UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS в сочетании с сетевой фармакологией и экспериментальной проверкой для изучения механизма действия американского женьшеня при лечении атеросклероза
Атеросклероз (АС) является основной причиной сосудистых заболеваний. Его поражения характеризуются частичным отложением липидов в артериях, сопровождающимся пролиферацией гладкомышечных клеток и фиброзного матрикса, и постепенно превращаются в атеросклеротические бляшки. Клинические проявления АС включают ишемическую болезнь сердца, ишемический инсульт и заболевания периферических сосудов. Патогенез АС очень сложен и включает множество сигнальных путей. Экспериментальные и клинические исследования показали, что он может быть связан с воспалением, окислительным стрессом, врожденным и адаптивным иммунитетом, инфекцией и другими факторами. В настоящее время наметилась тенденция к "теории воспаления в ответ на травму", которая по своей природе сходна с воспалением, однако единого мнения пока нет.

Panax Quinquefolii Radix - высушенный корень рода Panax семейства Araliaceae, богатый гинзенозидами. Исследования показали, что различные гинзенозиды обладают фармакологической активностью, такой как противовоспалительное действие, регуляция иммунитета и защита сердечно-сосудистой системы. Традиционным методом сушки американского женьшеня является сушка, но высушенный готовый продукт имеет морщинистую кожуру, жгуче-желтый цвет, твердую текстуру, его трудно нарезать или раздавить. Сублимационная сушка (сублимационная сушка) позволяет обезвоживать и высушивать материалы при низких температурах и под вакуумом. Приготовленный методом сублимационной сушки Panacis Quinquefolii Radix (FDPQ) имеет гладкую кожуру, яркий цвет, рыхлую текстуру, хорошую способность к регидратации, легко потребляется, тщательно обезвоживается, легко хранится и транспортируется. Кроме того, общее содержание гинзенозидов Rg1, Re и Rb1 в FDPQ было значительно выше, чем в сушеном американском женьшене. В целом, FDPQ имеет преимущества перед сушеным американским женьшенем по внешнему виду и внутреннему составу и имеет широкие рыночные перспективы.
Предыдущее исследование исследовательской группы показало, что FDPQ может улучшать повреждение от окислительного стресса у атеросклеротических мышей, уменьшать атеросклеротические бляшки и отложение липидов в дуге аорты, но механизм пока неясен. Сетевая фармакология позволяет выявить регуляторные эффекты лекарств на организм на системном уровне, предоставляя новые идеи для изучения взаимосвязей между компонентами традиционной китайской медицины и заболеваниями. В данной статье предполагается использовать технологию UPLC-QE Orbitrap MS/MS в сочетании с методами сетевой фармакологии и молекулярного докинга для изучения фармакологических веществ, мишеней и потенциала FDPQ в лечении AS

 

В настоящее время количество людей, ежегодно умирающих от ишемических сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний, занимает первое место в мире, а инфаркт миокарда и инфаркт головного мозга, вызванные АС, являются самыми смертоносными сосудистыми заболеваниями. Предыдущее исследование исследовательской группы показало, что FDPQ может оказывать эффект вмешательства или лечения атеросклероза. По сравнению с традиционным сушеным американским женьшенем, в FDPQ увеличено содержание некоторых сапониновых компонентов, но до сих пор неясно, изменились ли типы сапониновых компонентов из-за различных методов и механизмов сушки; в то же время источники информации об активных ингредиентах в базах данных традиционной китайской медицины единичны и даже устарели, что не может полностью и своевременно отразить ингредиенты, содержащиеся в FDPQ. Поэтому в данной статье мы сначала идентифицировали компоненты сапонина в FDPQ с помощью UPLC-QE Orbitrap MS/MS, а затем исследовали его терапевтические вещества и механизмы лечения AS с помощью сетевой фармакологии в сочетании с молекулярным докингом, дополненным экспериментами на клетках для предварительной проверки.
МС/МС-анализ UPLC-Q Exactive Orbitrap выявил 28 типов гинзенозидов, включая протопанаксадиоловые типы Rb1, Rc и Rd, протопанаксатриоловые типы Re, Rh1 и Rg4, а также антропоморфный гинзенозид F11 типа "Октирон". На основе скрининга баз данных было получено 117 мишеней-кандидатов для лечения AS с помощью FDPQ, включая 21 основную мишень, такую как STAT3, EGFR, MAPK1, AKT1, PIK3CA, VEGFA и т.д. Это указывает на то, что лечение AS с помощью FDPQ обладает свойствами многокомпонентности и многоцелевости. Анализ сети путей-мишеней лекарственных ингредиентов показывает, что существует множество мишеней, связанных с такими компонентами, как гинзенозид Rk3, гинзенозид Rh4, гинзенозид Rg4, антропоморфный гинзенозид F11 и 20 (R/S) - гинзенозид Rh1, которые могут быть важными компонентами для FDPQ лечения AS. Существующие исследования показали, что гинзенозид Rk3 оказывает антиоксидантное, антиапоптотическое и противовоспалительное действие, значительно снижая экспрессию таких факторов воспаления, как NF - κ B, TNF - α, IL-6 и IL-1 β, значительно снижая сывороточные уровни AST и ALT, а также уменьшая проявления окислительного стресса. Гинзенозид Rg4 может значительно очистить ROS и ингибировать ROS-индуцированную активацию p38 митоген-активированной протеинкиназы (MAPK), что помогает поддерживать целостность эндотелиальных клеток. Персонифицированный гинзенозид RF11 - уникальный компонент американского женьшеня. Исследования показали, что он может оказывать нейропротекторное действие при инсульте, уменьшая дефекты аутофагии/лизосом и препятствуя перегрузке кальцием. Он также может улучшить долгосрочное повреждение неврологических функций после инсульта за счет активации BDNF/TrkB-пути, способствовать нейрогенезу после инсульта и имеет большой потенциал в хронической реабилитации ишемического инсульта. Результаты обогащения GO и KEGG показывают, что механизм действия FDPQ при лечении AS в основном связан с сигнальным путем PI3K Akt, эндокринной резистентностью, липидным и атеросклерозом, сигнальным путем MAPK, сигнальным путем VEGF и т.д., что показывает, что FDPQ обладает свойствами многочисленных мишеней и путей при лечении AS. Результаты молекулярного докинга показывают, что активный ингредиент обладает хорошей связывающей активностью с потенциальными мишенями, а результаты анализа сетевой фармакологии имеют определенную степень достоверности.
Все больше исследований подтверждают, что АС - это хроническое воспалительное заболевание, которое начинается с повреждения эндотелия, а связанное с ним воспаление опосредовано провоспалительными цитокинами, воспалительными сигнальными путями, биоактивными липидами и молекулами адгезии. Недавние исследования подтвердили, что сигнальный путь PI3K/Akt играет важную роль в воспалительной реакции. PI3K - это тип протеинкиназы, которая катализирует фосфатидилинозитол липидов, а Akt - серин/треониновая протеинкиназа, также известная как протеинкиназа B. PI3K катализирует производство PIP3 под действием PI, который может полностью активировать Akt и запустить каскадную реакцию в сигнальном пути PI3K/Akt, например, регулировать высвобождение факторов воспаления, таких как NF κ B, TNF - α, IL-6 и IL-1 β. Регулируя эти сигнальные пути, можно добиться таких эффектов, как подавление воспалительных реакций, улучшение повреждений, вызванных окислительным стрессом, и уменьшение отложения липидов и повреждения эндотелия. Активация NF - κ B-пути играет важную роль в воспалительной реакции. Белковая киназа MAPK является важным веществом, которое передает сигналы и запускает клеточные реакции. После активации стресс-чувствительной киназы p38MAPK подсемейства MAPK, NF - κ B может быть активирован через фосфорилирование или провоспалительные цитокины (такие как TNF α). NF - κ B также активирует p38MAPK в обратном направлении через провоспалительные цитокины, которые он производит. Двунаправленное действие этих двух факторов ускоряет развитие атеросклероза. Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) выделяется различными клетками и связывается с гомологичным тирозинкиназным рецептором VEGF (VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3) в эндотелиальных клетках, вызывая различные последующие эффекты, способствуя образованию новых кровеносных сосудов и росту эндотелиальных клеток сосудов, что способствует функциональному восстановлению тканей сердца или мозга после ишемии-реперфузии. VEGF Akt - это классический сигнальный путь, который способствует пролиферации эндотелиальных клеток, ингибирует их апоптоз и способствует ангиогенезу. Исследования показали, что VEGF ингибирует апоптоз клеток через сигнальный каскад PI3KAkt через путь BAD, а также способствует пролиферации эндотелиальных клеток и ангиогенезу через mTORC2 и FOXO1. В данном исследовании возможный механизм действия был подтвержден экспериментами на клетках in vitro. Результаты показали, что FDPQ может повысить мембранный потенциал митохондрий клеток PC12, индуцированных H2O2, увеличить активность антиоксидантных ферментов, таких как SOD и CAT, снизить уровень МДА в клетках и увеличить экспрессию PI3K/Akt, что позволяет предположить, что FDPQ может быть связан с улучшением окислительного повреждения, ингибированием апоптоза и воспаления при лечении атеросклероза. Данное исследование дает предварительное объяснение механизма действия FDPQ в лечении АЗ через многочисленные компоненты, мишени и пути, но дальнейшая экспериментальная проверка все еще необходима. Однако еще одним ограничением данного исследования является то, что в него не были включены крупномолекулярные соединения, такие как полисахариды и белки, поэтому необходимы дальнейшие исследования.