Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
* Эти авторы внесли равный вклад
Здесь мы представляем протокол, описывающий сетевую фармакологию и методы молекулярного докинга для изучения механизма действия Jiawei Shengjiang San (JWSJS) при лечении диабетической нефропатии.
Мы стремились углубиться в механизмы, лежащие в основе действия Jiawei Shengjiang San (JWSJS) в лечении диабетической нефропатии и развертывании сетевой фармакологии. Используя методы сетевой фармакологии и молекулярного докинга, мы предсказали активные компоненты и мишени JWSJS и построили тщательную сеть «лекарство-компонент-мишень». Анализ онтологии генов (GO) и Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) был использован для определения терапевтических путей и мишеней JWSJS. Autodock Vina 1.2.0 был развернут для проверки молекулярного докинга, и было проведено моделирование молекулярной динамики за 100 нс для подтверждения результатов докинга, за которым последовала проверка in vivo на животных. Результаты показали, что JWSJS имеет 227 пересекающихся мишеней с диабетической нефропатией, создавая топологию сети белок-белковых взаимодействий. Анализ обогащения KEGG показал, что JWSJS смягчает диабетическую нефропатию за счет модуляции липидов и атеросклероза, сигнального пути PI3K-Akt, апоптоза и сигнального пути HIF-1, с митоген-активируемой протеинкиназой 1 (MAPK1), MAPK3, рецептором эпидермального фактора роста (EGFR) и серин/треонин-протеинкиназа 1 (AKT1), идентифицированными как коллективные мишени нескольких путей. Молекулярный докинг показал, что основные компоненты JWSJS (кверцетин, пальмитолеиновая кислота и лютеолин) могут стабилизировать конформацию с тремя основными мишенями (MAPK1, MAPK3 и EGFR) посредством водородных связей. Обследования in vivo показали заметное увеличение массы тела и снижение уровня гликированного сывороточного белка (GSP), холестерина липопротеинов низкой плотности (LDL-C), уридинтрифосфата (UTP) и уровня глюкозы в крови натощак (FBG) из-за JWSJS. Электронная микроскопия в сочетании с гематоксилином и эозином (HE) и периодическим окрашиванием кислотой-Шиффа (PAS) выявила потенциал каждой группы лечения в облегчении повреждения почек в различной степени, демонстрируя различное снижение p-EGFR, p-MAPK3/1 и BAX, а также увеличение экспрессии BCL-2 в тканях почек крыс, получавших лечение. В конечном счете, эти выводы позволяют предположить, что защитная эффективность JWSJS при диабетической нефропатии может быть связана с подавлением активации сигнального пути EGFR/MAPK3/1 и облегчением апоптоза почечных клеток.
Сахарный диабет (СД) — это хроническое заболевание, которое поражает несколько систем и может вызывать различные осложнения из-за непрерывной гипергликемии, такие как диабетическая нефропатия (ДН), ретинопатия и нейропатия1. ДН является серьезным осложнением СД, на долю которого приходится около 30-50% случаев терминальной стадии почечной недостаточности (ТХПН)2. Его клиническим проявлением является микроальбуминурия, которая может прогрессировать до ТХПН, характеризующейся увеличением объема клубочков, мезангиальной стромальной гиперплазией и утолщением базальной мембраны клубочков3. Патогенез ДН сложен и до конца не выяснен. Клинические методы, такие как снижение уровня глюкозы в крови, регулирование артериального давления и уменьшение протеинурии, в основном используются для задержки ее прогрессирования, но эффект является общим.
В настоящее время не найдено специфического препарата для лечения DN4. Однако на протяжении веков китайские растительные препараты широко использовались для лечения СД и его осложнений5, что улучшало клинические симптомы у пациентов и замедляло прогрессирование заболевания. Благодаря преимуществам многокомпонентного, многоцелевого и многопутного эффектов, китайские растительные препараты, как ожидается, станут инновационным источником лекарств для лечения DN6.
«Шэнцзян сань» произошел от «Ваньбин Хуэйчунь» врача династии Мин Гун Тинсяня. В книге «Neifu Xianfang» описывается использование Bombyx Batryticatus, Cicadae Periostracum, Curcumaelongae Rhizoma и Radix Rhei et Rhizome. Исходя из этого, после добавления Hedysarum Multijugum Maxim, Epimrdii Herba и Smilacis Glabrae Rhixoma, он выполняет функцию shengjiang san для повышения ясности, уменьшения мутности, выделения застойного «тепла» и гармонизации «ци» и крови 7,8. Он также усиливает эффект укрепления селезенки и тонизирования почек. Его эффективность согласуется с патогенезом «ци» ДН к подъему и выпадению из строя из-за дефицита «жизненной энергии», чрезмерной сухости и «жара», а также застоя «тепла», вызванного тройным энерджайзером 7,8.
Предыдущие клинические исследования показали, что китайские растительные препараты используются для лечения СД и его осложнений, а цзявэй шэнцзян сань (JWSJS) регулирует уровень глюкозы и липидов в крови, снижает протеинурию и значительно улучшает клиническую эффективность пациентов с ранней ДН7. Способность JWSJS снижать уровень белка в моче и глюкозы в крови у DN-крыс была подтверждена предыдущими исследованиями. Вероятно, это происходит за счет ингибирования сигнальных путей TXNIP/NLRP3 и RIP1/RIP3/MLKL, уменьшения пироптоза подоцитов и предотвращения некротического апоптоза в почечных тканях DN-крыс, тем самым достигаяпочечной защиты9. JWSJS может повышать экспрессию белков нефрина и подоцина и уменьшать повреждение подоцитов у DN-крыс, что позволяет предположить, что JWSJS оказывает ингибирующее действие на повреждение подоцитов. JWSJS обладает определенным анти-DN-эффектом с хорошими профилями безопасности, но исследований по нему мало, и эта работа в основном сосредоточена на пироптозе и некротическом апоптозе. Литература не является достаточно глубокой или систематической10. Наши предыдущие результаты подтвердили, что JWSJS может уменьшить протеинурию и облегчить повреждение почек у DN крыс7. Тем не менее, существует всего несколько исследований о механизме JWSJS для лечения ДНК, и им не хватает глубины и систематизации. Таким образом, данное исследование направлено на анализ молекулярных веществ и механизмов действия JWSJS для лечения ДНК с использованием сетевой фармакологии и обеспечение прочной основы для будущих исследований.
Сетевая фармакология является новым методом изучения механизма действия лекарств, включая химиформатику, сетевую биологию, биоинформатику и фармакологию11,12. Дизайн исследований в области сетевой фармакологии очень похож на холистическую концепцию традиционной китайской медицины13,14 и является важным методом изучения механизма действия китайских растительных лекарственных средств. Молекулярный докинг может изучать взаимодействия между молекулами и предсказывать их характер связывания и аффинность. Молекулярный докинг стал важнейшим методом в области компьютерных исследований лекарств15. Таким образом, в этом исследовании была построена сеть взаимодействия JWSJS-DN-мишень с помощью сетевой фармакологии и методов молекулярного докинга, которая предлагает надежную и теоретическую основу для дальнейшего изучения лечения ДНК с помощью JWSJS.
Все животные содержались и использовались в соответствии с Руководством Национального исследовательского совета США по уходу и использованию лабораторных животных,8-е издание, и были представлены в соответствии с рекомендациями ARRIVE. Исследование проводилось в соответствии с Руководством Китайского национального исследовательского совета по уходу за лабораторными животными и их использованию и было одобрено Комитетом по этике животных Хэбэйского университета китайской медицины (DWLL2019030).
1. Активные ингредиенты JWSJS и целевая коллекция
2. DN соответствующая целевая коллекция
3. Молекулярный докинг
4. Молекулярно-динамическое моделирование
5. Валидация экспериментов на животных
6. Статистические методы
В соответствии с протоколом в результате анализа после скрининга и дедупликации были получены 90 активных ингредиентов JWSJS в соответствии с установленными стандартами OB и DL. Среди них 20 видов Hedysarum Multijugum Maxim, 23 вида Epimrdii Herba, 15 видов Smilacis Glabrae Rhixoma, 16 видов ...
В нашем исследовании использовалась комбинация сетевой фармакологии, молекулярного докинга и животных моделей in vivo . Важным шагом стало создание сети «лекарственный компонент-мишень», которая имела решающее значение для выявления потенциальных механизмов JWSJS ?...
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование было поддержано общим проектом Фонда естественных наук провинции Хэбэй, Китай (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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены