Amerikan ginsenginin ateroskleroz tedavisindeki mekanizmasını araştırmak için ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulama ile birleştirilmiş UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS
Ateroskleroz (AS) vasküler hastalıkların ana nedenidir. Lezyonları, düz kas hücrelerinin ve fibröz matriksin proliferasyonunun eşlik ettiği arterlerde kısmi lipid birikimi ile karakterize edilir ve giderek aterosklerotik plaklara dönüşür. AS'nin klinik belirtileri arasında iskemik kalp hastalığı, iskemik inme ve periferik vasküler hastalık yer alır. AS'nin patogenezi çoklu sinyal yolakları ile oldukça karmaşıktır. Deneysel ve klinik çalışmalar inflamasyon, oksidatif stres, doğal ve adaptif bağışıklık, enfeksiyon ve diğer faktörlerle ilişkili olabileceğini göstermiştir. Günümüzde, doğası gereği inflamasyona benzeyen "yaralanma yanıtı inflamasyon teorisi "ne doğru bir eğilim vardır, ancak henüz bir fikir birliği yoktur.

Panax Quinquefolii Radix, ginsenosidler bakımından zengin, Araliaceae familyasındaki Panax cinsinin kurutulmuş bir köküdür. Araştırmalar, çeşitli ginsenosidlerin anti-enflamatuar, bağışıklık düzenleme ve kardiyovasküler sistemin korunması gibi farmakolojik aktivitelere sahip olduğunu göstermiştir. Amerikan ginsengi için geleneksel kurutma yöntemi kurutmadır, ancak kurutulmuş bitmiş ürün buruşuk bir kabuğa, yanık sarı bir renge, sert bir dokuya sahiptir ve dilimlenmesi veya ezilmesi zordur. Dondurarak kurutma (freeze-drying), malzemeleri düşük sıcaklıklarda ve vakum altında kurutabilir ve kurutabilir. Dondurarak kurutma ile hazırlanan serbest kuruyan Panacis Quinquefolii Radix (FDPQ) pürüzsüz bir cilde, parlak renge, gevşek dokuya, iyi rehidrasyon kabiliyetine, kolay tüketilebilirliğe, tam dehidrasyona ve kolay depolama ve taşımaya sahiptir. Buna ek olarak, FDPQ'daki toplam ginsenosid Rg1, Re ve Rb1 içeriği, kurutulmuş Amerikan ginsenginden önemli ölçüde daha yüksekti. Genel olarak, FDPQ görünüm ve iç bileşim açısından kurutulmuş Amerikan ginsengine göre avantajlara sahiptir ve geniş pazar beklentilerine sahiptir.
Araştırma grubunun önceki araştırması, FDPQ'nun aterosklerotik farelerde oksidatif stres hasarını iyileştirebileceğini, aterosklerotik plağı ve aortik arkta lipit birikimini azaltabileceğini, ancak mekanizmanın hala belirsiz olduğunu buldu. Ağ farmakolojisi, ilaçların vücut üzerindeki düzenleyici etkilerini sistemik düzeyde ortaya çıkarabilir ve geleneksel Çin tıbbı bileşenleri ile hastalıklar arasındaki karşılıklı ilişkileri incelemek için yeni fikirler sağlayabilir. Bu makalenin amacı, UPLC-QE Orbitrap MS/MS teknolojisini ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme yöntemleriyle birlikte kullanarak AS tedavisinde FDPQ'nun farmakolojik maddelerini, hedeflerini ve potansiyelini araştırmaktır.

 

Günümüzde, her yıl iskemik kardiyovasküler ve serebrovasküler hastalıklardan ölen insan sayısı dünyada ilk sırada yer almaktadır ve AS'nin neden olduğu miyokard enfarktüsü ve serebral enfarktüs en ölümcül vasküler hastalıklardır. Araştırma grubunun önceki araştırması, FDPQ'nun ateroskleroza müdahale veya tedavi etkisine sahip olabileceğini buldu. Geleneksel kurutulmuş Amerikan ginsengi ile karşılaştırıldığında, FDPQ bazı saponin bileşenlerinin içeriğini artırmıştır, ancak farklı kurutma yöntemleri ve mekanizmaları nedeniyle saponin bileşenlerinin türlerinin değişip değişmediği hala belirsizdir; Aynı zamanda, geleneksel Çin tıbbı veri tabanlarındaki aktif bileşenlerin bilgi kaynakları tek ve hatta güncel değildir, bu da FDPQ'da bulunan bileşenleri tam ve zamanında yansıtamaz. Bu nedenle, bu makale ilk olarak UPLC-QE Orbitrap MS/MS aracılığıyla FDPQ'daki saponin bileşenlerini tanımlamış ve ardından ön doğrulama için hücre deneyleriyle desteklenen moleküler yerleştirme ile birleştirilmiş ağ farmakolojisi aracılığıyla AS tedavisi için terapötik maddelerini ve mekanizmalarını araştırmıştır.
UPLC-Q Exactive Orbitrap MS/MS analizi, Rb1, Rc ve Rd gibi protopanaxadiol türleri, Re, Rh1 ve Rg4 gibi protopanaxatriol türleri ve Oktyrone türü antropomorfik ginsenosid F11 dahil olmak üzere 28 tür ginsenosid tanımlamıştır. Veri tabanı taramasına dayanarak, AS'nin FDPQ tedavisi için STAT3, EGFR, MAPK1, AKT1, PIK3CA, VEGFA gibi 21 çekirdek hedef dahil olmak üzere 117 aday hedef elde edilmiştir. Bu da AS için FDPQ tedavisinin çok bileşenli ve çok hedefli özelliklere sahip olduğunu göstermektedir. İlaç bileşeni hedef hastalık yolu ağının analizi, AS'nin FDPQ tedavisi için önemli bileşenler olabilecek ginsenosid Rk3, ginsenosid Rh4, ginsenosid Rg4, antropomorfik ginsenosid F11 ve 20 (R/S) - ginsenosid Rh1 gibi bileşenlerle ilişkili birçok hedef olduğunu göstermektedir. Mevcut çalışmalar ginsenosid Rk3'ün antioksidan, anti apoptotik ve anti-enflamatuar etkilere sahip olduğunu, NF - κ B, TNF - α, IL-6 ve IL-1 β gibi enflamatuar faktörlerin ekspresyonunu önemli ölçüde azalttığını, AST ve ALT serum seviyelerini önemli ölçüde düşürdüğünü ve oksidatif stres oluşumunu azalttığını göstermiştir. Ginsenosid Rg4, ROS'u önemli ölçüde temizleyebilir ve endotel hücrelerinin bütünlüğünü korumaya yardımcı olan p38 mitojenle aktive edilmiş protein kinazın (MAPK) ROS kaynaklı aktivasyonunu inhibe edebilir. Kişileştirme ginsenosid RF11, Amerikan ginsenginin benzersiz bir bileşenidir. Çalışmalar, otofaji/lizozom kusurlarını azaltarak ve kalsiyum aşırı yüklenmesini engelleyerek inme üzerinde nöroprotektif etkiler gösterebileceğini göstermiştir. Ayrıca BDNF/TrkB yolunu aktive ederek inme sonrası uzun vadeli nörolojik fonksiyon hasarını iyileştirebilir, inme sonrası nörogenezi teşvik edebilir ve iskemik inmenin kronik rehabilitasyonunda büyük potansiyele sahip olabilir. GO ve KEGG zenginleştirme sonuçları, FDPQ'nun AS tedavisindeki mekanizmasının esas olarak PI3K Akt sinyal yolu, endokrin direnci, lipid ve ateroskleroz ile ilgili yollar, MAPK sinyal yolu, VEGF sinyal yolu vb. ile ilgili olduğunu göstermektedir; bu da FDPQ'nun AS tedavisinde çoklu hedef ve yol özelliklerine sahip olduğunu göstermektedir. Moleküler yerleştirme sonuçları, aktif bileşenin potansiyel hedeflerle iyi bir bağlanma aktivitesine sahip olduğunu ve ağ farmakolojisinin analiz sonuçlarının belirli bir güvenilirlik derecesine sahip olduğunu göstermektedir.
Giderek daha fazla araştırma, AS'nin endotel hasarı ile başlayan kronik inflamatuar bir hastalık olduğunu ve ilişkili inflamasyona pro-inflamatuar sitokinlerin, inflamatuar sinyal yolaklarının, biyoaktif lipidlerin ve adezyon moleküllerinin aracılık ettiğini desteklemektedir. Son çalışmalar, PI3K/Akt sinyal yolunun enflamatuar yanıtlarda önemli bir rol oynadığını doğrulamıştır. PI3K, özellikle fosfatidilinositol lipid maddelerini katalize eden bir protein kinaz türüdür, Akt ise protein kinaz B olarak da bilinen bir serin / treonin protein kinazdır. PI3K, özellikle PI tarafından PIP3 üretimini katalize eder, bu da Akt'ı tamamen aktive edebilir ve PI3K / Akt sinyal yolunda NF κ B, TNF - α, IL-6 ve IL-1 β gibi enflamatuar faktörlerin salınımını düzenlemek gibi bir kaskad reaksiyonunu tetikleyebilir. Bu sinyal yollarının düzenlenmesi, enflamatuar yanıtları inhibe etme, oksidatif stres hasarını iyileştirme ve lipid birikimini ve endotel hasarını azaltma etkilerini sağlayabilir. NF - κ B yolunun aktivasyonu, enflamatuar yanıtta önemli bir rol oynar. Protein kinaz MAPK, sinyalleri ileten ve hücresel tepkileri tetikleyen önemli bir maddedir. MAPK ailesi alt ailesi p38MAPK strese duyarlı kinazın aktivasyonundan sonra, NF - κ B fosforilasyon veya pro-inflamatuar sitokinler (TNF α gibi) yoluyla aktive edilebilir. NF - κ B ayrıca ürettiği pro-enflamatuar sitokinler aracılığıyla p38MAPK'yi ters yönde aktive eder. İkisi arasındaki çift yönlü etki ateroskleroz gelişimini hızlandırır. Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) çeşitli hücreler tarafından salgılanır ve endotelyal hücrelerdeki homolog tirozin kinaz VEGF reseptörüne (VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3) bağlanarak çeşitli aşağı akış etkileri üretir, yeni kan damarlarının oluşumunu ve vasküler endotelyal hücrelerin büyümesini teşvik eder, böylece iskemi-reperfüzyondan sonra kalp veya beyin dokusunun fonksiyonel iyileşmesini destekler. VEGF Akt, endotel hücre proliferasyonunu destekleyen, hücre apoptozunu inhibe eden ve anjiyogenezi teşvik eden klasik bir sinyal yoludur. Araştırmalar VEGF'nin BAD yolu üzerinden aşağı akış PI3KAkt sinyal kaskadı yoluyla hücre apoptozunu inhibe ettiğini ve mTORC2 ve FOXO1 yoluyla endotel hücre proliferasyonunu ve anjiyogenezi desteklediğini göstermiştir. Bu çalışmada, taranan olası mekanizma in vitro hücre deneyleri ile doğrulanmıştır. Sonuçlar, FDPQ'nun H2O2 ile indüklenen PC12 hücrelerinin mitokondriyal membran potansiyelini artırabileceğini, SOD ve CAT gibi antioksidan enzimlerin aktivitelerini artırabileceğini, hücrelerdeki MDA seviyesini azaltabileceğini ve PI3K/Akt ekspresyonunu artırabileceğini göstermiştir, bu da FDPQ'nun ateroskleroz tedavisinde oksidatif hasarı iyileştirme, apoptoz ve inflamasyonu inhibe etme ile ilgili olabileceğini düşündürmektedir. Bu çalışma, FDPQ'nun AS tedavisinde birden fazla bileşen, hedef ve yolak aracılığıyla etki mekanizmasına ilişkin bir ön açıklama sağlamaktadır, ancak daha fazla deneysel doğrulamaya ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, bu çalışmanın bir başka sınırlaması da polisakkaritler ve proteinler gibi büyük moleküler bileşikleri içermemesidir ve daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.