Silicio pagrindu pagaminti ekrano sinergetiniai vaistų deriniai iš žolelių: atvejis naudojant Cistanche Tubulosa-Ⅰ

Neurogeninis neurouždegimas apibrėžiamas as organizuoti įgimtų ir adaptyvių imuninių ląstelių, kraujagyslių ląstelių ir neuronų veiksmai, kuriuos sukelia patologinės būsenos ir padidėjęs neuronų aktyvumas centrinėje nervų sistemoje (CNS). Tikėtina, kad jis turi įtakos CNS uždegiminėms reakcijoms, atsirandančioms tokiomis sąlygomis kaip skausmas, psichologinis stresas ir epilepsija, arba tampa patogeniniu neurodegeneracinių ligų veiksniu. Dabartiniai agentaineurologinio uždegimo gydymasdaugiausia priklauso monoterapijai, įskaitant dopaminą, somatostatiną, neuropeptidą, adenoziną ir kt. Tačiau, pavyzdžiui, ilgalaikis įprastų, bet senų vaistų, COX inhibitorių, nesteroidinių vaistų nuo uždegimo (NVNU) vartojimas gali sukelti nepageidaujamą šalutinį poveikį, virškinimo trakto pažeidimus arba širdies ir kraujagyslių sistemos riziką, o ypač nepatenkinami klinikinių tyrimų rezultatai, todėl yra nepatenkintas naujų neurouždegimo gydymo būdų poreikis.

NATŪRALŪS CISTANCHE TUBULOSA, SKIRTAS ALZHEIMERIO LIGAI GYDYTI PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Nauja vaistų kombinatorinė terapija gali būti sparčiai tobulėjanti strategija, siekiant patenkinti naujų vaistų kūrimo poreikius ir įveikti sudėtingų ligų gydymo kliūtis. Kombinuota arba daugiakomponentė terapija galėtų atitikti pirmiau nurodytus reikalavimus, kai kartu vartojami du ar daugiau vaistų, ir turi šiuos privalumus: didesnį veiksmingumą, minimalų kryžminį atsparumą, mažą dozę ir mažiau šalutinių poveikių bei mažesnį toksiškumą, palyginti su vienkartiniais vaistais6. . Jis naudojamas sudėtingoms ligoms gydyti beveik 30 metų. Įdomu tai, kad vaistų derinys taip pat taikomas tiriant neurologines ligas, pavyzdžiui, glimepirido ir ibuprofeno derinys gali būti veiksmingas.sumažinti uždegimą sergant Alzheimerio liga (AD), arba ketaminas / atropinas gali sumažinti priešuždegiminių baltymų ekspresiją epilepsija sergančiose pelėse. Todėl sinergetiniai vaistų deriniai gali suteikti naujo įkvėpimo ieškant veiksmingų neurouždegimo gydymo būdų. Taigi, kaip mes galime sulaužyti kietą riešutą, kad pasiektume optimalius kombinacinius vaistus?

Šiais laikais esami vaistų derinių atrankos metodai yra tokie: sistemingi vaistų porų tyrimai in vitro, pvz., didelio našumo atrankos metodas11 ir „Sąveikaujančių junginių daugialypė atranka“ (MuSIC) arba porinių vaistų derinių su didelėmis masto eksperimentai. Nepaisant to, per didelis darbo jėgos, gamtos išteklių ir sunkaus empirinio bandymo laikas gali būti neišvengiama problema vertinant veiksmingus vaistų derinius. Siekiant įveikti trūkumus, kombinatoriniam vaistų atradimui taip pat atsiranda požiūriai, pagrįsti tinklo analize, ypač genetinės sąveikos tinklų cheminių sistemų biologijos duomenimis ir molekuliniais bei farmakologiniais duomenimis. Be to, vis daugiau tyrėjų pasiūlė naujus tinklo metodus, skirtus prognozuoti optimalius derinius, ir tuo tarpu pasiūlė atitinkamą eksperimentinį patvirtinimą, todėl tinklo prognozavimo integravimas su eksperimentiniu patvirtinimu gali būti nauja tendencija kombinuoto numatymo srityje.

Kaip profesorius Liir profesorius Liu pristatė holistinės analizės metodus, pagrįstus integruota biologija, kad iššifruotų augalinių vaistų molekulinius mechanizmus: Liu-Wei-Di-Huang piliulę arba sumažinančią injekciją. Ankstesniame darbe mes nustatėme, kad ne tik dvi tipiškos žolelės Lonicera japonica ir Fructus Forsythiae turi sinergetinį poveikį sergant gripu ar uždegimu, bet ir rutino bei amentoflavono junginiai turi sinergetinį poveikį užkertant kelią depresijai.

Dabartiniame savo darbe mes kuriame sisteminės farmakologijos metodą, siekdami atrasti sinergetinius vaistų derinius tarp junginių išžolė Cistanche tubulosa(SCHENK) R. WIGHT, siūlomi šie žingsniai: pirma, mes atrenkame bioaktyvius junginius, numatydami panašumą į vaistą, kurie naudojami kaip masalai, siekiant surasti susijusius taikinius. Ir tada, įkvėpti „tinklo taikiniu“ pagrįstos paradigmos teikti pirmenybę sinergetinių agentų deriniams dideliu našumu, mes gauname efektyvius vaistų derinius tarp galimų junginių, pagrįstų vidiniu algoritmu, vadinamu tikimybių ansamblio metodu (PEA)26. su dideliu mokymo efektyvumu, plačiu pritaikomumu ir dviem kiekybiniais rodikliais, apibūdinančiais vaistų derinio savybę. Galiausiai, mes naudojame gautus taikinius ir kandidatų porų junginius, kad sukurtume tinklą / kelią, o tada pateiktume analizę, kad užkoduotume Cistanche tubulosa mechanizmą dėl neurouždegimo. Pavyzdžiui, tai pirmas kartas, kai sisteminės farmakologijos pagrindu atrenkami veiksmingi vaistų deriniai iš natūralių produktų, integruojant skaičiavimo metodus ir eksperimentinį patvirtinimą, kad būtų patvirtintas prognozės patikimumas. Manome, kad tai gali padėti individualizuoti neurouždegimo gydymą, pagerinti mūsų supratimą apie veiksmingą neuroprotekcinį vystymąsi ir padėti būsimiems ikiklinikiniams tyrimams.

CISTANCHE TUBULOSA NEURO UŽDEGIMUI SUREGULIUOTI SERGANT PARKINSONO LIGA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Rezultatai

Cistanche tubulosa taikiniai

Norėdami gauti tikslus, susijusius su nervų uždegimu, pirmiausia pasiekiame Cistanche tubulosa (SCHENK) R. WIGHT sudedamąsias dalis, ieškodami TCMSP duomenų bazėje (http://lsp.nwu.edu. cn/), todėl gauname 10 3 junginiai (papildoma S1 lentelė, žr. medžiagas ir metodus). Tada mes analizuojame jų panašumą į vaistus, taikydami DL prognozavimo modelį, sukurtą mūsų ankstesniame darbe (žr. Medžiagos ir metodai). Tokiu būdu pasiekiame 63 potencialius bioaktyvius junginius (papildoma lentelė S2), kurių DL indeksas yra didesnis arba lygus 0, 18. Vėliau, naudodami SysDT ir WES algoritmus, nustatome 117 šių potencialių bioaktyvių junginių taikinių. Galiausiai, 43 galimi tikslai (papildoma lentelė S3), glaudžiai susiję su neurouždegimu, gaunami ištrynus triukšmą ir klaidas, susiejant 117 junginių taikinius į CTD duomenų bazę.

GOBP sodrinimo analizė taikiniams

Norėdami patikrinti, ar baltymai, į kuriuos nukreipti potencialūs bioaktyvūs junginiai, yra glaudžiai susiję su neurouždegimu, atliekame GOBP sodrinimo analizę, susiejant taikinius su DAVID. 1 pav. parodytas GO medis, vaizduojantis žymiai praturtintų GOBP terminų rezultatus (P reikšmė mažesnė arba lygi 0,05), kur taikiniai suskirstyti į 20 skirtingų grupių, pvz., teigiamas kraujagyslių lygiųjų raumenų reguliavimas. ląstelių proliferacija ir teigiamas leukocitų migracijos reguliavimas. Tarp šių grupių cheminis sinapsinis perdavimas, uždegiminis atsakas, ląstelių-ląstelių signalizacija ir tt yra glaudžiai susiję su neurouždegimu. Pavyzdžiui, sinapsinius pokyčius, atsirandančius neurouždegiminių ligų metu, daugiausia lemia uždegiminiai citokinai, išsiskiriantys iš infiltruojančių T ląstelių ir aktyvuotų mikroglijų, ir bent iš dalies yra atsakingi už negrįžtamą dendritinę patologiją. Visi šie stebėjimai rodo, kad numatyti tikslai tikriausiai gali prisidėti prie neurouždegimo gydymo.

Sudėtinio tikslinio tinklo konstravimas ir analizė

Paprastai įmanomi ir veiksmingi deriniai yra idealiomis farmakokinetinėmis savybėmis pasižyminčių bioaktyvių junginių deriniai, kurie gali subalansuoti ligų tinklą, reguliuodami konkrečius tikslus. Todėl toliau sukuriame statinį junginio-taikinio tinklą, kad patikrintume jų topologinius ryšius. Kaip parodyta 2 pav., dvišalis junginio-taikinio (CT) tinklas vizualiai patraukliai rodo 482 sąveikas tarp 63 junginių ir 43 taikinių. Mes analizuojame mazgų laipsnį junginio-taikinio tinkle, todėl vidutinis junginio laipsnis yra atitinkamai 11,209 ir 7,651 vienam taikiniui. Pastebime, kad tarp 63 junginių 38 iš jų pritaiko daugiau nei 7 taikinius (didesnius nei vidutinis laipsnis), išreiškiant galimą jų sinerginį poveikį.

Pavyzdžiui, siringinas (mol30) sąveikauja su didžiausiu taikinių skaičiumi, kuris tinkle gali atlikti pagrindinį vaidmenį. Įdomu tai, kad tyrimas įrodo, kad fenolio sudedamoji dalis siringinas, išskirtas iš Euonymus alatus (Tunb.) Sieb. (Celastraceae) pasižymi priešuždegiminiu poveikiu, nes slopina NO gamybą27. 2′-acetilakteozidas (mol42) valdo 10 skirtingų taikinių (laipsnis{7}}). Tarp šių taikinių HSPB1 (taip pat žinomas kaip HSP27), kaip pavyzdys, yra molekulinis šaperonas, pasižymintis neuroprotekcinėmis savybėmis daugelyje ligų ir traumų modelių. Dėl verbaskozido (mol33) šio biologiškai aktyvaus junginio neuroprotekcinės savybės apima transkripcijos faktorių moduliavimą ir

dėl to pasikeitė genų ekspresija, dėl kurios sumažėjo uždegimo reguliavimas. Verta paminėti, kad nors tinklo topologijos ypatybė nėra linkusiechinakozidas(mol41, laipsnis=7), tai potencialus naujas geriamasis junginys, skirtas reguliuoti neurouždegimą ir susijusius signalus sergant Parkinsono liga, ir gali suteikti naują klinikinio gydymo perspektyvą. Visi šie rezultatai rodo, kad visi patikrinti galimi aktyvūs junginiai yra susiję su neurouždegimu ir gali būti laikomi duomenų rinkiniu, skirtu prognozuoti vaistų derinius.

Sudėtinio-Target-Pathway tinklo konstravimas ir analizė

Taikant PEA algoritmą, gauname 10 skirtingų vaistų derinių (1 lentelė), kuriuose yra 12 junginių. Visi šie vaistų deriniai turi didelę sinergijos tikimybę, o tai rodo galimybę sukelti dviejų junginių sinergiją.

Todėl iki tam tikros ribos šie junginiai yra laikomi pagrindinėmis farmakologinėmis medžiagomisCistanche tubulosa. Remdamiesi tiksline šių junginių informacija ir keliais, gautais iš DAVID, sukuriame junginio-taikinio kelio (CTP) tinklą, kad iš anksto apšviestume šių junginių molekulinius mechanizmus. Gautas junginio-tikslinio kelio tinklas susideda iš 47 mazgų ir 99 kraštų. Kaip parodyta 3 pav., šie junginiai gali veikti ne tik prieš srovę, bet ir pasroviui esančius baltymus, susijusius su neurouždegimu, ypač tiesioginius uždegimo žymenų rodiklius.

Visų pirma, didžioji dauguma junginių yra nukreipti į aukščiau esančius baltymus, tokius kaip HSPB1, HTR2A, NTSR1 ir kiti, o tai rodo šių junginių makroreguliavimą gydant neurouždegimą. Pavyzdžiui, junginys echinakozidas (mol41) nukreiptas į VEGF kelią per baltymą HSPB1 (papildomas 1 paveikslas). Laimei, tyrimai rodo, kad HSPB1 turi reikšmingų citoprotekcinių savybių keliuose neurologinių ligų modeliuose in vivo arba in vitro ir gali turėti įtakos priešuždegiminiam poveikiui, reguliuodamas branduolinio faktoriaus-κB (NF-κB) signalizacijos kelią. Be to, tyrimas taip pat rodo, kad R-Ras gali reguliuoti angiogeninį endotelio ląstelių aktyvumą iš dalies slopindamas p38 mitogeno aktyvuotą baltymų kinazę (p38 MAPK)-HSPB1 VEGF signalizacijos kelio ašį.

Galime priversti tą junginį tubulozidą A (mol56) nukreipti į kalcio signalizacijos kelią per baltymą NTSR1 tinkle. Yra žinoma, kad kalcio jonai (Ca2+) yra universalus antrasis imuninės sistemos ląstelių pasiuntinys. Sumažėjęs sinapsinis aktyvumas arba padidėjęs ekstrasinapsinių N-metil-D-asparto rūgšties (NMDA) receptorių signalizavimas gali sukelti branduolio kalcio dishomeostazę, taip padidinant neurodegeneracijos ir pažinimo sutrikimų atsiradimą. Be to, tikslinis baltymas NTSR1 yra didelės G-baltymu susietų receptorių superšeimos narys, o signalizacija generuojama per surišančius G baltymus, kurie gali suaktyvinti fosfatidilinozitolio-kalcio antrosios pasiuntinio sistemą ir pasroviui MAP kinazes.

Kitas pavyzdys yra tas, kad junginys 2′-acetilaktozidas (mol42) nukreipiamas į GnRH signalizacijos kelią per baltymą PRKCD. PRKCD, viena iš PKC izoformų, yra pagrindinis tarpląstelinių reguliuojamų baltymų kinazių1/2 MAPK (ERK1/2 MAPK), c-Jun N-galo proteinkinazių MAPK (JNK MAPK) ir p38 MAPK aktyvacijos tarpininkas, atpalaiduojant gonadotropiną. hormonas (GnRH)40. Ir kaip pagrindiniai procesai GnRH stimuliuojamame signalų tinkle, pasroviui esantys MAPK kaskados ir arachidono rūgšties (AA) metabolitai gali gaminti uždegiminį baltymą COX{13}}. Kalbant apie kankanosidą O (mol18) ir siringiną (mol30), jie tiesiogiai sąveikauja su pasroviui esančiais baltymais PTGS2, NOS2 ir kitais uždegiminiais rodikliais, o tai yra intuityvus junginių veiksmingumo atspindys. Tyrimas rodo, kad siringinas gali slopinti naviko nekrozės faktoriaus (TNF-) gamybą lipopolisacharidų (LPS) stimuliuojamose RAW264.7 ląstelėse42. Kiti tyrimai rodo, kad siringinas taip pat gali sumažinti NO koncentraciją ir NOS aktyvumą43 arba prostaglandino E244 gamybą. Izoakteozidas (mol43) nukreiptas į MMP9, yra svarbus centrinės nervų sistemos veikėjas ir būtų tariamas tarpininkaujantis fermentas neuropsichiatriniams sutrikimams, tokiems kaip šizofrenija ir bipolinė liga. NF-κB skilimas ir p38, ERK1/2, JNK MAPK arba Akt (baltymų kinazės B) fosforilinimas prieš srovę esančiuose signalizacijos keliuose gali moduliuoti MMP9 geno ekspresiją ir MMP9 slopinimą, o tai gali sumažinti indukuojamos azoto oksido sintazės ekspresiją. (iNOS) aktyvuotose ląstelėse.

NATŪRALUS CISTANCHE TUBULOSA SUMAŽINTINEURO UŽDEGIMASPHGS75 % ECH 30 % ACT 12 %

Kelio analizė

Integruotas "neurouždegimo kelias" yra sukurtas integruojant pagrindinius kelius, gautus atliekant junginio-taikinio kelio tinklo analizę, įskaitant Alzheimerio ligos kelią, kalcio signalizacijos kelią, GnRH signalizacijos kelią, VEGF signalizacijos kelią ir serotonerginę sinapsę. Iš 43 taikinių 19 gali būti priskirti „neuro uždegimo keliui“. Kaip parodyta 4 pav., Cistanche tubulosa yra aktyvių junginių, kurie pasiskirsto "neurouždegimo keliu", taikiniai. "Neurouždegimo kelias" yra suskirstytas į 13 skirtingų terapinių modulių, tokių kaip ląstelių mirtis, apoptozė, uždegimas ir neuroprotekcija. Šiame tyrime imame ląstelių mirties, uždegimo ir neuroprotekcijos modulių pavyzdžius, kad paaiškintumeCistanche tubulosa dėl neurouždegimo.

Ląstelių mirties modulis

Taikiniai, esantys Alzheimerio ligos kelyje, daugiausia dalyvauja ląstelių mirties procese, o tai rodo, kad ląstelių mirtis yra glaudžiai susijusi su neurouždegimu. Tyrimai rodo, kad neurouždegimas, kurį sukelia mikroglijos, prisideda prie neuronų ląstelių mirties, kuri neapsiriboja konkrečia liga, bet yra susijusi su įvairiomis ligomis, tokiomis kaip išemija, Parkinsono liga ir Alzheimerio liga. Kaip parodyta 4 pav.

Taikinius APP, GRIN2B ir MAPT reguliuoja aktyvūs Cistanche tubulosa junginiai, rodantys, kad jie gali slopinti ląstelių mirtį ir taip pasiūlyti neurouždegimo gydymą. Įdomu tai, kad APP intracelulinis domenas pablogina suaugusiųjų neurogenezę transgeninėse pelėse, sukeldamas neurouždegimą. MAPT nesugebėjimas tinkamai reguliuoti neuronų mikrotubulų dinamikos ir taip tarpininkauti neuronų ląstelių žūčiai. Visa tai rodo, kad Cistanche tubulosa gali gydyti neurouždegimą slopindama ląstelių mirtį.

Uždegimo modulis

Terminas neurouždegimas yra CNS uždegiminės reakcijos, reaguojančios į neuronų aktyvumą1. Šiame tyrime aptinkame, kad GnRH signalizacijos kelias ir VEGF signalizacijos kelias yra susiję su uždegiminiu moduliu (4 pav.). Pavyzdžiui, MMP2 GnRH signalizacijos kelyje priklauso MMP šeimai, kuri išreiškiama fiziologinėse situacijose ir patologinėse sąlygose, susijusiose su uždegimu. MMP reguliuoja keletą su uždegimu susijusių funkcijų, įskaitant uždegiminių citokinų ir chemokinų biologinį prieinamumą ir aktyvumą. Be to, VEGF signalizacijos kelias gali sukelti NOS2 susidarymą, be to, jis dalyvauja ūminiame uždegiminiame atsake į LPS įvairiais mechanizmais: dalyvauja priešuždegiminėje citokinų signalizacijoje ir keičia įvairių genų, turinčių įtakos uždegiminiam-imuniniam atsakui, ekspresiją. LPS. Visa tai kartu rodo, kad Cistanche tubulosa gali išgydyti neurouždegimą reguliuodama uždegiminę sistemą.

NATŪRALŪS CISTANCHE TUBULOZA NUO ALZHEIMERIO LIGOS PHGS75% ECH 30% ACT 12%