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首次全面!中医科学院青蒿素研究中心揭秘发酵冬虫夏草菌粉化学成分轮廓,为后续研究奠定坚实基础

医学科普

2024-07-15   来源 : VIP说

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导读

2024年6月下旬,中国中医科学院青蒿素研究中心研究团队在《Biomedical Chromatography》期刊发表一篇名为“Study on chemical profiling of bailing capsule and its potential mechanism against thyroiditis based on network pharmacology with molecular docking strategy”的研究,通过网络药理学和分子对接技术,揭示了百令胶囊®(Bailing capsule,BLC)的有效成分,初步阐明其在甲状腺炎中的潜在分子机制,为进一步深入研究BLC治疗甲状腺炎的作用机制提供相关参考。

参照此前已发文章:中医科学院青蒿素研究中心新成果:发酵冬虫夏草菌粉或可成为自身免疫性甲状腺炎治疗新选择!相关研究已同步于2024年4月发表。



研究背景与研究目的


百令胶囊®(Bailing capsule,BLC),一种传统中药,由冬虫夏草菌株低温发酵精制而成,主要成分含有核苷类、氨基酸类、肽类和甾醇类等化合物[1]。但是其全成分化学模式及物质基础研究薄弱,显然不利于BLC的全面质量控制和进一步深入机制探讨。因此,亟需尽快阐明BLC的主要化学成分,明确其物质基础。

BLC在临床上广泛用于治疗甲状腺炎、糖尿病肾病、狼疮性肾炎等疾病[2,3]。BLC无论是单独治疗还是与其他药物联合治疗,在甲状腺炎的治疗中都发挥着重要作用[4,5]。其可能机制是通过靶向Fabp4、Acsl1、Acadl调控PPAR信号通路调节脂肪酸代谢和改善自身免疫性甲状腺炎[6],但其疗效的化学成分并不全面。


本研究旨在基于UHPLC-LTQ-Orbitrap-HRMSUHPLC-QqQ-MS/MS全面表征BLC化学成分分析和主要活性成分的定量分析,同时采用网络药理学和分子对接技术,阐明BLC治疗甲状腺炎主要活性成分及潜在作用机制。


主要研究方法

本研究样品来源为中美华东生产的百令胶囊®,共计6批次(批号:2105016、2202060、2108026、2109010、2106302和2106005)。

采用UHPLC-LTQ-Orbitrap-HRMS对6批次BLC的58个化合物进行了鉴定,并利用UHPLC-QqQ-MS/MS同时对16个具有代表性的活性成分进行了定量分析。


以“甲状腺炎”为关键词从GeneCard (https://www.genecards.org/)、DisGeNET (https://www.disgenet.org/)、Malacards (https://www.malacards.org/pages/info/)和NCBI基因 (https://ncbi.org/)数据库中搜索相关疾病靶点。将收集到的疾病基因合并作为甲状腺炎的疾病基因集。采用网络药理学和通路分析,包括GO富集和KEGG通路分析,构建和分析“BLC活性成分-目标通路”网络,并利用分子对接技术验证网络药理学结果。


研究结果


一、基于UHPLC-LTQ-Orbitrap-MS对BLC的化学成分进行定性分析

BLC正负离子模式下的总图谱见图1。共鉴定出58个化合物,分别为17个核苷、15个氨基酸、5个嘌呤类生物碱、4个嘧啶类生物碱、8个有机酸,2个核苷酸,2个糖醇和5个其他化合物。12个化合物(D-甘露醇、虫草素、酪氨酸、尿苷、精氨酸、组氨酸、肌苷、腺苷、鸟苷、5’-鸟苷酸、5-腺苷酸、L-赖氨酸)与标准品对比测定,其他化合物通过片段信息和文献比对确定。


图1 BLC UHPLC-LTQ-Orbitrap-MS的正(a)负(b)离子模式下TIC图


二、基于UHPLC-QqQ-MS/MS技术测定6批BLCs中16个主要活性成分的含量

根据文献选取BLC的16种活性化合物,包括酪氨酸、尿苷、组氨酸、肌苷、5‘-鸟苷酸、L-赖氨酸、次黄嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、D-甘露醇、虫草素、腺苷、鸟苷、5’-腺苷酸、L-谷氨酸进行定量分析。使用UHPLC-QqQ-MS/MS技术测定了6批BLCs MRM模式下16种主要有效成分的浓度,根据标准曲线计算浓度,结果如表1所示。


表1 不同批次BLC中16种有效成分的浓度


三、基于网络药理学和通路分析探究BLC缓解甲状腺炎的分子机制

BLC缓解甲状腺炎获得的蛋白相互作用网络如图2所示,具有较高连通性的靶点包括AKT1、MAPK3、RAC1和PIK3CA。


图2 BLC缓解甲状腺炎蛋白相互作用网络


KEGG分析结果显示,富集了78条相关通路,主要包括甲状腺激素调节信号通路、Ras、PI3K/AKT和MAPK信号通路,它们与炎症免疫、激素调节等过程有关。这些经典信号通路在BLC缓解甲状腺炎中发挥重要作用,结果如图3所示。


图3 BLC缓解甲状腺炎的(a)GO分析和(b)KEGG富集通路


四、利用分子对接技术进行验证

分子对接分析证实了网络药理学的发现,表明腺苷、鸟苷和虫草素对AKT1、MAPK3、PIK3CA和RAC1具有较强的亲和力。


图4 BLC活性成分与靶点的分子对接图

(a)腺苷-AKT1, (b)腺苷-PIK3CA, (c)鸟苷-AKT1, (d)鸟苷-RAC1, (e)鸟苷- PIK3CA, (f)鸟苷-MAPK3, (g)虫草素-MAPK3


结语


总的来说。本研究首次全面表征了BLC的化学成分轮廓,并利用网络药理学和分子对接技术初步研究了BLC治疗甲状腺炎的潜在机制。


研究表明,鸟苷、腺苷和虫草素可能是BLC的主要活性成分,靶向AKT1、MAPK3和PIK3CA,可能是BLC治疗甲状腺炎的潜在靶点。BLC可能通过Ras、PI3K/AKT和MAPK信号通路发挥治疗作用。


本研究揭示了BLC治疗甲状腺炎的有效成分及潜在的分子机制,为后续研究提供了坚实的基础。


从机制走向临床

我国甲亢及甲减的患病率均高于全球水平,分别为1.6%和17.8%[7]。弥漫性毒性甲状腺肿(Graves’ disease,GD)和桥本甲状腺炎(Hashimoto thyroiditis,HT)分别是甲亢与甲减最常见的病因,数十年无新治疗手段,药物仅对症治疗,缺乏针对甲状腺自身免疫的调节,无法阻止病情进展。


小样本研究提示发酵冬虫夏草菌粉制剂通过调节GD和HT患者的免疫平衡,降低GD及HT患者TRAb、TPOAb、TgAb水平,调控细胞因子水平,改善甲状腺功能[8,9]


目前由山东省立医院牵头的两项“百令胶囊治疗桥本甲状腺炎的有效性及安全性的多中心、开放、随机、对照临床试验”(Bridge研究,ChiCTR2300072286)和“百令胶囊联合甲巯咪唑对比甲巯咪唑单药治疗弥漫性毒性甲状腺肿(Graves病)有效性及安全性的随机对照临床试验”(Brave研究,ChiCTR2300072290)正在开展,拟招募TPOAb>300 IU/ml的HT患者和TRAb>1.75 IU/L的GD患者,分别连续治疗6个月和12个月。


图5 Bridge&Brave研究设计


自身免疫性甲状腺疾病已严重影响人类健康,成为内分泌领域继糖尿病后的第二大疾病,目前临床治疗方法都不能从发病机制上进行干预。中西医结合可优势互补、取长补短,在自身免疫性疾病的调控和慢病的防治上具有独特优势。此次研究的开展旨在提高患者对疾病认知的同时,为临床治疗提供新的选择。


参考文献

[1] Zheng, Y. Q. (2015). Research of chemical composition and quality standard about fermentation cordyceps sinensis powder and bailing capsule[Z]. Zhejiang University of Chinese Medicine. Master, 101

[2] Li, Y., Xu, T., Qiu, X., Tian, B., Bi, C., & Yao, L. (2020). Effectiveness of bailing capsules in the treatment of lupus nephritis: A meta-analysis[J]. Molecular Medicine Reports, 22(3), 2132–2140.

[3] Li, Y. L., Cheng, F., Chen, Y., Wang, J., Xiao, Z. D., & Li, B. (2022). Effect of traditional Chinese medicine bailing capsule on renal anemia in maintenance hemodialysis patients: A protocol for systematic review and meta-analysis[J]. Medicine (Baltimore), 101(15), e29086.

[4] Liu, Y. Q., Wang, Y. F., & Guo, L. J. (2020). Efficacy of bailing capsule for autoimmune antibodies in Hashimoto thyroiditis: A meta-analysis [J].Chinese Journal of Evidence-Based Medicine., 20(04), 453–457.

[5] Wei, Z. L., & Jia, X. B. (2021). Effect of bailing capsule combined with prednisolone tablet on immune function and thyroid antibody level in patients with graves' disease[J]. Chinese and Foreign Medical Research.,19(20), 58–60.

[6] Wang Q,Xu L,Wu J,et al.(2024). Bailing capsule alleviates autoimmune thyroiditis via regulating peroxisome proliferator-activated receptor signaling pathway: a multi-omics analysis[J].Journal of Traditional Chinese Medicine. link.cnki.net/urlid/11.2167.R.20240409.1421.002

[7] Shan Z, Chen L, Lian X, et al. (2016). Iodine Status and Prevalence of Thyroid Disorders After Introduction of Mandatory Universal Salt Iodization for 16 Years in China: A Cross-Sectional Study in 10 Cities[J]. Thyroid., 26(8):1125-30.

[8] Yang Z. (2022). Effects of Bailing capsules combined with Levothyroxine sodium in treatment autoimmune thyroiditis[J]. Medical Journal of Chinese People's Health. , 34(19):24-27.

[9] He T, Zhao R, Lu Y, et al. (2016).Dual-Directional Immunomodulatory Effects of Corbrin Capsule on Autoimmune Thyroid Diseases[J]. Evid Based Complement Alternat Med.,2016:1360386.

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