Huangqi San'ın Alzheimer hastalığının tedavisindeki mekanizmasının ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulamaya dayalı olarak araştırılması
Alzheimer hastalığı (AH), ilerleyici bilişsel bozulma ve davranış bozukluğu ile karakterize merkezi sinir sistemi dejeneratif bir hastalıktır. Nüfusun yaşlanma sürecinin hızlanmasıyla birlikte, Çin'de AD görülme oranı her geçen yıl artmakta, bu da orta yaşlı ve yaşlıların sağlığını ciddi şekilde tehdit etmekte, toplum ve aileler üzerinde ağır bir yük oluşturmaktadır. Şu anda, ABD FDA tarafından onaylanan AD karşıtı ilaçlar esas olarak N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptör blokerleri ve asetilkolinesteraz (AchE) inhibitörleridir. Hastaların semptomlarını orta derecede iyileştirebilseler de, yine de AD gelişimini tedavi edemez veya tersine çeviremezler. Geleneksel Çin tıbbı formülleri, birden fazla bileşenin, hedefin ve yolun sinerjik etkilerine sahiptir ve AD hastalarında bilişsel işlevi, günlük yaşam becerisini ve yaşam kalitesini iyileştirmede önemli terapötik etkilere sahiptir. Ayrıca minimum toksik yan etkiye sahiptirler ve uzun süreli kullanıma kolayca dirençli değildirler.
Bazı araştırmacılar AD tip 3'ü beyinde "diyabet" olarak adlandırmakta ve AD'nin çekirdeğinin beyin insülini ve insülin benzeri büyüme faktörü sinyal iletim yolunun engellenmesinden kaynaklanabileceğine işaret etmektedir. Araştırmalar, diyabetin AD için çok önemli bir yüksek risk faktörü olduğunu ve diyabet hastalarının çok yüksek AD riskine sahip olduğunu ve birçok AD hastasının aynı zamanda diyabet hastası olduğunu, bu durumun hastaların acısını büyük ölçüde artırdığını ve klinik tedaviye daha fazla zorluk getirdiğini doğrulamıştır. Huangqi San "Shengji Zonglu" kökenlidir ve susuzluk tedavisi için klasik bir formüldür. Kudzu kökü, Huangqi kökü ve dut kabuğundan oluşur. Çalışma, Huangqi Tozunun diyabet farelerinde açlık kan şekerini, glikoz toleransını ve adrenalin kaynaklı hiperglisemiyi azaltabileceğini bulmuştur. Deneysel sonuçlar, Huangqi San'ın 5 × FAD farelerinde öğrenme ve hafızayı, uzamsal bilişsel işlev bozukluğunu ve AD benzeri patolojiyi iyileştirebileceğini göstermiştir. Geleneksel Çin tıbbı formülleri, bütünden hücresel ve moleküler seviyelere kadar sistematik ve kapsamlı bir şekilde açıklanması zor olan çoklu bileşenlerin, hedeflerin ve yolakların sinerjik etkilerinin karakteristiğine sahiptir. Ağ farmakolojisi, ilaçlar, hedefler, yollar ve hastalıklar arasındaki karşılıklı ilişkileri sistematik olarak analiz etmek için bilgisayar teknolojisi, sistem biyolojisi ve biyoinformatiği birleştiren gelişmekte olan bir disiplindir. Geleneksel Çin tıbbı formüllerinin farmakolojik madde temelini ve etki mekanizmasını moleküler ve bütünsel bir bakış açısıyla aydınlatabilir, geleneksel Çin tıbbı formüllerindeki etkili bileşenlerin taranması ve etki mekanizmalarının incelenmesi için teknik destek sağlayabilir. Geleneksel Çin tıbbı tedavisinin genel ilkeleri ve geleneksel Çin tıbbı formüllerindeki çoklu bileşenlerin, hedeflerin ve yolların sinerjik etkileri ile son derece uyumludur.
Huangqi San çok sayıda aktif bileşene ve zengin hedeflere sahiptir, ancak Huangqi San'ın AD tedavisindeki etkili bileşenleri ve etki mekanizması hala belirsizdir. Bu nedenle, bu çalışma Huangqi San'ın etkili bileşenlerini, hedeflerini ve sinyal yollarını tahmin ve analiz etmek için ağ farmakolojisi yöntemini benimsemekte ve Huangqi San'ın AD tedavisindeki mekanizmasını moleküler düzeyde keşfetmeye çalışarak, Huangqi San'ın daha ileri temel deneysel araştırmaları ve klinik rasyonel uygulamaları için referans sağlamak amacıyla hücre deneyleri yoluyla doğrulamaktadır.

 

 

AD, esas olarak beyin insülin eksikliği ve insülin direncine yansıyan tip 1 ve 2 diyabet ile benzer patogenezi nedeniyle akademik çevrelerde "tip 3 diyabet" olarak adlandırılmıştır. Diyabet, esas olarak hem qi hem de yin eksikliği ve aşırı kuruluk ve ısı ile karakterize edilen geleneksel Çin tıbbına aittir. Bu nedenle, qi'yi beslemek, yin'i beslemek ve ısıyı temizlemek diyabet tedavisinin temel ilkeleridir. Huangqi San susuzluk tedavisi için klasik bir formüldür. Formülde, kudzu kökü susuzluğu gidermek için tükürük üretir ve yangı temizlemek için dalağı canlandırır. Vücut sıvısı beş organı sulamak, yin'i beslemek ve ısıyı temizlemek için infüze edilir; Huangqi (Astragalus membranaceus) qi'yi beslemek ve dalağı güçlendirmek, sıvıları geri kazanmak için qi'sini almak ve bulutlara ve yağmura uygulamak anlamına gelir; Dut beyaz kabuğu tatlı, soğuktur ve ateşi hafifletebilir, yin'i besleyebilir ve kuruluğu nemlendirebilir. Tatlı ve soğuk doğası Huangqi'nin hafif sıcak doğasına benzer; Üç ilacın kombinasyonu qi ve dalağı tonifiye etme, yin'i besleme ve ısıyı temizleme, sıvı üretme ve susuzluğu giderme ve semptomları dengeli bir şekilde tedavi etme etkilerine sahiptir.

Aktif bileşen hedef ağı, Huangqi San'ın AD için çok bileşenli ve çok hedefli tedavi özelliklerine sahip olduğunu göstermektedir. Sonuçlar quercetin, puerarin, astragaloside IV ve resveratrolün temel aktif bileşenler olduğunu göstermektedir. Araştırmalar, kuersetinin Bcl-2/Bax ekspresyon oranını artırabildiğini ve klasik östrojen reseptör yolu ve MAPK yolu aracılığıyla Kaspaz-3 proteininin ekspresyonunu azaltabildiğini ve böylece apoptoz oluşumunu azalttığını göstermiştir. Araştırmalar, puerarinin AD modeli sıçanların olfaktör ampulünde tau protein fosforilasyon seviyelerindeki artışı etkili bir şekilde yavaşlatabildiğini ve etki mekanizmasının GSK-3 β aktivite seviyelerini azaltmasıyla ilişkili olabileceğini göstermiştir. Araştırmalar, MEK5/ERK5 sinyal yolunun AD sıçanlarında mikroglia aktivitesi üzerinde inhibe edici bir etkiye sahip olduğunu ve AD sıçanlarında nöronal apoptozu antagonize edebileceğini göstermiştir. Araştırmalar, resveratrolün hipokampal mikrogliaların M2 polarizasyonunu teşvik ederek AD farelerinde enflamatuar hasarı hafifletebileceğini ve bilişsel bozukluğu iyileştirebileceğini bulmuştur.

Aktif bileşenlerin AD'nin ortak hedefiyle eşleştirilmesi, 102 ilaç hastalığı ortak eylem hedefiyle sonuçlanmıştır. Huangqi San'ın en önemli üç hedefi PINK1, NLRP3 ve BDNF'dir. PINK1, PINK1/Parkin sinyal yolunun önemli bir üyesidir ve araştırmalar PINK1 Parkin aracılı mitokondriyal otofajinin aktive edilmesinin AD patolojisini etkilediğini ve AD modeli farelerde bilişsel ve hafıza bozukluğunu iyileştirdiğini bulmuştur. Araştırmalar, NLRP3 inflamazomunun inflamatuar yanıtı düzenleyerek Alzheimer hastalığının ortaya çıkmasında ve gelişmesinde önemli bir rol oynayabileceğini göstermiştir. NLRP3 inflamazom aktivasyonunun iki temel belirteci olan IL-1 β ve IL-18, AD hastalarının beyinlerinde yüksek seviyelerdedir. Önemli bir nörotrofik faktör olan BDNF, sinaptik plastisite, nörogenez ve nöronal sağkalımda çok önemli bir rol oynamaktadır.

GO zenginleştirme analizi, Huangqi San'ın AD tedavisindeki gen fonksiyonlarının esas olarak otofaji, enflamatuar yanıt, sinaptik plastisitenin düzenlenmesi, insüline yanıt, nöronal apoptoz, oksidatif stres yanıtı ve diğer süreçleri içerdiğini göstermiştir. Bu çalışmada taranan sinyal yolakları arasında, mitokondriyal otofaji sinyal yolağı Huangqi San'ın etkili hedefleriyle en yüksek korelasyona sahiptir ve bunu insülin direnci izlemektedir. Bu çalışmada, AD patogenezi ile birlikte, sonuçlarda öngörülen mitokondriyal otofaji, enflamatuar yanıt ve sinaptik plastisitenin düzenleyici mekanizmaları, in vitro hücre deneyleri yoluyla Huangqi San'ın AD'ye müdahalesi için olası mekanizmalar olarak taranmıştır. PINK1/Parkin sinyal yolu, parkinin ubikitinasyonu yoluyla otofajiyi aktive eden mitokondriyal otofajiyi düzenleyen önemli bir yoldur. PINK1 mitokondriyal hasarın ana dedektörüdür. Mitokondri hasar gördüğünde, PINK1 mitokondrinin dış zarındaki parkini fosforile ederek sitoplazmadan hasarlı mitokondriye aktarır ve ardından sitoplazmadaki E3 ubikitin protein ligaz parkini fosforile ederek sitoplazmadan hasarlı mitokondri dış zarına aktarılmasını sağlar. Aktive edilmiş parkin ubikitini bazal proteine bağlayarak bir ubikitin zinciri oluşturur ve bu zincir p62 ve diğer moleküllerle bağlanarak sitoplazmada otofaji işaretleyicisi LC3'ü toplar ve iki katmanlı bir membran yapısına sahip otofagozomlar oluşturur. Otofagozomlar nihayetinde hasarlı mitokondriyi tamamen bozmak için lizozomlarla birleşerek mitokondriyal otofaji sürecini tamamlar. LC3-II'nin dönüşüm derecesi ne kadar yüksekse, o kadar fazla otofagozom vardır ve otofaji seviyesi LC3-II/LC3-I ile belirlenebilir. P62, LC3 proteininin belirli bölgelerine doğrudan bağlanabilir ve sonuçta otofagozomlar tarafından seçici olarak parçalanabilir. Otofaji sırasında, p62 proteini otofagozomlar içinde parçalanır ve bu da parçalanmasını otofaji seviyelerini yansıtan belirteçlerden biri haline getirir. Araştırmalar, mitokondriyal otofajinin bozulmasının A β ve tau proteinlerinin birikmesine yol açabileceğini, oksidatif hasarı şiddetlendirerek sinaptik disfonksiyon ve bilişsel bozukluğa neden olabileceğini göstermiştir. Bu nedenle, mitokondriyal otofaji Alzheimer hastalığında çok önemli bir rol oynamaktadır. Araştırmalar, mitokondriyal otofajiyi teşvik etmek için PINK1/Parkin yolağının etkinleştirilmesinin bilişsel işlev bozukluğunu iyileştirebileceğini, mitokondriyal işlevi artırabileceğini ve AD modeli farelerde nöroprotektif etkiler sağlayabileceğini göstermiştir. Bu çalışmanın sonuçları, Huangqi San'ın otofagozom sayısını artırabildiğini, hasarlı mitokondrinin otofagozom kapsüllenmesini teşvik edebildiğini, LC3 Ⅱ/Ⅰ oranını artırabildiğini, PINK1 ve parkin proteinlerinin ekspresyonunu yukarı regüle edebildiğini ve p62 proteininin ekspresyonunu aşağı regüle edebildiğini göstermektedir; bu da Huangqi San'ın PINK1/Parkin yolunu aktive ederek mitokondriyal otofajiyi teşvik edebileceğini düşündürmektedir. Araştırmalar, ROS'un NLRP3 organlarının aktivasyonunu ve IL1 β, IL-18 ve TNF - α gibi aşağı akış enflamatuar moleküllerin ekspresyonunu destekleyen önemli bir sinyal olduğunu göstermiştir. Deneyler, mitokondriyal otofajiyi teşvik etmek için PINK1/Parkin yolunun etkinleştirilmesinin ROS seviyelerini azaltabileceğini, NLRP3 inflamazom aktivitesini inhibe edebileceğini ve IL-1 β ve IL-18 gibi aşağı akış enflamatuar faktör seviyelerini azaltarak AD'de koruyucu bir rol oynayabileceğini göstermiştir. Bu çalışmanın sonuçları, Huangqi San'ın ROS seviyelerini önemli ölçüde azaltabildiğini, NLRP3 inflamazom aktivitesini inhibe edebildiğini ve inflamatuar faktörler IL-1 β, IL-18 ve TNF - α seviyelerini düşürebildiğini göstermektedir; bu da Huangqi San'ın mitokondriyal otofaji seviyelerini teşvik etmek için PINK1/Parkin yolunu aktive etmesiyle ilişkili olabilir. Nöronlar, nöronların sinapslar aracılığıyla yakından bağlı olduğu sinir sisteminin yapısal birimleridir. Nöronlardaki nöral süreçlerin dışa doğru büyümesi, nörodejenerasyon ve nöroproteksiyonun bir işaretidir. Nöral süreçlerin büyümesi, nöronal gelişim, sinaps oluşumu ve sinir rejenerasyonu için önemli bir ön koşuldur. Bu nedenle, nöral süreçlerin büyümesini teşvik etmek ve hasarlı sinir hücrelerini onarmak, merkezi sinir sistemi hastalıklarının tedavisinde özellikle önemlidir. Önemli bir nörotrofik faktör olan BDNF, sinaptik plastisite, nörogenez ve nöronal sağkalımda çok önemli bir rol oynar. Araştırmalar, mitokondriyal otofajiyi teşvik etmek için PINK1/Parkin yolağının aktive edilmesinin, 3xTg AD farelerinde öğrenme, hafıza, bilişsel bozukluk, sinaptik ve dendritik omurga yapısı ve fonksiyon hasarını iyileştirebileceğini göstermiştir. Çalışmamızda, Huangqi San'ın A β 25-35 tarafından indüklenen PC12 hücrelerinin hayatta kalma oranını artırabildiğini, hücre süreçlerinin uzunluğunu artırabildiğini ve Huangqi San'ın mitokondriyal otofajiyi teşvik etmek için PINK1/Parkin yolunu aktive etmesiyle ilişkili olabilecek BDNF protein ekspresyonunu artırabildiğini bulduk.

Özetle, bu çalışmada Huangqi San'ın AD tedavisindeki mekanizması ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulama yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Huangqi San'ın, mitokondriyal otofajiyi teşvik etmek ve ROS'u ortadan kaldırmak için PINK1/Parkin yolunu aktive ederek, böylece NLRP3 inflamazomunun aktivasyonunu inhibe ederek ve sinaptik plastisiteyi geliştirerek AD üzerindeki terapötik etkisini gösterebileceği sonucuna varılmıştır. Huangqi tozunun daha fazla temel deneysel araştırması ve rasyonel klinik uygulaması için referans sağlayan moleküler ve hücresel seviyeler üzerinde ayrıntılı olarak durulmuştur.