Изучение механизма действия хризантемы из листьев тутового дерева при лечении гипертонии на основе сетевой фармакологии и молекулярного докинга
Гипертония - это мультигенное генетическое заболевание, обусловленное как экологическими, так и генетическими факторами, характеризующееся повышением системного артериального давления. Оно может сопровождаться функциональным или органическим повреждением таких органов, как сердце, мозг и почки. Это одно из распространенных сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний в Китае и один из основных факторов риска инсульта, ишемической болезни сердца и сердечной недостаточности. С ростом уровня жизни китайцев гипертония становится все более распространенной. Если ее не лечить, она серьезно влияет на здоровье и жизнь человека. Традиционная китайская медицина классифицирует гипертонию как "головную боль", "головокружение", "головокружение от ветра" и другие категории. Этиология и патогенез часто обусловлены дисбалансом ци, крови, инь и ян в органах, а также сосуществованием ветра, огня, флегмы, застоя крови и дефицита. Положительный дефицит является первопричиной, а зло - целью. В клинической практике гипертония характеризуется сочетанием недостатка и избытка. Традиционная китайская медицина обладает такими характеристиками, как многоэффективность, повышение эффективности и снижение побочных эффектов, многоцелевая направленность и перспективность лечения. Она может защитить органы-мишени, уменьшить токсические побочные эффекты и улучшить качество жизни пациентов с гипертонией, играя уникальную благоприятную роль.

Folium Mori (FM) - это высушенные листья Morus alba L. из семейства Moraceae, а Flos Chrysanthemi (FC) - высушенные соцветия Chrysanthem morifolium Ramat. из семейства Asteraceae. Оба растения сладкие и холодные, с легким телом, входят в меридианы легких и печени. В клинической практике они обычно используются в сочетании с верхней горелкой для очищения от жара и ветра и нижней горелкой для очищения от жара и успокоения печени, улучшения инь и зрения. В "Популярном трактате о повреждении холодом" Линцзяо Гоутенг Танг - это комбинация двух трав, которая может успокоить печень и скрытый ян, очистить тепло и успокоить ветер, а также помочь императору очистить тепло и успокоить печень. В клинической практике комбинация этих двух трав часто используется для лечения таких симптомов, как ветер-жар-холод, кашель-жар в легких, начальные проявления теплой болезни, гиперактивность печени-ян, головная боль и головокружение, опухание и боль в красных глазах, головокружение в темных глазах, язвы, абсцессы и токсины. Современные врачи часто используют препараты хризантемы тутового листа для успокоения печени и очищения печени при лечении гипертонии, что позволяет эффективно облегчить такие симптомы, как головная боль, головокружение, опухание красных глаз и боль, вызванные гипертонией. Однако материальная основа и механизм действия хризантемы из листьев шелковицы для снижения артериального давления еще не ясны, и существует мало исследовательских отчетов. Поэтому в данном исследовании используются методы сетевой фармакологии и молекулярного докинга для анализа фармакологической субстанции листьев хризантемы тутовой в лечении гипертонии, изучения ее потенциального молекулярного механизма снижения артериального давления и обеспечения теоретической основы для соответствующих фундаментальных экспериментальных исследований и клинических применений.

 

Гипертония является основным фактором риска развития инсульта и ишемической болезни сердца, а также одним из важнейших факторов, приводящих к смерти во всем мире. Этиология и патогенез заболевания в традиционной китайской медицине сложны, симптомы включают в себя дефицит инь, гиперактивность ян, движение ветра, сырость флегмы и непроходимость кровяных застоев. За очаг заболевания отвечают в основном печень, почки и селезенка. Современная медицина считает, что на его возникновение влияют многочисленные связи, механизмы (РААС, окислительный стресс, воспаление, нейроиммунные факторы, некодирующие РНК) и многочисленные факторы. Листья шелковицы - это сущность цзисина, который хорош для ветра, поэтому они хороши для поиска ветра" (из "Чэнконвенционального чтения"), а хризантемы - это "элита, получающая золотую воду", которая может принести пользу двум органам золотой воды. Увлажняющая вода может сделать огонь, а благотворное золото может сделать дерево плоским" (из "Compendium of Materia Medica"). Листья шелковицы и хризантемы - классические лекарственные пары, широко используемые в клинической практике. Несмотря на то, что это легкие и плоские продукты, они способны благотворно влиять на легкие и печень, делать воду в почках достаточной, питать природу печени, очищать ее от жара, а также лечить головокружение, головную боль, раздражительность, покраснение лица и глаз, вызванные гипертонией. Однако конкретные фармакологические вещества и механизмы действия до сих пор неясны. В данном исследовании использовалась модель исследования сетевой фармакологии для скрининга 41 совместно действующего белка хризантемы тутовой и гипертонии, включающего 29 активных ингредиентов. Топологический анализ выявил 156 основных мишеней и 39 путей, связанных с гипертонией, что отражает механизм совместного действия хризантемы тутовой "многокомпонентный, многоцелевой и многопутевой" в лечении гипертонии.
Согласно таблице 2 и рисунку 2, основными действующими веществами для лечения гипертонии могут быть кверцетин, каэмпферол, β - каротин, арахидоновая кислота, акацетин, лютеолин и др. Среди них кверцетин и каэмпферол - общие для листьев шелковицы и хризантемы. Кверцетин способен снижать окислительный стресс, вмешиваться в работу ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), улучшать эндотелиальную зависимость и баланс эндотелина-1 (ET-1) и NO, тем самым улучшая функцию эндотелия и снижая артериальное давление. Кемпферол может вызывать эндотелийзависимую вазодилатацию, ингибировать ремоделирование сосудов, вызванное ангиотензином II, и улучшать резистентность к инсулину у крыс с диабетом II типа путем ингибирования IKK/NF - κ B воспалительного повреждения IRS-1, а также оказывает на них липидоснижающее действие. β - каротин способен уменьшать окисление липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), устранять свободные радикалы и предотвращать повреждение сосудов. Арахидоновая кислота - липид, содержащийся в листьях шелковицы, обладает противоатеросклеротическим и антитромботическим действием. Акация и лютеолин - флавоноиды, содержащиеся в хризантемах. Суммарные флавоноиды в хризантемах могут регулировать NO-опосредованный путь контроля ионных каналов кальция и калия, оказывать защитное действие на вазодилатацию и расширение сосудов. Лютеолин также обладает способностью сжигать свободные радикалы и защищать клетки, а также синергически усиливает антиоксидантную активность с другими антиоксидантами в организме. Кроме того, была собрана 41 основная терапевтическая мишень активного ингредиента при гипертонии, включающая множество факторов, таких как воспаление, антиоксиданты, ангиогенез и ремоделирование сосудов, что указывает на то, что хризантема из листьев шелковицы может оказывать синергическое антигипертензивное действие через множество компонентов и мишеней.
Анализ топологии сети - это многоуровневый и многоугловой поиск релевантной информации из сетевых систем взаимодействия белков, а также скрининг многоцелевых молекул лекарств с определенными сигнальными узлами, обеспечивающий основу для прогнозирования взаимосвязей между лекарствами и заболеваниями. В данном исследовании проанализированы сетевые взаимодействия белков и топологические параметры 41 ключевой мишени, получена целевая сеть со 156 узлами и 3808 ребрами, сосредоточенными на EGFR, JUN и PRKCA. С одной стороны, был проведен дополнительный скрининг ключевых мишеней, а с другой - расширена сеть связанных с ними генов, что подтверждает функциональное обогащение GO, анализ путей KEGG и подтверждение молекулярного докинга. Согласно результатам топологического анализа, представленным в таблице 3 и на рисунке 3, в сочетании с таблицей 1 и рисунками 2 и 6, можно увидеть, что ключевые мишени включают JUN, MMP9, PTGS2, EGFR, CCND1, MMP1, SPP1, PRKCA, ELK1, IGFBP5, KIF5C, SH2D2A, MEP1B, F2, PZP и т.д. Исследования показали, что патогенез гипертонии в основном связан с активацией РААС, гиперактивностью симпатического нерва, инсулинорезистентностью, задержкой воды и натрия, нарушением мембранного транспорта ионов и дисфункцией эндотелия сосудов, что приводит к вазоконстрикции, повреждению, ремоделированию и повышению артериального давления. Среди них киназа Jun (JUN) регулирует различные гены, вовлеченные в пролиферацию, миграцию, выработку ROS и деградацию внеклеточного матрикса VSMC посредством транскрипционной регуляции. Матриксная металлопротеиназа 9 (MMP9) участвует в распаде внеклеточного матрикса во время нормальных физиологических процессов и может участвовать в ангиогенезе, высвобождая фактор роста эндотелия сосудов (VEGF). Между тем, повышенная активность матриксной металлопротеиназы 1 (ММП1) увеличивает риск развития микрососудистой дисфункции, связанной с гипертонией. Простагландин-эндопероксид синтаза 2 (PTGS2) - это индуцибельный ген немедленного ответа, который может быстро повышаться под действием цитокинов, медиаторов воспаления, гипоксии и других стимулов. Его основной продукт, простагландин, обладает такой биологической активностью, как стимулирование клеточной пролиферации и ангиогенеза. Рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) широко распространен на поверхности эпителиальных клеток млекопитающих, фибробластов, кератиноцитов и других клеток, играя важную роль в росте, пролиферации и дифференцировке клеток. Функциональная потеря или аномальная активность ключевых факторов сигнального пути может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям и иммунодефициту. Ген циклина D1 (CCND1) выполняет функцию регуляции клеточного цикла, клеточного роста и клеточной дифференцировки. При повреждении клеток продукты транскрипции LncRNA выше по течению от промотора могут связываться с TNA-связывающим белком TLS. Ген протеинкиназы С - α (PRKCA) является членом семейства серин-треониновых специфических протеинкиназ С, участвует в сокращении гладких мышц сосудов и пути сосудистого эндотелиального фактора роста, а также участвует в регуляции ионов кальция и сокращении гладких мышц сосудов. Молекулярный докинг подтвердил результаты скрининга компонентов сетевой фармакологии, показав, что потенциальные мишени PTGS2, MMP9, MMP1 обладают хорошей активностью связывания с кверцетином и лютеолином, а PTGS2 - с каэмпферолом, β-каротином, акацетином и др. Более того, конформация связывания стабильна, что указывает на то, что они могут быть ключевыми компонентами и мишенями для лечения гипертонии с помощью хризантемы из листьев тутового дерева.
Провести функциональный анализ GO и анализ обогащения путей KEGG по ключевым мишеням для дальнейшего изучения механизма действия хризантемы тутовой в лечении гипертонии. Результаты показали, что хризантема из листьев шелковицы может участвовать в реакции липополисахарида, положительной регуляции пролиферации гладкомышечных клеток, реакции гипоксии, окислительно-восстановительных процессах, регуляции катаболизма белка и других биологических процессах. Во внеклеточном пространстве, мембране эндоплазматического ретикулума, клеточной мембране рафта и других частях происходит связывание ферментов, активность серин-эндопептидазы, активность гомополимеризации белков, связывание гема, связывание белков и другие молекулярные реакции, а затем регулирование сигнального пути IL-17, сигнального пути стресса сдвига жидкости и атеросклероза, сигнального пути TNF и сигнального пути микроРНК в раке, чтобы играть гипотензивную роль. Сигнальные пути TNF и IL-17 связаны с воспалительными реакциями. Нарушение регуляции сигнального пути TNF может привести к повреждению эндотелиальных клеток, пролиферации гладкомышечных клеток, повышению периферического сосудистого сопротивления и гипертонии. Сигнальный путь IL-17 может индуцировать экспрессию провоспалительных цитокинов, хемокинов и металлопротеиназ в различных тканях и клетках. Напряжение сдвига жидкости и атеросклеротический сигнальный путь в основном связаны с гемореологией. Более низкое напряжение сдвига кровотока легко приводит к формированию атеросклероза или разрыву бляшки, повреждению эндотелия, повышению уровня ММП-9, CRP, а более высокое напряжение сдвига кровотока способствует поддержанию нормальной функции сосудистого эндотелия, защите интимы сосудов и профилактике гипертонии. МикроРНК (миРНК) - это эндогенные некодирующие РНК, малые молекулы, которые в основном регулируют экспрессию генов на посттранскрипционном уровне. Они могут подавлять функцию РААС, уменьшать задержку воды и натрия, регулировать экспрессию SRF, IRF, GAX и других генов, приводя к дисфункции эндотелия и участвуя в возникновении и развитии гипертонии путем регулирования экспрессии гена AT1R и гена минералокортикоидного рецептора. В то же время ключевые мишени, такие как PTGS2, JUN, MMP1, MMP9, CXCL2 и т.д., были значительно обогащены в этих путях, что полностью демонстрирует синергетический антигипертензивный эффект хризантемы тутовой с множеством мишеней и путей.
В заключение, в данной работе был проведен систематический анализ молекулярного механизма действия хризантемы тутовой в лечении гипертонии с помощью сетевой фармакологии и молекулярного докинга, и было выявлено, что хризантема тутовая может действовать на многочисленные мишени, такие как JUN, MMP9, PTGS2, EGFR, CCND1, MMP1, PRKCA через сигнальный путь IL-17, Сигнальный путь TNF и сигнальный путь микроРНК при раке участвуют в расслаблении сосудов, транспорте ионов кальция и натрия, функции эндотелия, воспалительной реакции, метаболизме глюкозы и липидов, окислительном стрессе, а также играют роль в снижении артериального давления. Это доказывает, что хризантема из листьев тутового дерева обладает свойствами многокомпонентного, многоцелевого и многопутевого синергетического эффекта при лечении гипертонии, что дает направление для дальнейшего изучения ее фармакологической субстанции и механизма действия. Необходимы дальнейшие эксперименты in vitro и in vivo для подтверждения внутренней взаимосвязи и цели сети его эффективности.