Explorarea mecanismului de acțiune a vindecării cronice ale insuficienței cardiace prin cistanche deșertând pe baza farmacologiei de rețea combinate cu analiza multi-cip a bazei de date GEO

Abstract

 

ObiectivPentru a analiza mecanismul molecular de acțiune alCistanche deșertătoareîmpotrivainsuficiență cardiacă cronică (CHF)folosind bioinformatică șiFarmacologie de rețea.

MetodeBaza de date a TCMSP, Au fost utilizate predicția țintă elvețiană, etcM, Pharmmapper și căutare a literaturii pentru a ecraniza compușii și țintele cistaniei de deșertare. Baza de date de expresie genică Omnibus (GEO) a fost utilizată pentru a descărca cipurile de gene GSE16499, GSE42955, GSE84796 pentru a ecraniza seturile de date ale genelor diferențiale, iar seturile de date de la Genecard, Disgenet, DIGSEE, GEO și alte baze de date au fost integrate pentru a obține genele potențiale ale bolii ale CHF. Baza de date String și software -ul CytosScape 3.7.2 au fost utilizate pentru a construi ingredientul activ al rețelei de vizualizare a cristancului de deșertare, iar țintele de bază au fost obținute prin analiza parametrilor topologici. Analizele de îmbogățire a căii GO și KEGG au fost efectuate folosind baza de date DVAID pentru a construi ingredientul activ al rețelei de pathway cristanche deșertabile. În cele din urmă, software -ul AutoDock a fost utilizat pentru a vizualiza rezultatele andocărilor moleculare între țintele de bază și compuși. Rezultate 55 de compuși și 630 de ținte potențiale ale cistaniei de deșertare au fost examinate, inclusiv componente cheie precum țintele Rhodiola Rosea, Gastrodinamică, Batrachotoxină și Core, cum ar fi Glicaraldehida -3- Hosfat dehydrogenasem (Gapdh), Tumkin 6 (il {-6), Tumkin 6 (il {{{13}), Tumkin 6 (il {-6), Tumkin 6 (il {-6), Tumkin 6 (il {-6), Tumkin 6 (il {{{13 ” Factorul de necroză (TNF), etc. Căile cheie au fost legate în principal de fosfoinozide -3- kinază (PI3K) - calea de semnalizare a proteinei kinazei B (AKT), a metabolismului central al carbonului în cancer și a căii de semnalizare PI3K -Akt și a metabolismului carbonului central în cancer. Căile cheie au implicat în principal calea de semnalizare PI3K-AKT, metabolismul carbonului central în cancer, calea de semnalizare a proteinei kinazei (MAPK) activate de mitogen, etc. Rezultatele de andocare moleculară au arătat că componentele cheie și țintele de bază au fost bine combinate. Concluzie Un studiu multicomponent, multi-țintă și multi-căi au fost efectuate pentru a investiga mecanismul molecular al cistaniei de deșertare împotriva CHF. Rezultatul a sugerat că ingredientele active aleCistanche deșertătoarear putea acționa asupra mai multor ținte și căi pentru îmbunătățirea CHF.

Cuvinte cheie: cistanche deșertând; insuficiență cardiacă cronică; Farmacologie de rețea; bioinformatică; Baza de date GEO; andocare moleculară; țintă de bază

 

Extract de cistanie din plante pentru tratamentul insuficienței cardiace cronice

 

Insuficiență cardiacă cronică (CHF)este un sindrom clinic complex cauzat în principal deStructura cardiacă anormalăși să funcționeze, rezultând înumplutură ventriculară afectatăsau capacitate de ejecție [1]. Ultimele date epidemiologice arată că CHF a devenit o problemă globală de sănătate publică și este corelat pozitiv cu îmbătrânirea populației [2-4]. În prezent, tratamentele interne și externe existente nu pot vindeca CHF, iar boala este adesea însoțită de complicații multiple, prognostic slab și mortalitate ridicată. În prezent, au fost dezvoltate planuri de tratament standard pentru tratamentul CHF. Conform rapoartelor de literatură relevante [5], medicamentele tradiționale de insuficiență anti -inimă includ în principal agenți cardiotonici digitalis, diuretice, -blocatori, inhibitori ai enzimei care transformă angiotensina, antagoniști ai receptorului de angiotensină și antagoniști ai receptorului mineralocorticoizi. Noile medicamente terapeutice includ receptori de angiotensină, inhibitori de enkefalinază, inhibitori de cotransportor de sodiu-glucoză, agoniști solubile de guanilat ciclază, activatori de miozină cardiacă și nodul sinoatrial specific dacă sunt blocante ale canalelor ionice. Deși aceste medicamente pot îmbunătăți simptomele clinice ale pacienților cu CHF, acestea sunt, de asemenea, însoțite de multe reacții adverse. Cercetările profesorului Zhou Jingmin au subliniat că medicamentele anti-CHF utilizate în prezent în practica clinică pot provoca deshidratare sau dezechilibru electrolitic, iar în cazuri severe pot provoca angioedem, hipotensiune arterială, tahicardie, aritmie și leziuni ale funcției hepatice și renale [6]. Prin urmare, există o nevoie urgentă de a dezvolta medicamente sau tratamente mai sigure și mai eficiente pentru a preveni și trata CHF.

Cistanche Deserticolaeste tulpina cărnoasă uscată, cu frunze scalnice ale Cistanche Deserticola Ycma sau Cistanche Tubulosa (Schenk) Wight, o plantă a familiei Orobanchaceae. Are caracteristicile de a fi atât un medicament, cât și un aliment și a fost folosit clinic de mai mult de 2 ani, {1}}. Conform „Shennong Bencao Jing”, Cistanche Deserticola are un gust dulce, sărat și cald și are efectele tonificării yang -ului rinichi, beneficiind esența și sângele și umezind intestinele și ușurarea constipației [{2}}]. Din perspectiva medicinei tradiționale chineze, tratamentul CHF se concentrează în principal pe revigorarea QI și încălzirea Yang, promovarea circulației sângelui și eliminarea stazei sângelui și promovarea diurezei și îndepărtarea umezeală [9-12]. Ca un bun medicament pentru încălzirea yangului, hrănirea sângelui și îndepărtarea stazei de sânge, Cistanche Deserticola a arătat efecte farmacologice multiple, cum ar fi ateroscleroza anti-coronariană, protecția împotriva împotriva reperfuziei miocardice ischemice, anti-oxidarea, antiinflamarea, reglarea autofagiei celulare și promovarea moțității gastrointestinale [13-15}. Studiile clinice și studiile farmacologice au arătat că principalele ingrediente active ale CistanChe Deserticola, cum ar fi salidrosida, acidul ferulic, leonurina, acidul galic, acidul succinic, acidul cafeic și motilina, au arătat o îmbunătățire semnificativă a modelelor experimentale și celulelor din domeniul celulelor legate de CHF [ Cu toate acestea, cercetările privind mecanismul de acțiune al Cistanche Deserticola în tratamentul CHF sunt încă relativ rare. Pe baza acestui lucru, această lucrare folosește analiza articulară cu mai multe chipuri, farmacologia rețelei și tehnologia de andocare moleculară pentru a analiza relația dintre medicamente și boli din perspective multiple, cum ar fi țintele de droguri, țintele de boală și căile de semnal și explorează potențialul mecanism de acțiune a cistancei deserticola în îmbunătățirea simptomelor de CHF, oferind o bază teoretic pentru cercetarea experimentală subsetică [23].

 

1 materiale și metode

1.1 Screeningul ingredientelor active ale Cistanche Deserticola și colectarea țintelor potențiale

Using "Cistanche deserticola" as the keyword, the relevant chemical components were searched through the TCMSP database, and the active ingredients of Cistanche deserticola were screened according to the standards of oral bioavailability (OB) Greater than or equal to 30% and drug likeness (DL) Greater than or equal to 0.18. Ingredientele active din Cistanche Deserticola au fost completate în continuare prin căutarea literaturii relevante publicate. Platforma Pubchem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) a fost utilizată pentru a obține numărul CAS al tuturor ingredientelor active principale ecranizate, iar apoi au fost obținute formulele chimice ale zâmbetelor lor. Descărcați fișierul SDF al 2Dstructurii potențialelor ingrediente active și importați Formula chimică a zâmbetelor tuturor ingredientelor în platforma de analiză Swissadme (http://www.swissadme.ch/) în loturi. Screeningul a fost efectuat pe baza celor cinci principii ale Lipinski (cel puțin două condiții „da” au fost îndeplinite, iar absorbția GL a fost „ridicată”) și au fost ecranizate un total de 49 de ingrediente active. Folosind platforme precum Swiss Target Prediction (http://www.swisstargetprediction.ch/), Pharmmapper (http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/), Stitch http://stitch.embl.de/), super-pred (http: // predici
ction.charite.de/) and SEA Search Server https://sea.docking.org/search), set the species to "human" and add "Probability">0 ca condiție de screening pentru colectarea și organizarea potențialelor ținte ale Cistanche Deserticola. În cele din urmă, țintele corespunzătoare fiecărei componente compuse active au fost introduse prin baza de date UniProt (https://www.uniprot.org/), iar specia a fost selectată ca „homo sapiens”. Toate numele țintă au fost deduplicate și standardizate pentru a obține prescurtări ale genelor.

 

1,2 cip genei CHF și screeningul genelor exprimat diferit

Using "Chronic Heart Failure" as the key search term, the GEO database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) was searched, and "Organism" was set to "Homo sapiens" to extract the GSE42955, GSE16499 and GSE84796 gene chip data sets to analyze the differentially expressed gene data of heart tissues of Pacienți CHF și controale sănătoase. Pachetul Limma în limbajul R a fost utilizat pentru analiza diferențială pereche. Criteriile de screening au fost setate ca [log2 (fc)] ＞ 0. 5 și a corectat P ＜ 0. 05 pentru a determina genele exprimate diferențial (DEG). S-au făcut comploturi de vulcan și hărți de căldură genică pentru a obține genele exprimate diferențiale legate de boala CHF ecranată de multi-chip.

 

1.3 Screeningul țintelor potențiale ale bolii și componentelor cistancului deserticola-CHF ținte comune

Pe baza bazelor de date pentru boli, cum ar fi Disgenet (https://www.disgenet.org/), Drugbank (https://www.drugbank.com/datasets), digseehttp: //210.107.182.61/genesearch/), Genecards
(https://www.genecards.org/) și geo (https://www.aclbi.com/), „insuficiență cardiacă cronică” a fost utilizat ca cuvânt cheie de căutare pentru a ecraniza genele legate de CHF. Ulterior, aceste gene au fost importate în baza de date UNIPROT pentru a obține simboluri genice, iar după luarea unirii, țintele genelor duplicate au fost eliminate pentru a obține ținte genice pentru boala CHF. Aplicați
Venny 2.1 Software de mapare online (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/) Pentru a desena intersecția dintre ingredientele cistancane deserticola și genele țintă de droguri, obțineți țintele comune și generați diagrama Venny.

 

1.4 Construiți rețele de interacțiune proteină-proteină (PPI) ale cristanche Deserticola Ingrediente active pentru ținte terapeutice potențiale ale CHF

Importați numele standard de țintă comune obținute în diagrama Venny în baza de date String, selectați modul „Proteine ​​multiple”, setați „Scorul minim de interacțiune” la încredere medie (încredere medie) 0. 400 și generați interacțiunea țintă de intersecție.

 

1,5 Screeningul țintelor de bază ale Cistanche Deserticola Componente CHF HOSTIENT INTERSECTION

Datele de format TSV au fost obținute prin diagrama rețelei de interacțiune țintă de mai sus, iar datele de format TSV exportate au fost analizate și vizualizate folosind software -ul CytosScape 3.7.2. The target connectivity (Degree) value was adjusted from small to large to adjust the color and size of each node (the color of the corresponding node changed from light to dark as the Degree value changed from small to large), and the connection coefficient (combined score) between targets was used as a quality control condition to control the thickness and color of the connection line (the combined score value changed from small to large to correspond to the color of the node changed from light to dark, and the Degree value changed from small to large to corespunde nodului schimbat de la mic la mare). Parametrii topologici, cum ar fi centralitatea între ele (BC), centralitatea apropierii (CC) și valoarea gradului au fost folosiți ca condiții de screening, iar apoi parametrii topologici de rețea ale fiecărui nod din diagrama rețelei de interacțiune au fost analizați și calculați folosind analizatorul de rețea de instrumente încorporat al software-ului Cytoscape 3.7.2. În același timp, a fost selectată ținta cu o valoare mai mare decât BC, CC și gradul. Ținta mediană a fost utilizată ca țintă de bază în reglementarea CHF de către Cistanche Deserticola. Imaginile au fost desenate și vizualizate folosind software -ul CytosScape 3.7.2.

1.6 GO Funcție biologică și analiza îmbogățirii căii KEGG

Obiectivele comune ale Cistanche Deserticola-CHF obținute din diagrama Venny au fost încărcate pe platforma de analiză online David (https://david.ncifcrf.gov/). „Homo sapiens” a fost selectat în opțiunile „Specie de intrare” și „Analiza speciilor de analiză”. După setare (p <0. 01), s -a efectuat analiza de îmbogățire GO și KEGG. Primele 10 procese biologice (BP), componente celulare și funcții moleculare (MF) și primele 20 de căi semnificative au fost ecranizate în funcție de valoarea P. Apoi, hărțile de îmbogățire funcțională GO și KEGG au fost trase prin intermediul platformei de mapare a informațiilor microbiene (https://www.bioinformatics.com.cn/) pentru analiza vizualizării.

 

1.7 Construcția rețelei de ingrediente active de semnalizare a ingredientelor de conectare

Pe baza rezultatelor analizei căii KEGG, echipa de cercetare a extras ținte potențiale îmbogățite pe aceste căi și le-a potrivit cu ingredientele active corespunzătoare, le-a importat în software-ul Cytoscape 3.7.2 pentru vizualizare și a construit o diagramă de rețea a țintelor de nucleu de semnalizare a ingredientelor active.

 

1,8 Verificare de andocare moleculară

Structura compusă a ingredientului activ al medicamentului a fost obținută prin baza de date Pubchem, iar fișierul SDF a fost convertit în format PDB folosind software OpenBabel -3. 1.1. Apoi, structura proteinei cheie ale receptorului țintă a fost preluată prin baza de date PDB (http://www.rcsb.org), iar deshidratarea și deligarea au fost efectuate în software -ul Pymol. Apoi, software -ul AutoDock Tools (AutoDock Tools.EXE) a fost utilizat pentru hidrogenare și echilibru de sarcină, iar proteina receptorului și moleculele mici de ligand au fost în cele din urmă transformate în format PDBQT. În cele din urmă, Autodock Vina Versiunea 1.1.2 a fost utilizată pentru andocarea moleculară și predicția energiei libere de legare, iar software-ul Pymol (Pymol.exe) a fost utilizat pentru a vizualiza un grafic tridimensional pentru a afișa componentele cheie cu energie de legare moleculară ridicată între combinația de țintă.

 

2 rezultate

2.1 Principalele ingrediente active ale Cistanche Deserticola

Baza de date TCMSP a fost căutată cu cuvântul cheie „Cistanche Deserticola” pentru a obține 75 de componente chimice. OB mai mare sau egal cu 3 0% și DL mai mare sau egal cu 0,18 au fost stabilite ca condiții de screening, iar 6 ingrediente active principale ale Cistanche Deserticola au fost în cele din urmă analizate. În plus, 49 de ingrediente active, cum ar fi salidrosida, cafefatul fenetil, leonurina, ononina, cistanina, dauricina și motilina au fost adăugate prin căutarea literaturii și au fost obținute în cele din urmă 55 de ingrediente active. Consultați Tabelul 1 pentru detalii.

 

Tabelul 1 Principalele ingrediente active ale Cistanche Deserticola

Nu.	Categoria de substanțe	Nume	Cas Nu.
R1	Pigment roșu	Alizarin	103-58-8
R2	Compus fenolic	Floretin	104-57-4
R3		acid cafeic	331-39-5
R4	Compus aromat	Kenuin	92432-60-5
R5		Enone	101-62-6
R6		acid ferulic	1135-24-6
R7		acid salicilic	69-72-7
R8		Coumarin	91-64-5
R9		Kava Lactone H1	68434-40-4
R10		Kava Lactone H2	17193-39-6
R11		Kava Lactone H3	17193-40-9
R12		Kava Lactone H4	17193-41-0
R13		3, 4- dihidroxifenilalanină	1194-00-1
R14		4- alcool hidroxibenzilic	623-05-2