Dihidromirisetinin db/db farelerde renal fibrozisi iyileştirme mekanizmasının ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulamaya dayalı olarak araştırılması
Diyabet nefropatisi (DKH), tip 2 diabetes mellitusun (T2DM) başlıca mikrovasküler komplikasyonlarından biridir ve son dönem böbrek hastalığının ana nedenidir. Başlıca özellikleri glomerüler bazal membranın kalınlaşması, mezenter ve tubulointerstisyel matriksin genişlemesi ve podosit kaybı olup mikroalbüminüri gelişimine ve böbrek fonksiyonlarında azalmaya yol açar. Diyabetik böbrek hastalığının (DKH) sürekli gelişmesiyle birlikte, böbrek dokusunun mikro yapısı kalıcı inflamasyon ve hasara uğrayarak normal böbrek mikro yapısını tahrip eden ve nihayetinde renal fibrozise (RF) dönüşen yaygın interstisyel fibrozise yol açar. Şu anda, DKH'nin RF'ye ilerlemesini hafifletme araçları esas olarak DKH'yi iyileştirmeye odaklanmaktadır. Bununla birlikte, DKD de dahil olmak üzere diyabetin çoğu komplikasyonunun mekanizması henüz açıklığa kavuşturulmamıştır, bu nedenle DKD'nin RF'ye dönüşme sürecindeki karmaşık mekanizma net değildir ve bu da DKD ve RF'nin tatmin edici olmayan terapötik etkilerine yol açmaktadır. Bu nedenle, DKD'nin patogenezini araştırmak ve gelişimini engellemek için yeni terapötik hedefler keşfetmek acildir.
Dihidromirisetin (DHM), anti-enflamatuar, antioksidan, serbest radikal temizleme, mitokondriyal disfonksiyonun iyileştirilmesi ve otofajinin düzenlenmesi dahil olmak üzere çeşitli farmakolojik etkilere sahip doğal bir flavonoid bileşiktir. Şu anda, birçok çalışma DHM'nin metabolik hastalıkların tedavisinde büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Otofajiyi indükleyerek, oksidatif stresi iyileştirerek, inflamasyonu inhibe ederek ve mitokondriyal aktiviteyi artırarak sadece insülin direncini iyileştirmek ve kan glukoz seviyelerini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda; diyabet ensefalopatisi, diyabet kardiyomiyopatisi gibi diyabetin birçok komplikasyonunu da iyileştirebilir. Bununla birlikte, diyabetin komplikasyonlarını iyileştiren DHM üzerine yapılan araştırmalar yeterli değildir ve ilgili farmakolojik mekanizmanın hala daha fazla araştırılması gerekmektedir. Buna ek olarak, DHM'nin DHM'nin neden olduğu RF'yi daha da iyileştirip iyileştiremeyeceği konusunda sınırlı araştırma vardır ve terapötik etki hala belirsizdir.
Ağ farmakolojisi, geleneksel Çin tıbbı bileşenlerinin yapısına, biyolojik etkilerine ve geniş bir biyolojik süreç ağı bağlamında hastalıkla ilgili hedeflere dayalı bir "ilaç bileşeni hedef hastalığı" etkileşim ağı oluşturabilir. Geleneksel Çin tıbbının etkili bileşenlerini, moleküler mekanizmalarını ve potansiyel hedeflerini keşfetmenin etkili bir yoludur. Moleküler yerleştirme, moleküller ve proteinler arasındaki etkileşimi simüle edebilir, ligandların ve reseptörlerin konformasyonunu tahmin edebilir, ilaç bileşenlerinin ana hedefler üzerindeki spesifik etki şeklini doğrulamak için afinite ve bağlanma modlarını hesaplayabilir ve tahmin edebilir. Bu nedenle, bu çalışmada DHM'nin DKD ve RF üzerindeki potansiyel hedeflerini taramak ve tahmin etmek için ağ farmakolojisi kullanılmış, bir "bileşen hedef hastalığı" etkileşim ağı oluşturulmuş ve tahmin edilen ana hedefler moleküler yerleştirme ve in vivo deneyler yoluyla doğrulanmıştır. Dihidromirisetinin db/db farelerde renal fibrozu iyileştirmesinin moleküler mekanizması araştırılmış ve DHM'nin klinik uygulaması için teorik bir temel sağlanmıştır.

 

Günümüzde, diyabetin yaygın tedavisi esas olarak kan şekerinin kontrolüne bağlıyken, diyabetin en ciddi komplikasyonlarından biri olan DKH'nin etkili bir tedavi stratejisi yoktur. Bu nedenle, DKH'nin patogenezini derinlemesine anlamak ve DKH'nin renal fibrozise dönüşme eğilimini bastırmak için etkili tedavi stratejileri bulmak çok önemlidir. Doğal ilaçların daha az yan etki ve çok hedefli etkinlik gibi benzersiz avantajlara sahip olduğu kanıtlanmıştır ve bu da onları son yıllarda kronik hastalıklara yönelik yeni ilaçların geliştirilmesi için önemli bir kaynak haline getirmektedir. DHM üzerine yapılan ileri araştırmalar, metabolik hastalıkların iyileştirilmesinde önemli bir terapötik potansiyel ortaya koymuştur. Bu nedenle, DHM ile db/db farelerde renal fibrozisin iyileştirilmesine dayanan bu çalışma, db/db farelerde renal fibrozisin iyileştirilmesinde DHM'nin potansiyel terapötik hedeflerini ve moleküler mekanizmalarını keşfetmek için ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme teknolojisini birleştirmekte ve bunları hayvan deneyleri yoluyla doğrulamaktadır.

İlk olarak, 10 haftalık DHM müdahalesinin db/db farelerde kan şekeri, vücut ağırlığı, kreatinin, üre nitrojen, idrar proteini ve böbrek patolojik belirtilerini etkili bir şekilde hafifletebildiğini gözlemledik; bu da DHM'nin böbrek fonksiyon hasarını hafifletebileceğini ve db/db farelerde DKD gelişimini yavaşlatabileceğini göstermektedir. DHM, DKD ve RF'nin kesişen 37 hedefi analiz edilip tarandıktan sonra, AKT1, ALB, CASP3, EGFR, MMP9, IGF1, PPARG, KDR, MMP2, ACE dahil olmak üzere 10 hedefin DHM'nin DKD'yi iyileştirmesi için anahtar hedefler olabileceği bulunmuştur. AKT1, CASP3, EGFR, MMP9, IGF1, MMP2, ACE'nin diyabet ortamında aktive olduğu doğrulanmıştır ve spesifik inhibisyon DKD'nin hasarlı durumunu iyileştirebilir ve fibrozis gelişme eğilimini yavaşlatabilir. PPARG ve KDR diyabetin fizyolojik ortamında inhibe edilir ve aktivasyondan sonra renal korumada rol oynar. ALB, diyabet gelişimi sırasında böbrek hasarının derecesini gözlemlemek için önemli bir biyokimyasal göstergedir. Genellikle DKH'nin ortaya çıkmasıyla artar ve DKH'nin iyileşmesinden sonra azalır. Bu, taradığımız 10 anahtar genin yalnızca DKD için potansiyel biyobelirteçler olarak değil, aynı zamanda DKD'nin patogenezini ve tedavisini daha fazla araştırmak için anahtar hedefler olarak da hizmet edebileceği anlamına gelir.

KEGG yolak zenginleştirme analizi, DHM'nin DKD üzerindeki iyileşmesinin AGE-RAGE sinyal yolağı, diyabet kardiyomiyopatisi ve FoxO sinyal yolağını içerebileceğini göstermiştir. AGE-RAGE sinyal yolu ve FoxO sinyal yolu, DKD'nin gelişiminde kilit düzenleyici roller oynamaktadır. Araştırmalar, AGE'lerin özellikle endotel hücrelerinde, renal tübüllerde, mezangial hücrelerde ve DKD hastalarının podositlerinde aktive olduğunu ve RAGE ile etkileşimlerinin arttığını, böbreklerde oksidatif stres ve inflamasyonu daha da şiddetlendirerek DKD'nin bozulmasına yol açtığını bulmuştur. Buna ek olarak, aktive edilmiş FoxO3a diyabet sıçanlarının böbreğindeki oksidatif stres seviyesini inhibe edebilir, inflamasyonu iyileştirebilir ve ardından DKD oluşumunu engelleyebilir. Bu da AGE-RAGE sinyal yolunun veya FoxO sinyal yolunun spesifik olarak düzenlenmesinin DKD'nin önlenmesi ve tedavisi için büyük önem taşıyabileceğini göstermektedir.

Moleküler yerleştirme sonuçları DHM'nin seçilen ilk 5 hedefle iyi bir bağlanma afinitesi sergilediğini göstererek DHM'nin DKD tedavisindeki etkinliğinin moleküler düzeyde doğrulandığını göstermiştir. Ayrıca, taramada ilk sırada yer alan kilit hedef gen AKT1'in, KEGG yolunun zenginleştirme analizi yoluyla DKD gelişiminde AGE-RAGE sinyal yolu ve FoxO sinyal yolu ile yakından ilişkili olduğunu fark ettik. AGE-RAGE sinyal yolu, PI3K/Akt sinyal yolu ile sinerji oluşturarak böbreklerde oksidatif stresi ve kronik enflamasyonu indükleyebilir ve böbrek hastalığına yol açabilir. PI3K/Akt/FoxO3a yolağının aktivasyonu diyabette böbreğin fizyolojik işlevini iyileştirebilir. Bu nedenle, AKT1 ve DHM'nin yukarı akışındaki Notch yolu arasındaki etkileşimi araştırmaya çalıştık ve moleküler yerleştirme doğrulaması yaptık. Moleküler kenetlenme sonuçları DHM'nin Notch1 ve PTEN ile iyi bir bağlanma afinitesi sergilediğini göstermiştir.

Önceki çalışmalar, Notch1, NICD, Hes1 ve Hey1'in artan ekspresyonu ile kendini gösteren DKD gelişimi sırasında Notch yolağının aşırı aktive olduğunu göstermiştir. Notch1 inhibitörleri Hes1 aktivasyonunu azaltarak PTEN'i aktive edebilir, böylece otofaji bozukluklarını iyileştirebilir ve RF oluşumunu yavaşlatabilir. Buna ek olarak, diğer çalışmalar PTEN aktivasyonunun PI3K/Akt yolunu inhibe ederek DKD'nin ilerlemesini de hafifletebileceğini bulmuştur. Yukarıdaki sonuçlara dayanarak, DHM'nin Notch/PTEN/AKT yolunu düzenleyerek DKD'yi iyileştirebileceğini düşünüyoruz. Western blot sonuçları, db/db farelerin böbreklerinde Notch yolunun aktivasyonunda anormal bir artış, PTEN ekspresyonunda bir azalma ve AKT fosforilasyonunda bir artış olduğunu göstermiştir. DHM alımı Notch yolunun aktivasyonunu engelleyebilir, PTEN'i aktive edebilir ve AKT fosforilasyonunu inhibe edebilir. Bütün bir yol olarak Notch/PTEN/AKT sinyal ekseni diyabette böbrek koruması üzerine nadiren çalışılmış olsa da, araştırmamız ilgili araştırmaları belirli bir ölçüde geliştirmiş ve DHM'nin biyolojik korumasının moleküler mekanizmasını birden fazla hedef aracılığıyla zenginleştirmiştir.

Özetle, DHM'nin DKD'nin patolojik belirtilerini iyileştirdiği gözlemine dayanan bu çalışma, DHM'nin DKD'nin ilerlemesini iyileştirmedeki rolünün AKT1, ALB, CASP3, EGFR, MMP9, IGF1, PPARG, KDR, MMP2, ACE gibi kilit hedefler aracılığıyla elde edilebileceğini önceden göstermek için ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme teknolojisini birleştirdi ve ilgili yolları analiz etti; Son olarak, hayvan deneyleri yoluyla DHM'nin potansiyel AKT hedefleri üzerinde ön doğrulama ve analizler yapılmış ve DHM'nin Notch/PTEN/AKT yolunu düzenleyerek DKD'nin önlenmesi ve tedavisinde rol oynayabileceği bulunmuştur (bkz. Şekil 14). Ancak şu anda DHM'nin T2DM'deki komplikasyonları hakkında nispeten az araştırma bulunmaktadır ve tedavi potansiyelinin hala daha fazla araştırılması gerekmektedir.