Published May 19, 2022
| Version v1
Publication
Open
The potential effects and mechanisms of hispidulin in the treatment of diabetic retinopathy based on network pharmacology
- 1. Southwest Medical University
- 2. Ministry of Education of the People's Republic of China
Description
Abstract Background Diabetic retinopathy (DR), one of the most common and severe microvascular complication of diabetes mellitus (DM), is mainly caused by diabetic metabolic disorder. So far, there is no effective treatment for DR. Eriocauli Flos, a traditional Chinese herb, has been used in treating the ophthalmic diseases including DR. However, the active ingredients and molecular mechanisms of Eriocauli Flos to treat diabetic retinopathy remain elusive. Methods Here, the systems pharmacology model was developed via constructing network approach. 8 active components which were screened by oral bioavailability (OB ≥ 30%) and drug-likeness (DL ≥ 0.18) and 154 targets were selected from Eriocauli Flos through TCMSP database. Another 3593 targets related to DR were obtained from Genecards, OMIM, TTD, and Drugbank databases. The 103 intersecting targets of DR and Eriocauli Flos were obtained by Draw Venn Diagram. In addition, protein-protein interaction network was established from STRING database and the compound-target network was constructed by Cytoscape which screened top 12 core targets with cytoNCA module. Then the overlapping targets were analyzed by GO and KEGG enrichment. Moreover, two core targets were selected to perform molecular docking simulation. Subsequently, CCK8 assay, RT-PCR and Western blotting were applied to further reveal the mechanism of new candidate active component from Eriocauli Flos in high glucose-induced HRECs. Results The results showed that the overlapping targets by GO analysis were enriched in cellular response to chemical stress, response to oxidative stress, response to reactive oxygen species, reactive oxygen species metabolic process and so on. Besides, the overlapping targets principally regulated pathways such as AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications, lipid atherosclerosis, fluid shear stress and atherosclerosis, and PI3K-Akt signaling pathway. Molecular docking exhibited that VEGFA and TNF-α, had good bindings to the great majority of compounds, especially the compound hispidulin. In vitro, hispidulin ameliorated high-glucose induced proliferation by down-regulating the expression of p-ERK, p-Akt, and VEGFA; meanwhile inhibited the mRNA levels of TNF-α. Conclusions In this study, through network pharmacology analysis and experimental validation, we found that hispidulin maybe has a potential targeted therapy effect for DR by decreasing the expression of p-Akt, p-ERK, and VEGFA, which resulted in ameliorating the proliferation in HRECs.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
اعتلال الشبكية السكري (DR)، أحد أكثر المضاعفات الوعائية الدقيقة شيوعًا وشدة لمرض السكري (DM)، ناتج بشكل أساسي عن اضطراب التمثيل الغذائي السكري. حتى الآن، لا يوجد علاج فعال للدكتور إيروكولي فلوس، وهو عشب صيني تقليدي، تم استخدامه في علاج أمراض العيون بما في ذلك الدكتور. ومع ذلك، لا تزال المكونات النشطة والآليات الجزيئية لـ إيروكولي فلوس لعلاج اعتلال الشبكية السكري بعيدة المنال. الطرق هنا، تم تطوير نموذج علم الأدوية للأنظمة من خلال بناء نهج الشبكة. تم اختيار 8 مكونات نشطة تم فحصها بواسطة التوافر البيولوجي الفموي (OB ≥ 30 ٪) وشبه الدواء (DL ≥ 0.18) و 154 هدفًا من Eriocauli Flos من خلال قاعدة بيانات TCMSP. تم الحصول على 3593 هدفًا آخر يتعلق بالحد من مخاطر الكوارث من قواعد بيانات Genecards و OMIM و TTD و Drugbank. تم الحصول على 103 أهداف متقاطعة من DR و Eriocauli Flos عن طريق رسم مخطط Venn. بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء شبكة تفاعل البروتين والبروتين من قاعدة بيانات السلسلة وتم إنشاء شبكة الهدف المركب بواسطة Cytoscape التي فحصت أفضل 12 هدفًا أساسيًا باستخدام وحدة cytoNCA. ثم تم تحليل الأهداف المتداخلة من خلال إثراء GO و KEGG. علاوة على ذلك، تم اختيار هدفين أساسيين لإجراء محاكاة الالتحام الجزيئي. بعد ذلك، تم تطبيق اختبار CCK8 و RT - PCR والنشاف الغربي للكشف بشكل أكبر عن آلية المكون النشط المرشح الجديد من Eriocauli Flos في HRECs عالية الجلوكوز. النتائج أظهرت النتائج أن الأهداف المتداخلة من خلال تحليل GO تم إثرائها في الاستجابة الخلوية للإجهاد الكيميائي، والاستجابة للإجهاد التأكسدي، والاستجابة لأنواع الأكسجين التفاعلية، وعملية التمثيل الغذائي لأنواع الأكسجين التفاعلية وما إلى ذلك. إلى جانب ذلك، فإن الأهداف المتداخلة هي المسارات المنظمة بشكل أساسي مثل مسار إشارات AGE - RAGE في مضاعفات مرض السكري، وتصلب الشرايين الدهنية، وإجهاد القص السائل وتصلب الشرايين، ومسار إشارات PI3K - Akt. أظهر الالتحام الجزيئي أن VEGFA و TNF - α، لهما روابط جيدة بالغالبية العظمى من المركبات، وخاصة مركب هيسبيدولين. في المختبر، خفف الهيبيدولين من التكاثر المستحث بالجلوكوز العالي عن طريق خفض تنظيم التعبير عن p - ERK و p - Akt و VEGFA ؛ وفي الوقت نفسه تثبيط مستويات الحمض النووي الريبوزي المرسال لـ TNF - α. الاستنتاجات في هذه الدراسة، من خلال تحليل علم الصيدلة الشبكي والتحقق التجريبي، وجدنا أن الهيبيدولين ربما يكون له تأثير علاجي مستهدف محتمل لـ DR من خلال تقليل تعبير p - Akt و p - ERK و VEGFA، مما أدى إلى تحسين الانتشار في HRECs.Translated Description (French)
Résumé Contexte La rétinopathie diabétique (RD), l'une des complications microvasculaires les plus courantes et les plus graves du diabète sucré (DM), est principalement causée par un trouble métabolique diabétique. Jusqu'à présent, il n'existe aucun traitement efficace pour LE DR Eriocauli Flos, une plante chinoise traditionnelle, qui a été utilisée dans le traitement des maladies ophtalmiques, y compris le DR. Cependant, les ingrédients actifs et les mécanismes moléculaires d'Eriocauli Flos pour traiter la rétinopathie diabétique restent insaisissables. Méthodes Ici, le modèle de pharmacologie des systèmes a été développé via la construction d'une approche en réseau. 8 composants actifs qui ont été criblés par biodisponibilité orale (OB ≥ 30%) et par similarité médicamenteuse (DL ≥ 0,18) et 154 cibles ont été sélectionnées à partir d'Eriocauli Flos via la base de données TCMSP. 3593 autres cibles liées à la RD ont été obtenues à partir des bases de données Genecards, OMIM, TTD et Drugbank. Les 103 cibles croisées de DR et Eriocauli Flos ont été obtenues par Draw Venn Diagram. En outre, un réseau d'interaction protéine-protéine a été établi à partir de la base de données STRING et le réseau composé-cible a été construit par Cytoscape qui a sélectionné les 12 cibles principales avec le module cytoNCA. Ensuite, les cibles qui se chevauchent ont été analysées par enrichissement GO et KEGG. De plus, deux cibles principales ont été sélectionnées pour effectuer une simulation d'amarrage moléculaire. Par la suite, le dosage CCK8, la RT-PCR et le Western blot ont été appliqués pour révéler davantage le mécanisme du nouveau composant actif candidat d'Eriocauli Flos dans les HRECs à haute glycémie induite. Résultats Les résultats ont montré que les cibles se chevauchant par analyse GO étaient enrichies en réponse cellulaire au stress chimique, en réponse au stress oxydatif, en réponse aux espèces réactives de l'oxygène, au processus métabolique des espèces réactives de l'oxygène, etc. En outre, les cibles qui se chevauchent régulent principalement les voies telles que la voie de signalisation AGE-RAGE dans les complications diabétiques, l'athérosclérose lipidique, le stress de cisaillement liquide et l'athérosclérose, et la voie de signalisation PI3K-Akt. L'amarrage moléculaire a montré que le VEGFA et le TNF-α présentaient de bonnes liaisons avec la grande majorité des composés, en particulier l'hispiduline. In vitro, l'hispiduline a amélioré la prolifération induite par l'hyperglucose en régulant à la baisse l'expression de p-ERK, p-Akt et VEGFA ; pendant ce temps, elle a inhibé les taux d'ARNm de TNF-α. Conclusions Dans cette étude, grâce à une analyse pharmacologique en réseau et à une validation expérimentale, nous avons constaté que l'hispiduline avait peut-être un effet thérapeutique ciblé potentiel sur la RD en diminuant l'expression de p-Akt, p-ERK et VEGFA, ce qui a permis d'améliorer la prolifération des HREC.Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes La retinopatía diabética (RD), una de las complicaciones microvasculares más comunes y graves de la diabetes mellitus (DM), es causada principalmente por el trastorno metabólico diabético. Hasta ahora, no existe un tratamiento efectivo para EL DR. ERIOCAULI Flos, una hierba tradicional china, que se haya utilizado en el tratamiento de las enfermedades oftálmicas, incluido el DR. Sin embargo, los ingredientes activos y los mecanismos moleculares de Eriocauli Flos para tratar la retinopatía diabética siguen siendo difíciles de alcanzar. Métodos Aquí, el modelo de farmacología de sistemas se desarrolló mediante la construcción de un enfoque de red. Se seleccionaron 8 componentes activos que se examinaron por biodisponibilidad oral (OB ≥ 30%) y similitud con el fármaco (DL ≥ 0.18) y 154 objetivos de Eriocauli Flos a través de la base de datos TCMSP. Otras 3593 dianas relacionadas con la RD se obtuvieron de las bases de datos de Genecards, OMIM, TTD y Drugbank. Los 103 objetivos de intersección de DR y Eriocauli Flos se obtuvieron mediante el diagrama de Draw Venn. Además, la red de interacción proteína-proteína se estableció a partir de la base de datos de CADENAS y la red compuesto-diana fue construida por Cytoscape, que examinó las 12 principales dianas centrales con el módulo cytoNCA. Luego, los objetivos superpuestos se analizaron mediante enriquecimiento GO y KEGG. Además, se seleccionaron dos objetivos principales para realizar la simulación de acoplamiento molecular. Posteriormente, se aplicaron el ensayo CCK8, la RT-PCR y la transferencia Western para revelar aún más el mecanismo del nuevo componente activo candidato de Eriocauli Flos en HREC inducidas por glucosa alta. Resultados Los resultados mostraron que las dianas superpuestas por análisis de GO se enriquecieron en respuesta celular al estrés químico, respuesta al estrés oxidativo, respuesta a especies reactivas de oxígeno, proceso metabólico de especies reactivas de oxígeno, etc. Además, la superposición se dirige principalmente a las vías reguladas, como la vía de señalización AGE-RAGE en las complicaciones diabéticas, la aterosclerosis lipídica, el estrés por cizallamiento de fluidos y la aterosclerosis, y la vía de señalización PI3K-Akt. El acoplamiento molecular mostró que VEGFA y TNF-α tenían buenas uniones a la gran mayoría de los compuestos, especialmente al compuesto hispidulina. In vitro, la hispidulina mejoró la proliferación inducida por alto contenido de glucosa al regular por disminución la expresión de p-ERK, p-Akt y VEGFA; mientras tanto, inhibió los niveles de ARNm de TNF-α. Conclusiones En este estudio, a través del análisis de farmacología de red y la validación experimental, encontramos que la hispidulina puede tener un posible efecto de terapia dirigida para la DR al disminuir la expresión de p-Akt, p-ERK y VEGFA, lo que resultó en la mejora de la proliferación en HREC.Files
s12906-022-03593-2.pdf
Files
(4.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3dd1b2438df90c71d5c7c729b6a1e9fc
|
4.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الآثار والآليات المحتملة للهيبيدولين في علاج اعتلال الشبكية السكري بناءً على علم الصيدلة الشبكي
- Translated title (French)
- Les effets et mécanismes potentiels de l'hispiduline dans le traitement de la rétinopathie diabétique basés sur la pharmacologie en réseau
- Translated title (Spanish)
- Los posibles efectos y mecanismos de la hispidulina en el tratamiento de la retinopatía diabética basados en la farmacología de la red
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4280624446
- DOI
- 10.1186/s12906-022-03593-2
References
- https://openalex.org/W1978348555
- https://openalex.org/W1982405998
- https://openalex.org/W2035618305
- https://openalex.org/W2046822261
- https://openalex.org/W2047998870
- https://openalex.org/W2096560421
- https://openalex.org/W2124679671
- https://openalex.org/W2130479394
- https://openalex.org/W2134967712
- https://openalex.org/W2146980885
- https://openalex.org/W2147755988
- https://openalex.org/W2159482845
- https://openalex.org/W2160310346
- https://openalex.org/W2160439669
- https://openalex.org/W2162151166
- https://openalex.org/W2280346092
- https://openalex.org/W2385884905
- https://openalex.org/W2560481449
- https://openalex.org/W2604808360
- https://openalex.org/W2609699760
- https://openalex.org/W2736172938
- https://openalex.org/W2767891136
- https://openalex.org/W2799657468
- https://openalex.org/W2886924097
- https://openalex.org/W2888204870
- https://openalex.org/W2892151967
- https://openalex.org/W2898391595
- https://openalex.org/W2900569176
- https://openalex.org/W2912848699
- https://openalex.org/W2948378460
- https://openalex.org/W2950764390
- https://openalex.org/W2958029267
- https://openalex.org/W2963120510
- https://openalex.org/W2975331834
- https://openalex.org/W2987928072
- https://openalex.org/W2995357389
- https://openalex.org/W3037128436
- https://openalex.org/W3037342626
- https://openalex.org/W3083627720
- https://openalex.org/W3088840355
- https://openalex.org/W3092199218
- https://openalex.org/W3134040552
- https://openalex.org/W3198881471
- https://openalex.org/W4211205882
- https://openalex.org/W4294216483
- https://openalex.org/W646651436