Изучение антиоксидантной активности и механизма действия корня сои дикого шелкопряда на основе сетевой фармакологии и экспериментов in vitro
Корень дикого шелкопряда - это корень Centrantheragrandiflora Benth, растения семейства Scrophulariaceae, распространенного в основном в Юньнани, Гуйчжоу, Гуанси и других местах. Корни дикого шелкопряда являются лекарственными и съедобными растениями, богатыми различными активными веществами, такими как циклогексеновые эфиры терпенов, фенилэтаноловые гликозиды, иононы, каротиноиды, монотерпены и другие соединения. Они обладают такими физиологическими свойствами, как антиоксидантное, противовоспалительное, антикоагулянтное, противодействие ишемии миокарда, а также способствуют заживлению ран. В древних книгах записано, что из него делают вино для профилактики и лечения таких заболеваний, как тромбоз сосудов головного мозга и инсульт. В Юньнани он выращивается как этническая лекарственная трава Yi и широко используется в этнической медицине. В настоящее время исследования в основном сосредоточены на извлечении и разделении корней дикого шелкопряда, а также на изучении активности. Корни дикого шелкопряда богаты иридоидными гликозидами, которые оказывают антиоксидантное, липидоснижающее, гепатопротекторное и профилактическое действие против сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний, и имеют большой потенциал для развития.

Окислительный стресс - это стрессовое состояние, при котором организм стимулируется к выработке избыточного количества реактивных форм кислорода (ROS), что приводит к нарушению баланса антиоксидантов и вызывает сердечно-сосудистые заболевания, неврологические расстройства и рак. В связи с потенциальным вредом обработанных и синтезированных антиоксидантов для здоровья, люди стали чаще обращаться к натуральным антиоксидантам. Природные антиоксиданты привлекают все больше внимания благодаря своему значительному терапевтическому эффекту, низкой токсичности и побочным эффектам. Корень дикого шелкопряда, как природное лекарство, обладает хорошей антиоксидантной активностью, но исследования его конкретных активных ингредиентов и механизма действия ограничены.

Сетевая фармакология - это новая дисциплина, которая раскрывает регуляторную сеть лекарств в организме на системном уровне. Построив сложные сетевые отношения между лекарствами, активными ингредиентами, мишенями и заболеваниями, можно предсказать механизм действия лекарств, особенно для предсказания механизма действия многоцелевых препаратов в традиционной китайской медицине. В данной статье с помощью сетевой фармакологии анализируются основные действующие вещества и целевые компоненты корня сои дикого шелкопряда, а также глубоко исследуется молекулярный механизм его антиоксидантного действия. Он проверяется с помощью антиоксидантных экспериментов in vitro и биологических методов, что создает теоретическую основу для дальнейших фундаментальных экспериментальных исследований корня сои дикого шелкопряда.

Корень бобов дикого шелкопряда
Корень дикого шелкопряда является традиционным китайским лекарственным средством в Китае, которое содержит различные активные вещества, такие как циклогексеновые эфиры терпенов, фенилэтанол, каротиноиды и др. Он обладает различными фармакологическими действиями, такими как антиоксидантное, гипогликемическое, антикоагулянтное и против ишемии миокарда. В настоящее время исследования антиоксидантной активности корней дикого шелкопряда постепенно углубляются, однако конкретные действующие вещества и механизмы их действия еще не выявлены. Для дальнейшего изучения механизма антиоксидантного действия корней сои дикого шелкопряда в данной работе были проведены антиоксидантные эксперименты in vitro, сетевая фармакология, технология молекулярного докинга и вестерн-блоттинг для дальнейшего изучения.
В ходе антиоксидантных экспериментов in vitro было установлено, что экстракт корней дикого шелкопряда обладает способностью уничтожать свободные радикалы DPPH, свободные радикалы ABTS и гидроксильные свободные радикалы, и в определенном диапазоне концентраций три показателя уничтожения свободных радикалов экстрактом корней дикого шелкопряда имеют определенную линейную зависимость. При концентрации 320 мк г/мл скорость удаления трех свободных радикалов составляла 3,86%, 83,89% и 59,15%, соответственно. Значения IC50 составили 0,166 мг/мл, 0,054 мг/мл и 0,180 мг/мл, соответственно, что свидетельствует о хорошей антиоксидантной способности.
В результате анализа литературы и проверки соответствующих баз данных было получено 22 активных ингредиента из корней сои дикого шелкопряда, включая аукубин, родопсин, β - ситостерин, метиловый эфир генипозида, каталпол и др. Среди них аукубин, содержащийся в листьях персика, имеет самое высокое содержание в корнях бобов дикого шелкопряда и обладает широким спектром активности, такой как антиоксидантная, антибактериальная и противораковая. Nrf2 - основной транскрипционный фактор антиоксидантного стресса, регулирующий активацию и экспрессию нижележащих антиоксидантных факторов и поддерживающий клеточный гомеостаз. Исследования показали, что аукубин может ингибировать дифференцировку остеокластов мыши через Nrf2-опосредованные антиоксидантные пути, тем самым замедляя развитие остеопороза. Красный пигмент рододендрона - природный каротиноид и важный активный ингредиент корней бобов дикого шелкопряда. Исследования показали, что родопсин, содержащийся в корнях дикого шелкопряда, может оказывать защитное действие против клеточного окислительного стресса, повышая активность супероксиддисмутазы (СОД). Кроме того, он может оказывать защитное действие против повреждения миокарда, стимулируя путь Nrf2 ARE. Зихун также является одним из видов иридоидных гликозидов, обладающих широким спектром фармакологической активности, в том числе противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. Исследования показали, что цихун также может стимулировать экспрессию Nrf2 и HO-1, повышать активность СОД, снижать активность МДА, уменьшать апоптоз клеток мозга, стимулировать экспрессию белка Bcl-2, подавлять экспрессию белка Bax и облегчать повреждение от окислительного стресса.
В ходе анализа сети белковых взаимодействий было выявлено 82 мишени антиоксидантного стресса активных ингредиентов из корней сои дикого шелкопряда. В основном они включают 23 основные мишени, такие как STAT3, HSP90AA1, HDAC1, PPARG, HSPAB1 и т.д. Белки теплового шока (HSP) - это молекулярные белки-шапероны, которые могут изменять структуру и взаимодействие других белков и индуцируются тепловым шоком и другими химическими и физическими стрессами. HSP90AA1 и HSP90AB1 принадлежат к семейству HSP90. Когда возникает окислительный стресс, он активирует экспрессию внутриклеточных белков теплового шока. Исследования показали, что HSP90 может регулировать окислительные повреждения в организме путем модуляции сигнального пути Keap1 (INrf2) - Nrf2. В условиях окислительного стресса HSP90 реагирует с Keap1, способствуя диссоциации комплекса Keap1 Nrf2 и высвобождению Nrf2. Защита клеток от окислительного стресса через транскрипционную активацию Nrf2 и его последующих белков. STAT3 - важный медиатор выживания клеток после окислительного стресса, обладающий сильным пролиферативным и апоптотическим эффектом. Исследования показали, что STATA3 может оказывать защитное действие на клетки, повышая экспрессию антиапоптотического белка Bcl XL и способствуя инактивации каспаз. HDAC1 - это тип фермента, который катализирует деацетилирование гистонов и негистонов, и может снижать экспрессию антиоксидантных ферментов за счет деацетилирования гистонов и факторов транскрипции. Между тем, исследования показали, что ингибирование экспрессии HDAC1 может предотвратить дисбаланс окислительного стресса, вызванного химической гипоксией в клетках H9c2, повышая жизнеспособность клеток и увеличивая активность СОД.
Анализ обогащения KEGG показал, что антиоксидантная способность корней сои дикого шелкопряда в основном связана с сигнальным путем PI3K/Akt, путем метаболизма нуклеотидов, сигнальным путем эстрогенов и т.д. Сигнальный путь PI3K/Akt играет важную роль в антиоксидантном стрессе и широко представлен в клетках млекопитающих, обладая хорошими нейропротекторными свойствами. Активация сигнального пути PI3K/Akt способствует фосфорилированию каскада Akt и предотвращает окислительное повреждение. Исследования показали, что регулирование сигнального пути PI3K/Akt может улучшить апоптоз и окислительный стресс в хондроцитах и кардиомиоцитах H9c2.
Результаты молекулярного докинга показали, что между активными ингредиентами корня дикого шелкопряда и основной мишенью существует хороший эффект связывания, с сильной способностью к взаимному связыванию и тесному взаимодействию.
PI3K относится к цитоплазматическим липидным киназам. Когда PI3K фосфорилируется, он рекрутирует и индуцирует фосфорилирование Akt, тем самым регулируя такие физиологические активности, как окислительный стресс и апоптоз. Вестерн-блот анализ показал, что н-бутанольный экстракт корня сои дикого шелкопряда может способствовать фосфорилированию белков PI3K и Akt, тем самым активируя сигнальный путь PI3K/Akt и улучшая окислительный стресс.
Таким образом, в данной статье проведена оценка антиоксидантной активности корней сои, выращенных диким шелкопрядом, с помощью антиоксидантных экспериментов in vitro. Активные ингредиенты, мишени и сигнальные пути антиоксидантного стресса в корнях сои дикого шелкопряда были предсказаны с помощью методов сетевой фармакологии и молекулярного докинга. Наконец, для проверки механизма действия был использован Вестерн-блот анализ. Результаты показали, что значения IC50 экстракта корней дикого шелкопряда для поглощения свободных радикалов DPPH, свободных радикалов ABTS и свободных радикалов гидроксила составили 0,166, 0,054 и 0,180 мг/мл, соответственно, что подтверждает его хорошую антиоксидантную активность. Результаты сетевой фармакологии показывают, что корни фасоли дикого шелкопряда могут улучшать окислительный стресс через множество компонентов, целей и путей, среди которых сигнальный путь PI3K/Akt может быть ключевым для его антиоксидантного эффекта. Вестерн-блот анализ показал, что экстракт корня дикой сои может активировать сигнальный путь PI3K/Akt, способствуя фосфорилированию соответствующих белков, тем самым проявляя антиоксидантную активность. Это подтверждает механизм действия корня дикой сои против окислительного стресса, задавая направление и закладывая основу для дальнейших исследований антиоксидантного эффекта корня дикой сои.