באמצעות פרמקולוגיה של רשת ואימות ניסיוני, פרוטוקול זה חושף את מנגנון הפעולה של Yinhuo Tang (YHT) בטיפול במחלת כליות סוכרתית (DKD) וכיצד YHT מפחית נזק לפודוציטים בעכברי DKD באמצעות עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB.
מאמר שיטה
באמצעות פרמקולוגיה של רשת ואימות ניסיוני, פרוטוקול זה חושף את מנגנון הפעולה של Yinhuo Tang (YHT) בטיפול במחלת כליות סוכרתית (DKD) וכיצד YHT מפחית נזק לפודוציטים בעכברי DKD באמצעות עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB.
מחלת כליות סוכרתית (DKD) היא מחלת כליות כרונית המאופיינת בפרוטאינוריה מסיבית וירידה בקצב הסינון הגלומרולרי. המאפיין הפתולוגי העיקרי של DKD הוא מיקרואנגיופתיה כלייתית, ו~40% מחולי הסוכרת יפתחו DKD. החלבונים הקשורים לפודוציטים CD2AP ו-WT-1 ממלאים תפקיד מכריע בשמירה על התפקוד התקין של הפודוציטים ועל שלמות מחסום הסינון הגלומרולרי. כאשר מבנה או תפקוד הפודוציטים משובשים - עקב דלקת, מתח חמצוני או עלבונות פתולוגיים אחרים - הסרעפת החריץ ושלד הציטו אקטין נפגעים, מה שמוביל לחדירות מוגברת של מחסום הסינון הגלומרולרי וכתוצאה מכך לפרוטאינוריה. Yinhuo Tang (YHT) הוא מרשם לרפואה סינית מסורתית שתפקידו להפחית פרוטאינוריה ולעכב את הידרדרות תפקוד הכליות; עם זאת, המנגנון של YHT בטיפול ב-DKD אינו ברור. במאמר זה, המבוסס על פרמקולוגיה ברשת וניסויים בבעלי חיים, בחנו את הגלוקוז בדם, תפקודי הכבד, תפקוד הכליות, שומנים בדם, פתולוגיה כלייתית ורמות ביטוי של חלבוני סמן פודוציטים CD2AP ו-WT-1, כמו גם את מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB בעכברי db/db לאחר מתן YHT במשך 8 שבועות. התוצאות שלנו מראות כי YHT מפחית את רמות הביטוי של גורמים דלקתיים על ידי עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB, ובכך מפחית את נזק הפודוציטים למלא תפקיד בעיכוב התקדמות DKD.
מחלת כליות סוכרתית (DKD) היא סיבוך שכיח וחמור של סוכרת, והיא נותרה הגורם המוביל לאי ספיקת כליות סופנית ברחבי העולם1. המחלה מתקדמת דרך סדרה של תהליכים פתולוגיים מורכבים, כגון הגדלה גלומרולרית, התרחבות מזנגיאלית, פיברוזיס טובולואינטרסטיציאלי והצטברות מוגזמת של רכיבי מטריצה חוץ-תאית 2,3. למרות השיפורים בניהול הסוכרת, הטיפולים הנוכחיים מכוונים בעיקר לשלוט ברמות הגלוקוז בדם ובלחץ הדם, מה שרק מאט את התקדמות ה-DKD במקום להפוך את השינויים הפתולוגיים הבסיסיים שלו. זה מדגיש את הצורך הדחוף באפשרויות טיפול מקיפות ויעילות יותר 4,5.
הרפואה הסינית המסורתית (TCM) התגלתה כטיפול אלטרנטיבי מבטיח בטיפול במחלות כרוניות כגון DKD 6,7,8. הרפואה הסינית המסורתית שמה דגש על גישת טיפול הוליסטית, שיכולה לטפל באופי המורכב ומרובה המטרות של DKD. בין התכשירים השונים של הרפואה הסינית המסורתית, הוכח כי יש ל-Yinhuo Tang (YHT) תפקידים פיזיולוגיים מרובים, כגון הזנת יין (להשלמת נפח הדם), חיזוק הכליות (לשיפור תפקוד הכליות), פינוי חום (לדיכוי דלקת) והכנעת יאנג (להורדת לחץ הדם)9,10,11. עם זאת, עדיין חסרה הבנה מקיפה של המנגנונים שבאמצעותם YHT מקל על DKD.
החלבון הקשור לפודוציטים CD2AP הוא חלבון מפתח בפודוציטים, חיוני לשמירה על שלמות מחסום הסינון, בעוד WT-1 ממלא תפקיד קריטי בהתפתחות הכליות ופיברוזיס 12,13,14,15,16. לכן, התפקוד התקין של שני החלבונים הללו חיוני לתפקוד תקין של סינון גלומרולרי. הספרות הקיימת מצביעה על כך שמטרות אלה מעורבות בהתקדמות של DKD, ואנו משערים שהמרכיבים הפעילים של YHT עשויים לקיים אינטראקציה עם מטרות אלה כדי להפעיל השפעות טיפוליות. מחקר זה נועד לאשר את האינטראקציות הללו ולספק תובנות עמוקות יותר לגבי האופן שבו YHT מווסת את מסלולי המחלה של DKD.
במחקר זה, אנו משתמשים בשילוב של פרמקולוגיה רשת וניסויים בבעלי חיים כדי לחקור את המנגנונים הטיפוליים של YHT ב-DKD. פרמקולוגיה רשתית, המשלבת כלים ביואינפורמטיים לניתוח האינטראקציות המורכבות בין תרכובות פעילות ומטרות ביולוגיות, מאפשרת לנו לחקור את האופי הרב-מטרתי והרב-מסלולי, של פעולת YHT 17,18,19. שיטות מסורתיות לגילוי תרופות מדגישות לעתים קרובות התערבויות חד-מטרתיות. לעומת זאת, פרמקולוגיה של רשת משמשת ככלי חיזוי המסייע בזיהוי מסלולים פוטנציאליים ומטרות מולקולריות, ומציע תובנות ראשוניות לגבי מנגנוני הפעולה האפשריים של טיפולים מורכבים. למרות שהיא אינה מחליפה את הצעדים הניסיוניים והרגולטוריים הקפדניים הנדרשים לפיתוח תרופות, פרמקולוגיה ברשת יכולה להנחות יצירת השערות ולייעל מחקר בשלב מוקדם20.
בסופו של דבר, מחקר זה נועד לגשר על הפער בין הרפואה המסורתית למודרנית, ולספק ראיות מדעיות לשילוב הרפואה הסינית המסורתית בטיפול ב-DKD. תוצאות מחקר זה עשויות לסייע בפיתוח אסטרטגיות טיפול יעילות ובטוחות יותר ל-DKD, ולהציע אלטרנטיבה לטיפול סטנדרטי שלעתים קרובות מוגבל על ידי תופעות לוואי. על ידי הבהרת המנגנונים המולקולריים של YHT ואימות הפוטנציאל הטיפולי שלו, אנו מקווים להדגים את היישום הרחב של הרפואה הסינית המסורתית בטיפול ב-DKD.
בסך הכל נבחרו למחקר זה 30 עכברי סוכרת ספונטניים מסוג II (C57BL/Ksj db/db) ושישה עכברי ביקורת זכרים שאינם סוכרתיים (db/m) עם אותו רקע גנטי. העכברים שוכנו במשך שבועיים בסביבה סטרילית בדרגת SPF במרכז הניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת צ'אנגצ'ון לרפואה סינית מסורתית (מספר רישיון: SYXK (JI) 2023-0014). במהלך תקופה זו, הם קיבלו תזונה קבועה ומים סטריליים. גלוקוז בדם בצום נמדד בעכברי db/db בתחילת ובסוף התקופה של שבועיים, ורק אלה עם תוצאות העולות על 11.1 ממול/ליטר בשתי הבדיקות נכללו בניסוי. המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת צ'אנגצ'ון לרפואה סינית מסורתית (מספר תעודת זהות: 2024147).
1. הכנת תרופות
2. טיפולים תרופתיים
הערה: הניסוי חולק לשש קבוצות: קבוצת הביקורת הנורמלית (CON), קבוצת המודל (MOD), קבוצת הביקורת החיובית לולסרטן (POS), קבוצת המינון הנמוך של YHT (YH-L), קבוצת המינון הבינוני של YHT (YH-M) וקבוצת המינון הגבוה של YHT (YH-H). בני אדם בוגרים זקוקים ל-71 גרם YHT ליום. על פי נוסחת ההמרה של מינון תרופות ניסיוני של עכברים ובני אדם, המינון היומי לעכבר היה ~9.23 גרם/ק"ג:
מינון ניסיוני שווה ערך לעכבר (גרם/ק"ג) = מינון אנושי (גרם)/משקל גוף (70 ק"ג) × 9.1
3. הערכת יעילות YHT
4. ניתוח פרמקולוגיה ברשת של YHT לטיפול ב-DKD
5. ניתוח סטטיסטי
שיפור בגלוקוז בדם, בתפקודי כבד וכליות והפרעות במטבוליזם של שומנים בעכברי DKD
לאחר 8 שבועות של מתן החיסון, מינונים שונים של YHT הפחיתו באופן משמעותי את רמות הגלוקוז האקראי בדם, 24 שעות של UTP, Scr ו-BUN, שיפרו את תפקוד הכליות (איור 1A-D); העלה את רמת ה-ALB; הפחיתו את רמות ה- ALT וה- AST; תפקוד כבד משופר (איור 1E-G); הפחיתו את רמות ה-TC וה-TG; ושיפר את ויסות חילוף החומרים של השומנים (איור 1H,I). התוצאות לעיל הצביעו על כך של-YHT יש השפעות מגנות על הגלוקוז בדם, תפקוד הכבד והכליות וויסות השומנים.
שיפור הפגיעה ההיסטופתולוגית בכליות בעכברי DKD
כדי לבחון אם YHT יכול לשפר את הפגיעה בכליות בעכברי DKD, נבדק היקף הפגיעה הפתולוגית ברקמות הכליה באמצעות צביעת H&E, PAS ומאסון, כמו גם IHC. צביעת H&E ו-PAS חשפה ניוון גלומרולרי, התרחבות של אזור הטוניקה אלבוגינאה, נפיחות וניתוק של תאי אפיתל צינוריים, חדירת תאים דלקתיים אינטרסטיציאליים ושקיעת גליקוגן גלומרולרית ברורה בקבוצת MOD (איור 2A,B). צביעת מאסון הראתה עלייה משמעותית בסיבי קולגן כחולים בכליות של קבוצת MOD בהשוואה לקבוצת CON (איור 2C,D). IHC הראה שאחוזי האזורים החיוביים ל-COI-I ו-α-SMA היו גבוהים משמעותית בקבוצת MOD מאשר בקבוצת CON (איור 2E-G). לעומת זאת, לאחר השימוש ב-YHT ו-POS, הוקלו משמעותית אטרופיה גלומרולרית, הרחבת האזור הקשורים, נפיחות ונשירה של תאי אפיתל צינוריים, מידת חדירת תאים דלקתיים אינטרסטיציאליים ושקיעת גליקוגן גלומרולרי; שטח סיבי הקולגן הכחולים הצטמצם משמעותית; ואחוזי האזורים החיוביים ל-COI-I ו-α-SMA ירדו משמעותית. התוצאות לעיל הצביעו על כך ש-YHT יכול להחליש פגיעה פתולוגית כלייתית ופיברוזיס כלייתי בעכברי DKD.
הנחתה של פגיעה בפודוציטים בעכברי DKD
הנזק לתאי כף הרגל בעכברי DKD נצפה על ידי IHC, PCR ו-WB. תוצאות IHC הראו כי רמות הביטוי של חלבוני הסמן התפקודי של תאי כף הרגל, CD2AP ו-WT-1, ירדו משמעותית בקבוצת MOD בהשוואה לקבוצת CON, מה שמצביע על כך שתאי כף הרגל הכלייתית נפגעו. טיפול YHT העלה את רמות הביטוי של CD2AP ו-WT-1 והפחית את הנזק לתאי כף הרגל (איור 3A-C). תוצאות PCR ו-WB הראו כי רמות ביטוי ה-mRNA והחלבון היחסיות של חלבוני הסמן התפקודי של תאי כף הרגל, CD2AP ו-WT-1, ירדו באופן משמעותי בקבוצת ה-MOD בהשוואה לקבוצת CON, ורמות ה-mRNA וביטוי החלבון היחסיות של CD2AP ו-WT-1 עלו באופן משמעותי לאחר הטיפול ב-YHT (איור 3D-H). התוצאות לעיל הצביעו על כך ש-YHT יכול להחליש את הפגיעה בפודוציטים בעכברי DKD.
הבהרת המטרות הפוטנציאליות ומסלולי האיתות הקשורים להשפעות של YHT על DKD באמצעות פרמקולוגיה ברשת
החומרים הפעילים של YHT (291) נבדקו באמצעות מסדי נתונים TCMSP ו-BATMAN-TCM, מתוכם 39 חומרים פעילים עמדו בקריטריונים של OB ≥ 30% ו-DL ≥ 0.18. החומרים הפעילים נערכו חיפושים במסד הנתונים כדי לזהות את המטרות שלהם, ולאחר מיזוג ומחיקה של ערכים כפולים, התקבלו בסך הכל 303 מטרות (איור 4A). לאחר מיזוג התוצאות של חמישה מאגרי מידע, כולל GeneCards, OMIM, TTD, Drugbank ו-DisGeNET, והסרת ערכים כפולים, הושגו לבסוף 1,867 מטרות הקשורות ל-DKD. לאחר מכן, http://www.bioinformatics.com.cn/ שימש כדי לחתוך את החומרים הפעילים של YHT המסוננים עם מטרות DKD, וכתוצאה מכך 84 מטרות מצטלבות (איור 4B). 84 המטרות הללו יובאו לתוכנת Cytoscape כדי לצייר דיאגרמת רשת PPI, וזוהו מטרות מפתח פוטנציאליות לטיפול YHT ב-DKD, כולל AKT, IL-1 β, CASP3, APOE ו-JUN (איור 4C). ניתוח העשרה פונקציונלית של GO הניב בסך הכל 1,246 פריטים, מה שמצביע על כך ש-YHT עשוי להפעיל השפעות טיפוליות על DKD על ידי ויסות תהליכים ביולוגיים כגון תגובה להורמונים, ותפקודים מולקולריים כולל פעילות הומודימריזציה של חלבונים ופעילות אוקסידורדוקטאז, כמו גם רכיבים תאיים כגון רפסודות ממברנה ומיקרו-דומיינים של ממברנה (איור 4D). בסך הכל התקבלו 263 תוצאות העשרה של KEGG, בעיקר במסלול האיתות AGE-RAGE במתחמי סוכרת, מחלת כבד אלכוהולית, מסלול שומנים וטרשת עורקים. בהתבסס על ערך P, 10 התוצאות המובילות נבחרו כדי לצייר תרשים בועות ויזואליזציה של KEGG (איור 4E). מסלול האיתות AGE-RAGE מועשר מאוד בקומפלקסים סוכרתיים, ומטרות ליבה מרובות ב-PPI, כגון PI3K, AKT ו-IL-1β, מועשרות במסלול זה. לכן, מסלול איתות זה נבחר לאימות לאחר מכן.
הנחתה של פגיעה בפודוציטים על ידי עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB
רמות הביטוי של גנים וחלבונים הקשורים למסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB נבדקו עוד על ידי PCR ו-WB. תוצאות ה-PCR הראו שרמות ביטוי ה-mRNA היחסיות של Pi3k, Akt, Nf-κb ו-Il-1β בקבוצת MOD היו גבוהות משמעותית בהשוואה לקבוצת ה-CON וירדו משמעותית לאחר מתן YHT (איור 5A-D). תוצאות WB הראו שרמות החלבון היחסיות של P-PI3K, P-AKT, P-NF-κB ו-IL-1β היו גבוהות באופן משמעותי גם בקבוצת MOD בהשוואה לקבוצת CON, בעוד שהן ירדו באופן משמעותי לאחר מתן YHT (איור 5E-I). תוצאות אלה הציעו עוד כי YHT יכול לעכב את מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB על ידי הנחתת פגיעה בפודוציטים בעכברי DKD.

איור 1: שיפור בגלוקוז בדם, בתפקודי הכבד והכליות, והפרעות במטבוליזם של שומנים בעכברי DKD. השפעות של YHT על (A) גלוקוז אקראי בדם; (B-D) תפקוד כלייתי, כולל חלבון שתן 24 שעות, קריאטינין בדם וחנקן אוריאה; (E-G) תפקוד הכבד, כולל אלבומין בסרום, אלנין אמינוטרנספראז ואספרטט אמינוטרנספראז; ו-(H,I) ויסות חילוף החומרים של השומנים, כולל כולסטרול כולל וטריגליצרידים. הנתונים מבוטאים כממוצע ± סטיות תקן של שישה מדגמים בלתי תלויים, בהשוואה לקבוצה הריקה, *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ובהשוואה לקבוצת המודל, #p < 0.05, ##p < 0.01, ###p < 0.001, הסימונים הסטטיסטיים הללו משמשים באופן עקבי בכל האיורים. קיצורים: YHT = yinhuo Tang; DKD = מחלת כליות סוכרתית; ALB = אלבומין; ALT = אלנין אמינוטרנספראז; AST = אספרטט אמינוטרנספראז; TC = כולסטרול כולל; TG = טריגליצרידים; CON = קבוצת ביקורת; MOD = קבוצת מודלים; POS = valsartan קבוצת ביקורת חיובית; YH-L = קבוצת מינון נמוך של YHT; YH-M = קבוצת המינון הבינוני של YHT; YH-H = קבוצת מינון גבוה של YHT. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: שיפור הנזק ההיסטופתולוגי של הכליות בעכברי DKD. (A,B) היסטולוגיה כלייתית על ידי צביעת H&E ו-PAS (סרגל קנה מידה = 20 מיקרומטר); (ג) צביעת מאסון כדי לצפות במידת הפיברוזיס הכלייתי ו-(ד) ניתוח כמותי למחצה באמצעות תוכנת ImageJ; (א-ג) ניתוח חצי כמותי של רמות הביטוי היחסיות של COI-I ו-α-SMA ברקמות הכליה באמצעות תוכנות IHC ו-ImageJ (סרגל קנה מידה = 20 מיקרומטר). קיצורים: YHT = yinhuo Tang; DKD = מחלת כליות סוכרתית; H&E = כתם המטוקסילין ואאוזין; PAS = כתם חומצה-שיף תקופתי; COI-I = קולגן מסוג I; α-SMA = α-שריר חלק אקטין; CON = קבוצת ביקורת; MOD = קבוצת מודלים; POS = valsartan קבוצת ביקורת חיובית; YH-L = קבוצת מינון נמוך של YHT; YH-M = קבוצת המינון הבינוני של YHT; YH-H = קבוצת מינון גבוה של YHT. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: הנחתה של פגיעה בפודוציטים בעכברי DKD. (A-C) IHC זיהה את רמות הביטוי היחסיות של CD2AP ו-WT-1 ברקמות כליה (סרגל קנה מידה = 20 מיקרומטר); (ד,ה) PCR זיהה את ביטוי ה-mRNA היחסי של CD2AP ו-WT-1 ברקמות הכליה, וניתוח כמותי למחצה בוצע באמצעות תוכנת Image J; (פ-ח) WB זיהה את רמות ביטוי החלבון היחסיות של CD2AP ו-WT-1 ברקמות הכליה, וניתוח כמותי למחצה בוצע באמצעות תוכנת ImageJ. ניתוח כמותי באמצעות תוכנת Image J. קיצורים: YHT = yinhuo Tang; DKD = מחלת כליות סוכרתית; IHC = אימונוהיסטוכימיה; WB = כתמים מערביים; CD2AP = חלבון הקשור ל-CD2; WT-1 = גידול וילמס 1; CON = קבוצת ביקורת; MOD = קבוצת מודלים; POS = valsartan קבוצת ביקורת חיובית; YH-L = קבוצת מינון נמוך של YHT; YH-M = קבוצת המינון הבינוני של YHT; YH-H = קבוצת מינון גבוה של YHT. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: ניתוח פרמקולוגי רשת של YHT לטיפול ב-DKD. (A) תרשים יעד של מחלת החומר הפעיל של YHT לטיפול ב-DKD. (B) דיאגרמת ון של מטרות מצטלבות של YHT ו-DKD. צבע כתום מייצג את מספר המטרות הרלוונטיות ל-DKD; צבע ירוק מייצג את מספר המטרות הטיפוליות של החומרים הפעילים של YHT; והחלק המצטלב מייצג את מספר המטרות המצטלבות (מספר המטרות של YHT עבור DKD). (C) דיאגרמת רשת PPI של המטרות המצטלבות של YHT ו-DKD. (D) ניתוח העשרה של GO של 10 היעדים החשובים ביותר של YHT לטיפול ב-DKD. (E) ניתוח העשרה של KEGG של 10 היעדים החשובים ביותר לטיפול ב-YHT ב-DKD. קיצורים: YHT = yinhuo Tang; DKD = מחלת כליות סוכרתית; PPI = אינטראקציה בין חלבון לחלבון; GO = אונטולוגיה של גנים; KEGG = אנציקלופדיית קיוטו לגנים וגנומים; CON = קבוצת ביקורת; MOD = קבוצת מודלים; POS = valsartan קבוצת ביקורת חיובית; YH-L = קבוצת מינון נמוך של YHT; YH-M = קבוצת המינון הבינוני של YHT; YH-H = קבוצת מינון גבוה של YHT. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: הנחתה של פגיעה בפודוציטים על ידי עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB. (א-ד) PCR כדי לזהות את ביטוי ה-mRNA היחסי של Pi3k, Akt, Nf-κb ו-Il-1β ברקמות הכליה. (ה-י) WB לאיתור רמות ביטוי החלבון היחסיות של P-PI3K, P-AKT, P-NF-κB ו-IL-1β ברקמות הכליה, וניתוח כמותי למחצה בוצע באמצעות תוכנת ImageJ. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
טבלה 1: ההרכב של יינהואו טאנג. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.
טבלה 2: פרטים על פריימרים qRT-PCR. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.
אחד השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה הוא השימוש בפרמקולוגיה של רשת כדי לזהות את המרכיבים הפעילים של YHT ולחזות את האינטראקציות שלהם עם מטרות הקשורות ל-DKD. שלב זה כולל ניתוח נתונים ביולוגיים בקנה מידה גדול באמצעות כלים ביואינפורמטיים כגון מסדי נתונים (למשל, TCMSP, DrugBank ו-GeneCards) כדי למפות את המסלולים המולקולריים והרשתות הביולוגיות הפוטנציאליות המושפעות מ-YHT. לאחר תחזית זו בוצע אימות ניסיוני באמצעות מודלים של בעלי חיים של DKD, שם נבדקו ההשפעות המשוערות של YHT על מסלולים אלה. השילוב של תחזיות חישוביות עם נתונים הוא היבט מכריע בגישה שלנו, מכיוון שהוא משפר את מהימנות הממצאים שלנו ומגשר על הפער בין תחזיות תיאורטיות לתוצאות מעשיות. בנוסף, השימוש במודלים של בעלי חיים הוא צעד קריטי נוסף באימות ההשפעות הטיפוליות של YHT. DKD בבעלי חיים מחקה מקרוב את התקדמות המחלה האנושית, ומאפשר הערכה יעילה של השפעת YHT הן על נזק גלומרולרי והן על פיברוזיס כלייתי. ניטור קפדני של סמני תפקוד כליות כגון Scr, BUN ופרוטאינוריה, לצד הערכות היסטופתולוגיות, חיוני להערכת היעילות הטיפולית של YHT.
בעוד שהפרוטוקול שלנו משלב שיטות חישוביות וניסיוניות חזקות, ישנן מספר מגבלות. ראשית, גישת פרמקולוגיה של הרשת מסתמכת במידה רבה על נתונים זמינים במאגרי מידע ציבוריים, וייתכנו הטיות או מידע חסר לגבי רכיבים מסוימים של מסלולים הקשורים ל-YHT או DKD. למרות שהצלבנו מסדי נתונים מרובים כדי לצמצם בעיה זו, ייתכן שעדיין יתעלמו מאינטראקציות רלוונטיות מסוימות. שנית, מחקר זה חקר רק את המנגנון של YHT בהפחתת פגיעה בפודוציטים ברמת חיות הניסוי, ויש צורך בניסויים תאיים ומחקרים קליניים במדגם גדול כדי לאמת את תוצאות הניסוי. לבסוף, פרמקולוגיה ברשת הראתה כי הטיפול ב-DKD עם YHT היה קשור גם למחלת כבד אלכוהולית, חילוף חומרים של שומנים וטרשת עורקים, וויסות ליפוליזה באדיפוציטים. מחקר זה רק בדק אם אפנון מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB על ידי YHT יכול לעכב את התקדמות ה-DKD; התוצאות זקוקות למחקר נוסף.
מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB הוא מסלול איתות תוך-תאי חשוב המעורב בוויסות של מגוון תהליכים ביולוגיים כגון צמיחת תאים, התפשטות, הישרדות ותגובות דלקתיות22. מחקרים הראו כי הוא ממלא תפקיד חשוב בהתקדמות פציעת פדיקולוציטים 23,24. NF-κB הוא מרכיב חשוב במורד הזרם של מסלול PI3K/Akt ומשתתף בהעברת מגוון אותות תוך-תאיים ובביטוי של גנים מרובים. עיכוב מסלול האיתות PI3K/AKT מוביל לפירוק החלבון המעכב NF-κB IκB, אשר בתורו מוביל לזרחון של NF-κB וכניסתו לגרעין, ולייצור מגוון כימוקינים וגורמים דלקתיים, מה שמוביל לפגיעה בפודוציטים ופיברוזיס אינטרסטיציאליכלייתי 25. כמה מחקרים הראו כי עיכוב הפעלת מסלול האיתות PI3K/AKT/NF-κB יכול לדכא ביעילות תגובות דלקתיות ופיברוזיס כלייתי, ובכך לעכב את התקדמות DKD26.
מחקרים הראו כי הפרעות בחילוף החומרים של השומנים ממלאות תפקיד משמעותי בהופעה ובהתקדמות של DKD27,28. חולי DKD מראים לעתים קרובות חילוף חומרים לא תקין של שומנים בשומן, כולל רמות גבוהות של LDL, TG והצטברות חומצות שומן. חריגות אלו קשורות קשר הדוק לשינויים פתולוגיים כגון גלומרולוסקלרוזיס ופיברוזיס טובולואינטרסטיציאלי29,30. מחקרים מצביעים על כך שהפרעות במטבוליזם של שומנים יכולות לקדם התקדמות DKD דרך מסלולי איתות מרובים31,32. ראשית, מסלול האיתות mTOR הוא מסלול מפתח בוויסות חילוף החומרים של השומנים; הפעלת היתר שלו מובילה לפגיעה בפודוציטים ולפרוטאינוריה33,34. סביבה עתירת שומן יכולה לקדם הצטברות שומנים דרך ציר PI3K/AKT/mTOR, לגרום לאפופטוזיס של פודוציטים ובסופו של דבר להחמיר את ההידרדרות בתפקוד הכליות 35,36,37. שנית, חלבון קינאז המופעל על ידי AMP (AMPK), מווסת קריטי של חילוף החומרים של אנרגיה תאית, מגן על הכליה מפני הפרעות מטבוליות על ידי קידום חמצון חומצות שומן, עיכוב סינתזת שומנים והפחתת ליפוטוקסיות 38,39,40. השבתת AMPK נחשבת למנגנון חשוב בהתקדמות DKD. מפעילי AMPK, כגון מטפורמין, הראו השפעות רנו-פרוטקטיביות משמעותיות ומייצגים יעד טיפולי מבטיח ל-DKD41.
לבסוף, מחקרים הראו כי קולטנים α/γ המופעלים על ידי פרוקסיזום (PPARα/γ) ממלאים תפקיד חיוני בוויסות חילוף החומרים של השומנים ו-DKD42,43. הפעלת PPARα מקדמת חמצון חומצות שומן ומפחיתה הצטברות שומנים בכליות, בעוד PPARγ משפר את הרגישות לאינסולין ומפעיל השפעות אנטי דלקתיות44,45. אגוניסטים של PPAR, כגון פיברטים, הראו יתרונות קליניים פוטנציאליים בהפחתת פרוטאינוריה בחולי DKD46. לסיכום, הפרעות במטבוליזם של שומנים משפיעות על ההתקדמות הפתולוגית של DKD דרך מסלולי איתות מרובים. האינטראקציות בין המסלולים הללו יוצרות רשת פתולוגית מורכבת. התמקדות במטבוליזם של שומנים יכולה לספק אסטרטגיות טיפוליות חדשות ל-DKD.
משפחת הקספאז (CASP), משפחה של פרוטאזות ספציפיות לציסטאין, היא קבוצה של פרוטאזות הנמצאות באופן נרחב בתאים ומעורבות בעיקר בוויסות אפופטוזיס ותגובות דלקתיות47,48. חברים במשפחת CASP חולקים קווי דמיון מבניים ובדרך כלל קיימים כזימוגנים, המופעלים באמצעות מפל של תגובות, ובכך מעוררים אפופטוזיס, פירופטוזיס ותהליכי מוות תאי מתוכנתים אחרים49. ביניהם, CASP3, חבר במשפחת הקספאז (CASP) עם מבנה משומר הקיים בדרך כלל כזימוגן, הוא פרוטאז מרכזי בשלב הביצוע של אפופטוזיס המזרז את המחשוף של חלבונים תאיים ספציפיים, ובכך ממלא תפקיד קריטי בוויסות צמיחת תאים תקינה ושמירה על הומאוסטזיס פנימי50,51. Caspase-8 פועל כיוזם של מפלים אפופטוטיים ומשתתף באפנון תגובות דלקתיות באמצעות הפעלת NPK, המהווה גורם מפתח בוויסות הצמיחה התאית. Caspase-8 פועל כיוזם של מפל האפופטוטיקה ומשתתף גם בוויסות התגובה הדלקתית על ידי הפעלת שלפוחיות דלקתיות כגון NLRP1 ו-NLRP3, ובכך מפעיל פירופטוזיס תאי52. בהתבסס על התפקיד החשוב של מסלול האיתות CASP בתיווך אפופטוזיס ופירופטוזיס בתאים עם רגליים, יש צורך בחקירות מעמיקות נוספות של הקשר בין YHT, CASP3/8, תאים עם רגליים ו-DKD בעתיד.
בהשוואה לגישות גילוי תרופות קונבנציונליות המדגישות בדרך כלל מנגנונים מוגדרים היטב של מטרה אחת לבהירות רגולטורית ויכולת חיזוי, האסטרטגיה מבוססת הפרמקולוגיה של הרשת שלנו מאפשרת חקירה שיטתית של האינטראקציות מרובות המטרות הטבועות בניסוחים של TCM כמו YHT. בעוד שמורכבות זו משקפת את האופי ההוליסטי של הרפואה הסינית המסורתית ואת ההיקף הטיפולי הפוטנציאלי שלה, היא גם מדגישה את האתגר של השפעות לא מכוונות מחוץ למטרה, הדורשות תיקוף ופרשנות קפדניים. על ידי בחינת האופי הרב-מטרתי והרב-מסלולי, אנו מספקים הבנה הוליסטית יותר של ההשפעות הטיפוליות שלו בטיפול ב-DKD. יתר על כן, פרמקולוגיה ברשת מאפשרת חיזוי של אינטראקציות פוטנציאליות עם תרופות ותופעות לוואי, דבר חיוני להבטחת הבטיחות והיעילות של טיפולים מרובי רכיבים. הטיפולים הנוכחיים ב-DKD מתמקדים בעיקר בניהול תסמינים או האטת התקדמות במקום לטפל במנגנוני המחלה הבסיסיים. על ידי שילוב כלים ביואינפורמטיים מודרניים עם אימות ניסיוני, מחקר זה מדגיש את החשיבות של ביולוגיה מערכתית בשיפור היעילות של הרפואה הסינית המסורתית, במיוחד במחלות כרוניות כמו DKD.
במבט קדימה, טכניקה זו טומנת בחובה הבטחה משמעותית להרחבת היקף הפרמקולוגיה של הרשת במחקר הרפואה הסינית המסורתית, במיוחד בטיפול במחלות מורכבות כמו DKD. ניתן ליישם את הגישה שלנו כדי לחקור פורמולות אחרות של הרפואה הסינית המסורתית או צמחי מרפא בודדים עבור הפוטנציאל הטיפולי שלהם בטיפול במחלות כליות, מחלות לב וכלי דם והפרעות מטבוליות. יתר על כן, ניתן להרחיב מתודולוגיה זו כדי לחקור ייעוד מחדש של תרופות על ידי זיהוי שימושים חדשים לתרופות קיימות בטיפול ב-DKD. יישום פוטנציאלי נוסף של הגישה שלנו טמון ברפואה מותאמת אישית. על ידי שילוב נתונים ספציפיים למטופל, ניתן להשתמש בפרמקולוגיה של הרשת כדי להתאים אסטרטגיות טיפול ברפואה סינית מסורתית המבוססות על פרופילים מולקולריים אינדיבידואליים, לשפר את יעילות הטיפול ולמזער תופעות לוואי.
למחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע של מחוז ג'ילין (מס' 20210101201JC).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אתנול נטול מים | סין National Pharmaceutical Group Chemical Reagent Co., Ltd | 10009218 | |
| מרכז ניסויים בבעלי חיים | אוניברסיטת צ'אנגצ'ון לרפואה סינית מסורתית | SYXK (JI) 2023-0014 | |
| מסד נתונים של BATMAN-TCM | http://bionet.ncpsb.org/batmantcm | --- | |
| ערכת בדיקת חלבון BCA | Solarbio | PC0020 | |
| חסימת מאגר | Beyotime | P0023B | |
| סירי קרמיקה | Midea | MD-DG30E103 | |
| מערכת הדמיה כימילומינסנציה | Hangzhou Shenhua Technology Co., Ltd | SH-523 | |
| Chloroform | China National Pharmaceutical Group Chemical Reagent Co., Ltd | 10006818 | |
| Cytoscape 3.8.0 תוכנה | -- | -- | |
| ערכת ריאגנט DAB | Servicebio | G1212-200T | |
| db/db עכברים | נאנג'ינג ג'אנק חברה ביולוגית בע"מ | SCXK (Su) 2020-009 | |
| ECL פתרון מצע | זיקה | KF8003 | |
| סיר אמבט מים חשמלי בטמפרטורה קבועה | Fisaff Instrument (Hebei) Co., Ltd | DK-20000-IIIL | |
| אלקטרופורזה מכשיר ספק כוח | בייג'ינג Longfang טכנולוגיה ושות', בע"מ | LF-600S | |
| זכוכית הומוגנייזר | Solarbio | YA0852 | |
| זכוכית שקופית | Nantong Meiweide מדעי החיים ושות', בע"מ | PC2-301 | |
| עז אנטי-ארנב IgG HRP (נוגדן משני) | Affinity | S0001 | 1:3000 עבור IHC, 1:10000 עבור WB |
| Hematoxylin | Wuhan Lingsi Biotechnology Co., Ltd | G1140 | |
| צנטריפוגות קירור במהירות גבוהה | הונאן קצ'נג ציוד מכשירים ושות', בע"מ | H1-16KR | |
| HiScript II Q RT SuperMix עבור qPCR (+ מגב gDNA) | VAZYME | R223-01 | |
| שייקר אופקי | ג'יאנגסו היימן Qilin Bell Instrument Manufacturing Co., Ltd | TS-1 | |
| מערכת הדמיה | Nikon | Nikon DS-U3 | |
| מערבל חימום מגנטי דיגיטלי אינטליגנטי | Hangzhou Miou Instrument Co., בע"מ | TP-350E + | |
| Isopropanol | סין לאומית פרמצבטיקה קבוצה כימית ריאגנט ושות', בע"מ | 80109218 | |
| סמן (20-120KD) | GenScript | M00521 | |
| Masson צביעת ערכת | BASO | BA4079B | |
| גזה רפואית | Jianerkang רפואי | - | |
| Metascape פלטפורמת | http://metascape.org/gp/index.html | -- | |
| מתנול | תרמו | 67-56-1 | |
| אתר מיקרוביולוגיה | http://www.bioinformatics.com.cn/ | -- | |
| מיקרוסקופ | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| תנור מיקרוגל | Galanz מיקרוגל מכשיר חשמלי ושות', בע"מ | P70D20TL-P4 | |
| מטחנת רקמות מרובת דגימה | שנחאי Jingxin תעשייתי פיתוח ושות', בע"מ | Tissuelyser-24L | |
| רב תכליתי אנליטי איזון אלקטרוני | Changzhou מזל ציוד אלקטרוני משחק חברה | FA1204 | |
| שרף ניטרלי | ווהאן Lingsi ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | G8590 | |
| נורמלי עז סרום | Solarbio | SL038 | |
| תנור | שנחאי Huitai מכשיר ייצור ושות', בע"מ | DHG-9140A | |
| צנטריפוגה | דקלים ווהאן לינגסי ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | D1008E | |
| ערכת צביעה PAS | BASO | BA4114B | |
| פורס פתולוגי | שנחאי Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | |
| PBS | Solarbio | P1020 | |
| PCR מכשיר | האנגג'ואו Miou Instrument Co., Ltd | PR-96 | |
| אקדח פיפטה | Dragon | KE0003087/KA0056573 | |
| חוצץ דילול נוגדנים ראשוני | Beyotime | P0023A | |
| קומפלקס מעכבי חלבון פוספטאז | Meilunbio | MB12707-1 | |
| PVDF ממברנה (0.22 μ m) | Solarbio | ISEQ00010 | |
| מדלל נוגדנים ראשוני/משני מהיר | Solarbio | A1811 | |
| Rabbit anti-CD2AP | Affinity | DF2298 | 1:200 עבור IHC, 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-COI-I | Affinity | DF12149 | 1:200 עבור IHC, 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-IL-1β | Affinity | AF5103 | 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-P-AKT | Affinity | AF0016 | 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-P-NF-Κ b | Affinity | AF3219 | 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-P-PI3K | Affinity | AF3242 | 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-WT-1 | Affinity | DF6331 | 1:200 עבור IHC, 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-α-SMA | Affinity | AF1032 | 1:200 עבור IHC, 1:1000 עבור WB |
| Rabbit anti-β-Actin | Affinity | AF7018 | 1:1000 עבור WB |
| מערכת PCR בזמן אמת | ABI | QuantStudio 6 | |
| RIPA מאגר ליזה | Meilunbio | MA0151 | |
| ללא RNase ddH2O | Solarbio | R1600 | |
| מאגר דילול נוגדנים משני | Beyotime | P0023D | |
| זכוכית שקופיות וכיסוי | ג'יאנגסו שיטאי ציוד ניסיוני ושות', בע"מ | 10212432C | |
| SPSS 26.0 תוכנה | -- | -- | |
| אתר מאגר מחרוזות | https://cn.string-db.org/ | --מכשיר | |
| מים טהורים סופר | Zhiang Instrument (שנחאי) ושות', בע"מ | Clever-S15 | |
| Taq Plus DNA פולימראז | TIANGEN | ET105-02 | |
| מסד נתונים TCMSP | https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php | --- | |
| מטחנת רקמות | קיר יפה | MB-96 | |
| Trizol | Ambion | 15596-026 | |
| Tween 20 | סין National Pharmaceutical Group Chemical Reagent Co., Ltd | 30189328 | |
| ספקטרופוטומטר אולטרה מיקרו UV גלוי | Hangzhou Miou Instrument Co., Ltd | ND-100 | |
| מאגר חלבונים Uniprot | https://www.uniprot.org | --מיקרוסקופ | |
| אופטי זקוף | Nikon | Eclipse CI | |
| ערכת בדיקת חלבון שתן | נאנג'ינג Jiancheng מכון המחקר לביו-הנדסה | C035-2 | |
| ליופילייזר ואקום | Ningbo Xinzhi Biotechnology Co. | A01-1-NA0959 | |
| טנק אלקטרופורזה אנכי | בייג'ינג 61 מפעל מכשירים | DYCZ-24DN | |
| מערבולת מערבל | ווהאן לינגסי ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | MX-F | |
| מאגר חסימה מערבי | Solarbio | SW3010 | |
| קסילן | סין לאומית פרמצבטיקה קבוצה כימית ריאגנט ושות', בע"מ | 10023418 | |
| Yihong | ווהאן לינגסי ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | E8090 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה