В настоящем протоколе описывается комплексная стратегия изучения ключевых мишеней и механизмов Fructus Phyllanthi против гиперлипидемии, основанная на прогнозировании сетевой фармакологии и проверке метаболомики.
Гиперлипидемия стала ведущим фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний и повреждения печени во всем мире. Fructus Phyllanthi (FP) является эффективным препаратом против гиперлипидемии в традиционной китайской медицине (ТКМ) и теориях индийской медицины, однако потенциальный механизм требует дальнейшего изучения. Настоящее исследование направлено на выявление механизма ФП против гиперлипидемии на основе комплексной стратегии, сочетающей прогнозирование сетевой фармакологии с валидацией метаболомики. Модель мышей, индуцированная диетой с высоким содержанием жиров (HFD), была создана путем оценки уровней липидов в плазме, включая общий холестерин (TC), триглицериды (TG), холестерин липопротеинов низкой плотности (LDL-C) и холестерин липопротеинов высокой плотности (HDL-C). Сетевая фармакология была применена для выяснения активных ингредиентов FP и потенциальных мишеней против гиперлипидемии. Метаболомика плазмы и печени была выполнена для выявления дифференциальных метаболитов и соответствующих им путей среди нормальной группы, модельной группы и группы вмешательства. Взаимосвязь между сетевой фармакологией и метаболомикой была дополнительно построена для получения всестороннего представления о процессе ФП против гиперлипидемии. Полученные ключевые белки-мишени были верифицированы методом молекулярного докинга. Эти результаты показали, что FP улучшил уровень липидов в плазме и повреждение печени при гиперлипидемии, вызванной HFD. Галловая кислота, кверцетин и бета-ситостерол в FP были продемонстрированы в качестве ключевых активных соединений. Было обнаружено, что в общей сложности 16 и шесть потенциальных дифференциальных метаболитов в плазме и печени, соответственно, участвуют в терапевтических эффектах FP против гиперлипидемии путем метаболомики. Кроме того, интеграционный анализ показал, что эффекты вмешательства были связаны с CYP1A1, AChE и MGAM, а также с корректировкой L-кинуренина, кортикостерона, ацетилхолина и рафинозы, в основном с участием пути метаболизма триптофана. Молекулярный докинг гарантирует, что вышеуказанные ингредиенты, действующие на белковые мишени, связанные с гиперлипидемией, играют ключевую роль в снижении уровня липидов. Таким образом, это исследование предоставило новую возможность для профилактики и лечения гиперлипидемии.
Гиперлипидемия является распространенным метаболическим заболеванием с серьезными последствиями для здоровья человека, а также основным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний1. В последнее время наблюдается тенденция к снижению возрастного заболевания, и молодые люди стали более восприимчивыми из-за длительного нерегулярного образа жизни и нездоровых привычек питания2. В клинике для лечения гиперлипидемии применялись различные препараты. Например, одним из наиболее часто используемых препаратов для пациентов с гиперлипидемией и связанными с ней атеросклеротическими расстройствами являются статины. Однако длительное применение статинов имеет побочные эффекты, которыми нельзя пренебрегать, которые приводят к плохому прогнозу, такие как непереносимость, резистентность к лечению и нежелательные явления 3,4. Эти недостатки стали дополнительными болями для пациентов с гиперлипидемией. Поэтому следует предложить новые методы лечения для стабильной гиполипидемической эффективности и меньшего количества побочных эффектов.
Традиционная китайская медицина (ТКМ) широко используется для лечения заболеваний из-за ее хорошей эффективности и небольшого количества побочных эффектов5. Fructus Phyllanthi (FP), сухофрукты Phyllanthus emblica Linn. (широко известный как ягода амлы или индийский крыжовник), является известным лекарственным и пищевым материалом, гомологичным для традиционных китайских и индийских лекарств 6,7. Это лекарство использовалось для очищения от жары, охлаждения крови и улучшения пищеварения в соответствии с теориями ТКМ8. Современные фармакологические исследования показали, что FP богат биологически активными соединениями, такими как галловые кислоты, эллаговые кислоты и кверцетин9, которые отвечают за ряд многогранных биологических свойств, действуя как антиоксидант, противовоспалительное средство, средство защиты печени, антигиполипидемическое и так далее10. Недавние исследования также показали, что FP может эффективно регулировать липиды крови пациентов с гиперлипидемией. Например, Variya et al.11 продемонстрировали, что фруктовый сок FP и его основной химический ингредиент галловая кислота могут снижать уровень холестерина в плазме и уменьшать инфильтрацию масла в печени и аорте. Терапевтическая эффективность была связана с регуляцией FP в увеличении экспрессии рецептора-альфа, активируемого пролифератором пероксисом, и снижении липогенной активности печени. Тем не менее, основной механизм FP в улучшении гиперлипидемии должен быть дополнительно изучен, поскольку его биологически активные ингредиенты довольно обширны. Мы стремились изучить потенциальный механизм терапевтической эффективности ФП, который может быть полезен для дальнейшей разработки и использования этого лекарства.
В настоящее время сетевая фармакология рассматривается как целостная и эффективная методика изучения терапевтического механизма ТКМ. Вместо того, чтобы искать отдельные болезнетворные гены и лекарства, лечащие исключительно индивидуальную мишень, строится полная сеть лекарств-ингредиентов-генов-заболеваний, чтобы найти многоцелевой механизм многокомпонентного лекарственного средства в отношении их комплексного лечения12. Этот метод особенно подходит для ТКМ, так как их химический состав огромен. К сожалению, сетевая фармакология может быть использована только для прогнозирования целей, на которые влияют химические ингредиенты в теории. Эндогенные метаболиты в модели заболевания следует наблюдать, чтобы подтвердить эффективность сетевой фармакологии. Метод метаболомики, появившийся с развитием системной биологии, является важным инструментом мониторинга изменений эндогенных метаболитов13. Изменения в метаболитах отражают устойчивые изменения состояния хозяина, что также является важным показателем для изучения внутреннего механизма. Некоторые исследователи успешно интегрировали сетевую фармакологию и метаболомику для изучения механизма взаимодействия между лекарствами и заболеваниями14,15.
В этой статье исследуются механистические основы ФП против гиперлипидемии путем интеграции методов сетевой фармакологии и метаболомики. Сетевая фармакология была применена для анализа взаимосвязи между основными активными ингредиентами в FP и молекулярными мишенями для гиперлипидемии. Впоследствии была проведена метаболомика для наблюдения изменения эндогенных метаболитов на животной модели, что может объяснить действие лекарства на метаболическом уровне. По сравнению с применением только сетевой фармакологии или метабономики, этот интегрированный анализ обеспечил более конкретный и всеобъемлющий механизм исследования. Кроме того, стратегия молекулярного докинга использовалась для анализа взаимодействия между активными ингредиентами и ключевыми белками. В целом, этот комплексный подход может компенсировать отсутствие экспериментальных данных по сетевой фармакологии и отсутствие эндогенного механизма для метода метаболомики и может быть использован для анализа терапевтического механизма натуральной медицины. Основная схематическая блок-схема протокола показана на рисунке 1.
В последние годы уровень заболеваемости гиперлипидемией увеличивается, в основном из-за долгосрочных нездоровых привычек питания. ТКМ и ее химические ингредиенты обладают различной фармакологической активностью, которая была широко изучена в последние годы37,38<sup cl…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано Группой разработки продуктов и инноваций ТКМ «Сохранение здоровья и реабилитация» (2022C005) и Исследование трансграничной интеграции нового бизнеса «Сохранение здоровья и реабилитация +».
101-3B Oven | Luyue Instrument and Equipment Factory | ||
80312/80302 Glass Slide | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | ||
80340-1630 Cover Slip | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | ||
AccucoreTM C18 (3 mm × 100 mm, 2. 6 μm) | Thermo Fisher Scientific | ||
Acetonitrile | Fisher Chemical | A998 | Version 1.5.6 |
ACQUITY UPLC HSS T3 Column (2.1 mm × 100 mm, 1.8 μm) | Thermo Fisher Scientific | ||
Aethanol | Fisher Chemical | A995 | Version 3.0 |
Ammonia Solution | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1336-21-6 | Version 3.9.1 |
AutoDockTools | Scripps Institution of Oceanography | ||
BS-240VT Full-automatic Animal Biochemical Detection System | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. | ||
Compound Discoverer | Thermo Fisher Scientific | ||
Cytoscape | Cytoscape Consortium | ||
DM500 Optical Microscope | Leica | ||
DV215CD Electronic Balance | Ohaus Corporation ., Ltd | T15A63 | |
Ethyl Alcohol | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 64-17-5 | |
Formic Acid | Fisher Chemical | A118 | |
HDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A112-1-1 | |
Hematoxylin Staining Solution | Biosharp | BL700B | |
High Fat Diet | ENSIWEIER | 202211091031 | |
Hitachi CT15E/CT15RE Centrifuge | Hitachi., Ltd. | ||
Homogenizer | Oulaibo Technology Co., Ltd | ||
Hydrochloric Acid | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 7647-01-0 | |
Image-forming System | LIOO | ||
JB-L5 Freezer | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JB-L5 Tissue Embedder | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JK-5/6 Microtome | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
JT-12S Hydroextractor | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | ||
KQ3200E Ultrasonic Cleaner | Kun Shan Ultrasonic Instruments Co., Ltd | ||
LDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A113-1-1 | |
Male C57BL/6 Mice | SBF Biotechnology Co., Ltd. | Version 2.3.2 | |
Neutral Balsam | Shanghai Yiyang Instrument Co., Ltd | 10021190865934 | |
Pure Water | Guangzhou Watson's Food & Beverage Co., Ltd | GB19298 | |
PyMOL | DeLano Scientific LLC | Version 14.1 | |
RE-3000 Rotary Evaporator | Yarong Biochemical Instrument Factory ., Ltd | ||
RM2016 Pathological Microtome | Shanghai Leica Instruments Co., Ltd | Version 26.0 | |
SIMCA-P | Umetrics AB | ||
Simvastatin | Merck Sharp & Dohme., Ltd | 14202220051 | |
SPSS | International Business Machines Corporation | ||
TC Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A111-1-1 | |
TG Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A110-1-1 | |
UPLC-Q-Exactive Quadrupole Electrostatic Field Orbital Hydrazine High Resolution Mass Spectrometry | Thermo Fisher Scientific | ||
Vortex Vibrator | Beijing PowerStar Technology Co., Ltd. | LC-Vortex-P1 | |
Xylene | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1330-20-7 |