Burada, diyabetik nefropati tedavisinde Jiawei Shengjiang San'ın (JWSJS) etki mekanizmasını keşfetmek için ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme tekniklerini tanımlayan bir protokol sunuyoruz.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Burada, diyabetik nefropati tedavisinde Jiawei Shengjiang San'ın (JWSJS) etki mekanizmasını keşfetmek için ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme tekniklerini tanımlayan bir protokol sunuyoruz.
Jiawei Shengjiang San'ın (JWSJS) diyabetik nefropati tedavisinde ve ağ farmakolojisini dağıtma eylemini destekleyen mekanizmaları araştırmayı amaçladık. Ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme tekniklerini kullanarak, JWSJS'nin aktif bileşenlerini ve hedeflerini tahmin ettik ve titiz bir "ilaç-bileşen-hedef" ağı oluşturduk. JWSJS'nin terapötik yolaklarını ve hedeflerini ayırt etmek için gen ontolojisi (GO) ve Kyoto genler ve genomlar ansiklopedisi (KEGG) zenginleştirme analizleri kullanıldı. Moleküler yerleştirme doğrulaması için Autodock Vina 1.2.0 konuşlandırıldı ve yerleştirme sonuçlarını doğrulamak için 100 ns'lik bir moleküler dinamik simülasyonu gerçekleştirildi, ardından in vivo hayvan doğrulaması yapıldı. Bulgular, JWSJS'nin diyabetik nefropati ile kesişen 227 hedefi paylaştığını ve bir protein-protein etkileşim ağı topolojisi oluşturduğunu ortaya koydu. KEGG zenginleştirme analizi, JWSJS'nin lipidleri ve aterosklerozu, PI3K-Akt sinyal yolağını, apoptozu ve HIF-1 sinyal yolunu modüle ederek diyabetik nefropatiyi hafiflettiğini, mitojenle aktive olan protein kinaz 1 (MAPK1), MAPK3, epidermal büyüme faktörü reseptörü (EGFR) ve serin / treonin-protein kinaz 1 (AKT1) ile çoklu yolların toplu hedefleri olarak tanımlandı. Moleküler yerleştirme, JWSJS'nin temel bileşenlerinin (quercetin, palmitoleik asit ve luteolin), hidrojen bağı yoluyla üç önemli hedefle (MAPK1, MAPK3 ve EGFR) konformasyonu stabilize edebileceğini iddia etti. İn vivo incelemeler, JWSJS'ye bağlı olarak vücut ağırlığında kayda değer bir artış ve glikasyonlu serum proteini (GSP), düşük yoğunluklu lipoprotein kolesterol (LDL-C), üridin trifosfat (UTP) ve açlık kan şekeri (FBG) seviyelerinde azalma olduğunu gösterdi. Hematoksilen ve eozin (HE) ve Periyodik asit-Schiff (PAS) boyama ile birleştirilmiş elektron mikroskobu, her tedavi grubunun böbrek hasarını çeşitli derecelerde hafifletme potansiyelini vurguladı, p-EGFR, p-MAPK3 / 1 ve BAX'ta çeşitli düşüşler sergiledi ve tedavi edilen sıçanların böbrek dokularında BCL-2 ekspresyonunda artışlar. Sonuç olarak, bu içgörüler, JWSJS'nin diyabetik nefropati üzerindeki koruyucu etkinliğinin, EGFR / MAPK3 / 1 sinyal yolunun aktivasyonunu baskılamak ve renal hücre apoptozunu hafifletmek ile ilişkili olabileceğini düşündürmektedir.
Diabetes mellitus (DM), diyabetik nefropati (DN), retinopati ve nöropati gibi sürekli hiperglisemiye bağlı çeşitli komplikasyonlara neden olabilen ve birden fazla sistemi etkileyen kronik bir hastalıktır1. DN, DM'nin ciddi bir komplikasyonudur ve son dönem böbrek yetmezliğinin (SDBY) yaklaşık %30-50'sini oluşturur2. Klinik belirtisi, artmış glomerüler hacim, mezanjiyal stromal hiperplazi ve kalınlaşmış glomerüler bazal membran3 ile karakterize SDBY'ye ilerleyebilen mikroalbüminüridir. DN'nin patogenezi karmaşıktır ve tam olarak aydınlatılamamıştır. Kan şekerini düşürmek, kan basıncını düzenlemek, proteinüriyi azaltmak gibi klinik yöntemler çoğunlukla ilerlemesini geciktirmek için kullanılır ancak etkisi geneldir.
Şu anda, DN4'ü tedavi etmek için spesifik bir ilaç bulunamamıştır. Bununla birlikte, yüzyıllar boyunca, Çin bitkisel ilaçları DM ve komplikasyonlarınıntedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır 5 ve hastaların klinik semptomlarını iyileştirmiş ve hastalığın ilerlemesini geciktirmiştir. Çok bileşenli, çok hedefli ve çok yolaklı etkilerin avantajları nedeniyle, Çin bitkisel ilaçlarının DN6 tedavisi için yenilikçi bir ilaç kaynağı olması beklenmektedir.
"Shengjiang san", Ming Hanedanlığı tıp doktoru Gong Tingxian tarafından "Wanbing Huichun" dan gelmektedir. "Neifu Xianfang" kitabı, Bombyx Batryticatus, Cicadae Periostracum, Curcumaelongae Rhizoma ve Radix Rhei et Rhizome'un kullanımını açıklar. Buna dayanarak, Hedysarum Multijugum Maxim, Epimrdii Herba ve Smilacis Glabrae Rhixoma'yı ekledikten sonra, shengjiang san'ın berraklığı artırma, bulanıklığı azaltma, durgun "ısıyı" serbest bırakma ve "qi" ile kanı uyumlu hale getirme işlevini yerine getirir 7,8. Ayrıca dalağı güçlendirme ve böbrekleri tonlama etkisini arttırır. Etkinliği, DN'nin "qi" nin "hayati enerji" eksikliği, aşırı kuruluk ve "ısı" ve üçlü bir enerji vericinin neden olduğu "ısı" durgunluğu nedeniyle düzensiz yükselmesi ve düşmesi patogenezi ile tutarlıdır 7,8.
Önceki klinik çalışmalar, Çin bitkisel ilaçlarının DM ve komplikasyonlarını tedavi etmek için kullanıldığını göstermiştir ve jiawei shengjiang san'ın (JWSJS) kan şekerini ve lipitleri düzenlediği, proteinüriyi azalttığı ve erken DN7'li hastaların klinik etkinliğini önemli ölçüde iyileştirdiği gösterilmiştir. JWSJS'nin DN sıçanlarında idrar proteini ve kan şekeri düzeylerini düşürme yeteneği önceki çalışmalarla doğrulanmıştır. Bu muhtemelen TXNIP/NLRP3 ve RIP1/RIP3/MLKL sinyal yolaklarını inhibe ederek, podosit piroptozunu azaltarak ve DN sıçanlarının böbrek dokularında nekrotik apoptozu önleyerek ve böylece böbrek korumasısağlayarak gerçekleşir 9. JWSJS, DN sıçanlarında nefrin ve podosin protein ekspresyonunu yukarı regüle edebilir ve podosit hasarını azaltabilir, böylece JWSJS'nin podosit hasarı üzerinde inhibe edici bir etkiye sahip olduğunu düşündürür. JWSJS, iyi güvenlik profillerine sahip belirli bir anti-DN etkisine sahiptir, ancak bu konuda çok az araştırma vardır ve bu çalışma çoğunlukla piroptoz ve nekrotik apoptoz üzerine odaklanmaktadır. Literatür yeterince derin veya sistematik değildir10. Önceki bulgularımız, JWSJS'nin DN sıçanlarındaproteinüriyi azaltabileceğini ve böbrek hasarını hafifletebileceğini doğrulamıştır 7. Bununla birlikte, DN tedavisi için JWSJS'nin mekanizması hakkında sadece birkaç çalışma vardır ve bunlar derinlik ve sistematizasyondan yoksundur. Bu nedenle, bu çalışma, ağ farmakolojisi kullanarak DN tedavisi için JWSJS'nin moleküler maddelerini ve etki mekanizmalarını analiz etmeyi ve gelecekteki araştırmalar için sağlam bir temel sağlamayı amaçlamaktadır.
Ağ farmakolojisi, keminformatik, ağ biyolojisi, biyoinformatik ve farmakoloji dahil olmak üzere ilaç etki mekanizmasını incelemek için ortaya çıkan bir yöntemdir 11,12. Ağ farmakolojisi araştırma tasarımı, geleneksel Çin tıbbının bütünsel kavramınaoldukça benzer 13,14 ve Çin bitkisel ilaçlarının mekanizmasını incelemek için önemli bir yöntemdir. Moleküler kenetlenme, moleküller arasındaki etkileşimleri inceleyebilir ve bağlanma modellerini ve afinitelerini tahmin edebilir. Moleküler yerleştirme, bilgisayar destekli ilaç araştırmaları alanında kritik bir teknik olarak ortaya çıkmıştır15. Bu nedenle, bu çalışma, JWSJS ile DN tedavisinin daha fazla araştırılması için güvenilir ve teorik bir temel sunan ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme yöntemleri aracılığıyla bir JWSJS-DN-hedef etkileşim ağı oluşturmuştur.
Tüm hayvanlar, ABD Ulusal Araştırma Konseyi Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu, 8. Baskı'ya uygun olarak korunmuş ve kullanılmış ve ARRIVE kılavuzlarında16,17 önerildiği şekilde rapor edilmiştir. Çalışma, Çin Ulusal Araştırma Konseyi Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygun olarak yürütüldü ve Hebei Çin Tıbbı Üniversitesi (DWLL2019030) Hayvan Etik Komitesi tarafından onaylandı.
1. JWSJS aktif bileşenleri ve hedef toplama
2. DN'ye karşılık gelen hedef koleksiyon
3. Moleküler yerleştirme
4. Moleküler dinamik simülasyon
5. Hayvan deneyi doğrulaması
6. İstatistiksel yöntemler
Protokolün ardından, JWSJS'nin 90 aktif bileşeni, belirlenen OB ve DL standartlarına göre tarama ve tekilleştirmeden sonra analizden nihayet elde edildi. Bunlar arasında 20 çeşit Hedysarum Multijugum Maxim, 23 çeşit Epimrdii Herba, 15 çeşit Smilacis Glabrae Rhixoma, 16 çeşit Radix Rhei et Rhizome, dört çeşit Curcumaelongae Rhizoma, 15 çeşit Cicadae Periostracum ve altı çeşit Bombyx Batryticatus bileşeni vardı. JWSJS'de birçok aktif bileşen bulunduğundan, sadece 20 tanesi listelenmiştir (bakınız Tablo 1). Tekilleştirmeden sonra, JWSJS'nin aktif bileşenlerine karşılık gelen 396 hedef nihayet elde edildi.
Hastalıkla ilişkili genler araştırıldıktan sonra, birleştirme ve tekilleştirme işleminden sonra 3035 DN ile ilişkili hedef gen elde edildi. DN'nin karşılık gelen hedefleri, ilaçların aktif bileşenlerinin hedefleri ile karşılaştırıldı ve analiz edildi. Kesişim belirlendi ve bu da JWSJS ve DN'nin 227 kesişme hedefiyle sonuçlandı. Daha sonra bir Wayne diyagramı çizildi (bkz. Şekil 1A). "İlaç-içerik-hedef" ağ diyagramı Cytoscape 3.8.0 yazılımı kullanılarak oluşturuldu (bkz. Şekil 1B) ve topolojik analiz yapıldı. Her düğüm, derece değerine göre yüksekten düşüğe doğru sıralandı. İlk beş ilaç bileşeni kuersetin, palmitoleik asit, luteolin, kaempferol ve naringenin idi ve ilk beş hedef PTGS2, PTGS1, NCoA2, AR ve ESR1 idi.
Daha sonra, JWSJS ve DN kesişme hedefleri için bir PPI ağı geliştirildi (ortalama derece değeri 17.4 olan 196 düğüm ve 1714 kenar). Ayrıca, DN tedavisi için JWSJS'nin anahtar hedefleri olabilecek yedi anahtar hedef, üç taramadan sonra elde edildi: MAPK14, TP53, MAPK3, MYC, HIF1A, ESR1 ve MAPK1 (bkz. Şekil 1C).
Daha sonra, DN tedavisinde JWSJS hedefinin biyolojik özellikleri hakkında spekülasyon yapmak için GO zenginleştirme analizi yapıldı. BP, CC ve MF arasında, ilk on zenginleştirilmiş giriş Şekil 1D'de çizilmiştir. Sonuçlar, JWSJS'nin membran sallarında ve membran mikro alanlarında transkripsiyon faktörleri ve protein kinazlarla bağlanarak hücre proliferasyonunu, farklılaşmasını ve apoptozu düzenleyebileceğini ve böylece DN üzerinde terapötik bir etki yaratabileceğini göstermektedir. DN'deki JWSJS'nin potansiyel etki yollarını keşfetmek için katılımcı hedefler üzerinde KEGG yolu zenginleştirme analizi yapıldı. En üstteki otuz zenginleştirilmiş yol Şekil 1E'de çizilmiştir. Sonuçlar, DN'nin JWSJS tedavisinin, esas olarak lipid ve ateroskleroz, PI3K-Akt sinyal yolu, kimyasal karsinogenez, hepatit, prostat kanseri, apoptoz, HIF-1 sinyal yolu ve TNF sinyal yolunu içeren 181 sinyal yolu üzerinde etkili olabileceğini göstermektedir.
KEGG ile zenginleştirilmiş ilk 30 yolun hedeflerini daha fazla araştırmak için, JWSJS ile tedavi edilen DN için bir KEGG sinyal yolu ilişki ağı haritası oluşturmak için Cytoscape 3.8.0 yazılımını kullandık. MAPK1, MAPK3, EGFR ve AKT1'in birlikte hareket eden çoklu yolların hedefleri olduğu bulundu (bkz. Şekil 1F), bu proteinlerin JWSJS'nin DN üzerindeki etkilerine aracılık etmede merkezi bir rol oynayabileceğini düşündürmektedir.
DN'yi tedavi etmede JWSJS'nin potansiyel hedeflerini daha da doğrulamak için, daha sonra PPI ağında ve KEGG sinyal yolu ağında yüksek dereceli değerlere sahip MAPK1, MAPK3 ve EGFR olmak üzere üç temel hedefi taradık. Bunlar, DN tedavisi için JWSJS'nin ilk üç çekirdeğinin bileşenleri olan quercetin, palmitoleik asit ve luteolin ile moleküler olarak kenetlendi. PDB kimliğinin taranması için koşullar aşağıdaki gibidir: (1) İnsanlardan türetilmiş olmak; (2) Konformasyonel çözünürlük ≤ 2.5Å, yani mümkün olduğunca küçük; (3) Konformasyonel dizinin mümkün olduğu kadar eksiksiz olması, yani yapısal kompleksin küçük molekül ligand bilgisine sahip olması gerekir; ve (4) Kristal pH değeri, insan vücudunun normal fizyolojik aralığına mümkün olduğunca yakın olmalıdır35. Son olarak, MAPK1, MAPK3 ve EGFR'nin PDB kimlikleri 4QTA, 4QTB ve 7JXQ idi.
Bu çalışmada36 AutoDock yazılımının yerleştirme sistemine güvenilirliğini doğrulamak için, önce MAPK1, Mapk3 ve EGFR'nin üç proteinini yeniden yerleştirdik. Üç hedef proteinin orijinal kristal yapısındaki ligand konformasyonu, kenetlenmeden sonra ligandlarla üst üste bindirildi (Şekil 2A). Kenetlenme sonrası ligand konformasyonu ile orijinal kristal yapı arasındaki kök-ortalama-kare sapması (RMSD) değerleri daha sonra hesaplandı. RMSD değerleri sırasıyla 1.129, 1.201 ve 1.877 şidi ve tümü 2ş≤. Bu, yerleştirme yönteminin güvenilir olduğunu ve bir sonraki moleküler yerleştirme doğrulaması için kullanılabileceğini gösterdi. Çekirdek bileşenlerin inhibitör potansiyelini karşılaştırmak ve beyan etmek için, MAPK1, MAPK3 ve EGFR'nin orijinal ligandları daha sonra kontrol olarak kullanıldı. Kenetlenme analizi, luteolin, palmitoleik asit ve quercetin ile üç çekirdek hedef arasındaki bağlanma enerjisini başarılı bir şekilde tahmin etti. Bunların hepsi negatifti ve -637'den azdı; Tablo 2'ye bakınız. Dikkat çekici bir şekilde, luteolin ve MAPK1 arasındaki moleküler kenetlenme, en yüksek boşluk boyutuna ve en düşük bağlanma enerjisine sahiptir. Genel olarak, moleküler yerleştirme sonuçları, luteolin, palmitoleik asit ve kuersetinin üç temel hedefle iyi bağlanma aktivitesine sahip olduğunu gösterdi (Şekil 2B, C).
RMSD, bir referans çerçevesine göre seçilen bir atom grubunun ortalama yer değiştirme değişikliklerini ölçmek için kullanılır. Bu arada, RMSF, protein zinciri boyunca lokalize değişiklikleri etkili bir şekilde karakterize eder. RMSD grafiği (Şekil 2D), luteolin-MAPK1 kompleksi ve quercetin-MAPK3 kompleksi bileşiğinin RMSD değerlerinin 5 ns içinde stabilize olduğunu göstermektedir. Luteolin-EGFR kompleksi, 0-35 ns arasında değişen dalgalı bir RMSD gösterdi; bu değer, 100 ns MD simülasyonunun sonuna kadar 35 ns'de stabilize edildi. Tüm kompleksler, 100 ns MD simülasyonunun sonunda kararlı bir şekilde etkileşime girdi. RMSF değeri, MD simülasyon yörüngesinden değerlendirildi: Aktif bölgedeki atomlar ve minimum düzeyde dalgalanan ana zincir, minimal bir konformasyonel değişiklik anlamına geliyordu, bu da bahsedilen kurşun bileşiğinin, hedef proteinin bağlanma cebinin boşluğu içinde güvenli bir şekilde sabitlendiğini düşündürüyor. RMSF sonuçları, karmaşık yapılarda sınırlı dalgalanmalar olduğunu gösterdi.
Son olarak, yukarıdaki sonuçları in vivo olarak doğruluyoruz. İlk olarak model grubundaki sıçanların ağırlığının anlamlı olarak azaldığını ve GSP, LDL-C, UTP ve FBG'nin anlamlı olarak arttığını gözlemledik (P < 0.05). Sıçanların vücut ağırlığı, irbesartan grubunda ve her JWSJS grubunda model grubuna göre önemli ölçüde artmıştır. GSP, LDL-C, UTP ve FBG farklı derecelerde azalmıştır (P < 0.05; bakınız Tablo 3).
Daha sonra, HE boyaması normal gruptaki glomerüllerin normal bir boyuta sahip olduğunu gösterdi. Düzenli ve berrak bir yapıya sahiplerdi ve pürüzsüz bir bazal zara, düzgün bir şekilde düzenlenmiş böbrek tübüllerine sahiptiler ve enflamatuar hücre infiltrasyonu yoktu. Model grubunda glomerüller hipertrofik, bazal membran kalınlaşmış ve mezanjiyal matriks artmıştır. İnterstisyum inflamatuar hücrelerle infiltre edildi. Her uygulama grubunun patolojik belirtileri, model grubuna kıyasla farklı derecelerde hafifletilmiştir (bkz. Şekil 3A).
PAS boyama, model grubunun normal gruba göre artmış glomerüler hacimlere, kalınlaşmış bazal membrana ve artmış mezanjiyal matrikse sahip olduğunu gösterdi. Bu patolojik belirtiler her bir uygulama grubu tarafından önemli ölçüde hafifletilmiştir (bkz. Şekil 3B). Transmisyon elektron mikroskobu kullanarak, model grubundaki glomerüler bazal membranın normal gruba göre kalınlaştığını bulduk. Mezanjiyal matris büyüdü ve podosit ayak süreçleri yoğun bir şekilde kaynaştı. Her bir uygulama grubundaki sıçanların mikroskobik belirtileri, model grubuna göre değişen derecelerde rahatladı (bkz. Şekil 3C).
Son olarak, JWSJS ile tedavi edilen DN sıçanlarında değişip değişmediklerini görmek için toplam EGFR, p-EGFR, MAPK3 / 1 ve p-MAPK3 / 1 ekspresyonları tespit edildi. Model gruplarında toplam EGFR ve MAPK3/1 ekspresyonunda normal gruba göre anlamlı bir değişiklik yoktu. p-EGFR, p-MAPK3/1 ve BAX ekspresyonu anlamlı olarak arttı ve BCL-2 ekspresyonu önemli ölçüde azaldı. Model grubuna kıyasla, p-EGFR, p-MAPK3 / 1 ve BAX ekspresyonu önemli ölçüde azaldı ve BCL-2 ekspresyonu, her doz grubundaki sıçan böbrek dokularında değişen derecelerde önemli ölçüde arttı (Şekil 3D, E). Bu sonuç immünohistokimya ile doğrulandı (Şekil 3F,G). Bu çalışma, JWSJS'nin p-EGFR, p-MAPK3 / 1, BAX ve BCL-2 proteinlerinin ekspresyonunu düzenleyerek ve hücre apoptozunu azaltarak DN sıçanlarında böbrekleri koruyabileceğini gösterdi. Ek olarak, çeşitli gruplarda MAPK3, MAPK1 ve EGFR mRNA'nın ekspresyon seviyelerini değerlendirmek için qPCR kullanıldı. Sonuçlar, DN grubundaki nispi ekspresyonun kontrol grubunun yanı sıra Irbesartan, JWSJS-L, JWSJS-M ve JWSJS-H gruplarına kıyasla anlamlı derecede yüksek olduğunu ortaya koydu. Bu bulgu, ilk sonuçları daha da doğrulamaktadır (Şekil 3H).

Şekil 1: Ağ Farmakolojisi, diyabetik nefropatide JWSJS potansiyel hedeflerini ve sinyal yolaklarını açıklığa kavuşturdu. (A) JWSJS ve diyabetik nefropatinin kesişen hedeflerinin Venn diyagramı. Yeşil, JWSJS bileşenlerinin terapötik hedeflerinin sayısını temsil eder ve mor, DN'nin ilgili hedeflerinin sayısını temsil eder. Kesişen kısım, kesişen hedeflerin sayısını temsil eder (yani, DN için JWSJS'nin hedef sayısı). (B) DN tedavisinde JWSJS'nin "ilaç-bileşen-hedef" ağ diyagramı. Açık mavi, DN tedavisi için JWSJS'nin ilgili hedeflerini temsil eder. Fuşya, Bombyx Batryticatus'un aktif bileşenini temsil eder. Yeşil, Hedysarum Multijugum Maxim'in aktif bileşenlerini temsil eder. Koyu mavi, Radix Rhei et Rhizome'un aktif bileşenlerini temsil eder. Kırmızı, Cicadae Periostracum'un aktif bileşenlerini temsil eder. Mor, Epimrdii Herba'nın aktif bileşenlerini temsil eder. Sarı, Smilacis Glabrae Rhixoma'nın aktif bileşenlerini temsil eder. Gök mavisi, Curcumaelongae Rhizoma'nın aktif bileşenlerini temsil eder. (C) JWSJS ve DN kesişme hedeflerinin PPI ağı. (D) DN'nin JWSJS tedavisinde yer alan tedavi hedef genlerinin ontolojik analizi yoluyla tanımlanan en önemli 10 gen. (E) DN'nin JWSJS tedavisinde yer alan tedavi hedef genlerinin yol analizi yoluyla tanımlanan en önemli 30 gen. (F) JWSJS tarafından DN tedavisinde KEGG sinyal yolunun ilişki ağı. Sarı simgeler sinyal yollarını temsil eder. Mavi simgeler eylem hedeflerini temsil eder. Daha büyük bir grafik, ona daha fazla yolun bağlı olduğunu ima eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Diyabetik nefropati tedavisinde JWSJS'nin moleküler yerleştirme ve moleküler dinamik yörüngelerinin görselleştirilmesi. (A) Üç hedef protein kompleksi 7JXQ (a), 4QTA (b) ve 4QTB (c)'nin orijinal kristal yapısındaki ligandın konformasyonları, kenetlenmeden sonra ligandın konformasyonları ile karşılaştırılır. Yeşil, turuncu ve pembe sırasıyla EGFR, MAPK1 ve MAPK3 hedef proteinleridir. Altın, orijinal ligand molekülüdür ve mavi, kenetlenmeden sonraki ligand molekülüdür. (B) Diyabetik nefropati tedavisinde JWSJS'nin 3D moleküler yerleştirme görselleştirmesi. Yeşil, turuncu ve pembe, sırasıyla 7JXQ, 4QTA ve 4QTB hedef proteinleridir. 1a-3a, 7JXQ, 4QTA ve 4QTB'nin orijinal inhibitör (mavi) ile etkileşim diyagramını temsil eder. 1b-3b, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve luteolinin (sarı) etkileşim diyagramını temsil eder. 1c-3c, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve palmitoleik asidin (fuşya) etkileşim diyagramını temsil eder. 1D-3D, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve quercetin (mor) etkileşim diyagramını temsil eder. (C) Diyabetik nefropati tedavisinde JWSJS'nin 2D moleküler yerleştirme görselleştirmesi. 1a-3a, 7JXQ, 4QTA ve 4QTB'nin orijinal inhibitör ile etkileşim diyagramını temsil eder. 1b-3b, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve luteolinin etkileşim diyagramını temsil eder. 1c-3c, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve palmitoleik asidin etkileşim diyagramını temsil eder. 1D-3D, 7JXQ, 4QTA, 4QTB ve quercetin'in etkileşim diyagramını temsil eder. (D) (a) luteolin ve hedef protein 7JXQ, (b) luteolin ve hedef protein 4QTA ve (c) kuersetin ve hedef protein 4QTB komplekslerinin moleküler dinamik yörüngelerinin RMSD ve RMSF analizi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: JWSJS, böbrek hasarını hafifletir ve in vivo deneylerde EGFR/MAPK3/1 sinyal yolu aktivasyonunu baskılar. (A) HE boyaması ve (B) farklı gruplardaki sıçan böbrek dokularının periyodik asit-Schiff (PAS) boyaması (Büyütme, 200x; n = 10). (C) Farklı sıçan gruplarında böbrek dokusunun transmisyon elektron mikroskobu (Büyütme, 5000x; n = 3). (D) EGFR, p-EGFR, MAPK3 / 1, p-MAPK3 / 1, BAX ve BCL-2, diyabetik sıçan böbrek dokusunda western blotting yoluyla (n = 3). (E) p-EGFR, p-MAPK3/1, BAX ve BCL-2 ekspresyonunun istatistiksel analizi. (F) Altı grupta p-EGFR VE p-MAPK3/1 ekspresyonunun immünohistokimyasal analizi (n = 6). (G) p-EGFR VE p-MAPK3/1 ifadesinin istatistiksel analizi. (H) Altı grupta MAPK3, MAPK1 ve EGFR mRNA ekspresyonunun qPCR analizi. *P < 0.05'e karşı kontrol. **P < 0,01'e karşı kontrol. ▲P < 0,05'e karşı DN. ▲▲P < 0,01'e karşı DN. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: JWSJS'nin bazı aktif bileşenlerinin bilgileri. Her bir bileşen ve bunların özellikleri veya özellikleri hakkında ayrıntılar verir. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 2: JWSJS'nin temel hedeflerinin ve ana aktif bileşenlerinin yerleştirme sonuçları tablosu. Tablo, JWSJS'nin temel hedeflerinin ve ana aktif bileşenlerinin yerleştirme çalışmalarından elde edilen sonuçları sunmaktadır. Bu tablo, bu bileşenlerin kendi hedefleriyle nasıl etkileşime girdiğini gösterir ve bu da JWSJS'nin etki mekanizması hakkında fikir verebilir. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 3: Diyabetik nefropatili sıçanlarda JWSJS'nin vücut ağırlığı ve biyokimyasal indeksler üzerindeki etkisi (ortalama ± standart sapma olarak ifade edilir, n = 10). Normal grupla karşılaştırıldığında: * P < 0.05. Model grubuyla karşılaştırıldığında: # P < 0.05. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Çalışmamızda ağ farmakolojisi, moleküler yerleştirme ve in vivo hayvan modellerinin bir kombinasyonu kullanılmıştır. Kritik bir adım, özellikle EGFR / MAPK3 / 1 sinyal yolu ile etkileşimine odaklanarak, DN tedavisinde JWSJS'nin potansiyel mekanizmalarını belirlemek için çok önemli olan "ilaç-bileşen-hedef" ağının kurulmasıydı.
Bu çalışma sırasında, tahminlerimizin doğruluğunu artırmak için özellikle moleküler yerleştirme sürecinde çeşitli değişiklikler yaptık. Sorun giderme, esas olarak, insan DN'si ile alaka düzeyini sağlamak için in vivo hayvan modelinin koşullarını optimize etmeye odaklandı. Bu çalışma, JWSJS'nin temel aktif bileşenlerini ve hedeflerini belirleyerek, DN tedavisi için potansiyel bir ilaç adayı olarak JWSJS'nin daha fazla araştırılması ve geliştirilmesi için teorik bir temel sağlar.
Çalışma, DN'de renal apoptozu azaltmada JWSJS'nin potansiyel etki mekanizmasını araştırdı. Moleküler yerleştirme sonuçları, quercetin, palmitoleik asit ve luteolin'in MAPK1, MAPK3 ve EGFR dahil olmak üzere anahtar hedeflere düzenli bağlanma aktivitelerine sahip olduğunu gösterdi. Bu hedefleri, birden fazla yoldaki ortak eylemleri nedeniyle daha fazla çalışma için seçtik. DN sıçanlarında, JWSJS tedavisi, FBG ve GSP seviyelerinde önemli bir azalma, UTP ve LDL-C'de iyileşme, kilo alımı ve böbrek dokusu mikroskobik belirtilerinde iyileşme ile sonuçlandı, bu da JWSJS'nin DN tedavisinde potansiyel etkinliğini gösterir.
Apoptoz, hücre ölümünün kritik bir şeklidir ve düzensizlik, çeşitli hastalıkların riskini artırabilir38. Önceki çalışmalar, DN sıçanlarının apoptozla ilişkili proteinler BAX ve kaspaz-3'ün ekspresyonunun arttığını ve böbrek dokusundaki apoptotik hücrelerin sayısında önemli bir artış olduğunu göstermiştir39,40. Sonuçlar, JWSJS tedavisinin bu değişiklikleri tersine çevirdiğini ve diyabetik koşullar altında podosit apoptozunu azaltabileceğini düşündürdü.
JWSJS'nin potansiyel etki mekanizmasına ilişkin daha fazla araştırma, DN üzerinde çok hedefli ve çok bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. En fazla zenginleştirme yoluna sahip oldukları için MAPK1, MAPK3 ve EGFR'yi incelemeye odaklandık. Hücre büyümesi, proliferasyon, farklılaşma, apoptoz ve anormal steroid sekresyonu gibi çeşitli fizyolojik ve patolojik süreçlerde yer alan ERK yolu, MAPK sinyal iletim yolu 13,41,42,43'te önemli bir yoldur. JWSJS'nin EGFR / MAPK3 / 1 sinyal yolunu inhibe ederek podosit apoptozunu kurtardığı sonucuna varıldı.
Ayrıca, JWSJS'nin p-EGFR ve p-MAPK3 / 1'in ekspresyonunu düzenleyebildiğini, bunun da Bcl-2'nin belirgin şekilde yukarı regüle edilmesine, ancak Bax'ın gözle görülür bir aşağı regülasyonuna neden olduğunu bulduk. Bu da renal hücre apoptozunun azalmasına neden oldu. Daha önceki çalışmalarda da benzer sonuçlar bulunmuştur. Örneğin, Chen, podositlerdeki EGFR delesyonunun diyabetik nefropatiyizayıflattığını bildirdi 44. Bazı araştırmacılar, EGFR / ERK yolunun domuz bağırsak epitel hücrelerinin9 çoğalmasını ve farklılaşmasını desteklediğini buldular. EGFR'nin inhibisyonu, TGF-β ve BAX ekspresyonunu aşağı regüle edebilir, böylece renal fibroz ve apoptozu iyileştirir45. Bu bulgular, JWSJS'nin EGFR / MAPK3 / 1 sinyal yolunu inhibe ederek DN'nin adjuvan tedavisinde önemli bir role sahip geleneksel bir Çin tıbbı reçetesi olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, DN tedavisinde JWSJS'nin potansiyel etki mekanizmasını tam olarak anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Bu çalışmanın çeşitli sınırlılıkları vardı. İlk olarak, hayvan modellerine güvenmek, JWSJS'ye insan tepkisini tam olarak kopyalayamayabilir. Ek olarak, ağ farmakolojisi tahminleri, anlayışlı olsa da, deneysel veriler yoluyla daha fazla doğrulama gerektirir. Bulguları doğrulamak için insan denekler üzerinde daha ileri klinik çalışmalar gereklidir. İkincisi, ağ farmakolojisi ilaç-hastalık ilişkilerini analiz etmek için yararlı bir araç olmasına rağmen, sonuçlar deneysel verilerden ziyade tahminlere dayandığı için dikkatle yorumlanmalıdır. Üçüncüsü, DN'yi tedavi etmek için JWSJS'nin etki mekanizması belirsizliğini korumaktadır ve çalışma yalnızca MAPK1, MAPK3 ve EGFR'nin potansiyel hedeflerine odaklanmıştır.
Bu çalışmada kullanılan yöntemler, diğer geleneksel Çin tıbbı formülasyonlarına uygulanabilir ve potansiyel olarak DN ve diğer karmaşık hastalıklar için yeni terapötik seçeneklerin keşfedilmesine yol açabilir. Ayrıca, bu yaklaşım, geleneksel ve modern tıbbın gelecekteki farmakolojik araştırmalara entegre edilmesi için zemin hazırlamaktadır. JWSJS'nin terapötik etkilerinin altında yatan moleküler mekanizmaları tam olarak aydınlatmak için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır. Son olarak, çalışma, herhangi bir yeni ilacın geliştirilmesinde önemli hususlar olan JWSJS'nin potansiyel yan etkilerini veya toksisitesini araştırmamıştır. JWSJS'nin güvenliğini değerlendirmek ve klinik uygulamasını sağlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Özetle, bu çalışma öncelikle Jiawei Shengjiang San'ın ağ farmakolojisi, moleküler yerleştirme ve in vivo hayvan validasyonu kullanarak diyabetik nefropati için terapötik potansiyelini araştırmaktadır. JWSJS ile EGFR/MAPK3/1 sinyal yolu arasındaki etkileşimleri anlamak için kullanılan metodolojiye ve bu etkileşimlerin DN'deki renal hücre apoptozunu potansiyel olarak nasıl azalttığına odaklanarak prosedürel yönleri vurgular.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Çin'in Hebei Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı'nın (No. H2019423037) genel projesi tarafından desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 2 kez; SYBR Yeşil qPCR Master Karışımı | Servicebio, Wuhan, Çin | G3320-05 | |
| 24 saatlik idrar proteini miktar tayini (UTP) | Nanjing Jiancheng Biyoloji Mühendisliği Enstitüsü | N/A | |
| 3,3'-Diaminobenzidin | Şangay Huzheng Biotech, Çin | 91-95-2 | |
| Otomatik biyokimyasal analiz cihazı | Hitachi, Japonya | 7170A | |
| Susuz Etanol | Biosharp, Tianjin, Çin | N/A | |
| BAX Primer antikorları | Afinite, ABD | AF0120 | Sıçan |
| BCL-2 Birincil antikorlar | Affinity, ABD | AF6139 | Sıçan |
| BX53 mikroskobu | Olympus, Japonya | BX53 | |
| Kloroform İkamesi | ECOTOP, Guangzhou, Çin | ES-8522 | |
| Desmond yazılımı | New York, NY, ABD | Sürüm 2019-1 | |
| Dijital Sabit Sıcaklık Su Banyosu | Changzhou Jintan Liangyou Enstrüman, Çin | DK-8D | |
| EGFR Birincil antikorlar | Affinity, ABD | AF6043 | Sıçan |
| Gömme-812 REÇİNE | Kabuk Kimyasal, ABD | 14900 | |
| Açlık kan şekeri (FBG) | Nanjing Jiancheng Biyoloji Mühendisliği Enstitüsü | N/A | |
| FC tipi tam dalga boylu enzim etiket analizörü | Multiskan; Termo, ABD | N/A | |
| GAPDH Primer antikorlar | Affinity, ABD | AF7021 | |
| Sıçan Glikasyonlu serum proteini (GSP) | Nanjing Jiancheng Biyoloji Mühendisliği Enstitüsü | N/A | |
| Transmisyon elektron mikroskobu | Hitachi, Japonya | H-7650 | |
| Hematoksilen/eozin (HE) boyama solüsyonu | Servicebio, ABD | G1003 | |
| Image-Pro Plus | MEDYA SİBERNETİĞİ, ABD | YOK | |
| Gerçek Zamanlı PCR Amplifikasyon Aleti | Uygulamalı Biyosistemler, ABD | iQ5 | |
| Irbesartan tabletler | Hangzhou Sanofi İlaç | N/A | |
| İzopropanol | Biosharp, Tianjin, Çin | N/ | |
| A JWSJS granülleri | Guangdong Yifang İlaç | N/A | |
| Kodak Image Station 2000 MM görüntüleme sistemi | Kodak, ABD | IS2000 | |
| Düşük yoğunluklu kolesterol (LDL-C) | Nanjing Jiancheng Biyoloji Mühendisliği Enstitüsü | N/A | |
| MAPK3/1Birincil antikorlar | Affinity, ABD | AF0155 | Sıçan |
| Tıbbi Santrifüj | Hunan Xiangyi Laboratuvar Enstrüman Geliştirme, Çin | TGL-16K | |
| Mini trans-blot transfer sistemi | Bio-Rad, ABD | N/A | |
| Mini-PROTEAN elektroforez sistemi | Bio-Rad, ABD | N/A | |
| NanoVue Plus Spektrofotometre | Healthcare Bio-Sciences AB, İsveç | 111765 | |
| p-EGFR Primer antikorlar | Afinity, ABD | AF3044 | Sıçan |
| Periyodik asit-Schiff (PAS) boyama çözeltisi | Servicebio, ABD | G1008 | |
| p-MAPK3 / 1 Birincil antikorlar | Afinite, ABD | AF1015 | Sıçan |
| İkincil antikorları | Santa Cruz, ABD | sc-2357 | Tavşan |
| Streptozotosin | Sigma, ABD | S0130 | |
| SureScript Birinci İplikli cDNA Sentez Kiti | GeneCopeia, ABD | QP056T | |
| TriQuick Reaktif | Solarbio, Pekin, Çin | R1100 | |
| Ultra Temiz Tezgah | Suzhou Arıtma Ekipmanı, Çin | SW-CJ-1F |