Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu çalışma, D3 vitamini (VD3) ile birlikte yüksek yağlı bir diyet (HFD) tarafından indüklenen bir sıçan vasküler kalsifikasyon modeli oluşturmaktadır. Model, salidrosidin vasküler kalsifikasyonu önleme ve tedavi etmedeki terapötik etkinliğini değerlendirmek için kullanıldı ve ağ farmakolojisi ve in vivo deneyler yoluyla potansiyel etki mekanizmaları hakkında bilgi sağladı.
Vasküler kalsifikasyon (VK) önemli morbidite ve mortalite ile ilişkili kritik bir patolojik durumdur. Bu çalışma, Rhodiola crenulata'dan VC'ye karşı aktif bir bileşik olan salidrosidin (SAL) terapötik mekanizmalarını tanımlamak için ağ farmakolojisi ve moleküler biyolojinin hibrit bir yaklaşımını kullanmaktadır. Veritabanı madenciliği ve ağ analizi sayesinde, 2871 VC ile ilişkili hedefle kesişen 388 SAL hedefi belirlendi ve 208 ortak hedef elde edildi. String veritabanı ve Cytoscape 3.9.1'deki topolojik analiz yoluyla oluşturulan bir protein-protein etkileşimi (PPI) ağı, diğerlerinin yanı sıra IL6, TNF, TP53, IL1B, HIF1A, CASP3 ve STAT3 dahil olmak üzere 10 ana hedefi belirledi. Tanımlanan genler lipid ve ateroskleroz yolaklarında konsantre edildi, bu da VC'nin SAL ile iyileşmesinin, lipid ve enflamatuar faktörlerin anormal ekspresyonunun düzenlenmesi yoluyla meydana gelebileceğini gösterdi. Ayrıca SAL'ın enflamatuar faktörlerin anormal ekspresyonunu inhibe ettiği ve böylece VC'nin ilerlemesine müdahale etmek için JAK2 / STAT3 yolunu aktive ettiği bulunmuştur. JAK2/STAT3 yolu, SAL'ın VC'nin daha fazla bozulmasını önlediği anahtar bir moleküler mekanizmadır. Fonksiyonel zenginleştirme analizleri, bu hedeflerin VC'de antrikal yolaklar olan inflamatuar yanıtlar ve lipid metabolizması ile ilgili olduğunu ortaya koymuştur. Sıçanlarda yapılan in vivo çalışmalar, SAL'ın dislipidemi ve vasküler iltihabı hafifletmedeki etkinliğini, gelişmiş serum lipid profilleri ve azalmış vasküler kalsiyum birikimi ile göstermiştir. Western blot analizine dayanan mekanistik keşif, salidrositin JAK2 / STAT3 sinyal yolunu düzenleme yeteneğini gösterdi, bu kritik moleküler mekanizmada bir modülatör olarak potansiyelini vurguladı ve VC için potansiyel bir terapötik hedef sundu. Bu araştırmanın gücü, hesaplamalı tahminleri in vivo doğrulamalarla entegre eden metodolojik titizliğinde yatmaktadır. Bu kapsamlı yaklaşım, VC ile mücadelede doğal bileşiklerin terapötik mekanizmalarını araştırmak için sağlam bir çerçeve oluşturur.
Vasküler kalsifikasyon (VC), damar duvarları içinde kalsiyumun anormal birikmesini ifade eder, bu da arteriyel sertleşmeye ve elastikiyetin azalmasına yol açar ve sonuçta vasküler fonksiyonu bozar. Geleneksel olarak, VC iki türe ayrılmıştır: lipid birikimine bağlı intimal kalsifikasyon ve medial kalsifikasyon. İlki, vasküler düz kas hücrelerinin (VSMC'ler) osteoblast benzeri hücrelere göçü, çoğalması ve farklılaşması ile karakterize edilen vasküler duvarda osteojenik bir dönüşümü tetikleyen inflamatuar infiltrasyon ile yakından ilişkilidir1.
VSMC'lerin yaşlanma, genetik ve diyabet ve kronik böbrek hastalığı gibi çevresel koşullar gibi faktörlerden etkilenen osteojenik farklılaşmaya uğrama yeteneği, yaşa bağlı VC'ye önemli bir katkıda bulunur. Bu osteoblast benzeri dönüşüm, arteriyel kalsifikasyonu ve dejenerasyonu şiddetlendirir1.
VC, dejeneratif değişiklikler, metabolik dengesizlikler ve çeşitli sistemik durumlar tarafından yönlendirilen çok yönlü bir durumdur. Vasküler yaralanmaların yaklaşık% 80'i ve koroner arter hastalığı vakalarının% 90'ı VC sergiler ve bu da ciddi kardiyovasküler olay riskini önemli ölçüde artırır 1,2. Bu nedenle, bu durumu etkili bir şekilde hafifleten veya tersine çeviren farmakolojik tedavileri keşfetmek için acil bir ihtiyaç vardır.
Şu anda, VC için tedavi stratejileri çeşitli farmakolojik müdahaleleri içermektedir, ancak hiçbir ilaç bu amaç için özel olarak tasarlanmamıştır. Hafif kalsifikasyonu olan hastalar için, statinler genellikle plakları stabilize etmek için reçete edilir. Bununla birlikte, lipid düzeylerini düşürerek koroner arter darlıklarını azaltabilirken, kalsifikasyon üzerindeki etkileri sınırlıdır2.
Aterosklerozun karmaşıklığı göz önüne alındığında, birçok hasta trombosit aktivasyonunu arttırır ve trombosit agregasyonunu inhibe etmek ve tromboz riskini azaltmak için aspirin veya klopidogrel gibi antiplatelet ilaçların kullanılmasını gerektirir. Bununla birlikte, aspirin tedavisi sadece koroner arter kalsiyum skoru yüksek ve kanama riski düşük olan bireyler için faydalıdır3.
Ek olarak, K vitamini gibi takviyeler üzerine yapılan araştırmalar, VC ilerlemesini önlemede potansiyel olduğunu göstermektedir4. Şiddetli vakalarda, invaziv müdahaleler düşünülebilir, ancak bunlar genellikle yaygın VC5 için uygun değildir. Mevcut VC'si olmayan bireyler için kan basıncı, lipid profilleri ve yaşam tarzı seçimleri gibi risk faktörlerini yönetmek kritik öneme sahiptir6.
Crassulaceae familyasının çok yıllık bir bitkisi olan Rhodiola crenulata, geleneksel olarak Çin tıbbında kullanılmıştır. Başlıca biyoaktif bileşeni olan salidrosit, dikkate değer biyolojik aktiviteleri nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Salidrosid, apoptozu inhibe etme, sağlam antioksidan özellikler sergileme ve anti-inflamatuar özelliklere sahip olma yeteneği ile ünlüdür 7,8. Bu özellikler, vasküler fonksiyonu geliştirme, vasküler yaşlanmayı geciktirme ve vasküler endotelyumu koruma potansiyeline katkıda bulunur. VC için potansiyel bir terapötik ajan olarak, salidrosid araştırma için önemli bir değere sahiptir. Bununla birlikte, salidrosidin VC'yi iyileştirdiği kesin mekanizmalar tam olarak açıklanmaya devam etmektedir ve VC tedavisinde terapötik potansiyelinden yararlanmak için daha fazla araştırma yapılmasını gerektirmektedir.
Bu mekanizmaları keşfetmek için bu çalışma, biyolojik sistemleri analiz etmek ve ilaç mekanizmalarını aydınlatmak için farmakoloji, biyoinformatik ve bilgisayar bilimini birleştiren yenilikçi bir metodoloji olan ağ farmakolojisinden yararlanmaktadır. Geleneksel tek hedefli ilaç araştırmalarıyla karşılaştırıldığında, ağ farmakolojisi, bir ilacın birden fazla biyolojik hedef ve sinyal yolu üzerindeki etkilerini analiz ederek daha kapsamlı bir yaklaşım sunar. Modern ilaç geliştirmede önemli bir araç olarak, ilaç etkisinin altında yatan mekanizmaları ortaya çıkarmak için ilaç ağları, hedefler ve yollar oluşturur 9,10. Terapötik mekanizmaları araştırmada yaygın kullanımına rağmen, biyoinformatik ve ağ farmakolojisi perspektiflerinden salidrosid ve VC arasındaki etkileşimli mekanizmalar hakkında sınırlı araştırma yapılmıştır.
Bu araştırma, kapsamlı veritabanı madenciliği yoluyla temel hedefleri belirleyerek ve analiz ederek salidrositin VC üzerindeki potansiyel etkisinin moleküler bir ağ haritasını oluşturur. Bir protein-protein etkileşimi (PPI) ağı oluşturulur ve kalsifikasyon sürecindeki kritik düğümleri vurgulamak için topolojik analiz uygulanır.
Hesaplamalı tahminleri doğrulamak için, D3 vitamini (VD3) içeren yüksek yağlı bir diyet uygulanarak bir sıçan VC modeli geliştirilmiştir. Bu model, insan VC'nin patolojik özelliklerini çoğaltır. Vasküler hasar histolojik tekniklerle değerlendirilir, serum lipid profilleri ve inflamasyon belirteçleri salidrositin sistemik etkilerini araştırmak için değerlendirilir ve salidrosidin deneysel olarak indüklenen VC üzerindeki etkisini araştırmak için SAL anti-VC ile ilişkili proteinlerin ekspresyonu Western blotting kullanılarak ölçülür, bu çalışma, VC ile mücadele için terapötik bir strateji olarak bu bileşiğin potansiyeline değerli bilgiler katmayı amaçlamaktadır.
Protokol, Changchun Çin Tıbbı Üniversitesi Deney Hayvanları Komitesi tarafından onaylandı (Onay No. 2023091). Bu çalışma, Avrupa Topluluğu Yönergeleri ve 1986 tarihli AET Direktifi de dahil olmak üzere uluslararası yönergelere bağlı kalarak, çalışma boyunca hayvanlara etik muamele edilmesini sağlar. Çalışma için erkek Wistar sıçanları (8-10 hafta, ağırlık 200-220 g) kullanıldı. Kullanılan reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Potansiyel salidrosid-VC hedeflerinin ağ farmakolojisi tahmini
NOT: Ağ farmakolojisi, ilaç molekülleri ile bir organizma içindeki yollar, genler ve proteinler gibi biyolojik hedefler arasındaki karmaşık etkileşimleri araştırmak için hesaplama yöntemlerini ve büyük ölçekli veri analizini kullanır11,12. Bu yaklaşım, incelenen varlıkların biyolojik işlevlerinin ve ilişkilerinin deşifre edilmesine yardımcı olur. Metodoloji, veri tabanı kullanımını, kimyasal bilgilerin işlenmesini, biyoaktivite verilerinin elde edilmesini, protein verilerinin alınmasını, gen ekspresyon profillerinin analizini, etkileşim ağlarının oluşturulmasını ve yolların zenginleştirme analizini kapsar11. Şekil 1, salidrosid ve vasküler kalsifikasyon arasındaki çekirdek hedeflerin etkileşim ağını göstermektedir.
2. Hayvan deneyi
3. HE, VK, EVG boyaması kullanılarak vasküler doku yaralanmasının değerlendirilmesi
NOT: Vasküler dokuyu (abdominal aort)% 4 paraformaldehitte sabitleyin, 48 saat sonra etanolde kurutulun ve parafine gömülün. Hematoksilen-Eozin (HE), Elastica van Gieson (EVG) ve Von Kossa (VK) boyama için gömülü parafin bloklarını 5 μm'lik dilimler halinde kesin ve ışık mikroskobu altında histolojik morfolojiyi gözlemleyin. HE boyama, doku morfolojisindeki değişiklikleri değerlendirmek için kullanılır. Vasküler dokuda, düz kas hücresi proliferasyonu, düzensiz hücre düzenlemesi ve iltihaplanma dahil olmak üzere damar duvarındaki yapısal değişiklikleri vurgular. EVG boyama, elastik lif hasarını değerlendirmek veya vasküler dokuda yeniden şekillenmek için gerekli olan elastik ve kollajen liflerini görselleştirir ve kalsifikasyonun vasküler elastikiyet üzerindeki etkisini anlamaya yardımcı olur. VK boyama, VC'de önemli bir özellik olan kalsiyum birikintilerini tespit eder ve vasküler dokudaki kalsifikasyonun derecesini ve dağılımını değerlendirmek için çok önemli hale getirir22,23.
4. Alkalen Fosfataz (ALP) testi
NOT: Anti-kalsifikasyon tedavilerinin etkinliğini değerlendirmek için ALP'yi önemli bir gösterge olarak kullanın.
5. Kalsiyum içeriği tayini
NOT: Kalsiyum içeriğinin belirlenmesi, biyolojik dokulardaki mineralizasyonun derecesini değerlendirmek için kritik öneme sahiptir.
6. İnflamatuar sitokinler için Enzime Bağlı İmmünosorbent Testi (ELISA) (IL-6, TNF-α, IL-1β)
NOT: IL-6, IL-1β ve TNF-α, bir inflamatuar yanıtın varlığını ve şiddetini gösteren anahtar proinflamatuar sitokinlerdir. Bu sitokinlerin ölçülmesi, enflamatuar süreci anlamak ve anti-inflamatuar tedavilerin etkinliğini değerlendirmek için gereklidir.
7. Lipid profil analizi
NOT: Lipid profili testi, yüksek veya dengesiz lipid seviyelerinin vasküler kalsifikasyon riskini hızlandırabileceği anormal lipid seviyelerini tespit eder.
8. Batı lekeleme
NOT: Western blot (WB), hem toplam hem de fosforile formların saptanmasına izin vererek, anahtar proteinlerin ekspresyon seviyelerinin değerlendirilmesinde etkilidir.
9. İstatistiksel analiz
Ağ farmakolojisi analizi
HERB, TCMSP, Pubmed, SwissTargetPrediction, CTD, PharmMapper, SEA ve STITCH gibi veri tabanları kullanılarak salidrosid için 388 potansiyel hedef gen belirlendi. Ek olarak, VC ile ilgili 2871 potansiyel hedef gen, GeneCards, OMIM, PharmGkb ve DrugBank gibi veri tabanlarından alındı. VENN diyagramları aracılığıyla kesişme analizi, salidrositin VC'ye müdahalesi için kilit hedefler olarak kabul edi...
VC, vasküler hücrelerde ve dokularda dejeneratif değişiklikler ile karakterizedir, kan damarları içinde damar duvarlarının sertleşmesine veya aterosklerotik plakların oluşumuna yol açan patolojik mineral birikintileri ile obstrüktif vasküler hastalıklara neden olabilir25. Çalışmalar, VC plaklarının yaklaşık% 85'inin akut kardiyovasküler atakları tetikleyebilen tromboza dönüşebileceğini göstermektedir. Ek olarak, VC, potansiyel akut kar...
Tüm yazarların her türlü çıkar çatışmasını açıkladığından emin olun.
Bu çalışma, Jilin İl Bilim ve Teknoloji Departmanı Projesi (YDZJ202301ZYTS460) ve Jilin İl Eğitim Departmanı Projesi (JJKH20230991KJ) tarafından mali olarak desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
30% (29:1) Acrylamide/Bis Solution | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd ,China | A1010 | |
4% Paraformaldehyde Fix Solution | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | P0099 | |
5*loading buffer | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd ,China | P1040 | |
Alkaline Phosphatase Assay Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | P0321S | |
AlphaView Software | Proteinsimple Inc.USA | AlphaView SA | |
BCA Protein Assay Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | P0012 | |
Bluing Solution | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd ,China | G1866 | |
Calcium Colorimetric Assay Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | S1063S | |
Collagen Fiber And Elastic Fiber Staining Kit(EVG-Verh eff Method) | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd ,China | G1597 | |
Dewatering machine | Diapath Biosciences Ltd, Italy | Donatello | |
Embedding machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd,China | JB-P5 | |
Enzyme-labeled instrument | Biotek Co., Ltd,USA | Epoch | |
Ethanol absolute | GHTECH Co., Ltd, China | 64-17-5 | |
Goat Anti-Mouse IgG (H+L) HRP | Bioworld technology, co, Ltd.,China | BS20242-Y | |
GraphPad Prism Software | GraphPad Software.,USA | GraphPad Prism 9.0 | |
Hematoxylin-Eosin Stain Kit | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd ,China | G1120 | |
High-density lipoprotein cholesterol assay kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Research Institute Co., Ltd,China | A112 | |
HRP-labeled Goat Anti-Rabbit IgG(H+L) | Guangzhou saiguo biotech Co.,LTD | A0208 | |
Image J Software | National Institutes of Health(NIH),USA | Image J | |
IκB Alpha Polyclonal antibody | Proteintech Group, Inc.A,USA | 10268-1-AP | |
JAK2 Antibody | Affinity Biosciences Co., Ltd,China | AF6022 | |
Low-density lipoprotein cholesterol assay kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Research Institute Co., Ltd,China | A113 | |
NF-κB p65 Antibody | Proteintech Group, Inc.A,USA | 10745-1-AP | |
Pathological microtome | Leica Biosystems,USA | RM2016 | |
Phosphatase Inhibitor Cocktail Tables | F. Hoffmann-La Roche, Ltd,Switzerland | 04906845001 | |
Phospho-JAK2 (Tyr931) Antibody | Affinity Biosciences Co., Ltd,China | AF3024 | |
Phospho-NF-κB p65(Ser276) Antibody | Affinity Biosciences Co., Ltd,China | AF2006 | |
Phospho-STAT3(S727) Antibody | Abways Science & Technology Co., Ltd ,China | CY5291 | |
Protease Inhibitor Cocktail | F. Hoffmann-La Roche, Ltd,Switzerland | 11873580001 | |
PVDF membrane | F. Hoffmann-La Roche, Ltd,Switzerland | 3010040001 | |
Rat IL-1β ELISA Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | PI303 | |
Rat IL-6 ELISA Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | PI328 | |
Rat TNF-α ELISA Kit | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | PT516 | |
RIPA Lysis Buffer | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | P0013B | |
Salisoroside | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd,China | S25475 | |
SDS | Guangzhou saiguo biotech Co.,LTD,China | 3250KG001 | |
Sodium carbonate | China National Pharmaceutical Group Co., Ltd. , China | 1001921933 | |
Sodium hydrogen carbonate | China National Pharmaceutical Group Co., Ltd. , China | 10018960 | |
Sodium thiosulfate | China National Pharmaceutical Group Co., Ltd. , China | 20042518 | |
STAT3 Antibody | Proteintech Group, Inc.A,USA | 10253-2-AP | |
TBST (10×) | Beyotime Biotech Inc (Beyotime) , China | ST673 | |
Total cholesterol assay kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Research Institute Co., Ltd,China | A111 | |
Triglyceride assay kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Research Institute Co., Ltd,China | A110 | |
Tris Base | Guangzhou saiguo biotech Co.,LTD | 1115GR500 | |
Upright optical microscope | Nikon Corporation,Japan | Eclipse E100 | |
Von Kossa Solution | Wuhan servicebio technology CO.,LTD,China | G1043 | |
Western Blotting Luminol Reagent | Santa Cruz Biotechnology, Inc. ,USA | SC-2048 | |
β-Actin antibody | Cell Signaling Technology, Inc.,USA | E4967 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır