هنا ، نقدم بروتوكولا يصف علم الأدوية الشبكي وتقنيات الالتحام الجزيئي لاستكشاف آلية عمل Jiawei Shengjiang San (JWSJS) في علاج اعتلال الكلية السكري.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا يصف علم الأدوية الشبكي وتقنيات الالتحام الجزيئي لاستكشاف آلية عمل Jiawei Shengjiang San (JWSJS) في علاج اعتلال الكلية السكري.
كنا نهدف إلى الخوض في الآليات التي يقوم عليها عمل Jiawei Shengjiang San (JWSJS) في علاج اعتلال الكلية السكري ونشر علم الأدوية الشبكي. باستخدام علم الأدوية الشبكي وتقنيات الالتحام الجزيئي ، توقعنا المكونات والأهداف النشطة ل JWSJS وأنشأنا شبكة "هدف مكون الدواء" الدقيقة. تم استخدام تحليلات إثراء الأنطولوجيا الجينية (GO) وموسوعة كيوتو للجينات والجينومات (KEGG) لتمييز المسارات العلاجية وأهداف JWSJS. تم نشر Autodock Vina 1.2.0 للتحقق من الالتحام الجزيئي ، وتم إجراء محاكاة ديناميكيات جزيئية 100 نانوثانية لتأكيد نتائج الالتحام ، تليها التحقق من في الجسم الحي . كشفت النتائج أن JWSJS تشترك في 227 هدفا متقاطعا مع اعتلال الكلية السكري ، مما أدى إلى بناء طوبولوجيا شبكة تفاعل البروتين والبروتين. يشير تحليل التخصيب KEGG إلى أن JWSJS يخفف من اعتلال الكلية السكري عن طريق تعديل الدهون وتصلب الشرايين ، ومسار إشارات PI3K-Akt ، وموت الخلايا المبرمج ، ومسار إشارات HIF-1 ، مع بروتين كيناز المنشط للميتوجين 1 (MAPK1) ، MAPK3 ، مستقبلات عامل نمو البشرة (EGFR) ، وكيناز بروتين سيرين / ثريونين 1 (AKT1) تم تحديدها كأهداف جماعية لمسارات متعددة. أكد الالتحام الجزيئي أن المكونات الأساسية ل JWSJS (كيرسيتين وحمض بالميتوليك ولوتولين) يمكن أن تثبت التشكل مع ثلاثة أهداف محورية (MAPK1 و MAPK3 و EGFR) من خلال الترابط الهيدروجيني. أشارت الفحوصات في الجسم الحي إلى زيادة ملحوظة في وزن الجسم وانخفاض في بروتين المصل السكري (GSP) ، وكوليسترول البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL-C) ، ويوريدين ثلاثي الفوسفات (UTP) ، ومستويات الجلوكوز في الدم الصائم (FBG) بسبب JWSJS. سلط المجهر الإلكتروني إلى جانب الهيماتوكسيلين والإيوزين (HE) وتلطيخ حمض شيف الدوري (PAS) الضوء على إمكانات كل مجموعة علاجية في التخفيف من تلف الكلى بدرجات متفاوتة ، مما يدل على انخفاضات متنوعة في p-EGFR و p-MAPK3 / 1 و BAX ، وزيادات في تعبير BCL-2 في أنسجة الكلى للفئران المعالجة. بشكل قاطع ، تشير هذه الأفكار إلى أن الفعالية الوقائية ل JWSJS على اعتلال الكلية السكري قد تترافق مع قمع تنشيط مسار إشارات EGFR / MAPK3 / 1 وتخفيف موت الخلايا المبرمج للخلايا الكلوية.
داء السكري (DM) هو مرض مزمن يؤثر على أنظمة متعددة ويمكن أن يسبب مضاعفات مختلفة بسبب ارتفاع السكر في الدم المستمر ، مثل اعتلال الكلية السكري (DN) واعتلال الشبكية والاعتلال العصبي1. DN هو أحد المضاعفات الخطيرة لمرض الكلى DM ، وهو ما يمثل حوالي 30٪ -50٪ من مرض الكلى في المرحلة النهائية (ESRD) 2. مظاهره السريرية هي بيلة الزلال الدقيقة ، والتي يمكن أن تتطور إلى ESRD تتميز بزيادة الحجم الكبيبي ، تضخم اللحمة الوسيطة ، والغشاء القاعدي الكبيبيالسميك 3. التسبب في DN معقد ولم يتم توضيحه بالكامل. تستخدم الطرق السريرية مثل خفض نسبة الجلوكوز في الدم ، وتنظيم ضغط الدم ، وتقليل البيلة البروتينية في الغالب لتأخير تقدمها ، ولكن التأثير عام.
حاليا ، لم يتم العثور على دواء محدد لعلاج DN4. لعدة قرون ، ومع ذلك ، فقد استخدمت الأدوية العشبية الصينية على نطاق واسع في علاج DM ومضاعفاته5 وحسنت الأعراض السريرية للمرضى وتأخر تطور المرض. نظرا لمزايا التأثيرات متعددة المكونات والأهداف ومتعددة المسارات ، من المتوقع أن تكون الأدوية العشبية الصينية مصدرا دوائيا مبتكرا لعلاج DN6.
نشأت "Shengjiang san" من "Wanbing Huichun" من قبل الطبيب الطبي في عهد أسرة مينغ غونغ تينغ شيان. يصف كتاب "Neifu Xianfang" استخدام Bombyx Batryticatus و Cicadae Periostracum و Curcumaelongae Rhizoma و Radix Rhei et Rhizome. بناء على ذلك ، بعد إضافة Hedysarum Multijugum Maxim و Epimrdii Herba و Smilacis Glabrae Rhixoma ، فإنه يمارس وظيفة shengjiang san المتمثلة في زيادة الوضوح وتقليل التعكر وإطلاق "الحرارة" الراكدة وتنسيق "qi" والدم 7,8. كما أنه يزيد من تأثير تقوية الطحال وتنغيم الكلى. تتوافق فعاليته مع التسبب في "تشي" DN في الارتفاع والانخفاض بسبب نقص "الطاقة الحيوية" والجفاف المفرط و "الحرارة" وركود "الحرارة" الناجم عن إنرجايزرثلاثي 7,8.
أظهرت الدراسات السريرية السابقة أن الأدوية العشبية الصينية قد استخدمت لعلاج DM ومضاعفاته ، وقد ثبت أن jiawei shengjiang san (JWSJS) ينظم نسبة الجلوكوز في الدم والدهون ، ويقلل من البيلة البروتينية ، ويحسن بشكل كبير الفعالية السريرية للمرضى الذين يعانون من DN7 المبكر. تم تأكيد قدرة JWSJS على تقليل مستويات البروتين البولي والجلوكوز في الدم في فئران DN من خلال الدراسات السابقة. يحدث هذا على الأرجح عن طريق تثبيط مسارات إشارات TXNIP / NLRP3 و RIP1 / RIP3 / MLKL ، والحد من داء بيروبتوسيس podocyte ، ومنع موت الخلايا المبرمج الناخر في الأنسجة الكلوية للفئران DN ، وبالتالي تحقيق الحماية الكلوية9. يمكن ل JWSJS تنظيم تعبير بروتين النيفرين والبودوسين وتقليل إصابة الخلايا البدوية في فئران DN ، مما يشير إلى أن JWSJS له تأثير مثبط على إصابة podocyte. JWSJS له تأثير معين مضاد ل DN مع ملفات تعريف أمان جيدة ، ولكن هناك القليل من الأبحاث حوله ، ويركز هذا العمل في الغالب على pyroptosis وموت الخلايا المبرمج النخرية. الأدبيات ليست عميقة أو منهجية بما فيه الكفاية10. أكدت النتائج السابقة التي توصلنا إليها أن JWSJS يمكن أن تقلل من البيلة البروتينية وتخفف من تلف الكلى في فئران DN7. ومع ذلك ، لا يوجد سوى عدد قليل من الدراسات حول آلية JWSJS لعلاج DN ، وهذه تفتقر إلى العمق والتنظيم. وبالتالي ، تهدف هذه الدراسة إلى تحليل المواد الجزيئية وآليات عمل JWSJS لعلاج DN باستخدام علم الأدوية الشبكي وتوفير أساس متين للبحث في المستقبل.
علم الأدوية الشبكي هو طريقة ناشئة لدراسة آلية عمل الدواء ، بما في ذلك المعلوماتية الكيميائية ، وبيولوجيا الشبكة ، والمعلوماتية الحيوية ، وعلم الأدوية11،12. يشبه تصميم أبحاث علم الصيدلة الشبكي إلى حد كبير المفهوم الشامل للطب الصيني التقليدي13,14 ، وهو طريقة مهمة لدراسة آلية الأدوية العشبية الصينية. يمكن للالتحام الجزيئي دراسة التفاعلات بين الجزيئات والتنبؤ بأنماط ارتباطها وتقاربها. برز الالتحام الجزيئي كتقنية حاسمة في مجال أبحاث الأدوية بمساعدة الكمبيوتر15. لذلك ، قامت هذه الدراسة ببناء شبكة تفاعل JWSJS-DN المستهدفة من خلال علم الأدوية الشبكي وطرق الالتحام الجزيئي التي توفر أساسا موثوقا ونظريا لمزيد من الاستكشاف لمعالجة DN باستخدام JWSJS.
تم الحفاظ على جميع واستخدامها وفقا لدليل المجلس القومي للبحوث الأمريكي لرعاية واستخدام المختبر ، الإصدار الثامن ، وتم الإبلاغ عنها على النحو الموصى به في إرشادات REACH16،17. أجريت الدراسة وفقا لدليل المجلس القومي الصيني للبحوث لرعاية واستخدام المختبر وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة أخلاقيات بجامعة خبي للطب الصيني (DWLL2019030).
1. المكونات النشطة JWSJS والمجموعة المستهدفة
2. DN جمع الهدف المقابل
3. الالتحام الجزيئي
4. المحاكاة الديناميكية الجزيئية
5. التحقق من صحة التجارب على
6. الأساليب الإحصائية
بعد البروتوكول ، تم الحصول أخيرا على 90 مكونا نشطا من JWSJS من التحليل بعد الفحص وإلغاء البيانات المكررة وفقا للمعايير المحددة ل OB و DL. وشملت هذه الأنواع 20 نوعا من Hedysarum multijugum مكسيم ، و 23 نوعا من Epimrdii Herba ، و 15 نوعا من Smilacis Glabrae Rhixoma ، و 16 نوعا من Radix Rhei et Rhizome ، وأربعة أنواع من Curcumaelongae Rhizoma ، و 15 نوعا من Cicadae Periostracum ، وستة أنواع من مكونات Bombyx Batryticatus . نظرا لوجود العديد من المكونات النشطة في JWSJS ، يتم سرد 20 فقط (انظر الجدول 1). بعد إلغاء البيانات المكررة ، تم الحصول أخيرا على 396 هدفا يتوافق مع المكونات النشطة ل JWSJS.
بعد البحث عن الجينات المرتبطة بالمرض ، تم الحصول أخيرا على 3035 جينا مستهدفا مرتبطا ب DN بعد الدمج وإزالة البيانات المكررة. تمت مقارنة الأهداف المقابلة من DN وتحليلها مع أهداف المكونات النشطة للأدوية. تم تحديد التقاطع ، مما أدى إلى 227 هدفا تقاطعيا ل JWSJS و DN. ثم تم رسم مخطط واين (انظر الشكل 1 أ). تم بناء مخطط شبكة "هدف مكون الدواء" باستخدام برنامج Cytoscape 3.8.0 (انظر الشكل 1B) ، وتم إجراء التحليل الطوبولوجي. تم تصنيف كل عقدة من الأعلى إلى الأدنى وفقا لقيمة الدرجة. كانت المكونات الخمسة الأولى للأدوية هي كيرسيتين وحمض بالميتوليك ولوتولين وكيمبفيرول ونارينجينين ، وكانت الأهداف الخمسة الأولى هي PTGS2 و PTGS1 و NCoA2 و AR و ESR1.
بعد ذلك ، تم تطوير شبكة PPI لأهداف تقاطع JWSJS و DN (196 عقدة و 1714 حافة بمتوسط قيمة درجة 17.4). علاوة على ذلك ، تم الحصول على سبعة أهداف رئيسية قد تكون الأهداف الرئيسية ل JWSJS لعلاج DN بعد ثلاثة فحوصات: MAPK14 و TP53 و MAPK3 و MYC و HIF1A و ESR1 و MAPK1 (انظر الشكل 1C).
بعد ذلك ، تم إجراء تحليل التخصيب GO للتكهن بالخصائص البيولوجية لهدف JWSJS في معالجة DN. من بين BP و CC و MF ، يتم رسم الإدخالات العشرة الأولى المخصبة في الشكل 1D. أظهرت النتائج أن JWSJS يمكن أن ينظم تكاثر الخلايا والتمايز وموت الخلايا المبرمج عن طريق الارتباط بعوامل النسخ وكينازات البروتين في الطوافات الغشائية والمجالات الدقيقة الغشائية ، مما يؤدي إلى تأثير علاجي على DN. تم إجراء تحليل إثراء مسار KEGG على الأهداف المشاركة لاستكشاف مسارات العمل المحتملة ل JWSJS في DN. يتم رسم المسارات الثلاثين الأولى المخصبة في الشكل 1E. تظهر النتائج أن علاج JWSJS ل DN قد يعمل على 181 مسارا للإشارات ، تتضمن بشكل أساسي الدهون وتصلب الشرايين ، ومسار إشارات PI3K-Akt ، والتسرطن الكيميائي ، والتهاب الكبد ، وسرطان البروستاتا ، وموت الخلايا المبرمج ، ومسار إشارات HIF-1 ، ومسار إشارات TNF.
لمزيد من استكشاف أهداف أول 30 مسارا غنيا ب KEGG ، استخدمنا برنامج Cytoscape 3.8.0 لإنشاء خريطة شبكة علاقة مسار إشارات KEGG لل DN المعالج ب JWSJS. تم العثور على MAPK1 و MAPK3 و EGFR و AKT1 لتكون أهدافا لمسارات متعددة تعمل معا (انظر الشكل 1F) ، مما يشير إلى أن هذه البروتينات قد تلعب دورا مركزيا في التوسط في تأثيرات JWSJS على DN.
لمزيد من التحقق من صحة الأهداف المحتملة ل JWSJS في معالجة DN ، قمنا بعد ذلك بفحص ثلاثة أهداف رئيسية ، MAPK1 و MAPK3 و EGFR ، مع قيم درجة عالية في شبكة PPI وشبكة مسار إشارات KEGG. تم إرساؤها جزيئيا بالكيرسيتين وحمض البالميتوليك واللوتولين - المكونات الثلاثة الأولى للنوى في JWSJS لعلاج DN. شروط فحص معرف PDB هي كما يلي: (1) أن تكون مشتقة من البشر. (2) القرار المطابق ≤ 5.2Å ، أي أصغر ما يمكن ؛ (3) يجب أن يكون التسلسل المطابق كاملا قدر الإمكان ، أي يجب أن يحتوي المركب الهيكلي على معلومات ليجند جزيء صغير ؛ و (4) يجب أن تكون قيمة الأس الهيدروجيني البلوري قريبة قدر الإمكان من النطاق الفسيولوجي الطبيعي لجسم الإنسان35. أخيرا ، كانت معرفات PDB ل MAPK1 و MAPK3 و EGFR هي 4QTA و 4QTB و 7JXQ.
للتحقق من موثوقية برنامج AutoDock لنظام الإرساء في هذه الدراسة36 ، قمنا أولا بإعادة إرساء البروتينات الثلاثة ل MAPK1 و Mapk3 و EGFR. تم تراكب تشكل الربيطة في البنية البلورية الأصلية للبروتينات الثلاثة المستهدفة مع الروابط بعد الالتحام (الشكل 2 أ). ثم تم حساب قيم انحراف الجذر المتوسط التربيعي (RMSD) بين تشكيل الربيطة بعد الالتحام والبنية البلورية الأصلية. كانت قيم RMSD 1.129 و 1.201 و 1.877 Å ، على التوالي ، وكلها ≤ 2Å. أظهر هذا أن طريقة الالتحام كانت موثوقة ويمكن استخدامها للتحقق من الالتحام الجزيئي التالي. لمقارنة وإعلان الإمكانات المثبطة للمكونات الأساسية ، تم استخدام الروابط الأصلية ل MAPK1 و MAPK3 و EGFR كعناصر تحكم. توقع تحليل الالتحام بنجاح طاقة الربط بين اللوتولين وحمض البالميتوليك والكيرسيتين والأهداف الأساسية الثلاثة. كانت هذه كلها سلبية وأقل من -637 ؛ انظر الجدول 2. وتجدر الإشارة إلى أن الالتحام الجزيئي بين اللوتولين و MAPK1 له أعلى حجم تجويف وأقل طاقة ربط. بشكل عام ، أظهرت نتائج الالتحام الجزيئي أن اللوتولين وحمض البالميتوليك والكيرسيتين كان لها نشاط ربط جيد مع ثلاثة أهداف أساسية (الشكل 2B ، C).
يتم استخدام RMSD لتحديد متوسط تغيرات الإزاحة لمجموعة مختارة من الذرات فيما يتعلق بالإطار المرجعي. وفي الوقت نفسه ، يميز RMSF بشكل فعال التغيرات الموضعية على طول سلسلة البروتين. يوضح مخطط RMSD (الشكل 2D) أن قيم RMSD لمركب اللوتولين-MAPK1 ومركب كيرسيتين-MAPK3 استقرت في حدود 5 نانوثانية. أظهر مجمع اللوتولين-EGFR تذبذب RMSD يتراوح بين 0-35 نانوثانية. استقرت هذه القيمة عند 35 نانوثانية حتى نهاية محاكاة 100 نانوثانية MD. تفاعلت جميع المجمعات بثبات في نهاية محاكاة 100 ns MD. تم تقييم قيمة RMSF من مسار محاكاة MD: الذرات في الموقع النشط والسلسلة الرئيسية التي تذبذبت ضمنا الحد الأدنى من التغيير المطابق ، مما يشير إلى أن مركب الرصاص المذكور مثبت بشكل آمن داخل تجويف جيب ربط البروتين المستهدف. أظهرت نتائج RMSF تقلبات محدودة في الهياكل المعقدة.
أخيرا ، نتحقق من النتائج المذكورة أعلاه في الجسم الحي. لاحظنا أولا أن وزن الفئران في المجموعة النموذجية انخفض بشكل ملحوظ ، وزاد نظام الأفضليات المعمم و LDL-C و UTP و FBG بشكل ملحوظ (P < 0.05). زاد وزن جسم الفئران بشكل ملحوظ في مجموعة irbesartan وكل مجموعة JWSJS مقابل المجموعة النموذجية. انخفض نظام الأفضليات المعمم و LDL-C و UTP و FBG بدرجات مختلفة (P < 0.05 ؛ انظر الجدول 3).
بعد ذلك ، أظهر تلطيخ HE أن الكبيبات في المجموعة الطبيعية لها حجم طبيعي. كانت منتظمة وواضحة في الهيكل ولها غشاء قاعدي أملس ، وأنابيب كلوية مرتبة بدقة ، ولا تسلل للخلايا الالتهابية. في المجموعة النموذجية ، كانت الكبيبات متضخمة ، وكان الغشاء القاعدي سميكا ، وزادت المصفوفة المتوسطة. تم اختراق الخلالي بالخلايا الالتهابية. تم تخفيف المظاهر المرضية لكل مجموعة إدارة بدرجات مختلفة مقارنة بالمجموعة النموذجية (انظر الشكل 3 أ).
أظهر تلطيخ PAS أن مجموعة النموذج قد زادت من الأحجام الكبيبية ، والغشاء القاعدي السميك ، وزادت المصفوفة المتوسطة مقابل المجموعة العادية. تم تخفيف هذه المظاهر المرضية بشكل كبير من قبل كل مجموعة إدارة (انظر الشكل 3 ب). باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ ، وجدنا أن الغشاء القاعدي الكبيبي في المجموعة النموذجية كان سميكا مقابل المجموعة العادية. نمت المصفوفة الوسيطة ، وتم دمج عمليات قدم podocyte على نطاق واسع. تم تخفيف المظاهر المجهرية للفئران في كل مجموعة إدارة بدرجات متفاوتة مقابل المجموعة النموذجية (انظر الشكل 3C).
أخيرا ، تم الكشف عن تعبيرات إجمالي EGFR و p-EGFR و MAPK3 / 1 و p-MAPK3 / 1 لمعرفة ما إذا كانت قد تغيرت في فئران DN المعالجة ب JWSJS. لم يكن هناك تغيير كبير في إجمالي تعبير EGFR و MAPK3 / 1 في مجموعات النموذج مقابل المجموعة العادية. زاد التعبير عن p-EGFR و p-MAPK3 / 1 و BAX بشكل ملحوظ ، وانخفض تعبير BCL-2 بشكل ملحوظ. مقابل المجموعة النموذجية ، تم تقليل التعبير عن p-EGFR و p-MAPK3 / 1 و BAX بشكل كبير ، وتم تنظيم تعبير BCL-2 بشكل كبير بدرجات متفاوتة في أنسجة كلى الفئران في كل مجموعة جرعات (الشكل 3D ، E). تم تأكيد هذه النتيجة من خلال الكيمياء الهيستولوجية المناعية (الشكل 3F ، G). أظهرت هذه الدراسة أن JWSJS يمكن أن تحمي الكلى في فئران DN من خلال تنظيم التعبير عن بروتينات p-EGFR و p-MAPK3 / 1 و BAX و BCL-2 وتقليل موت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام qPCR لتقييم مستويات التعبير ل MAPK3 و MAPK1 و EGFR mRNA عبر مجموعات مختلفة. كشفت النتائج أن التعبير النسبي في مجموعة DN كان أعلى بكثير مقارنة بالمجموعة الضابطة ، وكذلك مجموعات Irbesartan و JWSJS-L و JWSJS-M و JWSJS-H. وتؤكد هذه النتيجة النتائج الأولية (الشكل 3 ح).

الشكل 1: أوضح علم الأدوية الشبكي الأهداف المحتملة ل JWSJS ومسارات الإشارات في اعتلال الكلية السكري. (أ) مخطط فن للأهداف المتقاطعة ل JWSJS واعتلال الكلية السكري. يمثل اللون الأخضر عدد الأهداف العلاجية لمكونات JWSJS ، ويمثل اللون الأرجواني عدد الأهداف ذات الصلة ب DN. يمثل الجزء المتقاطع عدد الأهداف المتقاطعة (أي عدد أهداف JWSJS ل DN). (ب) مخطط شبكة "هدف مكون الدواء" ل JWSJS في علاج DN. يمثل اللون الأزرق الفاتح الأهداف ذات الصلة ل JWSJS لعلاج DN. يمثل الفوشيه العنصر النشط في Bombyx Batryticatus. يمثل اللون الأخضر المكونات النشطة ل Hedysarum Multijugum Maxim. يمثل اللون الأزرق الداكن المكونات النشطة ل Radix Rhei et Rhizome. الأحمر يمثل المكونات النشطة من الزيز السمحاق . يمثل اللون الأرجواني المكونات النشطة ل Epimrdii Herba. يمثل اللون الأصفر المكونات النشطة ل Smilacis Glabrae Rhixoma. يمثل اللون الأزرق السماوي المكونات النشطة لجذمور الكركم. (ج) شبكة PPI لأهداف تقاطع JWSJS و DN. (د) أهم 10 جينات تم تحديدها من خلال تحليل الأنطولوجيا للجينات المستهدفة للعلاج المتورطة في علاج JWSJS للحمض النووي. (ه) أهم 30 جينا تم تحديدها من خلال تحليل مسار الجينات المستهدفة للعلاج المتورطة في علاج JWSJS للحمض النووي. (F) شبكة العلاقة لمسار إشارات KEGG في معالجة DN بواسطة JWSJS. تمثل الرموز الصفراء مسارات الإشارة. تمثل الرموز الزرقاء أهداف العمل. يشير الرسم البياني الأكبر إلى أن المزيد من المسارات متصلة به. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تصور مسارات الالتحام الجزيئي والديناميات الجزيئية ل JWSJS في علاج اعتلال الكلية السكري. (أ) تمت مقارنة توافقات الربيطة في التركيب البلوري الأصلي لمعقدات البروتين المستهدفة الثلاثة 7JXQ (a) و 4QTA (b) و 4QTB (c) مع توافقات الرباط بعد الالتحام. الأخضر والبرتقالي والوردي هي البروتينات المستهدفة EGFR و MAPK1 و MAPK3 على التوالي. الذهب هو جزيء الليجند الأصلي ، والأزرق هو جزيء الليجند بعد الالتحام. (ب) تصور الالتحام الجزيئي 3D ل JWSJS في علاج اعتلال الكلية السكري. الأخضر والبرتقالي والوردي هي البروتينات المستهدفة 7JXQ و 4QTA و 4QTB على التوالي. يمثل 1a-3a مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB مع المانع الأصلي (الأزرق). يمثل 1b-3b مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB و luteolin (أصفر). يمثل 1c-3c مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB وحمض البالميتوليك (الفوشيه). يمثل 1d-3d مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB والكيرسيتين (أرجواني). (ج) تصور الالتحام الجزيئي 2D ل JWSJS في علاج اعتلال الكلية السكري. يمثل 1a-3a مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB مع المانع الأصلي. يمثل 1b-3b مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB و luteolin. يمثل 1c-3c مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB وحمض البالميتوليك. يمثل 1d-3d مخطط التفاعل ل 7JXQ و 4QTA و 4QTB والكيرسيتين. (د) تحليل RMSD و RMSF لمسارات الديناميات الجزيئية ل (أ) اللوتولين والبروتين المستهدف 7JXQ ، (ب) اللوتولين والبروتين المستهدف 4QTA ، و (ج) كيرسيتين والبروتين المستهدف 4QTB المعقدات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: يخفف JWSJS من إصابة الكلى ويثبط تنشيط مسار إشارات EGFR / MAPK3 / 1 في تجارب الجسم الحي . (أ) تلطيخ HE و (ب) تلطيخ حمض شيف الدوري (PAS) لأنسجة كلى الفئران في مجموعات مختلفة (التكبير ، 200x ؛ ن = 10). (ج) المجهر الإلكتروني النافذ لأنسجة الكلى في مجموعات مختلفة من الفئران (التكبير ، 5000x ؛ n = 3). (د) EGFR و p-EGFR و MAPK3 / 1 و p-MAPK3 / 1 و BAX و BCL-2 في أنسجة الكلى للفئران المصابة بالسكري من خلال النشاف الغربي (ن = 3). (ه) التحليل الإحصائي لتعبير p-EGFR و p-MAPK3/1 و BAX و BCL-2. (F) التحليل الكيميائي المناعي لتعبير p-EGFR و p-MAPK3/1 في المجموعات الست (n = 6). (ز) التحليل الإحصائي لتعبير p-EGFR و p-MAPK3/1. (H) تحليل qPCR لتعبير MAPK3 و MAPK1 و EGFR mRNA في ست مجموعات. * P < 0.05 مقابل التحكم. ** P < 0.01 مقابل السيطرة. ▲P < 0.05 مقابل DN. ▲▲P < 0.01 مقابل DN. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الجدول 1: معلومات عن بعض المكونات النشطة ل JWSJS. يعطي تفاصيل حول كل مكون وخصائصه أو خصائصه. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
الجدول 2: جدول نتائج الالتحام للأهداف الأساسية والمكونات النشطة الرئيسية ل JWSJS. يعرض الجدول نتائج دراسات الالتحام للأهداف الأساسية والمكونات النشطة الرئيسية ل JWSJS. يوضح هذا الجدول كيفية تفاعل هذه المكونات مع أهدافها الخاصة ، والتي يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لآلية عمل JWSJS. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
الجدول 3: تأثير JWSJS على وزن الجسم والمؤشرات الكيميائية الحيوية في الفئران المصابة باعتلال الكلية السكري (معبرا عنه بمتوسط ± الانحراف المعياري ، ن = 10). مقارنة بالمجموعة العادية: * P < 0.05. مقارنة بمجموعة الطرازات: # P < 0.05. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
استخدمت دراستنا مزيجا من علم الأدوية الشبكي ، والالتحام الجزيئي ، والنماذج الحيوانية في الجسم الحي . وتمثلت إحدى الخطوات الحاسمة في إنشاء شبكة "هدف مكون الدواء"، التي كانت حاسمة لتحديد الآليات المحتملة ل JWSJS في معالجة DN، مع التركيز بشكل خاص على تفاعلها مع مسار الإشارات EGFR/MAPK3/1.
خلال هذه الدراسة ، أجرينا العديد من التعديلات ، لا سيما في عملية الالتحام الجزيئي ، لتعزيز دقة توقعاتنا. ركز استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل أساسي على تحسين ظروف النموذج الحيواني في الجسم الحي لضمان ملاءمته للحمض النووي البشري. من خلال تحديد المكونات والأهداف النشطة الرئيسية ل JWSJS ، توفر هذه الدراسة أساسا نظريا لمزيد من البحث والتطوير ل JWSJS كمرشح دوائي محتمل لعلاج DN.
بحثت الدراسة في الآلية المحتملة لعمل JWSJS في الحد من موت الخلايا المبرمج الكلوي في DN. أظهرت نتائج الالتحام الجزيئي أن الكيرسيتين وحمض البالميتوليك واللوتولين لها أنشطة ربط منتظمة بالأهداف الرئيسية ، بما في ذلك MAPK1 و MAPK3 و EGFR. لقد اخترنا هذه الأهداف لمزيد من الدراسة بسبب عملها المشترك في مسارات متعددة. في فئران DN ، أدى علاج JWSJS إلى انخفاض كبير في مستويات FBG و GSP ، وتحسين في UTP و LDL-C ، وزيادة الوزن ، وتحسين المظاهر المجهرية للأنسجة الكلوية ، مما يشير إلى الفعالية المحتملة ل JWSJS في علاج DN.
موت الخلايا المبرمج هو وضع حرج لموت الخلايا ، ويمكن أن يؤدي عدم التنظيم إلى زيادة خطر الإصابة بأمراض مختلفة38. أظهرت الدراسات السابقة أن فئران DN قد زادت من التعبير عن البروتينات المرتبطة بموت الخلايا المبرمج BAX و caspase-3 ، وزيادة كبيرة في عدد الخلايا المبرمج في الأنسجة الكلوية39,40. أظهرت النتائج أن علاج JWSJS عكس هذه التغييرات ، مما يشير إلى أنه يمكن أن يخفف من موت الخلايا المبرمج في ظل ظروف السكري.
أظهر مزيد من التحقيق في آلية العمل المحتملة ل JWSJS أن لها تأثيرا متعدد الأهداف ومتعدد المسارات على DN. ركزنا على دراسة MAPK1 و MAPK3 و EGFR ، حيث كان لديهم أكبر عدد من مسارات الإثراء. يعد مسار ERK ، الذي يشارك في العديد من العمليات الفسيولوجية والمرضية مثل نمو الخلايا ، والانتشار ، والتمايز ، وموت الخلايا المبرمج ، وإفراز الستيرويد غير الطبيعي ، مسارا أساسيا في مسار نقل إشارة MAPK13،41،42،43. واستنتج أن JWSJS أنقذ موت الخلايا المبرمج عن طريق تثبيط مسار إشارات EGFR / MAPK3 / 1.
وجدنا أيضا أن JWSJS يمكن أن ينظم التعبير عن p-EGFR و p-MAPK3 / 1 ، مما يؤدي إلى مستويات مرتفعة بشكل ملحوظ من Bcl-2 ولكن تنظيم هبوطي ملحوظ ل Bax. وهذا بدوره أدى إلى انخفاض موت الخلايا المبرمج للخلايا الكلوية. تم العثور على نتائج مماثلة في الدراسات السابقة. على سبيل المثال ، أفاد تشن أن حذف EGFR في podocytes يخفف من اعتلال الكلية السكري44. وجد بعض الباحثين أن مسار EGFR / ERK عزز تكاثر وتمايز الخلايا الظهارية المعوية الخنازير9. يمكن أن يؤدي تثبيط EGFR إلى تقليل تنظيم التعبير عن TGF-β و BAX ، وبالتالي تحسين التليف الكلوي وموت الخلايا المبرمج45. تشير هذه النتائج إلى أن JWSJS هي وصفة طبية صينية تقليدية لها دور مهم في العلاج المساعد ل DN عن طريق تثبيط مسار إشارة EGFR / MAPK3 / 1. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لفهم آلية العمل المحتملة ل JWSJS بشكل كامل في علاج DN.
كانت هناك العديد من القيود على هذه الدراسة. أولا ، قد لا يكرر الاعتماد على النماذج الحيوانية بشكل كامل الاستجابة البشرية ل JWSJS. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب تنبؤات علم الأدوية الشبكي ، على الرغم من كونها ثاقبة ، مزيدا من التحقق من الصحة من خلال البيانات التجريبية. من الضروري إجراء مزيد من الدراسات السريرية على البشر للتحقق من صحة النتائج. ثانيا ، على الرغم من أن علم الأدوية الشبكي هو أداة مفيدة لتحليل العلاقات بين الأدوية والأمراض ، إلا أنه يجب تفسير النتائج بحذر لأنها تستند إلى التنبؤات بدلا من البيانات التجريبية. ثالثا ، لا تزال آلية عمل JWSJS لعلاج DN غير واضحة ، وركزت الدراسة فقط على الأهداف المحتملة ل MAPK1 و MAPK3 و EGFR.
يمكن تطبيق الطرق المستخدمة في هذه الدراسة على تركيبات الطب الصيني التقليدي الأخرى ، مما قد يؤدي إلى اكتشاف خيارات علاجية جديدة ل DN والأمراض المعقدة الأخرى. علاوة على ذلك ، يضع هذا النهج الأساس لدمج الطب التقليدي والحديث في البحوث الدوائية المستقبلية. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتوضيح الآليات الجزيئية الكامنة وراء الآثار العلاجية ل JWSJS بشكل كامل. أخيرا ، لم تحقق الدراسة في الآثار الجانبية المحتملة أو السمية ل JWSJS ، وهي اعتبارات مهمة في تطوير أي دواء جديد. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتقييم سلامة JWSJS وضمان تطبيقه السريري.
باختصار ، تبحث هذه الدراسة في المقام الأول في الإمكانات العلاجية ل Jiawei Shengjiang San لاعتلال الكلية السكري باستخدام علم الأدوية الشبكي ، والالتحام الجزيئي ، والتحقق من صحة في الجسم الحي . ويؤكد على الجوانب الإجرائية ، مع التركيز على المنهجية المستخدمة لفهم التفاعلات بين JWSJS ومسار إشارات EGFR / MAPK3 / 1 وكيف يمكن لهذه التفاعلات أن تقلل من موت الخلايا المبرمج في DN.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذه الدراسة من قبل المشروع العام لمؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة خبي ، الصين (رقم H2019423037).
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2 وأقات. SYBR الأخضر qPCR ماستر ميكس | Servicebio ، ووهان ، الصين | G3320-05 | |
| 24 ساعة قياس تكميم بروتين البول (UTP) معهد | نانجينغ جيانتشنغ للهندسة | البيولوجية N / A | |
| 3،3'-Diaminobenzidine | Shanghai Huzheng Biotech ، الصين | 91-95-2 | |
| أداة التحليل الكيميائي الحيوي الأوتوماتيكي | هيتاشي ، اليابان | 7170A | |
| الإيثانول اللامائي | Biosharp ، تيانجين ، الصين | N / A | |
| BAX الأجسام المضادة الأولية | Affinity ، الولايات المتحدة الأمريكية | AF0120 | الأجسام المضادة الأولية للجرذ |
| BCL-2 | تقارب ، الولايات المتحدة الأمريكية | AF6139 | جرذ |
| BX53 مجهر | أوليمبوس ، اليابان | BX53 | |
| بديل الكلوروفورم | ECOTOP ، قوانغتشو ، الصين | ES-8522 | |
| Desmond software ؛ | نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية | إصدار 2019-1 | |
| حمام مائي رقمي بدرجة حرارة ثابتة Changzhou | Jintan Liangyou Instrument ، الصين | DK-8D | |
| EGFR الأجسام المضادة الأولية ؛ | تقارب ، الولايات المتحدة الأمريكية | AF6043 | Rat |
| Embed-812 RESIN | Shell Chemical ، الولايات المتحدة الأمريكية | 14900 | |
| جلوكوز الدم الصائم (FBG) | معهد نانجينغ جيانتشنغ للهندسة البيولوجية | N / A | |
| FC-نوع محلل تسمية الإنزيم كامل الطول الموجي | Multiskan ؛ Thermo, الولايات المتحدة الأمريكية | N/A | |
| GAPDH الأجسام المضادة الأولية | تقارب ، الولايات المتحدة الأمريكية | AF7021 | |
| بروتين مصل الفئران السكري (GSP) | معهد نانجينغ جيانتشنغ للهندسة البيولوجية | غير متاح مجهر | |
| إلكتروني ناقل الحركة | هيتاشي ، اليابان | H-7650 | |
| تلطيخ الهيماتوكسيلين / اليوزين (HE) | Servicebio ، الولايات المتحدة الأمريكية | G1003 | |
| Image-Pro Plus | وسائل الإعلام CYBERNETICS ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | |
| تضخيم PCR في الوقت الحقيقي | للأنظمة الحيوية التطبيقية ، الولايات المتحدة الأمريكية | iQ5 & nbsp ؛ | |
| أقراص إربيسارتان | هانغتشو سانوفي المستحضرات الصيدلانية | N / A | |
| Isopropanol | Biosharp ، تيانجين ، الصين | N / A | |
| & nbsp ؛ حبيبات JWSJS | قوانغدونغ Yifang الصيدلانية | N / A | |
| كوداك محطة صور 2000 مم نظام التصوير | كوداك ، الولايات المتحدة الأمريكية | IS2000 | |
| الكوليسترول منخفض الكثافة (LDL-C) معهد | نانجينغ جيانتشنغ للهندسة | البيولوجية N / A | |
| MAPK3 / 1الأجسام المضادة الأولية ؛ | Affinity ، الولايات المتحدة الأمريكية | AF0155 | |
| الطرد المركزي الطبي | تطوير أدوات مختبر هونان شيانغي ، الصين ؛ | نظام نقل اللطخة عبر اللطخة TGL-16K | |
| الصغير Bio-Rad ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | ||
| نظام الرحلان الكهربائي المصغر | البروتين Bio-Rad ، الولايات المتحدة الأمريكية | N / A | |
| NanoVue Plus مقياس الطيف | الضوئي للرعاية الصحية Bio-Sciences AB ، السويد | 111765 | |
| p-EGFR الأجسام المضادة الأولية ؛ | تقارب, الولايات المتحدة الأمريكية | AF3044 | الفئران |
| الدورية حمض شيف (PAS) تلطيخ الحل | Servicebio, الولايات المتحدة الأمريكية | G1008 | |
| p-MAPK3 / 1 الأجسام المضادة الأولية | Affinity, الولايات المتحدة الأمريكية | AF1015 | |
| الأجسام المضادة الثانوية | للفئران سانتا كروز ، الولايات المتحدة الأمريكية | sc-2357 | Rabbit |
| Streptozotocin | Sigma ، الولايات المتحدة الأمريكية | S0130 | |
| SureScript First-Strand cDNA Synthesis Kit | GeneCopeia ، الولايات المتحدة الأمريكية | QP056T | |
| TriQuick Reagent | Solarbio ، بكين ، الصين | R1100 | |
| منضدة عمل فائقة التنظيف | تنقية سوتشو ، الصين | SW-CJ-1F & nbsp ؛ |