Исследование механизма действия экстракта хуанци при лечении ишемической гипоксической энцефалопатии на основе сетевой фармакологии, технологии молекулярного докинга и экспериментальной проверки
Неонатальная ишемическая энцефалопатия (НИЭ) - это заболевание, которое влияет на рост и развитие нервной системы новорожденных и грудных детей. Выжившие дети часто оставляют после себя различные неврологические последствия, которые ложатся тяжелым бременем на пострадавших детей и их семьи. В настоящее время в клинической практике не существует специфического препарата для лечения ГИЭ, поэтому изучение патофизиологических механизмов ГИЭ имеет большое значение для поиска более эффективных планов лечения. Исследования показали, что окислительный стресс, приток кальция, образование свободных радикалов, ацидоз, ионный дисбаланс, воспаление, апоптоз, аутофагия, некроз и другие факторы играют важную роль в патогенезе ГИЭ. В области традиционной китайской медицины сообщалось, что хуанци и его препараты показали хороший эффект в лечении ГИЭ. Современная фармакология подтвердила, что экстракт хуанци обладает эффектами очищения от свободных радикалов кислорода, борьбы с инфекцией и защиты эндотелия сосудов. Он широко используется в клинической практике для лечения сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний. Цель данного исследования - проанализировать механизм действия экстракта хуанци при лечении ГИЭ с помощью методов сетевой фармакологии и молекулярного докинга, что послужит основой для расширения клинического применения.

Основным патофизиологическим механизмом ГИЭ является ишемия и гипоксия тканей мозга. Ишемия и гипоксия тканей мозга могут вызывать ряд патологических и физиологических изменений, в основном включающих апоптоз клеток, воспалительную реакцию и реакцию окислительного стресса. Различные стадии ишемического и гипоксического повреждения нервов обусловлены взаимодействием трех вышеупомянутых физиологических изменений. Лечение неонатальной ГИЭ всегда было актуальной и сложной темой в клинических исследованиях. Традиционные "три поддерживающие" и "три симптоматические" терапии ограничены различными факторами, такими как срок беременности, время и медицинские учреждения, что приводит к ограниченному терапевтическому эффекту для HIE. С клинической точки зрения, в настоящее время ведется срочный поиск дополнительных или альтернативных методов лечения ГИЭ. Хуанци, как традиционный китайский препарат, в последние годы добился значительного прогресса благодаря современным фармакологическим исследованиям воздействия активных ингредиентов хуанци. Исследования показали, что астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus) обладает эффектами повышения иммунитета организма, противодействия гипоксии и окислительному стрессу, а также улучшения функции эндотелия сосудов. Эксперименты на животных показали, что астрагал мембранозный способен повышать уровень экспрессии белка B-лимфотумора-2 в тканях мозга крыс, ингибировать апоптоз нейронов и облегчать повреждение мозга, вызванное ишемией и гипоксией. Однако основные действующие вещества и механизмы действия Astragalus membranaceus в клинической практике пока не ясны. Сетевая фармакология и молекулярный докинг - новые технологии, появившиеся в последние годы для фармакологических исследований на основе больших баз данных. Благодаря большим данным можно получить информацию об основных действующих веществах и мишенях соответствующих препаратов, а также провести молекулярный докинг с мишенями заболеваний для анализа конкретного механизма действия лекарств. Согласно базе данных TCMSP, было получено в общей сложности 70 активных ингредиентов экстракта хуанчи. Всего было получено 350 соответствующих мишеней, а после удаления дубликатов мишеней и аннотаций генов было получено 120 мишеней активных ингредиентов "Экстракта Хуанци".
Карта целей сети соединений, полученная с помощью топологического анализа, показывает, что основными действующими веществами астрагала перепончатого при лечении ГИЭ являются 4-гидроксициннаминовая кислота, цис-авионовая кислота, астрагалозид, хедерагенин и галангин. Доказано, что 4-гидроксикоричная кислота обладает способностью уничтожать свободные радикалы кислорода. Эксперименты на животных показали, что 4-гидроксикоричная кислота может облегчать нейропатическую боль у крыс. Исследование в Сизане показало, что цис ацитретин может эффективно улучшить насыщение организма кислородом и облегчить неблагоприятные симптомы, вызванные гипоксией; активный ингредиент может способствовать поглощению астрагалозида IV в организме. Астрагалозид IV был широко изучен и доказал, что обладает противовоспалительной, антиапоптотической и иммуномодулирующей биологической активностью, что делает его важным нейропротекторным агентом. Гликозид астрагалозида розового дерева - это соединение, выделенное из Astragalus membranaceus, которое может ингибировать активацию внеклеточных регулируемых протеинкиназ 1/2 (ERK1/2), вызванную стимуляцией человеческого тромбоцитарного фактора роста BB (PDGF-BB), и ингибировать фосфорилирование митоген-активирующего протеина (MAP) киназы; Он также может ингибировать PDGF-BB-индуцированную пролиферацию сосудистых гладкомышечных клеток путем подавления каскадного пути ERK1/2MAP-киназы. Исследования сетевой фармакологии показали, что активный ингредиент Huangqi, Hualiangjiangsu, может оказывать терапевтическое воздействие на остеоартрит коленного сустава через сигнальный путь PDK Akt, фактор некроза опухоли и сигнальный путь MAPK.
После сопоставления 120 целей с 242 целями HIE было получено 18 потенциальных целей. Дальнейший анализ сети PPI показал, что NOS2, PTGS2, SOD1, MAPK4 и CASP8 являются основными мишенями Huangqi при лечении HIE. Воспаление считается важным патогенетическим фактором ГИЭ, а большое количество воспалительных факторов может ускорить апоптоз и некроз клеток нейронов. NOS2 может способствовать выработке оксида азота в нервных тканях центральной и периферической нервной системы, а также участвовать в реакциях воспаления и окислительного стресса. Эксперименты на животных показали, что нокаут гена NOS2 крысы может подавлять синтез Rac1, тем самым подавляя провоспалительный эффект фактора некроза опухоли альфа. Основная функция SOD1 - оказывать антиоксидантное действие в организме. SOD1 играет важную роль в реакции организма на окислительный стресс, поскольку может способствовать расщеплению перекиси водорода в клетках, снижать продукцию свободных радикалов кислорода и поддерживать баланс окислительно-антиоксидантной системы организма. Эксперименты на клетках in vitro показали, что сверхэкспрессия PTGS2 может усугублять повреждение клеток PC12 в условиях лишения их глюкозы. При локальной ишемии и гипоксии, сопровождающейся выбросом цитокинов, может активироваться путь MAPK4, что стимулирует иммунные клетки к выбросу провоспалительных цитокинов и усиливает локальные воспалительные реакции. CASP8 является ключевым регуляторным фактором клеточного апоптоза и некротического апоптоза, а также ключевым фактором регуляции воспалительного ответа посредством своей димеризации и активности фермента. Увеличение его содержания свидетельствует об усилении местной воспалительной реакции. Из приведенного выше анализа следует, что основные активные ингредиенты астрагала перепончатого оказывают терапевтическое действие на ВУИ, воздействуя на вышеуказанные мишени, а биологические процессы могут включать воспалительные реакции, окислительный стресс клеток, восстановление повреждений и т.д.
Результаты молекулярного докинга показали, что три активных компонента астрагала перепончатого - 4-гидроксикоричная кислота, цис-авионовая кислота и астрагалозид - обладают хорошей связывающей активностью с ключевыми мишенями, в основном опираясь на гидрофобные или водородные связи для оказания терапевтического воздействия на HIE. С точки зрения энергии связывания, самая низкая энергия связывания между SOD1 и гликозидом розового дерева Astragalus membranaceus составляет -8,9 ккал/моль. Результаты проверки эксперимента на животных показали, что уровни экспрессии белков NOS2 и PTGS2 в гиппокампе крыс лечебной группы были ниже, чем в модельной группе, а уровень экспрессии белка SOD1 был выше, чем в модельной группе. Уровни экспрессии белков NOS2 и PTGS2 в гиппокампе крыс группы мнимой хирургии были ниже, чем в группе лечения и модельной группе, а уровень экспрессии SOD1 был выше, чем в группе лечения и модельной группе, что еще раз подтверждает надежную роль экстракта хуанци в лечении HIE. Проведенные исследования показали, что сапонины астрагала могут активировать сигнальный путь Nrf2/HO, стимулировать экспрессию антиоксидантного гена HO-1, подавлять выработку оксида азота, повышать активность СОД и усиливать антиоксидантную способность тканей мозга. Современная фармакология также подтвердила, что помимо сильной способности поглощать свободные радикалы, хуанци содержит флавоноиды, которые могут снижать активность тромбоцитов во время ишемии-реперфузии головного мозга, подавлять экспрессию циклооксигеназы-2 и облегчать ишемию-реперфузионное повреждение головного мозга.
Таким образом, в данной статье с помощью сетевой фармакологии и технологии молекулярного докинга проанализирован механизм действия основных активных компонентов экстракта астрагала в лечении ГИЭ. Сделан вывод, что три основных компонента экстракта Astragalus membranaceus для лечения HIE - это 4-гидроксикоричная кислота, цис-авионовая кислота и гликозид розового дерева Astragalus membranaceus, которые действуют на ключевые мишени, такие как NOS2, PTGS2, SOD1, MAPK4 и CASP8, чтобы оказать терапевтическое воздействие на HIE. Анализ сетевой фармакологии также подтвердил, что этот процесс является результатом синергетического эффекта множества компонентов, мишеней и путей.