocida como proteína quinasa B. PI3K cataliza específicamente la producción de PIP3 por PI, que puede activar completamente Akt y desencadenar una reacción en cascada en la vía de señalización PI3K/Akt, como la regulación de la liberación de factores inflamatorios como NF κ B, TNF - α, IL-6, y IL-1 β. La regulación de estas vías de señalización puede conseguir los efectos de inhibir las respuestas inflamatorias, mejorar el daño por estrés oxidativo y reducir la deposición de lípidos y el daño endotelial. La activación de la vía NF - κ B desempeña un papel importante en la respuesta inflamatoria. La proteína quinasa MAPK es una importante sustancia que transduce señales y desencadena respuestas celulares. Después de la activación de la subfamilia de la familia MAPK p38MAPK quinasa sensible al estrés, NF - κ B puede ser activado a través de la fosforilación o citoquinas pro-inflamatorias (tales como TNF α). NF - κ B también activa p38MAPK a la inversa a través de las citoquinas pro-inflamatorias que produce. El efecto bidireccional entre ambos acelera el desarrollo de la aterosclerosis. El factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) es secretado por diversas células y se une al receptor VEGF tirosina quinasa homólogo (VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3) en las células endoteliales, produciendo diversos efectos descendentes, promoviendo la formación de nuevos vasos sanguíneos y el crecimiento de células endoteliales vasculares, favoreciendo así la recuperación funcional del tejido cardíaco o cerebral tras isquemia-reperfusión. VEGF Akt es una vía de señalización clásica que promueve la proliferación de células endoteliales, inhibe la apoptosis celular y promueve la angiogénesis. La investigación ha demostrado que el VEGF inhibe la apoptosis celular a través de la cascada de señalización descendente PI3KAkt a través de la vía BAD, y promueve la proliferación de células endoteliales y la angiogénesis a través de mTORC2 y FOXO1. En este estudio, el posible mecanismo investigado se verificó mediante experimentos celulares in vitro. Los resultados mostraron que el FDPQ podía aumentar el potencial de membrana mitocondrial de las células PC12 inducido por H2O2, aumentar las actividades de enzimas antioxidantes como SOD y CAT, reducir el nivel de MDA en las células y aumentar la expresión de PI3K/Akt, lo que sugiere que el FDPQ puede estar relacionado con la mejora del daño oxidativo, la inhibición de la apoptosis y la inflamación en el tratamiento de la aterosclerosis. Este estudio proporciona una explicación preliminar del mecanismo de acción del FDPQ en el tratamiento de la EA a través de múltiples componentes, dianas y vías, pero aún es necesaria una mayor verificación experimental. Sin embargo, otra limitación de este estudio es que no incluyó compuestos moleculares de gran tamaño, como polisacáridos y proteínas, por lo que es necesario seguir investigando.