Method Article
* These authors contributed equally
قيمت هذه الدراسة الفعالية المضادة للاكتئاب ل Qiangzhifang في نموذج الفئران للاكتئاب الناجم عن الإجهاد المزمن وأوضحت تأثيره التنظيمي على مسارات HIF-1 و JAK-STAT عن طريق علم الأدوية الشبكي وتحليل الإرساء الجزيئي.
الاكتئاب هو اضطراب معقد يشكل تحديات علاجية كبيرة. يوضح Qiangzhifang (QZF) ، وهو مركب يستخدم في الطب الصيني التقليدي ، الفعالية السريرية المحتملة في علاج الاكتئاب. ومع ذلك ، لم يتم توضيح آليات العمل والمكونات النشطة ل QZF بشكل كامل. كان الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو توضيح المكونات النشطة الفعالة والآليات الجزيئية المحتملة ل QZF للتخفيف من الاكتئاب من خلال دمج تنبؤات علم الأدوية الشبكي مع عمليات التحقق التجريبية.
اعتمدنا نموذج الفئران لإجهاد ضبط النفس المزمن (CRS) وأجرينا اختبارات سلوكية مثل اختبار المجال المفتوح (OFT) ، واختبار تفضيل السكروز (SPT) ، واختبار السباحة القسري (FST) لتقييم الآثار العلاجية ل QZF على الاكتئاب. فيما يتعلق بالمعلمات السلوكية ، أظهرت مجموعة QZF كتلة جسم أعلى بكثير ، ونسبة تفضيل السكروز ، ووقت الإقامة في المنطقة المركزية مقارنة بالمجموعة النموذجية (P < 0.01 ، P < 0.01 ، P < 0.01) ، وانخفاض كبير في وقت الشلل في اختبار السباحة القسري (P < 0.001). تشير دراسات علم الأدوية الشبكي والالتحام الجزيئي إلى أن QZF قد يكون له تأثيرات مضادة للاكتئاب عن طريق تعديل مسارات HIF-1 و JAK-STAT ، مع الجينات المستهدفة الرئيسية بما في ذلك AKT1 و IL-6 و MTOR و TP53 ، المتورطة في الالتهاب والحماية العصبية وموت الخلايا المبرمج. في الختام ، تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة حول تحديث وتطوير مركبات الطب الصيني للعلاج الشامل للاكتئاب.
يتميز الاكتئاب ، وهو تحد صحي عالمي منتشر ، بمزاج منخفض مستمر ، وانخفاض الاهتمام والمتعة ، وإعاقات إدراكية وعصبية1. كما ذكرت منظمة الصحة العالمية ، يؤثر الاكتئاب على ما يقرب من 380 مليون شخص في جميع أنحاء العالم ، ومن المتوقع أن يزيد هذاالرقم 2. باعتباره اضطرابا عقليا معقدا ومتعدد العوامل ، يؤثر الاكتئاب على نوعية حياة المرضى ويشكل عبئا اقتصاديا وطبيا كبيرا على المجتمع ، يتميز بارتفاع معدلات الإصابة والتكرار ومعدلات الإعاقة3.
مسببات الاكتئاب معقدة ، مع الآليات الدقيقة غير المفهومة تماما بعد. مع تقدم البحث في هذا المجال ، حظيت عوامل مثل الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي وموت الخلايا المبرمج باهتمام كبير. تشير الدراسات إلى أن المرضى الذين يعانون من الاكتئاب يظهرون مستويات مرتفعة من السيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل عامل نخر الورم والإنترلوكين -1β مقارنة بالأفراد الأصحاء ، ويلاحظ انتشار أعلى للاكتئاب لدى أولئك الذين يعانون من حالاتالتهابية 4. في حالة الإجهاد التأكسدي ، يتم الإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) استجابة للمنبهات الضارة ، مما يطغى على دفاعات الجسم المضادة للأكسدة ويؤدي إلى اختلال التوازن بين أنظمة الأكسدة ومضادات الأكسدة ، مما يتسبب في تلف الأنسجة. يمكن أن يؤدي الإجهاد التأكسدي المرتفع في الاكتئاب إلى تعزيز بيروكسيد الدهون وتفاقم تلف الجينات والبروتينات الخلوية ، مما يؤثر على وظيفة الخلايا العصبية ويساهم في تنكس الخلايا العصبية ، وموت الخلايا المبرمج ، وضعف اللدونة5. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط التعديلات التي لوحظت في العروض السريرية والعلامات الكيميائية الحيوية وهياكل الدماغ لدى مرضى الاكتئاب بموت الخلايا المبرمج. تكشف دراسات التصوير عن انخفاض حجم الحصين وضمور لدى مرضى الاكتئاب ، حيث يحتمل أن يلعب موت الخلايا المبرمج العصبي دورا محوريا في هذهالتغييرات 6.
حاليا ، العلاج بالعقاقير هو النهج الأساسي لإدارة الاكتئاب ، مع مثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية (SSRIs) ومثبطات امتصاص النورادرينالين (NRIs) التي يتم استخدامها بشكل متكرر في الممارسة السريرية7. ومع ذلك ، فإن هذه الأدوية مصحوبة بآثار ضارة كبيرة. بالإضافة إلى أعراض الجهاز العصبي المركزي مثل الصداع والأرق, معظم مضادات الاكتئاب أيضا عادة ما يحمل الآثار الجانبية المعدية المعوية, بما في ذلك الغثيان والإسهال 8,9. يمكن أن تسبب بعض مضادات الاكتئاب أيضا العجز الجنسي10 ، مما يؤثر بشدة على نتائج العلاج ويقلل من الالتزام بالأدوية بين مرضى الاكتئاب11. علاوة على ذلك ، فإن فعالية هذه الأدوية محدودة بالنسبة لبعض المرضى. أشارت دراسات التمثيل الغذائي الحديثة إلى أن الاختلافات الفردية في ميكروبات الأمعاء قد تؤثر على فعالية الدواء12. لذلك ، يظل تطوير علاجات أكثر أمانا وفعالية محورا حاسما في أبحاث الاكتئاب.
أظهرت تركيبات الطب الصيني التقليدي إمكانات كبيرة في علاج الاكتئاب ، تعزى إلى آثارها التآزرية التي تنطوي على مكونات وأهداف ومسارات متعددة13. يفترض الطب الصيني التقليدي أن يانغ تشي القوي ضروري للحفاظ على حيوية الجسم. لذلك ، اقترح البروفيسور يوان تشينغ دينغ ، مستفيدا من المبادئ الفريدة لتشخيص وعلاج الطب الصيني التقليدي والخبرة السريرية الواسعة ، أن "يانغ يو شين توي" هو التسبب الأساسي للاكتئاب. بناء على هذا المفهوم ، طور Qiangzhifang (QZF) لمعالجة هذا التسبب فيالمرض على وجه التحديد 14. أظهر التطبيق السريري ل QZF في علاج الاكتئاب فعالية كبيرة ، حيث بلغ إجمالي معدل الفعالية 71.43٪ 15. يتكون QZF من العديد من المواد الطبية الصينية التقليدية ، بما في ذلك Ramulus cinnamomi (gui zhi ، GZ) ، Polygala tenuifolia (يوان zhi ، YZ) ، Alpinia oxyphylla miq (يي zhi ren ، YZR) ، Paeonia lactiflora (باي شاو ، BS) ، Fritillariae cirrhosae bulbus (chuan bei mu ، CBM) ، Panax ginseng (رن شين ، RS) ، رهوديولا الوردية L (هونغ جينغ تيان ، HJT) ، وعرق السوس (جان كاو ، GC) (الملف التكميلي 1). وقد أظهرت الدراسات أن بوليغالا تينويفوليا غنية بالصابونين ولها تأثيرات وقائيةللأعصاب 16. وبالمثل ، يوضح زوج عشب Ramulus Cinnamomi-Paeonia lactiflora فعالية محتملة في تخفيف الألم والاكتئاب17. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقلل إجمالي الصابونين في الجينسنغ من مستويات السيتوكين المسببة للالتهابات في الحصين ، ويحسن السلوك الاكتئابي ، ويخفف من تلف أعصاب الحصين في الفئران18. يحتوي عرق السوس بشكل أساسي على triterpenoids و flavonoids. يمكن أن تلعب مركبات الفلافونويد الكلية لعرق السوس (LF) دورا مضادا للاكتئاب عن طريق تحسين السلوك الاكتئابي ، وتعديل مسار إشارات BDNF / TrkB ، وتعزيز اللدونة المشبكية19. ومع ذلك ، فإن الآليات المحددة الكامنة وراء التأثيرات المضادة للاكتئاب ل QZF لا تزال غير واضحة ، مما يحد من تطبيقه على نطاق واسع.
لذلك ، تهدف دراستنا إلى إنشاء نموذج فئران الاكتئاب CRS ، وإظهار التأثير العلاجي ل QZF على الاكتئاب في الفئران من خلال التجارب السلوكية ، والتقييم المنهجي لآلية مضاد الاكتئاب ل QZF باستخدام علم الأدوية الشبكي وتقنية الإرساء الجزيئي20. من خلال توضيح المكونات النشطة والأهداف المحتملة ل QZF ، يمكن تحديد الأهداف الأساسية للاكتئاب بدقة. نعتقد أنه من خلال الاستكشاف العميق لآلية عمل QZF ، لا يمكننا فقط توفير خيارات علاجية أكثر أمانا وفعالية لمرضى الاكتئاب ولكن أيضا توفير أساس علمي لتطبيق الطب الصيني التقليدي في علاج الاكتئاب.
تمت الموافقة على جميع البروتوكولات التجريبية من قبل لجنة أخلاقيات تجارب بجامعة شاندونغ للطب الصيني التقليدي (رقم الموافقة: YYLW2023000327) وامتثلت لدليل رعاية واستخدام المختبر الصادر عن المعاهد الوطنية للصحة. في هذه التجربة ، استخدمنا 40 من ذكور الوستار الأصحاء ، درجة SPF ، بمتوسط وزن الجسم (140 ± 10) جم (الشكل 1). راجع جدول المواد للحصول على قائمة بجميع المواد والمعدات والبرامج المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. نموذج اكتئاب الفئران
2. التدخل الدوائي
3. اختبار تفضيل السكروز (SPT)
4. قياس وزن الجسم
5. اختبار المجال المفتوح (OFT)
6. اختبار السباحة القسري (FST)
ملاحظة: تشتمل تجربة السباحة القسرية للفئران على تجربة مسبقة وتجربة رسمية. قم بإجراء التجربة المسبقة قبل 24 ساعة من التجربة الرسمية ، باتباع نفس الإجراء ، مع سباحة الفئران لمدة 15 دقيقة.
7. شبكة التنبؤ الدوائي
8. التحقق من الإرساء الجزيئي
9. التحليل الإحصائي
نتائج الاختبار السلوكي في نموذج اكتئاب الفئران الناجم عن CRS
نتائج اختبار تفضيل السكروز
في خط الأساس، لم يكن هناك فرق في معامل تفضيل السكروز بين المجموعات (P > 0.05). بعد 28 يوما من التدخل ، كان معامل تفضيل السكروز لمجموعة CRS أقل بشكل ملحوظ من مجموعة CON (P < 0.05) ، بينما أظهرت مجموعتا F و QZF معاملات أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بمجموعة CRS (كلاهما P < 0.01). أشارت النتائج إلى أن الفئران المجهدة أظهرت أعراضا نموذجية لعدم التلذذ ، والتي تم تخفيفها عن طريق العلاج ب F و QZF (الشكل 2 أ).
نتائج وزن الجسم
قبل تحريض معيار الإبلاغ المشترك ، لم تلاحظ فروق ذات دلالة إحصائية بين المجموعات (P > 0.05). بعد 4 أسابيع من الإجهاد ، كان معدل نمو وزن الجسم لمجموعة CRS أقل بكثير من معدل نمو المجموعة CON (P < 0.01) ، بينما أظهرت المجموعتان F و QZF معدلات نمو أعلى بكثير من المجموعة M (P < 0.001 ، P < 0.01). تشير هذه النتائج إلى أن الإجهاد عطل التمثيل الغذائي الفسيولوجي الطبيعي في الفئران ، حيث أظهرت مجموعتا F و QZF تحسينات وتصحيحات كبيرة في ملامحها الأيضية غير الطبيعية (الشكل 2 ب).
نتائج الاختبار الميداني المفتوح
بعد 28 يوما من التدخل ، لم يكن هناك فرق كبير في المسافة الإجمالية لاختبار المجال المفتوح بين المجموعات الأربع (P > 0.05) (الشكل 2 د). بالمقارنة مع مجموعة CON ، انخفض الوقت المستغرق في المنطقة المركزية لمجموعة CRS بشكل ملحوظ (P < 0.01). بالمقارنة مع مجموعة CRS ، تم زيادة الوقت المستغرق في المنطقة الوسطى من مجموعتي F و QZF بشكل ملحوظ (كلاهما P < 0.01). لم يكن هناك فرق كبير بين مجموعات العلاج (P > 0.05) (الشكل 2C,E).
نتائج اختبار السباحة القسرية
بعد 28 يوما من التدخل ، أظهرت مجموعة CRS زيادة ملحوظة في وقت الجمود مقارنة بمجموعة CON (P < 0.0001). بالمقارنة مع مجموعة CRS ، أظهرت مجموعتا F و QZF انخفاضا ملحوظا في أوقات الجمود (P < 0.05 ، P < 0.001) (الشكل 2F).
التنبؤ بصيدلة الشبكة
الشبكات المستهدفة ذات الافتراضات المركبة
لبناء شبكة الهدف الافتراضي المركبة QZF ، قمنا أولا بفحص 1,020 هدفا افتراضيا ل QZF ، والتي تم جمعها وتصورها كأهداف مركبة بواسطة برنامج تحليل الشبكة. أظهرت الشبكة 1,184 عقدة و 8,728 حافة (الشكل 3) 32.
فحص QZF والاكتئاب المستهدف
تم استرداد ما مجموعه 17,947 هدفا متعلقا بالاكتئاب من قاعدة بيانات GeneCards ، مما يدل على متوسط درجة صلة يبلغ 1.105. تم اختيار الأهداف ذات الملاءمة التي تتجاوز 1.105 (العدد = 5,048) لمزيد من تحليل البيانات. تم إنشاء مخطط Venn مع 1,020 هدفا من QZF للحصول على 612 هدفا مشتركا (OGEs) (الشكل 4 أ). تم استيراد الأهداف المشتركة البالغ عددها 612 إلى قاعدة بيانات STRING لتحليلها ، واحتوت شبكة PPI على 607 عقد و 14,375 حافة (الشكل 4 ب) ، وتم استيراد OGEs إلى برنامج تحليل الشبكة للحصول على شبكة التفاعل.
فحص الجينات المستهدفة الأساسية
حدد تحليل الوحدة باستخدام المكون الإضافي MCODE وحدة الكتلة التي حصلت على أعلى الدرجات ، والتي حصلت على درجة MCODE 54.1902931. حددنا 64 هدفا رئيسيا داخل وحدة محور العنقود والتي تعتبر حاسمة لتأثيرات QZF المضادة للاكتئاب (الشكل 4C). باستخدام المكون الإضافي CytoNCA ، قمنا بفحص العقد شديدة الاتصال بناء على ثلاثة مقاييس مركزية: مركزية الدرجة (DC) ، مركزية التقارب (CC) ، ومركزية الوسط (BC). على وجه التحديد ، تقيس مركزية الدرجة عدد الاتصالات المباشرة التي تمتلكها العقدة داخل الشبكة. تحدد مركزية التقارب مقلوب متوسط أقصر طول مسار بين العقدة وجميع العقد الأخرى ، مما يشير إلى مدى كفاءة العقدة في الوصول إلى الآخرين. تقوم مركزية الوسط بتقييم التردد الذي تظهر به العقدة في أقصر المسارات بين جميع أزواج العقد ، مما يعكس دورها الوسيط. بناء على هذه المقاييس ، قمنا ببناء الشبكة الأساسية وحددنا أفضل 10 عقد متصلة: BCL2 و AKT1 و IL6 و BCL2L1 و MTOR و CASP3 و TP53 و STAT3 و NFKB1 و HIF1A (الشكل 4D). بعد تصفية البيانات ، أجرينا تحليل التخصيب الوظيفي على هذه الجينات المستهدفة الرئيسية العشرة لتوضيح وظائفها البيولوجية بشكل أكبر.
تحليل تخصيب GO
أسفر تحليل تخصيب GO عن ما مجموعه 2,783 عنصرا مشروحا ، مع 2,385 منها تظهر دلالة إحصائية. أثر هذا التحليل في الغالب على فئات العملية البيولوجية (BP) والوظيفة الجزيئية (MF) والمكونات الخلوية (CC). وعلى وجه التحديد، تضمنت فئة GO-BP 450 2 بندا، منها 926 1 عنصرا اعتبرت ذات دلالة إحصائية. حددت فئة الوظيفة الجزيئية (GO-MF) 184 عنصرا ، مع 117 أظهرت دلالة إحصائية. كشفت فئة المكون الخلوي (GO-CC) عن 149 عنصرا ، ومن بينها ، كان 59 عنصرا ذا دلالة إحصائية (الشكل 5).
تحليل التخصيب KEGG
حدد تحليل تخصيب مسار KEGG ما مجموعه 156 مسارا مرتبطا بالأهداف الرئيسية العشرة ، مع 119 من هذه المسارات التي أظهرت دلالة إحصائية. توضح الأرقام أفضل 20 مسارا مع أعلى درجات التخصيب (الشكل 6). تركت إزالة بعض الأمراض المرتبطة مسارين للإشارات ، HIF-1 و JAK-STAT ، والتي كان من المتوقع أن تكون مسارات رئيسية ل QZF والاكتئاب.
شبكات المسار المستهدف الرئيسية ل QZF والاكتئاب
لتوضيح العلاقة الميكانيكية بين QZF وتأثيراتها على الاكتئاب ، قمنا بتطوير شبكة تفاعل محورية للمسار المركب للطب الصيني التقليدي (الشكل 7). باستخدام برنامج تحليل الشبكة ، قمنا بتصور مسار الإشارات بأهم قيمة p جنبا إلى جنب مع الأهداف المرتبطة بها. يتألف الرسم البياني للشبكة الناتج من 93 عقدة و 218 حافة. علاوة على ذلك ، قمنا بإنشاء مخطط Sankey لتمثيل الجينات الرئيسية والمركبات النشطة المقابلة لها ، مع التركيز بشكل خاص على مسارات الإشارات الأساسية HIF-1 و JAK-STAT (الشكل 8).
الإرساء الجزيئي
تم اعتماد تحليل الإرساء الجزيئي لإثبات الخصوصية المستهدفة للمركب. تقوم هذه التقنية بتقييم تقارب الارتباط بين الترابط وهدف البروتين الخاص به ، حيث تشير المقادير المنخفضة لطاقة الارتباط إلى تفاعل أقوى وقرب أقرب من الترابط من موقع الارتباط33. كشفت النتائج أن طاقات الربط كانت -8.7 كيلو كالوري / مول ل HIF1A و Glycyrrhiza flavonol A ، -8.5 كيلو كالوري / مول ل STAT3 و Ginsenoside rh2 ، -7.6 كيلو كالوري / مليمول ل BCL2 و Isolicoflavonol ، -6.8 كيلو كالوري / مول ل MTOR و Licochalcone B ، -6.7 كيلو كالوري / مول ل AKT1 و Kaempferol ، و -5.2 كيلو كالوري / مول ل IL6 وحمض اللينولينيك.
بشكل عام ، أظهرت نتائج الإرساء الجزيئي أن المركبات أظهرت تقاربا قويا مرتبطا بأهدافها. يتم تصور طاقة الربط لكل بروتين على النحو التالي: يمثل النمط الكرتوني الأبيض مستقبل البروتين ، والأزرق هو ترابط الجزيء الصغير ، ويشير الخط الأصفر المنقط إلى الرابطة الهيدروجينية المتكونة بين الترابط والمستقبل ، ويمثل اللون الأخضر موقع الارتباط بالرابطة الهيدروجينية بين مستقبل البروتين وترابط الجزيء الصغير ، وتشير الأرقام إلى مسافات الترابط الهيدروجيني ، مما يعني أن الارتباط بين الترابط والمستقبل مستقر للغاية (الشكل 9) 34.
الشكل 1: مخطط انسيابي للتجميع والاختبارات السلوكية للفئران التجريبية. الاختصارات: CRS = إجهاد ضبط النفس المزمن. QZF (Q) = qiangzhifang ؛ F = فلوكستين. OFT = اختبار المجال المفتوح ؛ FST = اختبار السباحة القسري ؛ SPT = اختبار تفضيل السكروز. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تأثيرات QZF على نموذج اكتئاب الفئران الناجم عن CRS. (أ) مستوى استهلاك السكروز (٪) في اليوم 0 واليوم 28. (ب) وزن الجسم (جم) في اليوم 0 واليوم 28. (ج) مخطط مسارات الفئران في اختبار المجال المفتوح في الأسبوع 4. (د) المسافة الإجمالية للحقل المفتوح في اليومين 0 و 28. (ه) مدة الإقامة في المنطقة المركزية ل OFT في كل مجموعة في الأسبوع 4. ** يشير P < 0.01 إلى وجود فرق كبير بين فئتي F و QZF مقارنة بمجموعة CRS. (F) وقت الجمود FST (٪) في كل مجموعة في الأسبوع 4. * يشير P < 0.01 إلى وجود فرق كبير بين المجموعة F مقارنة بمجموعة CRS. يشير P < 0.001 إلى أن مجموعة QZF أظهرت اختلافات كبيرة مقارنة بمجموعة CRS. الاختصارات: CRS = إجهاد ضبط النفس المزمن. QZF = تشيانغزيفانغ. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: شبكة QZF-Compound-Target. تشير المثلثات الخضراء إلى الأدوية الصينية التقليدية في QZF. تشير الدوائر إلى مكونات الأدوية الصينية التقليدية. تشير المعينات إلى الأهداف. تشير الأسهم الوردية إلى المكونات المشتركة للعديد من الأدوية العشبية الصينية. A (MOL000211) يتعلق بباي شاو وزي غان كاو. يرتبط B (MOL000358) ب Bai Shao و Chuan bei mu و Gu zhi و Ren shen. C (MOL000359) يتصل مع Bai shao و Chuan bei mu و Gui zhi ؛ D (MOL000422) يتعلق ب Bai shao و Zhi gan cao و Ren shen. E (MOL000492) وثيق الصلة ب Bai shao و Gu zhi. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: تحديد أهداف التقاطع وفحص الأهداف الأساسية. (أ) مخطط فين للأهداف المشتركة ل QZF والاكتئاب. تمثل الدوائر الخضراء الفاتحة البروتينات المستهدفة للمكونات النشطة في QZF. تشير الدوائر الزرقاء إلى البروتينات المرتبطة بالاكتئاب. توضح المناطق المتداخلة ، حيث يتقاطع اللونان ، البروتينات المشتركة ، التي يبلغ مجموعها 612. (ب) شبكة PPI ل QZF والاكتئاب. (ج) تحليل MCODE. (د) أهم 10 أهداف أساسية. الاختصارات: QZF = qiangzhifang; PPI = تفاعل البروتين والبروتين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: الرسم البياني لتحليل تخصيب GO للأهداف المشتركة. تمثل الأشرطة الخضراء العمليات البيولوجية. تمثل الأشرطة الحمراء الوظائف الجزيئية. تمثل الأشرطة الزرقاء المكونات الخلوية. يعكس ارتفاع كل شريط عدد الجينات المرتبط بمصطلح GO المقابل. الاختصار: GO = علم الوجود الجيني. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: مسارات إثراء KEGG للأهداف العلاجية ل QZF في الاكتئاب. (أ) مخطط شريطي لأفضل 20 مسارا ، مرتبة حسب قيمة P. (ب) مخطط فقاعي لأفضل 20 مسارا: يشير حجم النقطة إلى رقم الجين ؛ تعكس كثافة اللون أهمية قيمة P. (ج) التعليق التوضيحي الوظيفي لمسارات KEGG. اختصار: KEGG = موسوعة كيوتو للجينات والجينومات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: شبكة تفاعل المسار المستهدف المركب للطب الصيني التقليدي. يشير اللون الأحمر إلى QZF والاكتئاب ، ويشير اللون الأرجواني إلى مسارات الإشارات ، والأخضر يسلط الضوء على بروتينات المسار الأساسي ، ويحدد اللون الأصفر الأدوية الصينية التقليدية داخل QZF ، والأزرق يحدد المركبات العشبية المكونة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: مخطط Sankey للمسار المستهدف المركب للطب الصيني التقليدي للتأثير المضاد للاكتئاب ل QZF بناء على مسارات إشارات HIF-1 و JAK-STAT. الاختصارات: QZF = qiangzhifang; الطب الصيني التقليدي = الطب الصيني التقليدي ؛ HIF-1 = عامل محفز لنقص الأكسجة -1 ؛ JAK-STAT = منشطو إشارة كيناز منشطين ومنشطات النسخ. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 9: نتائج التحقق من صحة الإرساء الجزيئي. (أ) خريطة الحرارة لطاقة الربط (كيلو كالوري / مول) بين المكونات التمثيلية ل QZF وجزيئات البروتين المستهدفة (ب) تصور حالة الإرساء. الاختصار: QZF = qiangzhifang. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الملف التكميلي 1: تحضير حبيبات الطب الصيني التقليدي QZF. الاختصار: QZF = qiangzhifang. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
CRS هي طريقة مستخدمة على نطاق واسع لإنشاء نماذج حيوانية للاكتئاب. يحاكي هذا النموذج الإجهاد النفسي المزمن الذي يواجهه في حياة الإنسان ويحفز سلوكيات شبيهة بالاكتئاب في الفئران35. في هذه الدراسة ، تم بناء أنبوب تقييد الفئران من البلاستيك الشفاف ، مما يضمن سلامة مع تمكين المراقبة الواضحة أثناء التجربة. يبلغ طول الأنبوب الشفاف حوالي 18 سم وقطره 6 سم ويتميز بفتحات تهوية متعددة ، يبلغ قطر كل منها 1 سم ، موزعة بشكل موحد على طول الجانبين والغطاء لتوفير تدفق هواء كاف للفئران. أظهرت الفئران المجهدة أعراض اكتئاب مثل الخمول والعيون الزجاجية ، إلى جانب التغيرات السلوكية المميزة للاكتئاب. على وجه التحديد ، تضمنت هذه التغييرات انخفاض النشاط الحركي في OFT ، ووقت الجمود المطول في FST ، وانخفاض استهلاك السكروز في SPT. تشبه هذه المظاهر السلوكية إلى حد كبير بطء الحركة وانعدام التلذذ وفقدان الاهتمام الذي لوحظ في المرضى الذين يعانون من الاكتئاب السريري.
في سياق دراسة الآليات المرضية المعقدة للاكتئاب ، يوفر الجمع بين علم الأدوية الشبكي وتقنية الإرساء الجزيئي استراتيجية مبتكرة لتحليل الآليات الجزيئية لمركبات الطب الصيني التقليدي في علاج الاكتئاب. حددت هذه الدراسة HIF1A و STAT3 و BCL2 و MTOR و AKT1 و IL6 كأهداف أساسية ل QZF في علاج الاكتئاب. تم إثراء هذه الأهداف بشكل أساسي في مسارات إشارات HIF-1 و JAK-STAT. يلعب هذان المساران للإشارات دورا مركزيا في العمليات المرضية الرئيسية للاكتئاب ، مثل الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي وموت الخلايا المبرمج.
يلعب مسار إشارات HIF-1 ، الذي يعمل كآلية تنظيمية مركزية لعملية التمثيل الغذائي للأكسجين الخلوي ، دورا مهما في العمليات الفسيولوجية المختلفة ، بما في ذلك الحماية العصبية ، واستجابات الإجهاد المضاد للأكسدة ، وتكوين الأوعيةالدموية 36. تشير الأبحاث إلى أن أنسجة المخ للأفراد المصابين بالاكتئاب تظهر بيئة مكروية واضحة لنقص الأكسجين وإصابة الإجهاد التأكسدي ، والتي ترتبط ارتباطا وثيقا بتنشيط الاستجابات الالتهابية العصبية وعدم توازن الناقلات العصبية37. يوضح بحث سيمينزا أنه في ظل ظروف نقص الأكسجين ، ينظم HIF-1α الجينات المرتبطة باستقلاب الأكسجين وآليات الدفاع المضادة للأكسدة ، بما في ذلك عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF) والإريثروبويتين (EPO) وجينات الميتوكوندريا. وبالتالي ، فإن هذا يعزز وظيفة الميتوكوندريا ، ويعزز تكوين الأوعية الدقيقة في الدماغ ، ويزيد من توصيل الأكسجين إلى أنسجة المخ ، ويقلل من تراكم أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) 38.
تظهر المزيد من الدراسات التجريبية أن نقص HIF-1α يعزز بشكل ملحوظ قابلية الخلايا العصبية للإجهاد التأكسدي ، مما يؤدي إلى تنشيط غير طبيعي لمسار إشارات موت الخلايا المبرمج39. هذا يؤدي إلى زيادة كبيرة في موت الخلايا المبرمج العصبي والتدهور المعرفي التدريجي. في المقابل ، فإن الإفراط في التعبير عن HIF-1α الخاص بالخلايا العصبية في نماذج الفئران المعدلة وراثيا يعزز بشكل كبير كلا من بقاء الخلايا العصبية والكثافة المشبكية40. لا تثبت هذه النتائج الدور الحاسم ل HIF-1α في آلية الدفاع المضادة للأكسدة فحسب ، بل تسلط الضوء أيضا على أهميته العلاجية المحتملة في تعزيز وظائف المخ من خلال تعزيز اللدونة العصبية وإعادة تشكيل الهندسة المشبكية. علاوة على ذلك ، فإن مسار إشارات HIF-1 يعارض مسار نقل إشارة NF-κB ، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج السيتوكينات الالتهابية IL-6 و TNF-α ، وقمع الالتهاب العصبي ، وإظهار التأثيرات المحتملة المضادة للضغط العصبي41.
والجدير بالذكر أن فلافونول Glycyrrhiza A, أحد المكونات النشطة ل QZF, وقد أكدت أن يحمل خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات. في هذه الدراسة ، كشفت بيانات الإرساء الجزيئي أن liquiritigenin A يظهر تقاربا عاليا مع بروتين HIF-1α ، حيث يصل إلى -8.7 كيلو كالوري / مول. تشير هذه النتيجة بقوة إلى أن Glycyrrhiza flavonol A ، قد يستهدف HIF-1α مباشرة ، مما يعدل استقرار البروتين أو نشاط النسخ. وبالتالي ، فإنه ينظم التعبير عن الجينات المشاركة في استقلاب الأكسجين والدفاع المضاد للأكسدة داخل مسار إشارات HIF-1 ، وبالتالي تعزيز بقاء الخلايا العصبية في ظل ظروف نقص الأكسجين وتخفيف الضرر العصبي المرتبط بالاكتئاب.
يعمل مسار إشارات JAK-STAT كمحور مركزي لنقل إشارة السيتوكين ويلعب دورا محوريا في العمليات البيولوجية المختلفة ، بما في ذلك تنظيم الالتهاب ، وتعديل الاستجابة المناعية ، وبقاء الخلايا العصبية42،43. أظهرت الأبحاث المكثفة أن التسبب في الاكتئاب يرتبط ارتباطا وثيقا بخلل تنظيم مسار إشاراتJAK-STAT 44. كشف التحليل التلوي الذي أجراه Dowlati et al. أنه بالمقارنة مع الضوابط الصحية ، زادت مستويات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات في الدم مثل IL-6 و TNF-α بشكل كبير في المرضى الذين يعانون من الاكتئاب وارتبطت ارتباطا إيجابيا مع شدة أعراض الاكتئاب45. على وجه التحديد ، هذه العوامل المؤيدة للالتهابات قادرة على تنشيط مسار JAK-STAT ، وبالتالي إثارة استجابة التهابية. لا تؤدي هذه العملية إلى إلحاق ضرر مباشر بالخلايا العصبية والخلايا الدبقية فحسب ، بل تضر أيضا بالبنية والوظيفة المشبكية ، مما يؤدي في النهاية إلى تفاقم الضعف المعرفي والعاطفي لدى المرضى46.
علاوة على ذلك ، يرتبط التنشيط المفرط لمسار JAK-STAT ارتباطا وثيقا بموت الخلايا المبرمج العصبي. تعمل فسفرة STAT3 المستمرة على تنظيم التعبير عن الجينات المؤيدة لموت الخلايا المبرمج ، بما في ذلك أفراد عائلة Caspase ، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان الخلايا العصبية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التنشيط الشاذ لهذا المسار يضعف تكوين الخلايا العصبية في منطقة الحصين ويقلل من اللدونة المشبكية ، وبالتالي يؤدي إلى تفاقم العجز الوظيفي العصبي47. في هذه الدراسة ، أظهر جينسينوسيد Rh2 ، وهو مكون نشط مهم في QZF ، تقاربا كبيرا مع بروتين STAT3 في تحليل الإرساء الجزيئي. بناء على هذه النتائج ، قد يخفف الجينسينوسيد Rh2 بشكل فعال من الاستجابات الالتهابية العصبية عن طريق تثبيط تنشيط STAT3 على وجه التحديد وبالتالي تقليل إنتاج وإطلاق السيتوكينات المؤيدةللالتهابات 48.
بالإضافة إلى مساري الإشارات الأساسيين ، HIF-1 و JAK-STAT ، حددت هذه الدراسة التفاعلات التآزرية بين المكونات والأهداف النشطة الأخرى أثناء العمل المضاد للاكتئاب ل QZF. يلعب BCL2 ، وهو بروتين متعارف مضاد لموت الخلايا المبرمج ، دورا أساسيا في الحفاظ على بقاء الخلية وقمع مسارات إشارات موت الخلاياالمبرمج 49. في QZF ، يظهر الأيزوليكوفلافونول خصائص مضادة للأكسدة ومضادة لموت الخلايا المبرمج من خلال استهداف وتنشيط بروتين BCL2 على وجه التحديد ، وبالتالي تثبيط موت الخلايا المبرمج العصبي بشكل فعال ، وحماية الخلايا العصبية ، وتحسين التغيرات العصبية المرضية المرتبطة بالاكتئاب. علاوة على ذلك ، يرتبط مسار إشارات MTOR الشاذ لدى مرضى الاكتئاب ارتباطا وثيقا بالخلل الوظيفي العصبي50. أظهرت الدراسات أن Licochalcone B يعزز نمو الخلايا العصبية والبقاء على قيد الحياة ، ويعزز اللدونة المشبكية والاتصال الوظيفي عن طريق تعديل مسار إشارات MTOR51 ، وبالتالي ممارسة تأثير مضاد للاكتئاب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفلافونويد الطبيعي كامبفيرول ، الذي يتميز بأنشطته القوية المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات ، ينشط على وجه التحديد مسار إشارات AKT1. من خلال تنظيم جزيئات رئيسية متعددة في اتجاه مجرى النهر ، فإنه لا يعزز بقاء الخلايا العصبية فحسب ، بل يسرع أيضا من التعافي الوظيفي ، وبالتالي توفير دعم هدف جزيئي إضافي للتأثيرات المضادة للاكتئاب ل QZF.
باختصار ، استخدمت هذه الدراسة علم الأدوية الشبكي والالتحام الجزيئي للتنبؤ بالمسارات العلاجية والأهداف الأساسية والمكونات النشطة الفعالة ل QZF في علاج الاكتئاب. تم التحقق من صحة التأثير المضاد للاكتئاب ل QZF في نموذج الفئران للاكتئاب ، مما يشير إلى أنه قد يمارس آثاره المضادة للاكتئاب عن طريق تعديل مسارات إشارات متعددة ، بما في ذلك HIF-1 و JAK-STAT ، واستهداف العمليات المرضية الرئيسية مثل الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي وموت الخلايا المبرمج. لا تعمل هذه النتيجة على تعميق فهمنا للآليات المرضية الكامنة وراء الاكتئاب فحسب ، بل توفر أيضا أساسا نظريا وأهدافا علاجية جديدة لتطبيق صيغ الطب الصيني التقليدي في علاج الاكتئاب. ومع ذلك ، فإن هذه الدراسة لها قيود معينة. لا تزال الآليات التآزرية للمكونات المتعددة في QZF بحاجة إلى توضيح كامل ، وتتطلب عمليات التمثيل الغذائي والتفاعلات بين هذه المكونات في الجسم الحي مزيدا من التحقيق. يمكن أن تدمج الأبحاث المستقبلية في المختبر وفي الجسم الحي التجارب مع التقنيات المتقدمة مثل الكروماتوغرافيا السائلة ، والتسلسل عالي الإنتاجية ، والتكامل متعدد الأومكس لتحديد الأهداف والمسارات الرئيسية المرتبطة بالتأثيرات المضادة للاكتئاب ل QZF بشكل شامل ودقيق ، وبالتالي التحقق من التنبؤات التي تم إجراؤها من خلال علم الأدوية الشبكي وتوسيعها.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
تم دعم البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82374311) ، وإدارة الدولة للطب الصيني التقليدي رفيع المستوى (TCM) ، ومشروع بناء الانضباط الرئيسي للنظرية الأساسية (zyyzdxk-2023118) ، ومشروع بناء استوديو خبراء الطب الصيني التقليدي الوطني (الرسالة الوطنية لتعليم الطب الصيني رقم 75) ومؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة شاندونغ (ZR2022LZY016). تم إعداد حبيبات QZF من قبل قسم المنتجات الصيدلانية ، المستشفى التابع لجامعة شاندونغ للطب الصيني التقليدي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Animal behavior analysis system | Shanghai Xinsoft Information Technology Co., LTD | XR-SuperMaze | |
AutoDockTools | The Scripps Research Institute | ||
Cytoscape software | Cytoscape Consortium | version 3.7.2 | |
Electric soldering iron hole puncher | Nanjing Naiwei Technology Co., Ltd. | ||
Fluoxetine | Lilly Suzhou Pharmaceutical Co., LTD | ||
Open field experimental system | Shanghai Xinsoft Information Technology Co., LTD | XR-XZ301 | |
PyMol | Schrödinger | ||
Qiangzhifang | Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan, China | ||
Transparent plastic tube | Nantong Baiyang Plastic Products Co., Ltd. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved