Rastreo inverso y aislamiento de componentes antituberculosos de Guijianyu y canela
La tuberculosis (TB) es una enfermedad infecciosa crónica causada por Mycobacterium tuberculosis (Mtb). La tuberculosis causada por cepas sensibles a los fármacos puede tratarse con medicamentos de primera línea como rifampicina, isoniazida, etambutol y pirazinamida, pero la aparición de la tuberculosis multirresistente (MDR-TB) y la tuberculosis extremadamente farmacorresistente (XDR-TB) ha dificultado el tratamiento de la tuberculosis. Debido al limitado efecto protector de la vacuna BCG, el desarrollo de fármacos antituberculosos con nuevos mecanismos es el principal medio para controlar la prevalencia de la tuberculosis.

Los productos naturales son una de las fuentes más importantes de nuevas moléculas candidatas a fármacos. En el último siglo, se ha descubierto un gran número de moléculas candidatas a fármacos a partir de productos naturales. Los investigadores en química vegetal han llevado a cabo una amplia investigación sobre la composición química de las plantas medicinales y han creado múltiples bases de datos de productos naturales o de composición química de plantas. Por ejemplo, la Base de Datos China de Productos Naturales (CNPD) recoge información exhaustiva sobre la composición química de la fitoterapia china, incluidos más de 10000 componentes químicos y más de 4500 tipos de fitoterapia china.

En los últimos años, hemos realizado un cribado ciego de más de 200 extractos herbales chinos contra Mycobacterium tuberculosis y hemos descubierto que los valores de concentración inhibitoria mínima (CIM) de más de 80 extractos herbales chinos contra Mycobacterium tuberculosis in vitro son inferiores a 2mg/mL. La composición de las hierbas medicinales chinas es compleja, y dilucidar sus principios activos suele requerir repetidos trabajos de separación de ingredientes y verificación de la actividad. Para descubrir rápidamente moléculas activas contra la tuberculosis a partir de estas medicinas naturales, propusimos la idea de la "separación de rastreo inverso" basada en la base de datos de ingredientes de productos naturales. En este experimento, se seleccionaron el guijianyu y la canela como objetos de investigación, y se utilizó el método de separación de rastreo inverso para llevar a cabo el trabajo de investigación: (1) utilizando bases de datos como la Base de Datos de Composición Química de Productos Naturales de China para buscar los componentes químicos del guijianyu y la canela; (2) a través de la revisión de la literatura, se descubrió que el ácido málico del guijianyu y el cinamaldehído de la canela tienen actividad antituberculosa. Por lo tanto, utilizando el ácido málico y el cinamaldehído como moléculas directoras, los extractos de Guijianyu y canela se dividieron gradualmente en partes que contenían moléculas directoras y partes o componentes sin moléculas directoras; (3) Las pruebas antituberculosas in vitro revelaron diferencias significativas en la actividad de las distintas partes o componentes del extracto de Guijianyu. Los componentes con mayor contenido de ácido málico tenían una actividad más fuerte, mientras que los de menor contenido tenían una actividad más débil. Por lo tanto, se puede concluir que el ácido málico es la molécula activa del Guijianyu contra la tuberculosis. Demostrar utilizando el mismo método que el cinamaldehído es una molécula activa de la canela contra Mycobacterium tuberculosis; (4) Utilizando el principio de combinación, se llevaron a cabo modificaciones estructurales en el ácido málico y el cinamaldehído para obtener derivados más activos.

Este artículo demuestra las ventajas del método de separación por rastreo inverso para confirmar los principios activos de la fitoterapia china y proporciona una base científica para la aplicación clínica de estas dos hierbas, aportando nuevas ideas para descubrir moléculas bacterianas antituberculosas a partir de la fitoterapia china.

Según la bibliografía, el ácido málico del Guijianyu y el cinamaldehído de la canela tienen actividad antituberculosa. Entonces, ¿son las moléculas con mayor actividad antituberculosa de estas dos hierbas medicinales, respectivamente? Esta es una cuestión que nos preocupa mucho. En este experimento, propusimos un enfoque de separación por rastreo inverso, utilizando ácido málico como molécula guía para rastrear y aislar los componentes antituberculosos del Guijianyu, y cinamaldehído como molécula guía para rastrear y aislar los componentes antituberculosos de la canela. Los resultados mostraron que no había ningún componente más potente que el ácido málico en los componentes antituberculosos del Guijianyu, y que el cinamaldehído era la molécula más activa contra la tuberculosis en la canela. Se puede ver que el método de separación de rastreo inverso tiene las ventajas de ahorrar tiempo, mano de obra y fondos en la exploración de ingredientes activos en la medicina herbal china, especialmente ingredientes activos antibacterianos. Por supuesto, este método se basa en una potente base de datos de ingredientes de productos naturales.

Los derivados obtenidos por modificación estructural de compuestos como el ácido málico y el cinamaldehído tienen una mayor actividad antituberculosa. Compuesto 1 tiene un valor MIC de 1 μ g / ml, que es seguro y no tóxico para las células de mamíferos. Se puede utilizar como un compuesto de plomo para una mayor optimización estructural de las bacterias contra la tuberculosis.

Con el fin de explorar el posible mecanismo de acción del compuesto 1, se utilizó un método de cribado ciego para acoplar el compuesto 1 a 20 proteínas de Mycobacterium tuberculosis, indicando que el compuesto 1 tiene una fuerte afinidad por la β - cetoacil ACP sintasa III (FabH) de Mycobacterium tuberculosis. Por consiguiente, se determinó el efecto del compuesto 1 sobre la expresión del gen FabH en Mycobacterium tuberculosis. A concentraciones subinhibitorias e inhibitorias, el gen estructural de la β - cetoacil ACP sintasa III en Mycobacterium tuberculosis pudo ser bloqueado por el compuesto 1, lo que condujo a una regulación a la baja de la expresión. La β - cetoacil ACP sintasa III es una enzima clave en la síntesis de ácidos grasos de cadena larga en la pared celular de Mycobacterium tuberculosis. Una vez inhibida, provocará cambios en la morfología de Mycobacterium tuberculosis, lo que a su vez dañará la estructura de la pared celular y causará la hinchazón y desintegración bacteriana. A través de imágenes microscópicas, se puede observar que tras la intervención con el compuesto 1, la morfología de la bacteria de la tuberculosis experimenta cambios significativos, lo que indica que el compuesto 1 causa daños en la pared celular de la bacteria de la tuberculosis. El impacto de la destrucción de la pared celular en la vitalidad de Mycobacterium tuberculosis es letal. Mediante la medición de la curva bactericida, encontramos que el compuesto 1 (4 μ g / ml) mató a todos Mycobacterium tuberculosis en el sistema de cultivo dentro de 72 horas. Por lo tanto, especulamos que el mecanismo antituberculoso del compuesto 1 está relacionado con la intervención de β - cetoacil ACP sintasa III. Dado que este experimento no aportó pruebas concluyentes de la unión del compuesto 1 a la diana, el mecanismo de acción del compuesto 1 aún requiere más investigación.

El antiguo libro de la dinastía Han del Este, "La receta de emergencia para la espalda del codo", propuso por primera vez el uso de la pluma de flecha fantasma para curar la inyección fantasma y la inyección cadáver. En la antigüedad, la tuberculosis se denominaba tuberculosis, inyección fantasma, inyección cadáver, etc. Cinnamomum cassia también se ha registrado para el tratamiento de la tuberculosis. Este hecho verifica que la pluma de flecha fantasma y la canela tienen actividad antituberculosa, proporcionando valiosas pistas para el tratamiento de la tuberculosis con estas dos medicinas tradicionales chinas.