Studie zur Netzwerk Pharmakologie zur östrogenen Wirkung von Glykosiden von Cistanche Deserticola

 

Abstrakt

Diese Studie untersucht den potenziellen Mechanismus östrogener Effekte vonGlykoside vonCistanche Deserticola(GCS)Basierend auf Netzwerk Pharmakologie in Kombination mit transkriptomischen Daten. Insgesamt40 Wirkstoffevon GCs mit östrogenen Effekten wurden unter Verwendung von Datenbanken wie z.Tcmsp, Symmap, Etcm, Stich, UndQSAR.

Die Zielinformationen zu östrogenen Mangelerkrankungen wurden abgerufenGenekardsUndOmimDatenbanken. Schlüsselziele wurden gescreent und aPPI -Netzwerkwurde gebaut.GO -FunktionsanreicherungsanalyseUndAnalyse der Anreicherung von Kegg Pathway Anreicherungwurden durchgeführt, um wichtige Ziele und Wege zu identifizieren.

In Kombination mit vorläufigen transkriptomischen Daten wurde die Korrelationsanalyse zwischen den Zielen für die pharmakologische Vorhersage und des KEGG-Weges durchgeführt, um den Mechanismus der östrogenähnlichen Wirkung von GCs weiter aufzudecken.

183 Zielewurden gescreent und1.712 Zielewurden für Östrogenmangelerkrankungen ausgewählt.

24 Kernschlüsszielewurden erhalten.

GO -Funktion und KEGG -Pfadanreicherung zeigten, dass GCs hauptsächlich auf biologische Prozesse wie:

Cytokinrezeptorbindung

Östrogenrezeptorbindung

Bindung des Wachstumsfaktorrezeptors

Kernrezeptoraktivität

Kernhormonrezeptorbindung

Steroidhormonrezeptoraktivität

Hormonrezeptorbindung

Die regulatorischen Pfade umfassen:

TNF -Signalweg (TNF) Tumornekrose (TNF)

Interleukin -17 (il -17) Signalisierungsweg

Hypoxie-induzierbarer Faktor -1 (HIF -1) Signalisierungsweg

Östrogen -Signalweg

Genexpressionsänderungen wurden in allen nachgewiesen24 KernzieleaußerMCL1UndGCG. Differenziell exprimierte Gene enthaltenAr, Casp8, ESR1, Fos, UndHMOX1. Insgesamt68 Kegg -Pfadewurden identifiziert, mit demÖstrogen -Signalweg, Camp -Signalweg, UndTNF -Signalwegdie Hauptwege sein.

Abschluss

Glykoside vonCistanche DeserticolaKann östrogenähnliche Effekte durch einen Mechanismus "Mehrkomponenter, mehrfarbiger Multi-Pathway" ausüben. Dieser Mechanismus kann mit der Regulierung von Folgendes zusammenhängen:

Östrogen -Signalweg

Camp -Signalweg

TNF -Signalweg

 

 

 

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Schlüsselwörter

Glykoside vonCistanche Deserticola

Östromimetisch

Netzwerk Pharmakologie

Transkriptomik

Gemeinsame Analyse

 

Östrogenist ein wesentliches Hormon bei der Entwicklung des weiblichen Fortpflanzungssystems und sekundäre sexuelle Merkmale und spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Fruchtbarkeit und der Geschlechtsmerkmale von Frauen [1]. Nach dem Eintritt in die Wechseljahre erleben Frauen einen Rückgang der Ovarialfunktion, was zu einer verringerten Östrogenproduktion führt, was wiederum eine Reihe von Erkrankungen wie Osteoporose, Atherosklerose, Menopause -Syndrom und koronare Herzerkrankungen verursacht [2]. Die herkömmliche Östrogenersatztherapie kann die durch Östrogenmangel verursachten Symptome lindern oder verringern. Diese Behandlung kann jedoch auch zu möglichen Nebenwirkungen führen [3]. Studien haben gezeigt, dass die langfristige Anwendung von Östrogen unter anderem zu einer übermäßigen Proliferation des Endometriums, Uterusfibroiden und der Brustdrüsenhyperplasie führen kann. Die Suche nach einer wirksamen, sicheren und praktischen Behandlung zur Verbesserung niedriger Östrogenspiegel ist daher von großer Bedeutung und Wert [4].

Pflanzenöstrogene sind Substanzen, die eine östrogenähnliche Aktivität ausüben können. Ihre molekulare Struktur ähnelt der des Östrogens von Säugetieren, sodass sie spezifisch an Östrogenrezeptoren binden und leichte östrogenähnliche Wirkungen produzieren können [5]. Untersuchungen zeigen, dass pflanzliche Östrogene unterschiedliche pharmakologische Wirkungen haben, einschließlich Anti-Osteoporose und veränderter Stoffwechselstörungen [6].

Cistanche Deserticolaist der getrocknete, fleischige Stamm mit schuppigen Blättern der Orobanchaceae -PflanzeCistanche Deserticola yc ma. Es verfügt über Funktionen wie die Tonfindung von Nieren -Yang, bereichernde Essenz und Blut und Befeuchtung des Darms, um Verstopfung zu lindern. Es wird üblicherweise zur Behandlung von Nieren -Yang -Mangel, Wesen und Blutmangel, Impotenz, Unfruchtbarkeit, Schmerzen und Schwäche der Taille und Knie sowie zur Verstopfung durch Darmtrockenheit verwendet [7]. Frühere Studien der Forschungsgruppe bestätigten, dass insgesamt Glykoside vonCistanche Deserticola(GCS) sind mit einem Gehalt von mehr als 60% des Echinacosid die wichtigsten aktiven Komponenten, die für seine östrogenähnlichen Effekte verantwortlich sind. GCs erhöhen den Uteruskoeffizienten signifikant und die Höhe der Endometrium -Epithelzellen bei unreifen Ratten. Die Ergebnisse der Transkriptomanalyse zeigten, dass GCs durch 2.953 differentiell exprimierte Gene östrogenähnliche Effekte ausüben, von denen 1.475 hochreguliert und 1.478 herunterreguliert wurden. Diese Gene hängen hauptsächlich mit der Östrogenreaktion, der positiven Regulation von Stickstoffverbindungs ​​-Stoffwechselprozessen, Entwicklungsprozessen und biologischer Prozessregulation zusammen. Sie nehmen in erster Linie an der teilÖstrogen -Signalweg, Camp -Signalweg, Rap1 -Signalweg, UndMAPK -Signalweg [8-9].

Die traditionelle Pharmakologie des chinesischen Medizin (TCM) kann die Mechanismen von TCM bei der Behandlung von Krankheiten untersuchen, indem TCM -Komponenten untersucht, die Zielproteine ​​von aktiven Komponenten vorhergesagt werden und die an diesen Zielproteinen beteiligten Signalwege analysieren [10-12]. Um den Mechanismus der östrogenähnlichen Effekte von GCs weiter aufzudeckenGlykoside vonCistanche Deserticola Östrogenähnliche Wirkungen ausüben.

1. Experimentelle Datenbanken und Software

Tcmsp: http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php

Symmap: https://www.symmap.org

Etcm: http://www.nrc.ac.cn:9090/etcm/

Stich: http://stitch.embl.de/

QSAR: http://targetnet.scbdd.com/

Pubchem: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

UniProt: http://www.uniprot.org/

Genekards: http://www.genecards.org/

Omim: https://www.omim.org/

Saite: https://string-db.org/

Kegg: https://www.kegg.jp/

GEHEN: http://geneontology.org/

R Sprache: Rx 64 3. 5.3 mit den folgenden Paketen:

Venndiagram

count.r

Clusterprofiler

org.hs.eg.db

Symbol2ID

Perl Skript: AddSymbol.pl

Zytoscape: Version 3.7.1

 

2. Experimentelle Methoden

2.1 Vorhersage des östrogenähnlichen Mechanismus von GCS Netzwerk Pharmakologie

2.1.1 Vorhersage der Ziele der wichtigsten aktiven Komponenten der GCS

Unter Verwendung der UPLC/Q-TOF-MS-Analyse wurden 40 Verbindungen mit östrogenartiger pharmakologischer Aktivität identifiziert [13]. Diese Verbindungen wurden in durchsuchtTcmsp, Symmap, UndEtcmDatenbanken, um potenzielle Genziele für jede Verbindung zu finden. Zusätzlich wurden zusammengesetzte Lächelnkonstruktionen in importiertStichUndQSARDatenbanken zum Sammeln von Zielen. Alle gesammelten Ziele wurden zusammengeführt und Duplikate wurden entfernt, um potenzielle Zielproteine ​​zu erhalten.

2.1.2 Östrogenähnliche Zieldatenbankinformationen

Die Schlüsselwörter "Östrogenmangel" wurden verwendet, um nach relevanten Zielen in der zu suchenGenekardsUndOmimDatenbanken.

2.1.3 Konstruktion des "aktiven Verbindungsziels - Kernziel - Östrogenartig" Netzwerk "

Verwenden derVenndiagramDas Paket in R wurde die Schnittstelle von Zielen aus beiden Quellen als Venn -Diagramm dargestellt. Die Kandidaten -Protein -Interaktionsdaten wurden in importiert inCytoscape v3.9.1und Kernziele wurden identifiziert. Die entsprechenden Verbindungen der Kernziele wurden ausgewählt, und das Netzwerk "Verbindungs ​​- Kernziel - Östrogenartig" wurde visuell analysiert und unter VerwendungCytoscape v3.9.1.

2.1.4 Konstruktion des PPI -Netzwerks

Kernzielinformationen wurden in die importiertSaite database, selecting the species "Homo sapiens" and setting the confidence score to >0. 7, um das Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk (PPI) zu konstruieren. Dercount.rDas Paket in R wurde zur Analyse und Auswahl der Top 20 Kerngene mit der höchsten Konnektivität zwischen Kernproteinen verwendet, die sichtbar gemacht wurden.

2.1.5 GO -Analyse der Anreicherung der Anreicherung und Analyse der KEGG -Pfadanreicherung

Für Kernzielgene wurden die Suchen von GEG und KEGG -Datenbank mit den R -Paketen durchgeführtorg.hs.eg.db, Symbol2ID, UndClusterprofiler. Die Top 20 Wege mit korrigierten P-Werten wurden als Balkendiagramme sichtbar gemacht, wodurch die signifikanten funktionellen Annotationen und Wege analysiert wurden, die durch die Kernziele der östrogenähnlichen Effekte der GCS angereichert sind.

2.2 Integration mit transkriptomischen Daten

2.2.1 Korrelationsanalyse zwischen vorhergesagten Zielen und transkriptomischen Genen

Da die Spezies im Netzwerk pharmakologischen Vorhersagen menschlich sind, wurden die Ziele in homologe Rattengene umgewandeltHGNCüber die Funktion "Tools-hcop". Die Expressionsniveaus der Differentialgene wurden zwischen der GCS -Gruppe und der Kontrollgruppe in der transkriptomischen Sequenzierung analysiert [9].

 

2.2.2 Korrelationsanalyse zwischen den Vorhersagen der Netzwerk pharmakologischen Vorhersagen und transkriptomischen Kegg -Wegen

Die von Network Pharmacology (konvertierten auf homologen Gene umgewandelten Rattengene konvertierten Zielgene) wurden in der KEGG -Datenbank mit den R -Paketen durchsuchtBiokonduktorUndClusterprofilerzusammen mit demID2Symbol.plSkript. Die Art war auf "RNO" beschränkt, und Wege mit Padjust <0. 05 wurden gescreent. Die Venn-Analyse wurde durchgeführt, um überlappende Wege zwischen Kegg-Wegen zu identifizieren, die durch Netzwerk pharmakologische Vorhersagen und transkriptomische Experimente in Bezug auf die östrogenähnlichen Effekte der GCS angereichert waren.