A Huangbai mechanizmusának feltárása a köszvény kezelésében a hálózati farmakológia, a molekuláris dokkolás és a kísérleti ellenőrzés alapján
A köszvény akut és krónikus ízületi gyulladás, amelyet a mononátrium-urát (MSU) csontokban és ízületekben történő lerakódása okoz, és amely közvetlenül összefügg a purin anyagcserezavarok és/vagy a csökkent húgysavkiválasztás által okozott hiperurikémiával (HUA); A fő megnyilvánulás a hiperurikémia, amelyet akut ízületi gyulladásos rohamok, köszvényes tophiképződés, ízületi deformitások, vese- és egyéb szervi károsodások kísérnek. A betegség későbbi stádiumában magas vérnyomás, hiperlipidémia, metabolikus szindróma és egyéb betegségek is előfordulhatnak. A köszvény előfordulási gyakorisága felnőttek körében Ázsiában, Európában és Észak-Amerikában 0,68% és 3,90% között mozog, míg Kínában 0,86% és 2,20% között, évről évre növekvő tendenciát mutat, és a fiatalabb korosztályok felé tendál. A kutatások azt sugallják, hogy az MSU kristály aktiválása makrofág NOD mint receptor hőfehérje domén társított fehérje 3 (NLRP3) inflammaszóma jelátviteli útvonal felszabadító aktivitása interleukin-1 β (IL-1 β) a köszvényes artritisz központi patogén mechanizmusa; A köszvény megelőzésére és kezelésére a klinikai gyakorlatban általánosan használt gyógyszerek közé tartoznak a nem szteroid gyulladáscsökkentők, kolhicin, glükokortikoidok stb. Alkalmazásukat azonban különböző mellékhatások és klinikai ellenjavallatok korlátozzák. Ezért nagy jelentőséggel bír az új gyulladáscsökkentő és köszvényellenes gyógyszerek keresése.

A Phellodendron Chinensis Cortex (PCC) a Rutaceae családba tartozó Phellodendron chinense Schneid szárított kérge. Általában "Chuan Huangbai" néven ismert, és a hő és a nedvesség eltávolítására, a tűz megtisztítására és a gőz eltávolítására, méregtelenítésre és a sebek kezelésére alkalmas. A modern farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a Phellodendron Chinensis és gyógynövényes formulája gyulladáscsökkentő, fájdalomcsillapító, húgysavcsökkentő és köszvényellenes hatással rendelkezik, de köszvényellenes anyagának alapja és konkrét mechanizmusa még mindig nem tisztázott. Ez a tanulmány hálózati farmakológiai módszereket alkalmazott a Huangbai köszvény elleni hatóanyagainak és fő célpontjainak előrejelzésére, majd bioinformatikai módszerekkel fehérje-fehérje kölcsönhatási hálózatokat (PPI) épített a Huangbai farmakológiai mechanizmusának elemzésére. Ugyanakkor molekuláris dokkolási technológiát alkalmaznak a hatóanyagok potenciális célfehérjékhez való kötődésének ellenőrzésére, és az alapvető kémiai összetevők köszvényellenes hatását in vitro kísérletek alapján ellenőrzik, így feltárják a Huangbai köszvényellenes hatásának lehetséges anyagi alapjait és mechanizmusát. Ez a tanulmány gazdagítja az autentikus szecsuáni gyógynövény, a Huangbai farmakológiai kutatását, elméleti alapot nyújtva a köszvény és szövődményei megelőzéséhez és kezeléséhez, a Huangbai-t a hagyományos kínai gyógyászati formulák összetevőjeként használva. Ugyanakkor szilárd alapot teremt a Huangbai és hatóanyagain alapuló új, innovatív kínai gyógyászati gyógyszerek kifejlesztéséhez.

 

A hagyományos kínai orvoslás hatóanyagainak hálózati diagramja a kulcsfontosságú célpontok ebben a tanulmányban azt mutatja, hogy a Phellodendron amurense-ben lévő kvercetin, rutaecarpin, β-szitoszterin, stigmasterol és dehidrotanszinon IIA hatóanyagok viszonylag magas értékekkel rendelkeznek a hálózatban, ami azt jelzi, hogy ezek lehetnek a Phellodendron amurense farmakológiai anyagai a köszvényellenes hatások alapjai. A kvercetin a SIRT1 expressziójának felszabályozásával és az NLRP3 inflammaszóma aktivációjának elfojtásával gátolhatja a gyulladásos károsodást. XO-gátlóként is használható, és új, köszvényellenes hatású gyógyszerként fejleszthető. A Wu Zhuyu alkaloidok gátolhatják a gyulladást és az oxidatív stresszt a JNK/p38MAPK jelátviteli útvonal elnyomása révén; A kaszpáz-12 és az NF - κ B útvonalak egyidejű gátlása javítja a peritoneális makrofág apoptózist és a gyulladásos választ szeptikus egerekben. A β - szitoszterin egy természetes növényi szterol és antioxidáns, amelyről megállapították, hogy csökkenti az LPS által indukált gyulladásos mediátorok, mint például az IL-1 β és a tumor nekrózis faktor - α (TNF - α) felszabadulását. Mind a szitoszterin, mind a β-szitoszterin a növényi szterinek osztályába tartozik, és képes jelentősen csökkenteni az LPS által indukált COX-2 és iNOS génexpressziót, ami arra utal, hogy ezek a vegyületek gyulladáscsökkentő hatást fejthetnek ki a gyulladásos faktorok génexpressziójának és felszabadulásának gátlásával. A dehidrotanszinon IIA, mint a tansinon IIA aktív metabolitjának gyulladáscsökkentő és köszvényellenes hatásairól eddig nem számoltak be. Zhou és munkatársai kutatásai szerint azonban a tanshinone IIA képes gátolni az LPS által kiváltott gyulladást és a kondrocita apoptózist, és jelentős terápiás hatással bír az ízületi gyulladás gyulladásos válaszának csökkentésében és az ízületi kondrociták védelmében. Emellett csökkentheti a mitokondriális reaktív oxigénfajok (ROS) termelését az LPS által stimulált makrofágokban, gátolhatja az NLRP3 inflammaszóma aktiválódását, és enyhítheti a köszvényes gyulladást.

A PPI-hálózatelemzés és a KEGG útvonalak gazdagodási elemzése azt mutatta, hogy a Huangbai kulcsfontosságú célpontjai a köszvény kezelésében az AKT1, TNF, IL-6 stb., elsősorban a PI3K Akt, MAPK és más jelátviteli útvonalak bevonásával. Közülük a PI3K/Akt, mint a leginkább dúsított jelátviteli útvonal, fontos szerepet játszik a sejtproliferáció, az apoptózis, a gyulladásos válasz és az autofágia szabályozásában. A magas húgysavszint aktiválhatja az AKT-PRAS40 jelátviteli útvonalat, aktiválhatja az mTOR-t, ezáltal gátolhatja az autofágiát, növelheti az IL-1 β gyulladásos faktor expresszióját, és megzavarhatja az IL-1 receptor antagonistát (IL-Ra), súlyosbítva a gyulladásos választ. Ezért az AKT1 fontos célpont lehet a köszvény kezelésében. A kutatások kimutatták, hogy az autofágia gátlása szorosan összefügg az inflammaszóma aktivációjával és az IL-1 β transzkripciójának felszabályozásával. A MAPK jelátviteli útvonal dúsulási szintje a második a PI3K/Akt jelátviteli útvonal után, amely szorosan kapcsolódik a különböző pro-inflammatorikus folyamatokhoz. Megerősítést nyert, hogy az oldható húgysav képes aktiválni a p38 MAPK-t és az extracelluláris jelszabályozott kinázokat (ERK), tovább aktiválni az NF - κ B és az AP1 transzkripciós faktorokat, és felszabályozni az IL-1 β, IL-6 stb. gyulladásos citokinek transzkripcióját. Ezenkívül a MAPK-k, mint a TNF downstream jelátviteli útvonalai, gyulladásos kaszkádreakciókat közvetíthetnek és súlyosbíthatják a köszvényt. Összefoglalva, feltételezzük, hogy a Huangbai aktiválhatja a PI3K/Akt útvonalat az autofágia beindítása és több jelátviteli útvonal, például a MAPK-k szabályozása érdekében, hogy köszvényellenes hatást fejtsen ki (lásd a 9. ábrát).

Ez a tanulmány molekuláris dokkolási technológiát alkalmazott a Phellodendron amurense hatóanyagainak a hálózati farmakológia által előre jelzett kötődési képességének ellenőrzésére a kulcsfontosságú célpontokhoz AKT1, TNF, IL-6, PPARG és PTGS2. Megállapítottuk, hogy a hatóanyagok és a kulcsfontosságú célpontok közötti legalacsonyabb kötési energia -9,60 és -6,10 kcal/mol között volt, főként hidrogénkötési kölcsönhatások révén, ami erős kötődési képességre utal. A fenti kutatási eredmények alapján ez a tanulmány egy in vitro gyulladásos modellt fogad el, amelyet az LPS és az MSU kombinációja indukál. A reprezentatív hatóanyagokat, mint a kvercetin, a rutaekarpin, a β - szitoszterin és a Phellodendron amurense jellegzetes összetevői, mint a Phellodendron amurense alkaloidái és a berberin, kiválasztották a későbbi sejtkísérletekhez, hogy feltárják és szűrjék az erős gyulladáscsökkentő hatású hatóanyagokat. Az ELISA-eredmények azt mutatták, hogy a Wu Zhuyu alkaloid alacsonyabb koncentrációban is jelentős gátló hatással volt a MSU által indukált IL-1 β és IL-6 gyulladásos faktorok felszabadulására, és in vitro köszvényellenes hatása jobb volt, mint a Huangbai minőségi markerek - berberin és Huangbai alkaloid -é. A fenti vizsgálatok azt jelzik, hogy a hálózati farmakológia által megjósolt hatóanyagok potenciális köszvényellenes hatóanyagok lehetnek, amelyek új gyógyszerként vagy gyógyszer-előanyagként használhatók a köszvényellenes hagyományos kínai orvoslás későbbi kutatásaihoz.

Összefoglalva, ez a tanulmány feltárta a Huangbai anyagi alapjait és mechanizmusát a köszvény kezelésében hálózati farmakológia, molekuláris dokkolási módszerek és in vitro kísérleti ellenőrzés segítségével. Bár a hálózati farmakológia interdiszciplináris alkalmazások és átfogó biológiai hálózatelemzés révén elérte a "többkomponensű, többcélú és több útvonalú" hagyományos kínai gyógyszerek (vegyületek) hatékony előrejelzését, még mindig vannak különböző megoldandó problémák, mint például a különböző adatbázisokban lévő egyenetlen információk, az összetevők célinformációihoz való korlátozott hozzáférés és a több hagyományos kínai gyógyszer bizonytalan in vivo kölcsönhatási mechanizmusai. A nyomon követő kutatócsoport további kutatásokat fog végezni a köszvényellenes hatóanyagaival és mechanizmusaival kapcsolatban, beleértve a célpontokat, a jelátviteli utakat és a hatóanyagok in vivo kísérleteit, annak érdekében, hogy elméleti alapot biztosítson a Huangbai klinikai alkalmazásához a köszvény megelőzésében és kezelésében, és szilárd alapot teremtsen a Huangbai és hatóanyagain alapuló innovatív hagyományos kínai gyógyászat új gyógyszerek kifejlesztéséhez.