Изучение механизма действия препарата Хуанбай при лечении подагры на основе сетевой фармакологии, молекулярного докинга и экспериментальной проверки
Подагра - острый и хронический артрит, обусловленный отложением мононатриевой ураты (МНУ) в костях и суставах, что напрямую связано с гиперурикемией (ГУА), вызванной нарушениями пуринового обмена и/или снижением экскреции мочевой кислоты; основное проявление - гиперурикемия, сопровождающаяся острыми приступами артрита, образованием подагрических тофи, деформацией суставов, поражением почек и других органов. На поздних стадиях заболевания также могут развиваться гипертония, гиперлипидемия, метаболический синдром и другие заболевания. Распространенность подагры у взрослых в Азии, Европе и Северной Америке колеблется от 0,68% до 3,90%, в Китае - от 0,86% до 2,20%, с тенденцией к росту из года в год и в сторону более молодых возрастных групп. Исследования показывают, что активация кристаллом МГУ сигнального пути инфламмасомы макрофагов NOD like receptor heat protein domain associated protein 3 (NLRP3), высвобождающего активность интерлейкина-1 β (IL-1 β), является основным патогенетическим механизмом подагрического артрита; Препараты, широко используемые в клинической практике для профилактики и лечения подагры, включают нестероидные противовоспалительные средства, колхицин, глюкокортикоиды и др. Однако их применение ограничено различными побочными реакциями и клиническими противопоказаниями. Поэтому поиск новых противовоспалительных препаратов и средств против подагры имеет большое значение.

Phellodendron Chinensis Cortex (PCC) - это высушенная кора Phellodendron chinense Schneid, растения семейства Rutaceae. Она широко известна под названием "Чуань Хуанбай" и обладает эффектами очищения от жара и сырости, очищения от огня и удаления пара, детоксикации и лечения язв. Современные фармакологические исследования показали, что Phellodendron Chinensis и его травяная формула обладают противовоспалительным, обезболивающим, понижающим мочевую кислоту и противоподагрическим действием, но основа и конкретный механизм действия вещества против подагры до сих пор не ясны. В данном исследовании использовались методы сетевой фармакологии для предсказания активных ингредиентов и основных мишеней Хуанбай против подагры, а затем были построены сети белок-белкового взаимодействия (PPI) с использованием методов биоинформатики для анализа фармакологического механизма Хуанбай. В то же время, технология молекулярного докинга используется для проверки связывания активных ингредиентов с потенциальными целевыми белками, а противоподагрический эффект основных химических компонентов проверяется на основе экспериментов in vitro, таким образом, раскрывая возможную материальную основу и механизм противоподагрического действия Хуанбай. Данное исследование обогатит фармакологические исследования аутентичного сычуаньского лекарственного растения Хуанбай, создаст теоретическую основу для профилактики и лечения подагры и ее осложнений с использованием Хуанбая в качестве компонента формул традиционной китайской медицины. В то же время это заложит прочную основу для разработки новых инновационных препаратов китайской медицины на основе Хуанбай и его активных ингредиентов.

 

Диаграмма сети ключевых целей активных ингредиентов традиционной китайской медицины в данном исследовании показывает, что активные ингредиенты кверцетин, рутакарпин, β-ситостерин, стигмастерин и дегидротаншинон IIA в Phellodendron amurense имеют относительно высокие значения в сети, что указывает на то, что они могут быть основой фармакологических веществ Phellodendron amurense для противоподагрического эффекта. Кверцетин может ингибировать воспалительные повреждения, повышая экспрессию SIRT1 и подавляя активацию NLRP3 инфламмасомы. Он также может быть использован в качестве ингибитора XO и может быть разработан как новое лекарство против подагры. Алкалоиды Wu Zhuyu могут ингибировать воспаление и окислительный стресс, подавляя сигнальный путь JNK/p38MAPK; одновременное ингибирование путей каспазы-12 и NF - κ B улучшает апоптоз перитонеальных макрофагов и воспалительную реакцию у септических мышей. β - ситостерин - натуральный растительный стерол и антиоксидант, который, как было установлено, снижает высвобождение медиаторов воспаления, таких как IL-1 β и фактор некроза опухоли - α (TNF - α), индуцированное LPS. Ситостерин и β-ситостерин относятся к классу растительных стеринов и способны значительно снижать экспрессию генов COX-2 и iNOS, индуцированную ЛПС, что позволяет предположить, что эти соединения могут оказывать противовоспалительное действие, подавляя экспрессию генов и высвобождение факторов воспаления. О противовоспалительном и противоподагрическом действии дегидротаншинона IIA, являющегося активным метаболитом таншинона IIA, до сих пор не сообщалось. Однако, согласно исследованиям Zhou et al., таншинон IIA может ингибировать LPS-индуцированное воспаление и апоптоз хондроцитов, а также обладает значительным терапевтическим эффектом в снижении воспалительной реакции при артрите и защите суставных хондроцитов. Он также может снижать продукцию митохондриальных реактивных форм кислорода (ROS) в макрофагах, стимулированных LPS, ингибировать активацию NLRP3 инфламмасомы и облегчать воспаление при подагре.

Анализ сети PPI и анализ обогащения путей KEGG показали, что ключевые мишени Хуанбай при лечении подагры включают AKT1, TNF, IL-6 и т.д., в основном с участием PI3K Akt, MAPK и других сигнальных путей. Среди них PI3K/Akt, как наиболее обогащенный сигнальный путь, играет важную роль в регулировании клеточной пролиферации, апоптоза, воспалительной реакции и аутофагии. Высокий уровень мочевой кислоты может активировать сигнальный путь AKT-PRAS40, активировать mTOR, тем самым подавляя аутофагию, увеличивая экспрессию воспалительного фактора IL-1 β и разрушая антагонист рецептора IL-1 (IL-Ra), усугубляя воспалительную реакцию. Поэтому AKT1 может быть важной мишенью для лечения подагры. Исследования показали, что ингибирование аутофагии тесно связано с активацией инфламмасомы и повышением транскрипции IL-1 β. Уровень обогащения сигнального пути MAPK уступает только сигнальному пути PI3K/Akt, который тесно связан с различными провоспалительными процессами. Было подтверждено, что растворимая мочевая кислота может активировать p38 MAPK и киназы, регулирующие внеклеточный сигнал (ERKs), далее активировать транскрипционные факторы NF - κ B и AP1, а также повышать транскрипцию воспалительных цитокинов IL-1 β, IL-6 и др. Кроме того, MAPK, являясь нисходящими сигнальными путями TNF, могут опосредовать воспалительные каскадные реакции и усугублять подагру. Таким образом, мы предполагаем, что Хуанбай может активировать путь PI3K/Akt для запуска аутофагии и регулировать множество сигнальных путей, таких как MAPK, для оказания противоподагрического эффекта (см. рис. 9).

В данном исследовании использовалась технология молекулярного докинга для проверки способности связывания активных ингредиентов Phellodendron amurense, предсказанных с помощью сетевой фармакологии, с ключевыми мишенями AKT1, TNF, IL-6, PPARG и PTGS2. Было обнаружено, что наименьшая энергия связывания между активными ингредиентами и ключевыми мишенями составляет от -9,60 до -6,10 ккал/моль, в основном за счет взаимодействия водородных связей, что указывает на сильную связывающую способность. Основываясь на вышеизложенных результатах, в данном исследовании использовалась модель воспаления in vitro, индуцированного ЛПС в сочетании с МГУ. Для последующих экспериментов с клетками были выбраны репрезентативные активные ингредиенты, такие как кверцетин, рутакарпин, β - ситостерин, а также характерные компоненты Phellodendron amurense, такие как алкалоиды Phellodendron amurense и берберин, для изучения и отбора активных ингредиентов с сильным противовоспалительным эффектом. Результаты ИФА показали, что алкалоид Wu Zhuyu оказывал значительное ингибирующее действие на высвобождение воспалительных факторов IL-1 β и IL-6, индуцированных MSU, в более низких концентрациях, а его противоподагрический эффект in vitro был лучше, чем у маркеров качества Huangbai - берберина и алкалоида Huangbai. Приведенные выше исследования показывают, что активные ингредиенты, предсказанные с помощью сетевой фармакологии, могут быть потенциальными противоподагрическими активными ингредиентами, которые могут быть использованы в качестве новых лекарств или предшественников лекарств для последующих исследований противоподагрической традиционной китайской медицины.

Таким образом, в данном исследовании с помощью сетевой фармакологии, методов молекулярного докинга и экспериментальной проверки in vitro изучены материальная основа и механизм действия препарата Хуанбай при лечении подагры. Хотя сетевая фармакология достигла эффективного прогнозирования "многокомпонентных, многоцелевых и многопутевых" традиционных китайских лекарств (соединений) благодаря междисциплинарному применению и общему анализу биологических сетей, все еще существуют различные проблемы, которые необходимо решить, такие как неравномерность информации в различных базах данных, ограниченный доступ к информации о целевых ингредиентах и неопределенные механизмы взаимодействия in vivo нескольких традиционных китайских лекарств. Последующая исследовательская группа будет проводить дальнейшие исследования активных веществ и механизмов борьбы с подагрой, включая мишени, сигнальные пути и эксперименты in vivo с активными ингредиентами, чтобы обеспечить теоретическую основу для клинического применения Huangbai в профилактике и лечении подагры и заложить прочный фундамент для разработки новых инновационных лекарств традиционной китайской медицины на основе Huangbai и его активных ингредиентов.