A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
הפרוטוקול הנוכחי מתאר אסטרטגיה משולבת לחקר המטרות והמנגנונים העיקריים של Fructus Phyllanthi נגד היפרליפידמיה המבוססת על חיזוי פרמקולוגיה של הרשת ואימות מטבולומי.
היפרליפידמיה הפכה לגורם סיכון מוביל למחלות לב וכלי דם ולפגיעה בכבד ברחבי העולם. פרוקטוס פילנטי (FP) היא תרופה יעילה נגד היפרליפידמיה ברפואה הסינית המסורתית (TCM) ובתיאוריות הרפואה ההודית, אולם המנגנון הפוטנציאלי דורש חקירה נוספת. המחקר הנוכחי נועד לחשוף את המנגנון של FP נגד היפרליפידמיה המבוסס על אסטרטגיה משולבת המשלבת חיזוי פרמקולוגיה ברשת עם אימות מטבולומי. מודל עכברים עם דיאטה עתירת שומן (HFD) הוקם על ידי הערכת רמות השומנים בפלזמה, כולל כולסטרול כולל (TC), טריגליצרידים (TG), כולסטרול ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDL-C) וכולסטרול ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה (HDL-C). פרמקולוגיה ברשת יושמה כדי לגלות את החומרים הפעילים של FP ומטרות פוטנציאליות נגד היפרליפידמיה. מטבולומיקה של פלזמה וכבד בוצעה כדי לזהות מטבוליטים דיפרנציאליים ואת המסלולים המתאימים להם בין הקבוצה הנורמלית, קבוצת המודל וקבוצת ההתערבות. הקשר בין פרמקולוגיה רשת ומטבולומיקה נבנה עוד יותר כדי לקבל מבט מקיף על תהליך FP נגד היפרליפידמיה. חלבוני המטרה העיקריים שהתקבלו אומתו על ידי עגינה מולקולרית. תוצאות אלה שיקפו כי FP שיפר את רמות השומנים בפלזמה ואת הפגיעה בכבד של היפרליפידמיה הנגרמת על ידי HFD. חומצה גאלית, קוורצטין ובטא-סיטוסטרול ב-FP הודגמו כתרכובות הפעילות העיקריות. בסך הכל 16 ושישה מטבוליטים דיפרנציאליים פוטנציאליים בפלזמה ובכבד, בהתאמה, נמצאו מעורבים בהשפעות הטיפוליות של FP נגד היפרליפידמיה על ידי מטבולומיקה. יתר על כן, ניתוח אינטגרציה הצביע על כך שהשפעות ההתערבות היו קשורות ל- CYP1A1, AChE ו- MGAM, כמו גם להתאמה של L-kynurenine, קורטיקוסטרון, אצטילכולין ורפינוז, בעיקר הקשורים למסלול חילוף החומרים של טריפטופן. עגינה מולקולרית הבטיחה כי המרכיבים הנ"ל הפועלים על מטרות חלבוניות הקשורות להיפרליפידמיה מילאו תפקיד מפתח בהורדת השומנים. לסיכום, מחקר זה סיפק אפשרות חדשה למניעה וטיפול בהיפרליפידמיה.
היפרליפידמיה היא מחלה מטבולית נפוצה עם השפעות חמורות על בריאות האדם, והיא גם גורם הסיכון העיקרי למחלות לב וכלי דם1. לאחרונה, חלה מגמת ירידה הקשורה לגיל למחלה זו, ואנשים צעירים הפכו רגישים יותר בגלל אורח חיים לא סדיר לטווח ארוך והרגלי אכילה לא בריאים2. במרפאה נעשה שימוש בתרופות שונות לטיפול בהיפרליפידמיה. לדוגמה, אחת התרופות הנפוצות ביותר עבור חולים עם היפרליפידמיה והפרעות טרשת עורקים הקשורות היא סטטינים. עם זאת, לשימוש ארוך טווח בסטטינים יש תופעות לוואי שלא ניתן להזניח, אשר מובילות לפרוגנוזה גרועה, כגון חוסר סובלנות, עמידות לטיפול ותופעות לוואי 3,4. חסרונות אלה הפכו לכאבים נוספים עבור חולי היפרליפידמיה. לכן, יש להציע טיפולים חדשניים ליעילות יציבה להורדת שומנים ופחות תופעות לוואי.
הרפואה הסינית המסורתית (TCM) נמצאת בשימוש נרחב לטיפול במחלות בגלל יעילותה הטובה ומעט תופעות לוואי5. Fructus Phyllanthi (FP), הפרי היבש של Phyllanthus emblica Linn. (הידוע בכינויו אמלה ברי או דומדמניות הודיות), הוא חומר הומולוגי מפורסם של תרופות סיניות מסורתיות והודו 6,7. תרופה זו שימשה לניקוי חום, קירור דם וקידום העיכול, לפי תיאוריות TCM8. מחקרים פרמקולוגיים מודרניים הראו כי FP עשיר בתרכובות ביו-אקטיביות כגון חומצות גאליות, חומצות אלגיות וקוורצטין9, אשר אחראיות למגוון תכונות ביולוגיות מרובות פנים, על ידי פעולה כנוגד חמצון, אנטי דלקתי, הגנה על הכבד, אנטי היפוליפידמי, וכן הלאה10. מחקרים אחרונים הראו גם כי FP יכול לווסת ביעילות את שומני הדם של חולים עם היפרליפידמיה. לדוגמה, Variya et al.11 הוכיחו כי מיץ פירות FP והמרכיב הכימי העיקרי שלו של חומצה גאלית יכולים להפחית את הכולסטרול בפלזמה ולהפחית חדירת שמן בכבד ובאבי העורקים. היעילות הטיפולית הייתה קשורה לוויסות של FP בהגברת הביטוי של קולטן אלפא המופעל על ידי פרוליפרטור פרוליפרטור ובהפחתת הפעילות הליפוגנית בכבד. עם זאת, המנגנון הבסיסי של FP בשיפור היפרליפידמיה צריך להיחקר עוד יותר, כי המרכיבים הביו-אקטיביים שלה הם די נרחבים. ביקשנו לחקור את המנגנון הפוטנציאלי של היעילות הטיפולית של FP, אשר עשוי להועיל להמשך הפיתוח והשימוש של תרופה זו.
כיום, פרמקולוגיה של הרשת נחשבת לטכניקה הוליסטית ויעילה לחקר המנגנון הטיפולי של TCM. במקום לחפש גנים גורמי מחלה בודדים ותרופות המטפלות אך ורק במטרה בודדת, נבנית רשת שלמה של תרופות-מרכיבים-גנים-מחלות כדי למצוא את המנגנון הרב-תכליתי של התרופה מרובת המרכיבים בנוגע לטיפול המקיף שלהם12. טכניקה זו מתאימה במיוחד עבור TCM, כמו ההרכב הכימי שלהם הם מאסיביים. למרבה הצער, פרמקולוגיה של רשת יכולה לשמש רק כדי לחזות מטרות המושפעות מרכיבים כימיים בתיאוריה. מטבוליטים אנדוגניים במודל המחלה יש לראות כדי לאמת את האפקטיביות של פרמקולוגיה ברשת. שיטת המטבולומיקה, המתהווה עם התפתחות הביולוגיה של המערכות, היא כלי חשוב למעקב אחר השינויים במטבוליטים אנדוגניים13. השינויים במטבוליטים משקפים את שינויי המצב היציב של המארח, שהוא גם אינדיקטור חשוב לחקר המנגנון הפנימי. כמה חוקרים שילבו בהצלחה פרמקולוגיה רשת ומטבולומיקה כדי לחקור את מנגנון האינטראקציה בין תרופות ומחלות14,15.
מאמר זה בוחן את הבסיס המכניסטי של FP נגד היפרליפידמיה על ידי שילוב פרמקולוגיה רשת וטכניקות מטבולומיקה. פרמקולוגיה ברשת יושמה כדי לנתח את הקשר בין החומרים הפעילים העיקריים ב- FP לבין מטרות מולקולריות עבור היפרליפידמיה. לאחר מכן, metabolomics בוצע כדי לבחון את השינוי של מטבוליטים אנדוגניים במודל החי, אשר יכול להסביר את פעולות התרופה ברמה המטבולית. בהשוואה ליישום של פרמקולוגיה ברשת או מטבונומיה בלבד, ניתוח משולב זה סיפק מנגנון מחקר ספציפי ומקיף יותר. בנוסף, אסטרטגיית העגינה המולקולרית שימשה לניתוח האינטראקציה בין חומרים פעילים וחלבוני מפתח. באופן כללי, גישה משולבת זו יכולה לפצות על היעדר ראיות ניסיוניות לפרמקולוגיה רשתית והיעדר מנגנון אנדוגני לשיטת המטבולומיקה, וניתן להשתמש בה לניתוח המנגנון הטיפולי של הרפואה הטבעית. תרשים הזרימה הסכמטי הראשי של הפרוטוקול מוצג באיור 1.
כל ההליכים הנוגעים לטיפול בבעלי חיים נערכו בהתאם למדריך הרפואה הסינית המסורתית של אוניברסיטת צ'נגדו לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ואושרו על ידי ועדת האתיקה המוסדית של אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (פרוטוקול מספר 2020-36). עכברי C57BL/6 זכרים (20 ± 2 גרם) שימשו במחקר הנוכחי. העכברים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים).
1. חיזוי מבוסס פרמקולוגיה של הרשת
הערה: פרמקולוגיה הרשת משמשת לחיזוי החומרים הפעילים ואת המטרות העיקריות שלהם של FP נגד היפרליפידמיה.
2. תכנון ניסיוני
3. אימות מטאבולומי
הערה: נתוני הפרופיל המטבולי של מטבוליטים של פלזמה וכבד מיובאים לתוכנת Compound Discoverer כדי לבצע את מיצוי התכונות המטבוליות על ידי אימוץ אלגוריתם מיצוי תכונות מולקולרי. הגדר את הפרמטרים כדלקמן: סטיית מסה, 5 x 10-6; טווח מסה, 100-1,500; סף יחס אות לרעש (SNR), 3; וסטיית זמן שמירה, 0.05. להעריך את היציבות והחזרתיות של מטבולומיקה לפי סטיית התקן היחסית (RSD) של אזורי שיא QC.
4. עגינה מולקולרית
5. ניתוח סטטיסטי
הערה: השתמש בתוכנה סטטיסטית SPSS (ראה טבלת חומרים) לניתוח נתונים. שקול את הערך של p < 0.05 כמובהק סטטיסטית.
פרמקולוגיה רשתית
סך של 18 מרכיבים פוטנציאליים ב-FP נבדקו על פי התכונות הפרמקוקינטיות והפרמקודינמיות שלהם ממסד הנתונים ומניתוח LC-MS (סך כרומטוגרמות היונים מוצג באיור משלים 1). באמצעות ספרות רלוונטית, התוכן של חומצה גאלית הוא הרבה יותר גבוה מאשר מרכיבים אחרים והוא יעיל בהור...
בשנים האחרונות שיעור ההיארעות של היפרליפידמיה נמצא במגמת עלייה, בעיקר בשל הרגלי אכילה לא בריאים ארוכי טווח. TCM ומרכיביו הכימיים יש פעילויות פרמקולוגיות שונות, אשר נחקרו רבות בשנים האחרונות37,38. FP הוא סוג של משאב פירות, המשמש הן כתרופה והן כמזון, ויש לו פוטנצי?...
כל המחברים מצהירים כי אין להם ניגוד עניינים.
מחקר זה נתמך על ידי צוות פיתוח המוצר והחדשנות של TCM Health Preservation and Rehabilitation (2022C005) ומחקר על שילוב חוצה גבולות של עסקים חדשים של "שימור בריאות ושיקום+".
Name | Company | Catalog Number | Comments |
101-3B Oven | Luyue Instrument and Equipment Factory | \ | |
80312/80302 Glass Slide | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | \ | |
80340-1630 Cover Slip | Jiangsu Sitai Experimental Equipment Co., LTD | \ | |
AccucoreTM C18 (3 mm × 100 mm, 2. 6 μm) | Thermo Fisher Scientific | \ | |
Acetonitrile | Fisher Chemical | A998 | Version 1.5.6 |
ACQUITY UPLC HSS T3 Column (2.1 mm × 100 mm, 1.8 μm) | Thermo Fisher Scientific | \ | |
Aethanol | Fisher Chemical | A995 | Version 3.0 |
Ammonia Solution | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1336-21-6 | Version 3.9.1 |
AutoDockTools | Scripps Institution of Oceanography | \ | |
BS-240VT Full-automatic Animal Biochemical Detection System | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. | \ | |
Compound Discoverer | Thermo Fisher Scientific | \ | |
Cytoscape | Cytoscape Consortium | \ | |
DM500 Optical Microscope | Leica | \ | |
DV215CD Electronic Balance | Ohaus Corporation ., Ltd | T15A63 | |
Ethyl Alcohol | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 64-17-5 | |
Formic Acid | Fisher Chemical | A118 | |
HDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A112-1-1 | |
Hematoxylin Staining Solution | Biosharp | BL700B | |
High Fat Diet | ENSIWEIER | 202211091031 | |
Hitachi CT15E/CT15RE Centrifuge | Hitachi., Ltd. | \ | |
Homogenizer | Oulaibo Technology Co., Ltd | \ | |
Hydrochloric Acid | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 7647-01-0 | |
Image-forming System | LIOO | \ | |
JB-L5 Freezer | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | \ | |
JB-L5 Tissue Embedder | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | \ | |
JK-5/6 Microtome | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | \ | |
JT-12S Hydroextractor | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | \ | |
KQ3200E Ultrasonic Cleaner | Kun Shan Ultrasonic Instruments Co., Ltd | \ | |
LDL-C Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A113-1-1 | |
Male C57BL/6 Mice | SBF Biotechnology Co., Ltd. | \ | Version 2.3.2 |
Neutral Balsam | Shanghai Yiyang Instrument Co., Ltd | 10021190865934 | |
Pure Water | Guangzhou Watson's Food & Beverage Co., Ltd | GB19298 | |
PyMOL | DeLano Scientific LLC | \ | Version 14.1 |
RE-3000 Rotary Evaporator | Yarong Biochemical Instrument Factory ., Ltd | \ | |
RM2016 Pathological Microtome | Shanghai Leica Instruments Co., Ltd | \ | Version 26.0 |
SIMCA-P | Umetrics AB | \ | |
Simvastatin | Merck Sharp & Dohme., Ltd | 14202220051 | |
SPSS | International Business Machines Corporation | \ | |
TC Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A111-1-1 | |
TG Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | A110-1-1 | |
UPLC-Q-Exactive Quadrupole Electrostatic Field Orbital Hydrazine High Resolution Mass Spectrometry | Thermo Fisher Scientific | \ | |
Vortex Vibrator | Beijing PowerStar Technology Co., Ltd. | LC-Vortex-P1 | |
Xylene | Chengdu Cologne Chemicals Co., LTD | 1330-20-7 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved