در ترکیبات دارویی هم افزایی مبتنی بر سیلیکون از داروهای گیاهی: موردی با استفاده از Cistanche Tubulosa-Ⅰ

التهاب عصبی نوروژنیک تعریف شده استاعمال هماهنگ سلول‌های ایمنی ذاتی و سازگار، سلول‌های عروقی و نورون‌ها که توسط حالت‌های پاتولوژیک و افزایش فعالیت عصبی در سیستم عصبی مرکزی (CNS) تحریک می‌شوند. احتمالاً در آغاز واکنش‌های التهابی CNS توسط شرایطی مانند درد، استرس روانی و صرع نقش داشته باشد یا به یک عامل بیماری‌زا در بیماری‌های عصبی تبدیل شود. عوامل فعلی برایدرمان التهاب عصبیبیشتر به تک درمانی شامل دوپامین، سوماتوستاتین، نوروپپتید، آدنوزین و غیره تعلق دارند. با این حال، به عنوان مثال، استفاده طولانی مدت از داروهای رایج اما قدیمی مهارکننده های COX، داروهای ضد التهابی غیر استروئیدی (NSAIDs)، ممکن است باعث عوارض جانبی نامطلوب، ضایعات گوارشی، یا خطرات قلبی عروقی شود. و نتایج کارآزمایی بالینی به ویژه رضایت بخش نیستبنابراین نیازی برآورده نشده برای درمان های جدید التهاب عصبی وجود دارد.

سیستانچ توبولوزای طبیعی برای درمان بیماری آلزایمر PHGS75% ECH 30% ACT 12%

درمان جدید ترکیبی دارو ممکن است یک استراتژی فزاینده برای پاسخگویی به نیازهای توسعه داروهای جدید و همچنین غلبه بر موانع در درمان بیماری‌های پیچیده باشد. درمان ترکیبی یا چند جزئی می تواند الزامات فوق را برآورده کند، که در آن دو یا چند دارو با هم استفاده می شود، با مزایای ذکر شده: اثربخشی بالاتر، حداقل مقاومت متقاطع، دوز پایین در حالی که عوارض جانبی کمتر، و سمیت کمتر در مقایسه با داروهای تک دارویی. . نزدیک به 30 سال است که در درمان بیماری های پیچیده استفاده می شود. درمان ترکیبی دارویی جالب توجه در تحقیقات بیماری های عصبی نیز به کار می رود، به عنوان مثال، ترکیبی از گلیمپراید و ایبوپروفن می تواند به طور موثریکاهش التهاب در بیماری آلزایمر (AD)یا کتامین/آتروپین ممکن است بیان پروتئین پیش التهابی را در موش های مبتلا به صرع کاهش دهد. بنابراین، ترکیبات دارویی هم افزایی ممکن است الهام‌بخش جدیدی برای ردیابی درمان‌های مؤثر برای التهاب عصبی باشد. از این رو، چگونه می توانیم مهره سخت را برای دستیابی به داروهای ترکیبی بهینه بشکنیم؟

امروزه، رویکردهای موجود برای غربالگری ترکیبات دارویی به شرح زیر است، بررسی‌های سیستماتیک جفت‌های دارو در شرایط آزمایشگاهی مانند روش غربالگری با توان بالا (11) و «غربالگری چندگانه برای ترکیبات متقابل» (MuSIC) یا ارزیابی ترکیب‌های دارویی دوتایی با آزمایش های مقیاس با این وجود، مصرف بیش از حد نیروی انسانی، منابع طبیعی و زمان آزمایش‌های تجربی دشوار ممکن است یک موضوع اجتناب‌ناپذیر در ارزیابی ترکیب‌های دارویی مؤثر باشد. در پاسخ به رفع نواقص، رویکردهای مبتنی بر تحلیل شبکه، به ویژه داده‌های زیست‌شناسی سیستم‌های شیمیایی شبکه‌های تعامل ژنتیکی و داده‌های مولکولی و دارویی نیز برای کشف ترکیبی دارو پدیدار می‌شوند. علاوه بر این، تعداد فزاینده‌ای از محققین رویکردهای جدید شبکه‌ای را برای پیش‌بینی ترکیب‌های بهینه پیشنهاد کردند و اعتبار تجربی مربوطه را در این بین ارائه کردند، بنابراین ادغام پیش‌بینی شبکه با اعتبارسنجی تجربی ممکن است روند جدیدی در زمینه پیش‌بینی ترکیبی باشد.

داروهای گیاهی شامل تعداد قابل توجهی از فرمول ها (فنگ جی به زبان ماندارین) و مواد شیمیایی است که یک پایگاه داده محصولات طبیعی را تشکیل می دهد تا بتواند سرنخ های نوآورانه و داده های زیست شناسی اساسی را برای توسعه ترکیبات دارویی ارائه دهد.و پروفسور لیو روشهای تجزیه و تحلیل کل نگر مبتنی بر زیست شناسی یکپارچه را برای رمزگشایی مکانیسم های مولکولی داروهای گیاهی معرفی کرد: قرص Liu-Wei-Di-Huang یا Reducing Injection. در کار قبلی ما، نه تنها دو گیاه معرف Lonicera japonica و Fructus Forsythiae اثرات هم افزایی بر روی انفونزا یا التهاب نشان دادند، بلکه ترکیبات روتین و آمنتوفلاون نیز اثرات هم افزایی در پیشگیری از افسردگی دارند.

در کار فعلی خود، ما یک رویکرد فارماکولوژی سیستم را برای کشف ترکیبات دارویی هم افزایی در میان ترکیبات ازگیاه Cistanche tubulosa(SCHENK) R. WIGHT، مراحل زیر پیشنهاد شده است: اول، ما ترکیبات زیست فعال را از طریق پیش‌بینی شباهت دارویی انتخاب می‌کنیم، که به عنوان طعمه برای کشف اهداف مرتبط استفاده می‌شوند. و سپس، با الهام از یک پارادایم مبتنی بر "هدف شبکه" برای اولویت بندی ترکیبات عامل هم افزایی به روشی با توان بالا، ترکیبات دارویی موثری را در میان ترکیبات بالقوه بر اساس یک الگوریتم داخلی به دست می آوریم که رویکرد گروه احتمالی (PEA)26 نامیده می شود. با راندمان آموزشی بالا، کاربرد گسترده و دو شاخص کمی برای توصیف ویژگی یک ترکیب دارویی. در نهایت، ما از اهداف به‌دست‌آمده و ترکیبات جفت‌های نامزد برای ساختن یک شبکه/مسیر استفاده می‌کنیم و سپس تجزیه و تحلیلی را برای رمزگذاری مکانیسم Cistanche tubulosa بر روی التهاب عصبی به صورت کلی ارائه می‌کنیم. به عنوان مثال، این اولین بار است که ترکیبات دارویی موثر از محصولات طبیعی را بر اساس فارماکولوژی سیستم از طریق یکپارچه‌سازی روش‌های محاسباتی و اعتبارسنجی تجربی برای تأیید قابلیت اطمینان پیش‌بینی غربال می‌کنیم. ما معتقدیم که این ممکن است به شخصی کردن درمان التهاب عصبی کمک کند، درک ما از توسعه موثر محافظت کننده عصبی را افزایش دهد و به تحقیقات پیش بالینی آینده کمک کند.

سیستانچ توبولوزا برای تنظیم التهاب عصبی در بیماری پارکینسون PHGS75% ECH 30% ACT 12%

نتایج

اهداف Cistanche tubulosa

برای به دست آوردن اهداف مربوط به التهاب عصبی، ابتدا با جستجو در پایگاه داده TCMSP (http://lsp.nwu.edu. cn/) به مواد تشکیل دهنده Cistanche tubulosa (SCHENK) R. WIGHT دست پیدا می کنیم که نتیجه آن 10 3 ترکیب (جدول تکمیلی S1، به مواد و روش ها مراجعه کنید). سپس، شباهت دارویی آنها را با استفاده از مدل پیش‌بینی DL که در کار قبلی ما ساخته شده بود، تجزیه و تحلیل می‌کنیم (مواد و روش‌ها را ببینید). به این ترتیب، به 63 ترکیب فعال زیستی بالقوه (جدول تکمیلی S2) با شاخص DL بزرگتر یا مساوی 0.18 دست یافتیم. پس از آن، با استفاده از الگوریتم‌های SysDT و WES، 117 هدف از این ترکیبات فعال زیستی بالقوه را شناسایی می‌کنیم. در نهایت، 43 هدف بالقوه (جدول تکمیلی S3) که از نزدیک با التهاب عصبی مرتبط هستند، پس از حذف نویز و خطاها، با نگاشت 117 هدف ترکیبات در پایگاه داده CTD، بازیابی می‌شوند.

تجزیه و تحلیل غنی سازی GOBP برای اهداف

برای بررسی اینکه آیا پروتئین‌های هدف‌گیری شده توسط ترکیبات فعال زیستی بالقوه ارتباط نزدیکی با التهاب عصبی دارند، ما تجزیه و تحلیل غنی‌سازی GOBP را با نگاشت اهداف به DAVID انجام می‌دهیم. شکل 1 یک درخت GO را نشان می دهد که نتایج حاصل از اصطلاحات GOBP غنی شده را نشان می دهد (مقدار P کمتر یا برابر با 0.05)، که در آن اهداف به 20 گروه مختلف طبقه بندی می شوند، مانند تنظیم مثبت ماهیچه صاف عروق. تکثیر سلولی و تنظیم مثبت مهاجرت لکوسیت ها در میان این گروه ها، انتقال سیناپسی شیمیایی، پاسخ التهابی، سیگنال دهی سلولی و غیره همگی با التهاب عصبی مرتبط هستند. به عنوان مثال، تغییرات سیناپسی که در طول بیماری‌های التهابی عصبی رخ می‌دهد تا حد زیادی توسط سیتوکین‌های التهابی آزاد شده از سلول‌های T نفوذی و میکروگلیای فعال شده واسطه می‌شوند و حداقل تا حدی مسئول آسیب‌شناسی دندریتیک غیرقابل برگشت هستند. در مجموع، این مشاهدات نشان می‌دهد که اهداف پیش‌بینی‌شده احتمالاً می‌توانند به درمان التهاب عصبی کمک کنند.

ساخت و تحلیل شبکه هدف مرکب

به طور کلی، درمان های ترکیبی عملی و موثر، ترکیبی از ترکیبات زیست فعال با خواص فارماکوکینتیک ایده آل هستند که می توانند شبکه بیماری را با تنظیم اهداف خاص متعادل کنند. بنابراین، ما یک شبکه ترکیبی-هدف استاتیک برای بررسی روابط توپولوژیکی آنها ایجاد می کنیم. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، شبکه دوبخشی ترکیب-هدف (CT) 482 تعامل بین 63 ترکیب و 43 هدف را به شیوه ای بصری جذاب نشان می دهد. ما درجه گره‌ها را در شبکه ترکیبی-هدف تجزیه و تحلیل می‌کنیم که منجر به میانگین درجه هر ترکیب 11.209 و 7.651 در هر هدف می‌شود. مشاهده می‌کنیم که از میان 63 ترکیب، 38 مورد از آنها بیش از 7 هدف (بزرگ‌تر از درجه متوسط) را تنظیم می‌کنند که اثرات هم افزایی بالقوه را در بین آنها نشان می‌دهد.

به عنوان مثال، syringin (mol30) با بیشترین تعداد اهداف تعامل دارد که ممکن است نقش هاب را در شبکه بازی کند. جالب توجه است، یک مطالعه ثابت می کند که سیرینگین تشکیل دهنده فنولی از Euonymus alatus (Tunb.) Sieb جدا شده است. (Celastraceae) با مهار تولید NO اثر ضد التهابی عصبی دارد. 2'-acetylakteoside (mol42) کنترل 10 هدف مختلف (درجه=10) را دارد. در میان این اهداف، HSPB1 (همچنین به عنوان HSP27 شناخته می شود)، به عنوان مثال، یک مولکولی همراه است که خواص محافظت عصبی را در بسیاری از مدل های بیماری و آسیب نشان می دهد. برای ورباسکوزید (mol33)، خواص محافظت کننده عصبی این ترکیب زیست فعال شامل تعدیل فاکتورهای رونویسی و

در نتیجه بیان ژن تغییر می کند و منجر به کاهش التهاب می شود. شایان ذکر است که اگرچه ویژگی توپولوژی شبکه به سمت سوگیری نمی روداکیناکوزید(mol41، درجه=7)، یک ترکیب فعال خوراکی جدید بالقوه برای تنظیم التهاب عصبی و سیگنال‌های مرتبط در بیماری پارکینسون است و ممکن است چشم‌انداز جدیدی برای درمان بالینی ارائه دهد. روی هم رفته، این نتایج نشان می‌دهد که ترکیبات فعال بالقوه غربال‌شده همگی مربوط به التهاب عصبی هستند و می‌توانند به عنوان مجموعه داده‌ای برای پیش‌بینی ترکیبات دارویی در نظر گرفته شوند.

ساخت و تحلیل شبکه Compound-Target-Pathway

با استفاده از الگوریتم PEA، 10 ترکیب دارویی مختلف (جدول 1.) را دریافت می کنیم که شامل 12 ترکیب است. این ترکیبات دارویی همگی با احتمال سینرژی بالا هستند که نشان دهنده امکان القای هم افزایی بین دو ترکیب است.

بنابراین تا حدودی این ترکیبات جزء مواد اساسی فارماکولوژیک محسوب می شوندسیستانچ توبولوزا. بر اساس اطلاعات هدف این ترکیبات و مسیرهای مشتق شده از DAVID، ما شبکه ترکیبی-هدف-مسیر (CTP) را برای روشن کردن اولیه مکانیسم‌های مولکولی این ترکیبات می‌سازیم. شبکه ترکیبی-هدف-مسیر حاصل از 47 گره و 99 یال تشکیل شده است. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، این ترکیبات می توانند نه تنها بر روی پروتئین های بالادست، بلکه بر مسیرهای پایین دست مرتبط با التهاب عصبی، به ویژه نشانگرهای مستقیم نشانگرهای التهاب، تأثیر بگذارند.

به طور خاص، اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات پروتئین های بالادستی مانند HSPB1، HTR2A، NTSR1 و دیگران را هدف قرار می دهند که نشان دهنده تنظیم کلان این ترکیبات برای درمان التهاب عصبی است. به عنوان مثال، ترکیب اکیناکوزید (mol41) مسیر VEGF را از طریق پروتئین HSPB1 هدف قرار می دهد (شکل تکمیلی 1). خوشبختانه، مطالعات نشان می دهد که HSPB1 دارای خواص محافظت کننده سلولی قابل توجهی در چندین مدل بیماری عصبی در داخل بدن یا در شرایط آزمایشگاهی است و ممکن است با تنظیم مسیر سیگنالینگ فاکتور هسته ای-κB (NF-kB) در اثر ضد التهابی نقش داشته باشد. علاوه بر این، یک مطالعه همچنین نشان می دهد که R-Ras می تواند فعالیت های رگ زایی سلول های اندوتلیال را تا حدی از طریق مهار پروتئین کیناز فعال شده با میتوژن p38 (p38 MAPK) -HSPB1 محور مسیر سیگنالینگ VEGF تنظیم کند.

ما می توانیم آن توبولوزید A (mol56) را برای هدف قرار دادن مسیر سیگنالینگ کلسیم از طریق پروتئین NTSR1 در شبکه به دست آوریم. همه می دانند که یون های کلسیم (Ca{2}}) پیام رسان دوم جهانی در سلول های سیستم ایمنی هستند. کاهش فعالیت سیناپسی یا افزایش سیگنال دهی گیرنده N-متیل-D-اسپارتیک اسید خارج سیناپسی (NMDA) ممکن است منجر به دیشومئوستاز کلسیم هسته ای شود و در نتیجه وقوع تخریب عصبی و اختلال عملکرد شناختی را افزایش دهد. علاوه بر این، پروتئین هدف NTSR1 عضوی از ابرخانواده بزرگ گیرنده‌های جفت‌شده با پروتئین G است و سیگنال‌دهی از طریق پروتئین‌های G متصل می‌شود که ممکن است یک سیستم پیام‌رسان دوم فسفاتیدیل‌نوزیتول-کلسیم و MAP کینازهای پایین‌دست را فعال کند.

مثال دیگر این است که ترکیب 2'-acetylakteoside (mol42) مسیر سیگنال دهی GnRH را از طریق پروتئین PRKCD هدف قرار می دهد. PRKCD، یکی از ایزوفرم های PKC، واسطه اصلی فعال سازی پروتئین کینازهای تنظیم شده خارج سلولی 1/2 MAPK (ERK1/2 MAPK)، پروتئین کینازهای N ترمینال c-Jun MAPK (JNK MAPK) و p38 MAPK با آزادسازی گنادوتروپین است. هورمون (GnRH) 40. و به عنوان فرآیندهای کلیدی در شبکه سیگنالینگ تحریک‌شده با GnRH، آبشارهای MAPK پایین‌دست و متابولیت‌های اسید آراشیدونیک (AA) می‌توانند یک پروتئین التهابی، COX{13}} تولید کنند. همانطور که برای کانکانوزید O (mol18) و syringin (mol30)، آنها به طور مستقیم با پروتئین های پایین دست PTGS2، NOS2 و سایر شاخص های التهابی تعامل دارند، که بازتابی شهودی از کارایی ترکیبات است. یک مطالعه نشان می دهد که سیرینگین می تواند تولید فاکتور نکروز تومور (TNF-) را در سلول های RAW264.7 تحریک شده با لیپوپلی ساکاریدها (LPS) سرکوب کند. مطالعات دیگر نشان می دهد که سیرینگین همچنین می تواند غلظت NO و فعالیت NOS43 یا تولید پروستاگلاندین E244 را کاهش دهد. ایزواکتئوزید (mol43) MMP9 را هدف قرار می دهد، یک بازیکن مهم در سیستم عصبی مرکزی است و می تواند یک آنزیم واسطه فرضی برای اختلالات عصبی روانپزشکی مانند اسکیزوفرنی و بیماری دوقطبی باشد. تخریب NF-kB و فسفوریلاسیون p38، ERK1/2، JNK MAPK، یا Akt (پروتئین کیناز B) مسیرهای سیگنال دهی بالادست می تواند بیان ژن MMP9 و مهار MMP9 را تعدیل کند که ممکن است بیان نیتریک اکسید سنتاز القایی را کاهش دهد. (iNOS) در سلول های فعال شده.

توبولوزای طبیعی سیستانچ برای کاهشالتهاب عصبیPHGS75% ECH 30% ACT 12%

تحلیل مسیر

یک "مسیر التهاب عصبی" با ادغام مسیرهای کلیدی به دست آمده از طریق تجزیه و تحلیل شبکه مسیر ترکیبی-هدف، از جمله مسیر بیماری آلزایمر، مسیر سیگنال دهی کلسیم، مسیر سیگنالینگ GnRH، مسیر سیگنالینگ VEGF، و سیناپس سروتونرژیک ساخته شده است. از 43 هدف، 19 مورد را می توان بر روی "مسیر التهاب عصبی" ترسیم کرد. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، Cistanche tubulosa نشان دهنده اهداف ترکیبات فعالی است که در "مسیر التهاب عصبی" توزیع می شوند. "مسیر التهاب عصبی" به 13 ماژول درمانی مختلف مانند مرگ سلولی، آپوپتوز، التهاب و محافظت عصبی طبقه بندی می شود. در این مطالعه، ماژول‌های مرگ سلولی، التهاب و محافظت عصبی را به عنوان مثال برای روشن کردن مکانیسمCistanche tubulosa برای التهاب عصبی.

ماژول مرگ سلولی

اهداف واقع در مسیر بیماری آلزایمر عمدتاً در فرآیند مرگ سلولی دخیل هستند، که نشان می دهد مرگ سلولی ارتباط نزدیکی با التهاب عصبی دارد. مطالعات نشان می‌دهد که التهاب عصبی با واسطه میکروگلیا به مرگ سلول‌های عصبی کمک می‌کند، که به یک بیماری خاص محدود نمی‌شود، بلکه در بیماری‌های مختلفی مانند ایسکمی، بیماری پارکینسون و بیماری آلزایمر نقش دارد. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است،

اهداف APP، GRIN2B و MAPT توسط ترکیبات فعال Cistanche tubulosa تنظیم می شوند که نشان می دهد می توانند مرگ سلولی را مهار کنند و در نتیجه درمانی برای التهاب عصبی ارائه دهند. جالب توجه است که دامنه درون سلولی APP با القای التهاب عصبی، نوروژنز بالغ را در موش های تراریخته مختل می کند. ناتوانی MAPT در تنظیم صحیح دینامیک میکروتوبول عصبی و در نتیجه واسطه مرگ سلول عصبی. همه اینها نشان می دهد که Cistanche tubulosa ممکن است با مهار مرگ سلولی، التهاب عصبی را درمان کند.

ماژول التهاب

اصطلاح التهاب عصبی واکنش های التهابی در CNS در پاسخ به فعالیت عصبی است. در این مطالعه، ما تشخیص دادیم که مسیر سیگنالینگ GnRH و مسیر سیگنالینگ VEGF در ماژول التهابی درگیر هستند (شکل 4). به عنوان مثال، MMP2 در مسیر سیگنالینگ GnRH متعلق به خانواده MMPs است که در موقعیت های فیزیولوژیکی و شرایط پاتولوژیک شامل التهاب بیان می شود. و MMP ها چندین عملکرد مرتبط با التهاب از جمله فراهمی زیستی و فعالیت سیتوکین های التهابی و کموکاین ها را تنظیم می کنند. علاوه بر این، مسیر سیگنالینگ VEGF می‌تواند منجر به تولید NOS2 شود، علاوه بر این، با مکانیسم‌های متعددی در پاسخ التهابی حاد به LPS شرکت می‌کند: مشارکت در سیگنال‌دهی سیتوکین‌های پیش التهابی و تغییر بیان ژن‌های مختلف که بر پاسخ‌های التهابی-ایمنی تأثیر می‌گذارند. LPS. در مجموع، همه اینها نشان می دهد که Cistanche tubulosa ممکن است با تنظیم سیستم التهابی، التهاب عصبی را درمان کند.

توبولوزای طبیعی سیستانچی برای بیماری ضد آلزایمر PHGS75% ECH 30% ACT 12%