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* Estes autores contribuíram igualmente
Aqui, apresentamos um protocolo que descreve a farmacologia da rede e as técnicas de docking molecular para explorar o mecanismo de ação do Jiawei Shengjiang San (JWSJS) no tratamento da nefropatia diabética.
Nosso objetivo foi aprofundar os mecanismos subjacentes à ação de Jiawei Shengjiang San (JWSJS) no tratamento da nefropatia diabética e na implantação da farmacologia em rede. Empregando farmacologia de rede e técnicas de docking molecular, previmos os componentes ativos e alvos do JWSJS e construímos uma rede meticulosa de "medicamento-componente-alvo". As análises de enriquecimento da ontologia gênica (GO) e da enciclopédia de genes e genomas de Kyoto (KEGG) foram utilizadas para discernir as vias terapêuticas e os alvos do JWSJS. O Autodock Vina 1.2.0 foi implantado para verificação de docking molecular, e uma simulação de dinâmica molecular de 100 ns foi conduzida para confirmar os resultados do docking, seguida de verificação in vivo em animais. Os resultados revelaram que o JWSJS compartilhava 227 alvos que se cruzavam com a nefropatia diabética, construindo uma topologia de rede de interação proteína-proteína. A análise de enriquecimento de KEGG denotou que o JWSJS mitiga a nefropatia diabética modulando lipídios e aterosclerose, a via de sinalização PI3K-Akt, apoptose e a via de sinalização HIF-1, com proteína quinase 1 ativada por mitógeno (MAPK1), MAPK3, receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR) e serina/treonina-proteína quinase 1 (AKT1) identificados como alvos coletivos de múltiplas vias. O docking molecular afirmou que os principais componentes do JWSJS (quercetina, ácido palmitoleico e luteolina) poderiam estabilizar a conformação com três alvos principais (MAPK1, MAPK3 e EGFR) por meio de ligações de hidrogênio. Exames in vivo indicaram aumento notável no peso corporal e reduções nos níveis de proteína sérica glicada (GSP), colesterol de lipoproteína de baixa densidade (LDL-C), trifosfato de uridina (UTP) e glicemia de jejum (FBG) devido à JWSJS. A microscopia eletrônica acoplada à coloração de hematoxilina e eosina (HE) e ácido periódico-Schiff (PAS) destacou o potencial de cada grupo de tratamento em aliviar danos renais em diversas extensões, exibindo declínios variados em p-EGFR, p-MAPK3 / 1 e BAX, e incrementos na expressão de BCL-2 nos tecidos renais dos ratos tratados. Conclusivamente, esses insights sugerem que a eficácia protetora da JWSJS na nefropatia diabética pode estar associada à supressão da ativação da via de sinalização EGFR/MAPK3/1 e ao alívio da apoptose das células renais.
O diabetes mellitus (DM) é uma doença crônica que acomete múltiplos sistemas e pode causar diversas complicações devido à hiperglicemia contínua, como nefropatia diabética (ND), retinopatia e neuropatia1. A ND é uma complicação grave do DM, sendo responsável por cerca de 30% a 50% da doença renal terminal (DRT)2. Sua manifestação clínica é a microalbuminúria, que pode evoluir para DRCT caracterizada por aumento do volume glomerular, hiperplasia estromal mesangial e espessamento da membrana basal glomerular3. A patogênese da ND é complexa e não foi totalmente elucidada. Métodos clínicos, como redução da glicose no sangue, regulação da pressão arterial e redução da proteinúria, são usados principalmente para retardar seu progresso, mas o efeito é geral.
Atualmente, nenhum medicamento específico foi encontrado para tratar o DN4. Durante séculos, no entanto, os fitoterápicos chineses têm sido amplamente utilizados no tratamento do DM e suas complicações5 e melhoraram os sintomas clínicos dos pacientes e retardaram a progressão da doença. Devido às vantagens dos efeitos multicomponentes, multialvos e multivias, espera-se que os fitoterápicos chineses sejam uma fonte inovadora de medicamentos para o tratamento do DN6.
"Shengjiang san" originou-se do "Wanbing Huichun" pelo médico da Dinastia Ming Gong Tingxian. O livro "Neifu Xianfang" descreve o uso de Bombyx Batryticatus, Cicadae Periostracum, Curcumaelongae Rhisoma e Radix Rhei et Rhizome. Com base nisso, depois de adicionar Hedysarum Multijugum Maxim, Epimrdii Herba e Smilacis Glabrae Rhixoma, exerce a função de shengjiang san de aumentar a lucidez, diminuir a turbidez, liberar o "calor" estagnado e harmonizar o "qi" e o sangue 7,8. Também aumenta o efeito de fortalecer o baço e tonificar os rins. Sua eficácia é consistente com a patogênese do "qi" do DN para subir e descer fora de ordem devido à deficiência de "energia vital", secura excessiva e "calor" e estagnação do "calor" causada por um energizador triplo 7,8.
Estudos clínicos anteriores mostraram que medicamentos fitoterápicos chineses têm sido usados para tratar o DM e suas complicações, e o jiawei shengjiang san (JWSJS) demonstrou regular a glicose no sangue e os lipídios, reduzir a proteinúria e melhorar significativamente a eficácia clínica de pacientes com ND precoce7. A capacidade do JWSJS de reduzir os níveis de proteína urinária e glicose no sangue em ratos com ND foi confirmada por estudos anteriores. Isso provavelmente ocorre inibindo as vias de sinalização TXNIP/NLRP3 e RIP1/RIP3/MLKL, reduzindo a piroptose de podócitos e prevenindo a apoptose necrótica em tecidos renais de ratos com ND, alcançando assim proteção renal9. A JWSJS pode regular positivamente a expressão da nefrina e da proteína podocina e reduzir a lesão de podócitos em ratos com DN, sugerindo assim que a JWSJS tem um efeito inibitório na lesão de podócitos. O JWSJS tem um certo efeito anti-DN com bons perfis de segurança, mas há pouca pesquisa sobre isso, e este trabalho se concentra principalmente na piroptose e na apoptose necrótica. A literatura não é suficientemente profunda ou sistemática10. Nossos achados anteriores confirmaram que a JWSJS pode reduzir a proteinúria e aliviar os danos renais em ratos com ND7. No entanto, existem poucos estudos sobre o mecanismo da JWSJS para o tratamento da ND, e estes carecem de profundidade e sistematização. Assim, este estudo tem como objetivo analisar as substâncias moleculares e os mecanismos de ação da JWSJS para o tratamento da ND usando farmacologia em rede e fornecer uma base sólida para pesquisas futuras.
A farmacologia de rede é um método emergente para estudar o mecanismo de ação de drogas, incluindo quimioinformática, biologia de rede, bioinformática e farmacologia11,12. O projeto de pesquisa em farmacologia de rede é bastante semelhante ao conceito holístico da medicina tradicional chinesa13,14 e é um método importante para estudar o mecanismo dos medicamentos fitoterápicos chineses. O docking molecular pode estudar as interações entre moléculas e prever seus padrões de ligação e afinidade. O docking molecular emergiu como uma técnica crítica no campo da pesquisa de medicamentos auxiliada por computador15. Portanto, este estudo construiu uma rede de interação JWSJS-DN-alvo por meio de farmacologia de rede e métodos de docking molecular que oferece uma base confiável e teórica para uma exploração mais aprofundada do tratamento de DN com JWSJS.
Todos os animais foram mantidos e utilizados de acordo com o Guia do Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório,8ª Edição, e foram relatados conforme recomendado nas diretrizes ARRIVE16,17. O estudo foi conduzido de acordo com o Guia do Conselho Nacional de Pesquisa da China para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e foi aprovado pelo Comitê de Ética Animal da Universidade de Medicina Chinesa de Hebei (DWLL2019030).
1. Ingredientes ativos JWSJS e coleta de alvos
2. Coleta de alvos correspondente ao DN
3. Acoplamento molecular
4. Simulação dinâmica molecular
5. Validação de experimentos com animais
6. Métodos estatísticos
Seguindo o protocolo, 90 ingredientes ativos de JWSJS foram finalmente obtidos a partir da análise após triagem e desduplicação de acordo com os padrões estabelecidos de OB e DL. Estes incluíram 20 tipos de Hedysarum Multijugum Maxim, 23 tipos de Epimrdii Herba, 15 tipos de Smilacis Glabrae Rhixoma, 16 tipos de Radix Rhei et Rhizome, quatro tipos de Curcumaelongae Rhizoma, 15 tipos de Cicadae Periostracum e seis tipos de compone...
Nosso estudo empregou uma combinação de farmacologia de rede, docking molecular e modelos animais in vivo . Um passo crítico foi o estabelecimento da rede "medicamento-componente-alvo", que foi crucial para identificar os mecanismos potenciais do JWSJS no tratamento da ND, concentrando-se particularmente em sua interação com a via de sinalização EGFR / MAPK3 / 1.
Durante este estudo, fizemos várias modificações, particularmente no processo d...
Os autores não têm nada a divulgar.
Este estudo foi apoiado pelo projeto geral da Fundação de Ciências Naturais da Província de Hebei, China (nº H2019423037).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2×SYBR Green qPCR Master Mix | Servicebio, Wuhan, China | G3320-05 | |
24-h urine protein quantification (UTP) | Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering | N/A | |
3,3'-Diaminobenzidine | Shanghai Huzheng Biotech, China | 91-95-2 | |
Automatic biochemical analysis instrument | Hitachi, Japan | 7170A | |
Anhydrous Ethanol | Biosharp, Tianjin, China | N/A | |
BAX Primary antibodies | Affinity, USA | AF0120 | Rat |
BCL-2 Primary antibodies | Affinity, USA | AF6139 | Rat |
BX53 microscope | Olympus, Japan | BX53 | |
Chloroform Substitute | ECOTOP, Guangzhou, China | ES-8522 | |
Desmond software | New York, NY, USA | Release 2019-1 | |
Digital Constant Temperature Water Bath | Changzhou Jintan Liangyou Instrument, China | DK-8D | |
EGFR Primary antibodies | Affinity, USA | AF6043 | Rat |
Embed-812 RESIN | Shell Chemical, USA | 14900 | |
Fasting blood glucose (FBG) | Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering | N/A | |
FC-type full-wavelength enzyme label analyser | Multiskan; Thermo, USA | N/A | |
GAPDH Primary antibodies | Affinity, USA | AF7021 | Rat |
Glycated serum protein (GSP) | Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering | N/A | |
Transmission electron microscope | Hitachi, Japan | H-7650 | |
Haematoxylin/eosin (HE) staining solution | Servicebio, USA | G1003 | |
Image-Pro Plus | MEDIA CYBERNETICS, USA | N/A | |
Real-Time PCR Amplification Instrument | Applied Biosystems, USA | iQ5 | |
Irbesartan tablets | Hangzhou Sanofi Pharmaceuticals | N/A | |
Isopropanol | Biosharp, Tianjin, China | N/A | |
JWSJS granules | Guangdong Yifang Pharmaceutical | N/A | |
Kodak Image Station 2000 MM imaging system | Kodak, USA | IS2000 | |
Low-density cholesterol (LDL-C) | Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering | N/A | |
MAPK3/1Primary antibodies | Affinity, USA | AF0155 | Rat |
Medical Centrifuge | Hunan Xiangyi Laboratory Instrument Development, China | TGL-16K | |
Mini trans-blot transfer system | Bio-Rad, USA | N/A | |
Mini-PROTEAN electrophoresis system | Bio-Rad, USA | N/A | |
NanoVue Plus Spectrophotometer | Healthcare Bio-Sciences AB, Sweden | 111765 | |
p-EGFR Primary antibodies | Affinity, USA | AF3044 | Rat |
Periodic acid-Schiff (PAS) staining solution | Servicebio, USA | G1008 | |
p-MAPK3/1 Primary antibodies | Affinity, USA | AF1015 | Rat |
Secondary antibodies | Santa Cruz, USA | sc-2357 | Rabbit |
Streptozotocin | Sigma, USA | S0130 | |
SureScript First-Strand cDNA Synthesis Kit | GeneCopeia, USA | QP056T | |
TriQuick Reagent | Solarbio, Beijing, China | R1100 | |
Ultra-Clean Workbench | Suzhou Purification Equipment, China | SW-CJ-1F |
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