Изучение молекулярного механизма действия препарата Хуанци при лечении идиопатического легочного фиброза на основе сетевой фармакологии и молекулярного докинга
Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) - это хроническое прогрессирующее интерстициальное заболевание легких, характеризующееся прогрессирующим ухудшением дыхания и необратимым снижением функции легких. На развитие этого заболевания влияет сочетание таких факторов, как воспаление, повреждение легких, иммунный ответ и фиброз, что приводит к таким патологическим проявлениям, как повреждение альвеол, пролиферация фибробластов и обширное отложение внеклеточного матрикса (ECM) в организме. В настоящее время число пациентов с IPF в Китае растет с каждым годом, а прогноз заболевания неблагоприятный. В настоящее время западная медицина в основном лечит идиопатический легочный фиброз с помощью глюкокортикоидов, цитотоксических препаратов и иммунодепрессантов. Многочисленные клинические и экспериментальные исследования показали, что традиционная китайская медицина оказывает значительное улучшающее воздействие на различные патологические стадии ИПФ, что может повысить качество жизни пациентов, снизить уровень смертности и имеет хорошие перспективы применения. По результатам анализа данных, частота использования тоников традиционной китайской медицины в лечении таких заболеваний достигает 55%, при этом Хуанци используется 148 раз, занимая первое место. Это указывает на то, что Huangqi играет важную роль в лечении идиопатического легочного фиброза.

Астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus) - сладкий на вкус, слегка теплый по своей природе, способен регулировать меридианы селезенки и легких. Он оказывает тонизирующее действие на селезенку, стимулирует ян, питает легкие и укрепляет поверхность. Он обычно используется для укрепления тела и усиления организма. В "Шэньнун бэнькао цзин" говорится, что он "в основном используется для лечения карбункулов и гангрены... восполняя дефицит" и является одним из основных традиционных китайских лекарств для клинической профилактики и лечения множественного фиброза органов. В составе Хуанци много активных ингредиентов, в основном это сапонины Хуанци, полисахариды Хуанци, флавоноиды и тритерпеноиды. В настоящее время химический состав и активные ингредиенты Astragalus membranaceus привлекают широкое внимание. Благодаря постоянному углублению исследований фармакологических эффектов астрагала, гликозид IV, полисахариды астрагала, общие сапонины астрагала и инъекции астрагала достигли терапевтического эффекта в лечении IPF. Таким образом, в данном исследовании за отправную точку взяты химические компоненты астрагала перепончатого, изучены ключевые активные ингредиенты и регуляторные мишени астрагала перепончатого в лечении IPF с помощью методов сетевой фармакологии и молекулярного докинга, что обеспечивает теоретическую основу для разработки и клинического применения астрагала перепончатого.

Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) - наиболее распространенное легочное заболевание неизвестной этиологии, характеризующееся хроническим прогрессирующим обострением, которое трудно обратить вспять. Это комплексный результат воздействия четырех факторов: воспалительной реакции, повреждения легких, иммунного ответа и фиброза. IPF поражает около 3 миллионов человек во всем мире, в основном людей среднего и пожилого возраста, характеризуется прогрессирующим ухудшением дыхания и необратимым снижением функции легких, с плохим прогнозом. IPF характеризуется низкой выживаемостью и высокой частотой заболеваемости, что называется "опухолеподобным заболеванием". После постановки диагноза выживаемость пациентов снижается год от года. Трехлетняя продолжительность болезни все еще может гарантировать выживаемость 50%. По достижении 5 лет выживаемость снижается до 20%, что является серьезным заболеванием, серьезно угрожающим здоровью населения.

Астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus) - питательная трава, которая в основном воздействует на легкие и меридианы селезенки. Благодаря широкому спектру действия и очевидной эффективности, он стал одним из наиболее часто используемых традиционных китайских лекарственных средств в клиническом лечении фиброза легких. Его химический состав разнообразен, и фармакологические исследования показали, что Astragalus membranaceus может повышать иммунную функцию, оказывать противовоспалительное, антибактериальное, противовирусное и антигипоксическое действие. Он может снижать содержание коллагена в легких и является одним из основных традиционных китайских препаратов для клинической профилактики и лечения множественного фиброза органов. В настоящее время большинство опубликованных работ посвящено основным компонентам Astragalus membranaceus, таким как астрагалозид IV и общие флавоноиды Astragalus membranaceus. В данном исследовании с помощью биоинформатики было установлено, что схема целевой сети компонентов астрагала для лечения IPF показала высокую связь между шестью соединениями, включая изорамнетин и фолат, и несколькими мишенями IPF. Результаты молекулярного докинга позволяют предположить, что эти компоненты могут играть определенную роль в лечении IPF с помощью астрагала перепончатого. Zheng et al. подтвердили, что изорамнетин может защищать от блеомицин-индуцированного фиброза легких путем ингибирования стресса эндоплазматического ретикулума и эпителиально-мезенхимального перехода; Kawami et al. обнаружили, что фолиевая кислота может эффективно ингибировать MTX-индуцированное повреждение легких; Yao et al. обнаружили, что экспрессия фолатного рецептора β в макрофагах играет патогенную роль в IPF, а целевая терапия, направленная на макрофаги, экспрессирующие фолатный рецептор β, может быть эффективным методом лечения IPF.

Анализ сигнальных путей GO и KEGG показал, что целевые пути, задействованные в лечении IPF с помощью Huangqi, в основном связаны с воспалительной реакцией и окислительным стрессом. В сочетании с результатами анализа и литературными исследованиями было установлено, что сигнальный путь IL-17, сигнальный путь EGFR и сигнальный путь HIF-1 имеют высокую корреляцию с IPF. Сюй и др. обнаружили, что IL-17 может служить вспомогательным диагностическим показателем фиброза легких, прогнозировать эффективность лекарств и оценивать эффективность лечения; Пан и др. обнаружили, что уровень экспрессии IL-17 у пациентов с ХОБЛ значительно повышен, а воспалительный ответ сохраняется; Ма и др. обнаружили, что PEI из CBPP, как ведущее соединение, может улучшить функцию легких и облегчить легочный фиброз, воздействуя на сигнальные пути EGFR и MLC2; Wang et al. подтвердили исследованиями, что паракват может активировать сигнальный путь HIF-1 α для запуска программы эпителиально-мезенхимального перехода, тем самым вызывая развитие легочного фиброза.

Результаты анализа сети PPI показали, что PTGS2, VEGFA, MMP-9, STAT3 и EGFR являются ключевыми мишенями. Результаты молекулярного докинга показали, что химические компоненты Astragalus membranaceus могут хорошо с ними связываться. В настоящее время предыдущие исследования показали, что эти мишени играют важную роль в IPF. Wang et al. обнаружили, что метод тонизирования ци, согревания ян, стимулирования кровообращения и диуреза может улучшить повреждение почек и уменьшить фиброз. Механизм может заключаться в регулировании сигнального пути PTGS2/NOX1, тем самым снижая уровень ROS и уменьшая гибель железа клеток; эксперименты, вызванные BLM у крыс, показали, что ингибирование VEGF может уменьшить фиброз, в то время как сверхэкспрессия VEGF усугубляет прогрессирование фиброза легких; Luan et al. обнаружили, что астрагалозид IV может оказывать противолегочное фиброзное действие путем снижения уровня экспрессии генов VEGF и VEG-FR2; MMP-9 - это коллагеназа IV типа, которая может разрушать коллаген ECM и другие компоненты, распределенные в базальной мембране легких и интерстиции, что приводит к повреждению легких и инициирует развитие легочных волокон. Ren et al. обнаружили, что формула продвижения коллатералей легких и восполнения ци может регулировать дисбаланс MMP-9/IMP1, уменьшать чрезмерное отложение FN и Col IV, улучшать функцию легких крыс и подавлять возникновение и развитие легочного фиброза; Wu et al. обнаружили, что нокаут гена STAT3 у мышей увеличивает экспрессию активности STAT3 и уменьшает апоптоз фибробластов, делая их более восприимчивыми к BLM-индуцированному легочному фиброзу. Это позволяет предположить, что белок STAT3 может способствовать возникновению легочного фиброза. Семейство EGF, представленное эпидермальным фактором роста (EGF), и его рецептор EGFR играют важную роль в развитии легочного фиброза. Ли и др. обнаружили, что уровень экспрессии EGFR в разных группах повреждения легочной ткани у крыс, подвергшихся воздействию блеомицина, существенно различается. Уровень экспрессии EGFR в легочной ткани пациентов группы IPF был значительно выше, чем у пациентов контрольной группы, что позволяет предположить, что возникновение IPF может быть связано с высокой экспрессией EGFR.

Результаты окрашивания HE и окрашивания по Массону показали, что в легких крыс с IPF скопилось большое количество воспалительных клеток, а степень пролиферации коллагена была значительно увеличена. Патологические изменения произошли в структуре легочной ткани, а коллагеновая ткань заменила нормальную альвеолярную структуру, что привело к нарушению дыхательной функции легких. После лечения фолиевой кислотой и астрагалом патологическая ситуация улучшилась, а терапевтический эффект астрагала оказался более значительным. Результаты ИФА сыворотки крови экспериментальных крыс показали, что уровни IL-17 и MMP-9 в контрольной группе и двух группах лечения препаратами были значительно повышены по сравнению с контрольной группой, причем в контрольной группе они были самыми высокими. Эффекты вмешательства двух групп лечения препаратами показали, что уровни IL-17 и MMP-9 в сыворотке крови в группе Хуанци были значительно ниже, чем в группе фолиевой кислоты. С точки зрения тенденции, уровни IL-17 и MMP-9 в сыворотке крыс в группе лечения препаратом были снижены по сравнению с группой модельного контроля, что указывает на то, что препарат может оказывать анти IPF эффект, подавляя экспрессию IL-17 и MMP-9 в сыворотке крыс с IPF.

Таким образом, в данном исследовании были применены методы биоинформатики для анализа компонентов и мишеней астрагала мембранацеус в лечении IPF. В ходе экспериментов было подтверждено, что активные компоненты астрагала мембранозного оказывают терапевтическое действие на IPF, что свидетельствует о рациональности скрининга. Результаты эксперимента позволили предварительно определить ключевые цели и активные ингредиенты астрагала в профилактике и лечении IPF, а терапевтический эффект астрагала оказался выше, чем у его активного ингредиента - фолиевой кислоты. Это косвенно отражает особенности астрагала в лечении IPF благодаря синергетическому эффекту множества компонентов, мишеней и путей. Однако из-за сложного химического состава традиционной китайской медицины детальный механизм действия нуждается в дальнейшем изучении.