本研究は、三節通マイフォーミュラがApoE-/- マウスの動脈硬化をHsd11b1媒介のグルココルチコイド代謝を調節することで弱まり、脂質異常および血管炎症を改善していることを示しています。統合的なネットワーク薬理学、プロテオミクス、分子ドッキング解析により、抗動脈硬化効果の基盤となる多成分・多標的の相乗メカニズムが明らかになります。
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本研究は、三節通マイフォーミュラがApoE-/- マウスの動脈硬化をHsd11b1媒介のグルココルチコイド代謝を調節することで弱まり、脂質異常および血管炎症を改善していることを示しています。統合的なネットワーク薬理学、プロテオミクス、分子ドッキング解析により、抗動脈硬化効果の基盤となる多成分・多標的の相乗メカニズムが明らかになります。
本研究は、心血管疾患の主な原因である動脈硬化(AS)に対する三節通マイフォーミュラ(SJTMF)のメカニズムを解明することを目的としました。ApoE-- マウスモデルを用いて、SJTMFがASプラークの進行を有意に抑制することを示しました。統合されたネットワーク薬理学およびプロテオミクス戦略により、ベータシトステロール、ナリンゲニン、ルテオリン、イソルハムネチン、3ベータヒドロキシ-24-メチレン-8-ラノステン-21-オアクティシウムの5つのコアバイオアクティブ成分が同定されました。同時に、プロテオミクスでは129種類のAS関連タンパク質が差異的に発現していることが明らかになりました。分子ドッキングにより、これらの成分と主要標的 であるHsd11b1との結合相互作用が高く、結合エネルギーはすべて-5 kcal/mol未満であることが確認されました。さらに、機構的調査によりSJTMFがHsd11b1媒介のグルココルチコイド代謝を調節する可能性があることが明らかになりました。この調節は脂質異常および血管炎症の著しい緩和に寄与し、ASの発症を抑制します。本研究は、伝統中国医学の処方が Hsd11b1 標的の多成分相乗調節を通じて抗AS効果を発揮する革新的なメカニズムを初めて示し、治療介入に新たな知見を提供します。
動脈硬化(AS)は全身血管に影響を与える慢性炎症性疾患であり、心血管および脳血管イベントの主な病理的基盤を構成しています。その病因は遺伝的、環境的、心理社会的、多因子的な病理学的要因間の複雑な相互作用を伴い、多段階かつ多遺伝子的な特性を示します。現在の治療戦略、特にスタチンやプロプロテイン変換酵素サブティリシン/ケキシンタイプ9(PCSK9)阻害薬などの脂質低下剤は、低密度リポタンパク質コレステロール(LDL-C)レベルを効果的に低下させますが、再発性心血管イベントを引き起こす残存炎症リスクを完全には解決していません。さらに、治療に関連する副作用(例:新規発症糖尿病、筋毒性、肝腎障害)が、脂質低下療法の長期使用および強化を制限します3,4。これらの制限は、血筋低下だけでなく心血管リスクをさらに低減するために、抗炎症療法を含む血管炎症を直接標的とする補完的なアプローチの必要性を浮き彫りにしています。
伝統中国医学(TCM)において、ASは「胸の閉塞」(熊璧)と「血管蓄積」(マイジー)のカテゴリーに分類され、その主要な病因は「痰と止まりの絡まり」(タンユウ・フジエ)と認識されています。「停滞変換水療法(ユンエン・フアシュイ)」の原理に基づき、我々の研究グループは、サルビア・ミルティオリザ(Danshen)やウィットマニア・ピグラ・ホイットマン(Shuizhi)を含む14種類のハーブからなる「三解通マイ方(SJTMF)」を開発し、痰濁を解消し、静止を消散させ、利尿促進を図っています。予備臨床試験では、SJTMFが頸動脈AS5の高齢患者における脂質プロファイルの有意な改善および動脈硬化性プラークの安定化・逆転に有効であることが示されました。実験的調査では、マクロファージの分極やオートファジー経路を調節することでASの進行を抑制する能力がさらに明らかになりました6,7。それにもかかわらず、TCMの多成分・多標的・多経路特性は、従来の還元主義的アプローチを用いて統合された調節機構を体系的に解明する上で課題を生み出しています。
SJTMFの抗動脈硬化効果を媒介する分子メカニズムを探り、課題に対処するために、本研究は統合的な学際的戦略を用いました。ホプキンス8,9によって概念化されたネットワーク薬理学は、多次元の「ハーブ成分-標的-疾患経路」ネットワークを構築するために用いられました。このアプローチにより、中医学の全体的な調節特性と整合したAS介入の主要有効成分および治療対象の予測が可能となりました。これに加えて、プロテオミクス技術は高スループットかつ高精度な定性的・定量的タンパク質解析を活用し、SJTMF介入後の動物モデルにおけるAS関連タンパク質発現プロファイルの変化を動的にモニタリングしました。これにより、主要なエフェクター分子やシグナル伝達イベントの同定が可能となり、メカニズム探求のための実験的証拠が提供されました。その後、ネットワーク薬理学で予測されるコアターゲットと主要なバイオアクティブ成分間の結合モードと結合エネルギーを評価するために高精度な分子ドッキングシミュレーションが実施され、潜在的な成分-標的相互作用の理論的基盤を提供しました11。ネットワーク薬理学的予測のみに頼る(偽陽性率が高く実験的検証が欠如)12や、プロテオミクスと分子ドッキングのみの組み合わせ(ネットワーク解析で予測されるシステムレベルの相互作用を捉えられない可能性)と比べて、この統合戦略はこれらの内在する限界に相乗的に対処します。
多次元技術を統合することで、本研究はSJTMFの主要な薬理動態的材料基盤、コアターゲットネットワーク、多経路の相乗メカニズムを体系的に明らかにすることを目指しています。これにより、TCMの近代化と革新薬の開発を推進するためのメカニズム駆動型理論的支援が提供されます。
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すべての動物処置は長春中国医薬大学実験動物委員会(倫理承認第2023521号)の承認を得て実施されました。研究には、特定病原体フリー(SPF)オスのC57BL/6JおよびApoE⁻/⁻ マウス(5週間齢、18-22g)が含まれていました(実験動物使用許可番号SCXK (JI) 2023-002およびSCXK (SU) 2021-0013)。試薬および計測装置に関する情報は 材料表に記載されています。
1. ネットワーク薬理学
2. 順応
3. SJTMFの準備
4. モデル設立
5. サンプル採取、大動脈採取および保存
注:4週間の胃内投与後、すべてのマウスに12時間の断食(自由に水を飲みます)。最終体重を測定し、麻酔下で頸椎脱臼を施して犠牲にします。
6. 大動脈組織サンプルからの総タンパク質製剤
注:タンパク質は3つの実験群(対照群、モデル群、SJTMF-H群)それぞれの大動脈組織から単離されました。
7. 液体クロマトグラフィー - タンデム質量分析法(LC - MS/MS)
8. タンパク質機能解析
注:プロテオミクスからの差異発現タンパク質(DEP)がネットワーク薬理学の主要標的と交差し、重複する標的タンパク質は遺伝子オントロジー(GO)機能注釈および京都遺伝子・ゲノム百科事典(KEGG)経路濃縮解析のために選択されました。 P <0.05の機能カテゴリーおよび経路は有意とみなされました。
9. 分子ドッキング
10. 統計
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SJTMFはApoE-/-マウスにおける動脈硬化性プラーク形成を抑制します
ASに対するSJTMFの抑制効果を調査するため、ApoE-- マウスモデルを用いて体重変化のモニタリングと大動脈の組織病理学的変化を観察しました。モデル群と比較して、SJTMF介入はHFD給餌のApoE-/- マウスにおける体重増加を緩和しました(図1A)。具体的には、異なる用量のSJTMFでは、投与2週目には体重減少の傾向が見られました。4週目までに、SJTMF-H群およびアトルバスタチン群のマウスの体重はモデル群よりも有意に低くなっていました(P < 0.05)。
ヘマトキシリン・エオシン(HE)染色(図1B)では、制御大動脈は滑...
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過去の研究では、SJTMFがApoE⁻/⁻マウスモデル6,7において抗炎症作用やマクロファージ分極を誘導することが示されていますが、その抗動脈硬化活性の具体的な分子メカニズムは依然として不明です。伝統中国医学における「異なる疾患に同じ治療」の原則は、多成分・多標的・多経路の調節の相乗効果に由来します。ネットワーク薬理学は、その全体的で体系的かつ包括的な特性を持ち、この治療原理と高い整合性を示し、伝統中国医学のメカニズムを解明する新しい戦略を提供します(15,16)。これに対処するため、統合ネットワーク薬理学およびプロテオム解析を用いてSJTMFの抗ASメカニズムを明らかにしました。
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著者には利益相反を主張するものはありません。
本研究は吉林省自然科学財団(第YDZJ202401644ZYTS号)の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2-クロロアセタミド(CAA) | シグマ・オルドリッチ | C0627-100G | |
| 4%パラホルムアルデヒド固定溶液 | シノファーム化学試薬株式会社 | 80096618 | |
| 0.5–10 & micro;Lマイクロピペット | エッペンドルフ | 4924000029 | |
| 10 & ndash;100 & マイクロ;Lマイクロピペット | エッペンドルフ | 4924000053 | |
| 20 & ndash;200 & マイクロ;Lマイクロピペット | エッペンドルフ | 4924000061 | |
| 100 & ndash;1,000 & マイクロ;Lマイクロピペット | エッペンドルフ | 4924000088 | |
| 1000 & micro;Lピペットチップ | NESTライフサイエンス株式会社 | 303216 | |
| 10 & micro;Lピペットチップ | NESTライフサイエンス株式会社 | 301016 | |
| 20 & マイクロ;Lピペットチップ | NESTライフサイエンス株式会社 | 302106 | |
| 15 mL遠心分離機チューブ | NESTライフサイエンス株式会社 | 601052 | |
| 1.5 mL遠心分離機チューブ | NESTライフサイエンス株式会社 | 615601 | |
| 高スループット実験および参考ガイド付き伝統中国医学(HERB)データベース | / | http://herb.ac.cn/v2 | |
| アセトニトリル(LC-MS) | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | A955-4 | |
| アセトニルアセトン | シノファーム化学試薬株式会社 | 10000418 | |
| アンモニア水 | シノファーム化学試薬株式会社 | 10011028 | |
| オートクレーブ | 上海三神医療機器有限公司 | YM75 | |
| Acclaim PepMap(75µm*2cm、C18、3µm, 100Å) | 熱力学 | 164535 | |
| オーロラ・アルティメット(75µm*25cm、1.6µm, 100Å) | オーロラ | AUR3-25075C18-CSI | |
| BCAタンパク質アッセイキット | サンゴンバイオテック(上海)有限公司 | C503021-0500 | |
| ベンチトップハイ - 高速冷蔵遠心分離機 | 湖南克城計装有限公司 | H1 - 16KR | |
| ブロモフェノールブルー | シノファーム化学試薬株式会社 | 71008060 | |
| ブロックヒーター | 杭州ミウ・インストゥルメンツ | DKT-100 | |
| クロロホルム | シノファーム化学試薬株式会社 | 10006818 | |
| 化学発光イメージングシステム | 杭州申華科技有限公司 | SH - 523 | |
| クリーンベンチ | 蘇州景華設備有限公司 | SW-CJ-2D | |
| カバーガラス | 江蘇石台実験設備有限公司 | 10212450C | |
| Cytoscape v3.9.1 | / | / | |
| DIA-NN(バージョン1.8.1) | フランシス・クリック研究所 | github.com/vdemichev/DiaNN | |
| デジタル表示定温水浴 | 常州神南機器製造有限公司 | HH - W600 | |
| デステイニング・シェイカー | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | TSY-B | |
| 脱水機 | 武漢軍傑電子有限公司 | JT-12J | |
| イオシン | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | E8090 | |
| パラフィン埋め込み | シノファーム化学試薬株式会社 | 69019361 | |
| エタノール・アブソリュート | シノファーム化学試薬株式会社 | 10009218 | |
| 埋め込み機械 | 武漢軍傑電子有限公司 | JB-P5 | |
| GraphPad プリズム | / | 8.0.2 | |
| 氷河性酢酸 | シノファーム化学試薬株式会社 | 10000218 | |
| GeneCards(遺伝子カード) | / | https://www.genecards.org/ | |
| グリセロール | シノファーム化学試薬株式会社 | 10010618 | |
| グリシン | バイオフロックス | 1275GR500 | |
| 遺伝子オントロジー(GO) | / | geneontology.org | |
| ヘマトキシリン | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | G1140 | |
| 水平シェーカー | 海門奇林別機器製造有限公司、江蘇省 | TS - 1 | |
| 疎水性バリアペン | サービスバイオ | WG1066-1 | |
| HCI | 新陽化学試薬工場 | GB622-89 | |
| 高性能液体クロマトグラフィー | アジレント | 1200 | |
| イソプロパノ | シノファーム化学試薬株式会社 | 80109218 | |
| イメージプロプラス | メディア・サイバネティクス | バージョン6.0 | |
| イメージングシステム | ニコン | DS-Fi3 | |
| IRIS-微細解剖ハサミ | RWDライフサイエンス株式会社 | S12004-09 | |
| 京都遺伝子・ゲノム百科事典(KEGG) | / | www.genome.jp/kegg/ | |
| 顕微鏡スライド | 南通メヴィッド生命科学株式会社 | PC2-301 | |
| 電子レンジ | ガランツ電子レンジ電気機器株式会社 | P70D20TL-P4 | |
| ミニ遠心分離機 | ドラゴンラボ | D1008E | |
| ニュートラルレジン | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | G8590 | |
| NaCl | シノファーム化学試薬株式会社 | 10019318 | |
| NCBI | / | www.ncbi.nlm.nih.gov | |
| 非接触型超音波セル粉砕機 | シエンツ | 08-III | |
| n-ブタノール | シノファーム化学試薬株式会社 | 100052190 | |
| オーブン | 上海匯台計器製造有限公司 | DHG-9140A | |
| パブケム | / | https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ | |
| PBSリン酸塩バッファーパウダー | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | P1010 | |
| 病理学的ミクトーム | ライカ・インスツルメンツ株式会社(上海) | RM2016 | |
| 携帯型遠心分離機 | 武漢凌思バイオテクノロジー有限公司 | D1008 | |
| R 4.5.1 | / | / | |
| RIPA溶解バッファー(1.5ML) | メイルンビオ | MA0151 | |
| ドデシル硫酸ナトリウム(SDS) | シグマ・オルドリッチ | L3771-500G | |
| スピードバック | ジェミー | CV200 | |
| SPSSソフトウェア | IBM SPSS統計 | バージョン22 | |
| 縫合鉗子 | RWDライフサイエンス株式会社 | FC11001R-11 | |
| ステレオ解剖顕微鏡 | RWDライフサイエンス株式会社 | 77001S | |
| スピンカラム RM | CWBIO | CW0597S | |
| timsTOF Pro質量分析計 | ブルーカー・ダルトニックス | timsTOF Pro | |
| 伝統中医学システム薬理学データベースおよび分析プラットフォーム(TCMSP) | / | https://tcmspw.com/tcmsp.php | |
| サーモミキサー | 杭州ミウ・インストゥルメンツ | MTC-100 | |
| トリフルオロアセチン酸(TFA) | シグマ・オルドリッチ | 299537-500G | |
| トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP) | シグマ・オルドリッチ | C4706-10G | |
| トリプシン | シグマ・オルドリッチ | T575-31N-10 | |
| 組織ホモジナイザー | 杭州ミウ・インストゥルメンツ | MT-30K | |
| トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(トリス塩基) | シグマ・オルドリッチ | T1503-1KG | |
| UltiMate 3000 RSLCnanoシステム | サーモ・サイエンティフィック | UltiMate 3000 RSLCnano | |
| UniProt(2023年1月3日) | フランシス・クリック研究所 | github.com/vdemichev/DiaNN | |
| 尿素 | シグマ・オルドリッチ | 51456-500G | |
| ヴェニー2.1 | / | https://www.bioinformatics.com.cn/static/others/jvenn/example.html | |
| ボルテックスミキサー | カイリン・ベル | ボルテックス-5 | |
| ヴァンナス バネ式ハサミ | RWDライフサイエンス株式会社 | S11001-08 | |
| 水(LC-MS) | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | W6-4 | |
| キシレン | シノファーム化学試薬株式会社 | 10023418 |
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