כאן, אנו מציגים פרוטוקול המתאר פרמקולוגיה של רשת וטכניקות עגינה מולקולרית כדי לחקור את מנגנון הפעולה של Jiawei Shengjiang San (JWSJS) בטיפול בנפרופתיה סוכרתית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול המתאר פרמקולוגיה של רשת וטכניקות עגינה מולקולרית כדי לחקור את מנגנון הפעולה של Jiawei Shengjiang San (JWSJS) בטיפול בנפרופתיה סוכרתית.
מטרתנו הייתה להתעמק במנגנונים העומדים בבסיס פעולתו של Jiawei Shengjiang San (JWSJS) בטיפול בנפרופתיה סוכרתית ובפריסת פרמקולוגיה רשתית. תוך שימוש בפרמקולוגיה של רשתות ובטכניקות עגינה מולקולריות, חזינו את המרכיבים והמטרות הפעילים של JWSJS ובנינו רשת קפדנית של "רכיבי תרופות-מטרה". אונטולוגיה גנטית (GO) ואנציקלופדיה קיוטו של גנים וגנומים (KEGG) ניתוחי העשרה שימשו כדי להבחין במסלולים ובמטרות הטיפוליות של JWSJS. Autodock Vina 1.2.0 נפרס לאימות עגינה מולקולרית, וסימולציית דינמיקה מולקולרית של 100-ns נערכה כדי לאשר את תוצאות העגינה, ואחריה אימות בעלי חיים in vivo . הממצאים גילו כי JWSJS שיתף 227 מטרות מצטלבות עם נפרופתיה סוכרתית, ובנה טופולוגיית רשת אינטראקציה חלבון-חלבון. ניתוח העשרה של KEGG ציין כי JWSJS מקל על נפרופתיה סוכרתית על ידי אפנון שומנים וטרשת עורקים, מסלול האיתות PI3K-Akt, אפופטוזיס ומסלול האיתות HIF-1, עם חלבון קינאז 1 המופעל על ידי מיטוגן (MAPK1), MAPK3, קולטן גורם גדילה אפידרמלי (EGFR), וסרין/תראונין-פרוטאין קינאז 1 (AKT1) שזוהו כמטרות קולקטיביות של מסלולים מרובים. עגינה מולקולרית טענה כי רכיבי הליבה של JWSJS (קוורצטין, חומצה פלמיטולאית ולוטאולין) יכולים לייצב קונפורמציה עם שלוש מטרות מרכזיות (MAPK1, MAPK3 ו-EGFR) באמצעות קשרי מימן. בדיקות In vivo הצביעו על עלייה ניכרת במשקל הגוף וירידה בחלבון סרום מסוכרר (GSP), כולסטרול ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDL-C), אורידין טריפוספט (UTP) ורמות גלוקוז בדם בצום (FBG) עקב JWSJS. מיקרוסקופ אלקטרונים יחד עם המטוקסילין ואוזין (HE) וצביעת חומצה תקופתית שיף (PAS) הדגישו את הפוטנציאל של כל קבוצת טיפול בהקלה על נזק לכליות בהיקפים שונים, והציגו ירידות מגוונות ב-p-EGFR, p-MAPK3/1 ו-BAX, ועליות בביטוי BCL-2 ברקמות הכליה של החולדות שטופלו. באופן חד משמעי, תובנות אלה מצביעות על כך שהיעילות המגנה של JWSJS על נפרופתיה סוכרתית עשויה להיות קשורה לדיכוי ההפעלה של מסלול האיתות EGFR/MAPK3/1 ולהקלה על אפופטוזיס של תאי הכליה.
סוכרת (DM) היא מחלה כרונית המשפיעה על מערכות מרובות ועלולה לגרום לסיבוכים שונים עקב היפרגליקמיה מתמשכת, כגון נפרופתיה סוכרתית (DN), רטינופתיה ונוירופתיה1. DN הוא סיבוך חמור של DM, המהווה כ-30%-50% ממחלת כליות סופנית (ESRD)2. הביטוי הקליני שלה הוא microalbuminuria, אשר יכול להתקדם ESRD מאופיין נפח גלומרולרי מוגבר, hyperplasia סטרומה mesangial, קרום מרתף גלומרולרי מעובה3. הפתוגנזה של DN היא מורכבת ולא הובהרה במלואה. שיטות קליניות כגון הורדת רמת הגלוקוז בדם, ויסות לחץ הדם והפחתת פרוטאינוריה משמשות בעיקר כדי לעכב את התקדמותה, אך ההשפעה היא כללית.
נכון לעכשיו, לא נמצאה תרופה ספציפית לטיפול ב- DN4. במשך מאות שנים, עם זאת, תרופות צמחי מרפא סיניות היו בשימוש נרחב בטיפול DM וסיבוכיה5 ושיפרו את הסימפטומים הקליניים של החולים ועיכבו את התקדמות המחלה. בשל היתרונות של השפעות מרובות רכיבים, מרובות מטרות ורב-מסלוליות, תרופות צמחיות סיניות צפויות להיות מקור תרופתי חדשני לטיפול ב- DN6.
מקורו של "שנג-ג'יאנג סאן" ב"וואנבינג הוי-צ'ון" (Wanbing Huichun) של הרופא גונג טינגשיאן משושלת מינג. הספר "Neifu Xianfang" מתאר את השימוש ב- Bombyx Batryticatus, Cicadae Periostracum, Curcumaelongae Rhizoma ו- Radix Rhei et Rhizome. בהתבסס על זה, לאחר הוספת Hedysarum Multijugum Maxim, Epimrdii Herba, ו- Smilacis Glabrae Rhixoma, הוא מפעיל את הפונקציה של שנגג'יאנג סאן של הגברת צלילות, הפחתת עכירות, שחרור "חום" עומד, והרמוניה "צ'י" ואת הדם 7,8. זה גם מגביר את ההשפעה של חיזוק הטחול וחיטוב הכליות. יעילותו עולה בקנה אחד עם הפתוגנזה של "צ'י" DN לעלות ולרדת מהסדר עקב מחסור ב"אנרגיה חיונית", יובש ו"חום" מוגזמים, וקיפאון של "חום" הנגרם על ידי אנרג'ייזר משולש 7,8.
מחקרים קליניים קודמים הראו שימוש בצמחי מרפא סיניים לטיפול במחלת DM וסיבוכיה, והוכח כי ג'יאווי שנגג'יאנג סאן (JWSJS) מווסת את רמת הגלוקוז והשומנים בדם, מפחית פרוטאינוריה ומשפר משמעותית את היעילות הקלינית של חולים עם DN7 מוקדם. היכולת של JWSJS להפחית את רמות החלבון בשתן ואת רמות הגלוקוז בדם בחולדות DN אושרה על ידי מחקרים קודמים. זה קורה כנראה על ידי עיכוב מסלולי איתות TXNIP/NLRP3 ו- RIP1/RIP3/MLKL, הפחתת פירופטוזיס פודוציטים, ומניעת אפופטוזיס נמק ברקמות הכליה של חולדות DN, ובכך להשיג הגנה כלייתית9. JWSJS יכול לווסת את ביטוי החלבונים נפרין ופודוצין ולהפחית את הפגיעה בפודוציטים בחולדות DN, ובכך להציע כי ל- JWSJS יש השפעה מעכבת על פגיעה בפודוציטים. ל- JWSJS יש אפקט אנטי-DN מסוים עם פרופילי בטיחות טובים, אך יש מעט מחקר עליו, ועבודה זו מתמקדת בעיקר בפירופטוזיס ובאפופטוזיס נמק. הספרות אינה מעמיקה או שיטתית דיה10. הממצאים הקודמים שלנו אישרו כי JWSJS יכול להפחית פרוטאינוריה ולהקל על נזק לכליות בחולדות DN7. עם זאת, ישנם רק מחקרים מעטים על המנגנון של JWSJS לטיפול ב- DN, ואלה חסרים עומק ושיטתיות. לפיכך, מחקר זה נועד לנתח את החומרים המולקולריים ומנגנוני הפעולה של JWSJS לטיפול ב- DN באמצעות פרמקולוגיה רשתית ולספק בסיס מוצק למחקר עתידי.
פרמקולוגיה של רשת היא שיטה מתפתחת לחקר מנגנון הפעולה של תרופות, כולל כימינפורמטיקה, ביולוגיה של רשתות, ביואינפורמטיקה ופרמקולוגיה 11,12. תכנון מחקר פרמקולוגיה ברשת דומה למדי לתפיסה ההוליסטית של הרפואה הסינית המסורתית13,14, וזוהי שיטה חשובה לחקר המנגנון של צמחי מרפא סיניים. עגינה מולקולרית יכולה לחקור אינטראקציות בין מולקולות ולחזות את דפוסי הקישור והזיקה שלהן. עגינה מולקולרית התפתחה כטכניקה קריטית בתחום מחקר תרופות בעזרת מחשב15. לכן, מחקר זה בנה רשת אינטראקציה JWSJS-DN-target באמצעות פרמקולוגיה של רשת ושיטות עגינה מולקולרית המציעה בסיס אמין ותיאורטי לחקירה נוספת של טיפול DN עם JWSJS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל בעלי החיים הוחזקו ושימשו בהתאם למדריך מועצת המחקר הלאומית של ארה"ב לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, מהדורה8, ודווחו כמומלץ בהנחיות ARRIVE16,17. המחקר נערך בהתאם למדריך מועצת המחקר הלאומית של סין לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ואושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים באוניברסיטת חביי לרפואה סינית (DWLL2019030).
1. החומרים הפעילים של JWSJS ואיסוף היעד
2. איסוף יעדים תואם DN
3. עגינה מולקולרית
4. סימולציה דינמית מולקולרית
5. אימות ניסויים בבעלי חיים
6. שיטות סטטיסטיות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות הפרוטוקול, 90 מרכיבים פעילים של JWSJS התקבלו לבסוף מהניתוח לאחר סינון ומניעת כפילויות על פי הסטנדרטים שנקבעו של OB ו- DL. אלה כללו 20 סוגים של Hedysarum Multijugum Maxim, 23 סוגים של Epimrdii Herba, 15 סוגים של Smilacis Glabrae Rhixoma, 16 סוגים של Radix Rhei et Rhizome, ארבעה סוגים של Curcumaelongae Rhizoma, 15 סוגים של Cicadae Periostracum, ושישה סוגים של רכיבי Bombyx Batryticatus . מכיוון שישנם מרכיבים פעילים רבים ב- JWSJS, רק 20 רשומים (ראה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר שלנו השתמש בשילוב של פרמקולוגיה רשתית, עגינה מולקולרית ומודלים של בעלי חיים in vivo . צעד קריטי היה הקמתה של רשת "תרופה-רכיב-מטרה", שהייתה חיונית לזיהוי המנגנונים הפוטנציאליים של JWSJS בטיפול בדנ"ן, והתמקדה במיוחד באינטראקציה שלה עם מסלול האיתות EGFR/MAPK3/1.
במהלך מחקר זה, ביצענו מספר שינויים, במיוחד בתהליך העגינה המולקולרית, כדי לשפר את דיוק התחזיות שלנו. פתרון הבעיות התמקד בעיקר באופטימיזציה של התנאים עבור מודל בעלי החיים in vivo כדי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי הפרויקט הכללי של הקרן למדעי הטבע של מחוז חביי, סין (מס 'H2019423037).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פעמיים; SYBR ירוק qPCR מאסטר מיקס | Servicebio, ווהאן, סין | G3320-05 | |
| 24-h כימות חלבון שתן (UTP) | המכון להנדסה ביולוגית נאנג'ינג ג'יאנצ'נג | N/A | |
| 3,3'-Diaminobenzidine | שנחאי Huzheng Biotech, סין | 91-95-2 | |
| מכשיר ניתוח ביוכימי אוטומטי | היטאצ'י, יפן | 7170A | |
| אתנול נטול מים | Biosharp, טיאנג'ין, סין | N/A | |
| BAX נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF0120 | חולדה |
| BCL-2 נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF6139 | עכברוש |
| BX53 מיקרוסקופ | אולימפוס, יפן | BX53 | |
| תחליף כלורופורם | ECOTOP, גואנגג'ואו, סין | ES-8522 | |
| תוכנת דזמונד | ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב | מהדורה 2019-1 | |
| אמבט מים דיגיטלי בטמפרטורה קבועה | צ'אנגג'ואו ג'ינטאן ליאנגיו מכשיר, סין | DK-8D | |
| EGFR נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF6043 | |
| Rat Embed-812 RESIN | Shell Chemical, ארה"ב | 14900 | |
| גלוקוז בדם בצום (FBG) | מכון נאנג'ינג ג'יאנצ'נג להנדסה ביולוגית | N/A | |
| FC-סוג FC מנתח תוויות אנזים באורך גל מלא | Multiskan; Thermo, ארה"ב | לא ישים GAPDH | |
| נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF7021 | |
| חלבון סרום מסוכרר עכברוש (GSP) | מכון נאנג'ינג ג'יאנצ'נג להנדסה ביולוגית | N/A | |
| מיקרוסקופ אלקטרונים שידור | היטאצ'י, יפן | H-7650 | |
| המטוקסילין/אאוזין (HE) תמיסת צביעה | Servicebio, ארה"ב | G1003 | |
| Image-Pro Plus | מדיה קיברנטיקה, ארה"ב | N/A | |
| מכשיר הגברת PCR בזמן אמת | Applied Biosystems, ארה"ב | iQ5 | |
| טבליות Irbesartan | Hangzhou Sanofi Pharmaceuticals | N/A | |
| Isopropanol | Biosharp, טיאנג'ין, סין | N/A | |
| גרגירי JWSJS | גואנגדונג Yifang פרמצבטיקה | N/A | |
| Kodak Image Station 2000 MM מערכת הדמיה | קודאק, ארה"ב | IS2000 | |
| כולסטרול בצפיפות נמוכה (LDL-C) | נאנג'ינג ג'יאנצ'נג המכון להנדסה ביולוגית | N/A | |
| MAPK3/1 נוגדנים ראשוניים | זיקה, ארה"ב | AF0155 | |
| צנטריפוגה רפואית | הונאן Xiangyi פיתוח מכשירי מעבדה, סין | TGL-16K | |
| Mini מערכת העברת טרנס-בלם | Bio-Rad, ארה"ב | N/A | |
| מערכת אלקטרופורזה Mini-PROTEAN | Bio-Rad, ארה"ב | N/A | |
| NanoVue Plus ספקטרופוטומטר | Healthcare Bio-Sciences AB, שוודיה | 111765 | |
| p-EGFR נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF3044 | |
| תמיסת צביעה חומצה תקופתית של חולדה (PAS) | Servicebio, ארה"ב | G1008 | |
| p-MAPK3/1 נוגדנים ראשוניים | Affinity, ארה"ב | AF1015 | |
| חולדה נוגדנים משניים | סנטה קרוז, ארה"ב | sc-2357 | ארנב |
| סטרפטוזוטוצין | סיגמא, ארה"ב | S0130 | |
| SureScript ערכת סינתזה cDNA גדיל ראשון | GeneCopeia, ארה"ב | QP056T | |
| TriQuick Reagent | Solarbio, בייג'ינג, סין | R1100 | |
| עבודה נקי במיוחד | ציוד טיהור Suzhou, סין | SW-CJ-1F |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.