Cistanche Deserticolan terapeuttiset mahdollisuudet ja molekyylimekanismit astmassa: PI3K-AKT-reitin ja INOS-välitteisen tulehduksen kohdistaminen

Astmaan liittyvien keskusgeenien tunnistaminen WGCNA-analyysin avulla

Astmaan liittyvien keskeisten geenien tutkimiseksi käytimme Gene Expression Omnibus (GEO) -tietokannan GSE67472-tietosarjaa. Tämä tietojoukko sisältää näytteitä kohteesta62 henkilöä sairastui astmaanjotka eivät olleet saaneet inhaloitavaa kortikosteroidihoitoa, ja a43 terveen henkilön kontrolliryhmä.

Differentiaalisesti ekspressoituneet geenit (DEG:t) analysoitiin ja visualisoitiin käyttämällätulivuoren tonttejajalämpökartat(Kuviot 7A ja 7B). KauttaPainotettu geenikoekspressioverkkoanalyysi (WGCNA), tunnistimme27 geenimoduulialiittyvät merkittävästi astman kehittymiseen verrattuna terveisiin kontrolleihin (kuva 7C).

Näistä mm"skyblue" -moduulinäyttivahvin positiivinen korrelaatioastman kanssa
(korrelaatiokerroin:r = 0.62, p = 2e-12, kuva 7D).
Kuvio 7E havainnollistaa vierekkäisyyden lämpökartan, joka kuvaa piirteisiin liittyvien moduulien ja taivaansinisen moduulin välisiä suhteita.

Analysoimme edelleen korrelaatiotamoduulin jäsenyys (MM)jageenin merkitys (GS)astmaa varten skyblue-moduulissa (kuva 7F), paljastaen avahva positiivinen korrelaatio(korrelaatio =0.84, p = 1.1e-41), korostaen skyblue-moduulin ja astman välistä vahvaa yhteyttä.

Cistanche-yrttitee astman hoitoon

 

Whatsapp haemme Cistanche-teetä

 

 

Myöhemmintoiminnallinen rikastusanalyysiskyblue-moduulin geenit vahvistivat osallistumisensa astmaan liittyviin biologisiin prosesseihin ja reitteihin, mukaan lukienIgE:n sitoutuminen, astma, jaIL-17 signalointireitti(Kuvat 7G–J).

 

Kuva 7. Astmaan liittyvien ydingeenien tunnistaminen WGCNA:ta käyttämällä

A–B.DEG:ien visualisointi tulivuoren kuvaajan ja lämpökartan avulla.
C.Astmaan liittyvien geenien yhteisilmentyneiden geenien ryhmittyvä dendrogrammi.
D.Moduuli-ominaisuus -suhteet astmassa. Jokainen solu näyttää korrelaatiokertoimen ja p-arvon.
E.Lämpökartta, joka näyttää moduulien ominaisgeenien viereisyyssuhteet.
F.Moduulijäsenyyden ja geenin merkityksen välinen korrelaatio astmalle taivaansinisessä moduulissa.
G–J.Taivaansinisen moduulin geenien toiminnallinen rikastusanalyysi.

 

 

 

iNOS astman Cistanche-hoidon terapeuttisena indikaattorina

Tutkiaksemme keskeisiä astmaan liittyviä geenejä kokosimme 259 geeniä useista sairaustietokannoista, mukaan lukienGeneCards, Terapeuttinen kohdetietokanta, DisGeNET, jaOMIM. Leikkaamalla nämä geenit geenien kanssataivaansininen moduulijaPG-kohdistetut geenit, tunnistimmeiNOS (indusoituva typpioksidisyntaasi)kuten aydingeeni(Kuva 8A).

RNA-seq-tietojen lisäanalyysi paljasti seniNOS-ilmentyminen väheniCistanche-käsittelyn jälkeen (kuva 8B). Lisäksi,molekyylitelakkaSuoritettiin PG:n ja iNOS-proteiinin välisen sitoutumisaffiniteetin validoimiseksi (kuvio 8C). Erityisesti havaittiin edullisia vuorovaikutuksia sisältäen aminohappotähteitä, kutenarginiini, glutamaatti, jatryptofaani. Mitattusitoutumisenergia -8,97 kcal/molosoitti vahvaa sitoutumisaffiniteettia PG:n ja iNOS:n välillä (lisätaulukko 2).

Vahvistaaksesi PG:n toiminnallisen vaikutuksen iNOS:iin,in vitro -määrityksetsuoritettiin (kuvio 8D). Tulokset osoittivat senPG heikensi merkittävästi HDM-indusoitua iNOS-aktiivisuutta, joka tukee molekyylien telakointihavaintoja.

Sitten tutkimme PG:n vaikutustaiNOS-proteiinin ilmentyminen. Western blot -analyysiosoitti, että HDM-käsittely lisäsi iNOS-ilmentymistä MLE12-soluissa, mikä väheni PG-käsittelyn jälkeen (kuvio 8E). SamoinqPCR-analyysiHiiren keuhkokudoksesta uutetusta RNA:sta paljasti merkittävän lisääntymisen iNOS-ilmentymisessä HDM-hiirissä, mikä väheni Cistanche-hoidon jälkeen (kuvio 8F).

Immunofluoresenssimäärityksetvahvisti edelleen nämä havainnot osoittaen kohonnutta iNOS-ilmentymistä HDM-altistuneissa hiirissä ja vähentymistä Cistanche-hoidon jälkeen (kuva 8G ja täydentävä kuva 3). Samanaikaisesti arvioimme ilmentymistasoaPI3K(Lisäkuva 3). Vertailuryhmään verrattuna HDM-ryhmä esittiPI3K:n lisäsääntely, mikä viittaa sen osallisuuteen astmaattisessa vasteessa.

ErityisestiCistanche pienellä annoksella (20 mg/kg)ei merkittävästi parantanut HDM:n muuttamaa PI3K-ekspressiota. Kuitenkin,korkeammat Cistanchen pitoisuudet vähensivät tehokkaasti PI3K:n ilmentymistä. Tämä säätelevä vaikutus PI3K:n ilmentymiseen korreloi hengitysteiden hyperresponsiivisuuden (AHR) parantumisen ja astmaattisten hiirten patologisten muutosten vähenemisen kanssa, mikä viittaaCistanchen terapeuttinen potentiaali PI3K-reitin moduloinnin kautta.

 

Kuva 8. iNOS Cistanchen terapeuttisena kohteena astmassa

A.iNOS:n tunnistaminen mahdollisena kohteena geenijoukkojen risteyksen kautta.
B.iNOS:n TPM-arvot RNA-seq-tiedoista.
C.Molekyylitelakka vahvistaa PG:n ja iNOS:n välisen vuorovaikutuksen.
D.Fluoresenssin intensiteetti, joka osoittaa iNOS-aktiivisuutta.
E.Western blot -analyysi iNOS-proteiinitasoista eri koeryhmissä.
F.iNOS-transkriptitasojen qPCR-analyysi ryhmien välillä.
G.Immunofluoresenssianalyysi, joka näyttää iNOS-ilmentymismallit eri hoitoryhmissä.
Kaikki kokeelliset tiedot edustavat vähintään kolmea riippumatonta toistoa ja ilmaistaan ​​keskiarvona ± standardipoikkeama (SD).

Johtopäätös, kohokohdat ja mahdolliset sovellukset

Cistanche deserticolaon arvostettu perinteinen kiinalainen yrtti, joka on pitkään ylistetty sen tehokkuudesta erilaisten terveysongelmien hoidossa. Nykyaikaiset tieteelliset tutkimukset ovat paljastaneet sen laaja-alaisen bioaktiivisuuden, mukaan lukien anti-inflammatoriset, antioksidanttiset, ikääntymistä estävät ja immuunijärjestelmää vahvistavat vaikutukset (Li et al., 2016). Erityisesti tutkimukset ovat tutkineet sen terapeuttista potentiaalia sairauksissa, kuten diabeteksessa, missä se on osoittanut lupaavuutta aterian jälkeisen veren glukoositason säätelyssä ja insuliiniresistenssin parantamisessa (Xiong et al., 2013). Lisäksi neurologisissa yhteyksissäCistancheon osoittanut potentiaalia lievittää veri-aivoesteen vaurioita iskeemisen aivohalvauksen jälkeen moduloimalla hermotulehdusta (Liao et al., 2023). Onkologiassa fenyylietanoidiglykosidit alkaenCistanche tubulosaovat osoittaneet kasvaimia estäviä vaikutuksia, mikä viittaa terapeuttiseen potentiaaliin hepatosellulaarisessa karsinoomassa (Peng et al., 2021).

Vaikka tutkimus hengityselinten hyödyistäCistancheon vielä alkuvaiheessa, alustavat havainnot viittaavat sen mahdollisiin etuihin. Esimerkiksi ekinakosidi, bioaktiivinen yhdiste, jota löytyyCistanche, on osoittanut lupaavaa vähentää oksidatiivisen stressin aiheuttamaa endoteelisolukuolemaa ja siten lievittää keuhkovaurion oireita (Xie et al., 2023).

Astman yhteydessä tutkimuksemme on ensimmäinen yritys tutkia astman terapeuttista potentiaalia ja taustalla olevia mekanismejaCistanche. Kun käytetään talon pölypunkkien (HDM) aiheuttamaa astmahiirimallia,Cistancheannettiin terapeuttisena toimenpiteenä. Rohkaisevasti tuloksemme osoittavat sen merkittävät vaikutukset astman hallinnassa, mukaan lukien vähentynyt hengitysteiden yliherkkyys (AHR), vähentynyt tulehdussolujen infiltraatio ja keuhkotulehduksen ja liman tuotannon lievittäminen allergisessa astmassa.

Sytokiinit, kutenIL-4jaIL-5niillä on keskeinen rooli astman patogeneesissä (Michael, 2013; Giovanni, 2017; Patrick & Peter, 2007). IL-4 on ratkaisevan tärkeä B-solujen stimuloinnissa tuottamaan IgE-vasta-aineita, mikä johtaa kohonneisiin IgE-tasoihin, mikä on allergisen astman tunnusmerkki ja pahenemisriskin ennustaja. IL-5 puolestaan ​​on välttämätön eosinofiilien kasvulle ja aktivoitumiselle. Ne vapauttavat tulehdusta edistäviä välittäjäaineita, jotka pahentavat hengitysteiden tulehdusta ja liman eritystä.

Transkriptominen analyysimme paljasti senCistanchehoito häiritsi polkuja, jotka liittyvät IL-4-, IL-5- ja eosinofiileihin – löydöksiä tukevat myös GSVA-tulokset. GSEA korosti edelleen välistä yhteyttäCistanchehoitoon ja tyypin 2 immuunisytokiinivasteisiin, mikä korostaa sen terapeuttista merkitystä astmassa. Myös kokeelliset tulokset osoittivat senCistanchealensi seerumin IgE-, IL-5- ja IL-13-tasoja astmaa sairastavilla hiirillä, mikä vahvistaa entisestään sen tehokkuutta astmaoireiden lievittämisessä.

Erityisesti GSEA-tuloksemme viittasivat siihenCistancheosallistuu glukokortikoideihin liittyviin biologisiin prosesseihin. Kun otetaan huomioon joillakin potilailla pitkäaikaisen kortikosteroidihoidon aikana havaitut haittavaikutukset ja rajoitettu herkkyys (Ip et al., 2018), tämä havainto avaa mahdollisuuksia vaihtoehtoisten glukokortikoidihoitojen tutkimiseen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat paljastaneet, että aktiiviset yhdisteetCistanche, kutenakteosidi, vaikuttaa merkittävästi glukokortikoidien aiheuttamaan osteoporoosiin (Li et al., 2023), mikä tukee entisestäänCistanchevaihtoehtona tai lisähoitona astmaan.

ThePI3K-AKT-signalointireittisillä on ratkaiseva rooli astman patofysiologiassa. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet senmiR-200aedistää astman kehittymistä PI3K-AKT-FOXC1-akselin kautta (Lin et al., 2014). Tämä reitti myös sääteleesykliini D1, joka on kriittinen hengitysteiden sileän lihaksen uudelleenmuodostuksessa (Feng et al., 2014), ja moduloi astmaan liittyvien molekyylien, kuten esim.IL-7, TNF-, jaIgE(Winer ym., 2022; Jing ym., 2019; Dera ym., 2020).

Tutkimuksessamme tärkein bioaktiivinen yhdisteCistanchetunnistettiin LC-HRMS:llä aspinoresinoli 4-O- -D-glukopyranosidi (PG), molekyylikaavallaC₂₆H₃₂O₁₁. PG kuuluu lignaaneista kasviperäisiin yhdisteisiin, jotka tunnetaan anti-inflammatorisista, antioksidanttisista ja immunosuppressiivisista ominaisuuksistaan ​​(Osmakov et al., 2022) - ja niistä tuli lupaava ehdokas astman hoitoon. PG:n kohderikastusanalyysi osoitti voimakkaita assosiaatioita PI3K-AKT-reitin kanssa, mikä viittaa siihen, että sen terapeuttiset vaikutukset voivat välittyä tämän mekanismin kautta.

Typpioksidi (NO), kaasumainen vapaa radikaali (N=O), on runsaasti läsnä ihmisen hengitys- ja sydän- ja verisuonijärjestelmissä (Antosova et al., 2017). Astmassa NO toimii tulehduksellisena biomarkkerina, usein mitattunafraktioitu uloshengitystyppioksidi (FeNO)arvioida sairauden vakavuutta ja ohjata steroidihoitoa (Smith et al., 2005; Chiara et al., 2012). Kohonneita FeNO-tasoja, jotka liittyvät läheisesti IL-13-välitteiseen tyypin 2 hengitystietulehdukseen, havaittiin myös astmamallissamme. NO syntetisoi ensisijaisestityppioksidisyntaasit (NOS), erityisesti indusoituva isoformiiNOS (NOS2), joka lisääntyy tulehdusta edistävissä olosuhteissa (Anavi & Tirosh, 2020). iNOS:n yli-ilmentyminen johtaa lisääntyneeseen NO:n tuotantoon, mikä edistää liman eritystä ja eosinofiilien lisääntymistä, mikä pahentaa astman oireita (Meurs et al., 2003). iNOS-estäjät ovat osoittaneet potentiaalia astmapotilaiden FeNO-tasojen hallinnassa (Islam et al., 2010; Hansel et al., 2003).

Astmaan liittyvien geenien, WGCNA-moduulien ja PG-kohdennettujen geenien integroidun analyysin avulla tunnistimmeiNOSydingeeninä.Cistanchehoito alensi iNOS-proteiinitasoja astmamallihiirissä, mikä viittaa tulehdukseen liittyvän NO-tuotannon tukahduttamiseen. Molekyylitelakka vahvisti vahvan sitoutumisaffiniteetin PG:n ja iNOS:n välillä, ja PG-käsittely vähensi sekä NOS-aktiivisuutta että iNOS-proteiinitasoja.

Nykyiset tutkimukset osoittavat myös, että PI3K-AKT-reitti säätelee iNOS-ilmentymistä muissa fysiologisissa järjestelmissä (Zafirovic et al., 2019; Lu et al., 2022). HiirimallissammeCistanchehoito vähensi PI3K:n ilmentymistä keuhkojen epiteelisoluissa. Vaikka sen rooli astmassa vaatii lisäselvitystä, löydöksemme viittaavat uuteen säätelyyhteyteen PI3K-AKT-reitin ja iNOSin välillä.Cistanchehoitoon. Lisämekanistisia tutkimuksia tarvitaan näiden reittien validoimiseksi.

 

Kaavamainen yhteenveto: Cistanchen mekanismit astman hoidossa

HDM-altistus käynnistää hengitysteiden patologisten muutosten sarjan, jolle on ominaista lisääntynyt reaktiivisuus ja tulehdussolujen infiltraatio.Cistanche, perinteinen kasviperäinen lääke, osoittaa kykynsä torjua näitä HDM:n aiheuttamia vaikutuksia kahden mekanismin kautta:

PI3K-polun modulointi, jotka vaikuttavat soluvasteisiin ja vähentävät astmaan liittyvää tulehdusta;

iNOS:n suora kohdistussen bioaktiivisen komponentin PG avulla, mikä johtaa iNOS:n ilmentymisen ja aktiivisuuden suppressioon. PG-välitteinen iNOS:n alasäätely tarjoaa potentiaalisen molekyyliintervention astman keskeisten oireiden lievittämiseen.

 

Lainaus

Liu, J., Gao, J., Xiong, A., Li, G., Zhong, K., Bai, L., Li, X., Ran, Q., Xiong, Y., & He, X. (2025).Cistanchen terapeuttisten potentiaalien ja molekyylimekanismien tutkiminen astman hoidossa. Phytomedicine: International Journal of Phytotherapy and Phytopharmacology, 136, 156265.