الجزء 1 فحص وتوصيف الطب الصيني التقليدي القائم على DNA Microarray

ريويتشي كياما

معهد البحوث الطبية الحيوية ، المعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا (AIST) ، 1-1-1 هيغاشي ، تسوكوبا 305-8566 ، إيباراكي ، اليابان ؛ kiyama.r@aist.go.jp ؛ الهاتف: بالإضافة إلى 81-29-861-6189

المحرر الأكاديمي: كريستوف أ. ماركيت

تم الاستلام: 16 ديسمبر 2016 ؛ مقبولة: 23 يناير 2017 ؛ تاريخ النشر: 30 يناير 2017

الخلاصة: لقد دخل تطبيق مقايسة ميكروأري DNA (DMA) حقبة جديدة بسبب الابتكارات الحديثة في تقنيات omics. تلخص هذه المراجعة التطبيقات الحديثة لتنميط التعبير الجيني المستند إلى DMA من خلال التركيز على فحص وتوصيفالطب الصيني التقليدي. أولاً ، يتم تلخيص ومناقشة الأعشاب والفطر والنباتات الغذائية التي تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) جنبًا إلى جنب مع مكوناتها الفعالة وتأثيراتها البيولوجية / الفسيولوجية من خلال فحص قائمتهم الشاملة وقائمة المواد الكيميائية الفعالة التمثيلية. الثانية ، آليات عملالطب الصيني التقليدييتم تلخيصها من خلال فحص الجينات والمسارات المسؤولة عن الإجراء ، ووظائف الخلية المشاركة في الإجراء ، والأنشطة التي وجدها DMA (هرمون الاستروجين الصامت). ثالثًا ، تطبيقات DMA التقليديةدواء صينيتمت مناقشتها من خلال فحص الأمثلة المبلغ عنها والبروتوكولات الجديدة لاستخدامها في مراقبة الجودة. يُتوقع المزيد من الابتكارات في التقييم القائم على مسار الإشارات للتأثيرات المفيدة وتقييم المخاطر المحتملة للطب الصيني التقليدي ، تمامًا كما لوحظ في المجالات الأخرى ذات الصلة الوثيقة ، مثل المجالات العلاجية والبيئية والتغذوية والصيدلانية.

الكلمات الدالة:ميكروأري الحمض النوويالطب الصيني التقليدي؛ ممر الإشارات؛ هرمون الاستروجين. الكيماويات الغذائية

للمزيد من المعلومات أرجو الأتصال:Joanna.jia@wecistanche.com

سيستانشللفرشاة العديد من التأثيرات ، انقر هنا لمعرفة المزيد

1 المقدمة

طب الأعشاب هو جزء مهم من الممارسات الطبية التقليديةدواء صيني(الطب الصيني التقليدي) ويتكون من مجموعة متنوعة من الأنواع النباتية [1،2]. بينما فعاليةطب الأعشابفي بعض الأحيان تم اعتباره مشكوكًا فيه [3،4] ، وقد يرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبة التحكم في جودة الأعشاب وكميات مكوناتها الفعالة. وبالتالي ، تم استخدام طرق مختلفة لتأكيد فعاليتها وتحديد المكونات الفعالة [5]. تم تطوير التقنيات الحديثة ، مثل اللوني السائل عالي الأداء (HPLC) وتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي للنسخ العكسي (qRT-PCR) ، واستُخدمت باستمرار لتحل محل التقنيات التقليدية لمراقبة الجودة الشاملة والفعالة من حيث التكلفة للأدوية العشبية [ 6]. على الرغم من التقدم الذي تم إحرازه مؤخرًا في مشاريع الجينوم البشرية وغيرها من المشاريع وتطوير مجموعة متنوعة من تقنيات omics - مثل علم الجينوم وعلم النسخ - قد ساهم في تحديد واستخدام المكونات الفعالة ومراقبة جودة / مصادقة النباتات الطبية [7-11 ] ، ما زلنا نبحث عن أفضل استراتيجية لتحقيق أقصى استفادة منطب الأعشاب. تركز هذه المراجعة على التنميط الجيني للتعبير الجيني القائم على ميكروأري للحمض النووي ، وهي تقنية رئيسية في علم النسخ ، وتوضح كيف استخدم الباحثون هذه التقنية لفحص الطب الصيني التقليدي وتوصيفه. على وجه الخصوص ، أصبح الفحص المتقاطع للبيانات المتعلقة بالطب الصيني التقليدي والأعشاب المكونة لها والفطر والنباتات الغذائية أمرًا مهمًا للغاية لتقييم المعرفة المتراكمة ولتقييم مزايا / عيوب الطب الصيني التقليدي وتطبيقاته الفعالة.

يشمل الطب الصيني التقليدي ممارسات مثل الوخز بالإبر ، والكي ،طب عشبي صيني، tui na ، العلاج الغذائي ، tai chi ، و qi gong ، المتجذر في الفلسفة القديمة للطاوية وهو أكثر المصفوفات الدقيقة 2017 ، 6،4 ؛ دوى: 10.3390 / microarrays6010004 من 2500 سنة [12]. تم تطوير وتعديل الطب الصيني التقليدي الأصلي بشكل أكبر لتكييفه مع الأشخاص من مختلف الجنسيات والخلفيات الجينية (مما أدى إلى ظهور أنواع مختلفة من المشاكل الصحية ، والعادات / الممارسات الغذائية والتغذوية ، وطرق التفكير والمعتقدات حول الطب) ، بناءً على الاختلافات في أنواع الأعشاب ومكوناتها في دول مثل اليابان وكوريا ، حيث تم تطوير الكامبو والطب الكوري التقليدي (TKM) على التوالي. لذلك فإن طب الأعشاب يشمل عددًا من الأنواع النباتية وطرق معالجتها. بالإضافة إلى،طب الأعشابغالبًا ما تستخدم مع مكونات أخرى مثل الفطر والنباتات الغذائية ، وبالتالي تتم أيضًا مناقشة مستخلصاتها والمواد الكيميائية الفعالة هنا.

المصفوفات الدقيقة للحمض النووي هي نوع من أجهزة التكنولوجيا الحيوية المستخدمة لاكتشاف التغيرات في الجينوم DNA و mRNA ولرصد الجينات وتعبيراتها المرتبطة بوظائف مختلفة ؛ وبالتالي ، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في البحث الأساسي والبحث الصناعي / التطوير (راجعه Kiyama & Zhu [13]). تم استخدام مقايسة ميكروأري DNA (DMA) لفحص وتوصيف المواد المفيدة بين خليط من المواد الكيميائية ومستخلصات الموارد الطبيعية بما في ذلك النباتات. يتميز التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) بمزايا وعيوب مقارنة بالتقنيات الأخرى. تم استخدامه كأداة تشخيصية ، مثل التنميط الجيني لجينات استقلاب الدواء والتنبؤ بالمخاطر النقيلية لسرطان الثدي ، والتي تُعزى إلى خصائصها الفريدة المتمثلة في توفير التعقيد الكافي للتمييز بين الاختلافات اللازمة للتشخيص والموثوقية المطلوبة للتنبؤ بالأنماط الجينية / ملامح التعبير الجيني بدقة.

أكتوسيدفيcistancheلها تأثيرات جيدة علىالكلى

2. طب الأعشاب والكيماويات الفعالة وتأثيراتها

2.1. تم تحليل الأعشاب والفطر والنباتات الغذائية بواسطة مقايسات DNA Microarray

تم تحليل عدد من الأعشاب والفطر والنباتات الغذائية ، بما في ذلك تلك المستخدمة في الطب الصيني التقليدي في الصين وكوريا (TKM) واليابان (كامبو) ، بواسطة DMA (الجدول 1).

تم تحليل المستخلصات من الأعشاب بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) ، بما في ذلك ما يلي: مقتطفات من الكل ، أو أجزاء مثل الزهرة والأوراق ، من جذر الكانيت ، والجينسنغ الأمريكي ، والقلنسوة الشائكة ، وفيتكس الشاطئ ، وجذر بيث ، والكوهوش الأسود ، وشجيرة السرطان ، والتين الصيني ، boneset ، dong Quai ، حقل ذيل الحصان ، بقلة الخطاطيف الكبرى ، kava ، leigongteng ، moutan ، mum ، orchid ، lapacho الوردي ، الصنوبرية الأرجواني ، salai ، نبتة سانت جون ، الكركم ، واليام البري. وفي الوقت نفسه ، تم صنع مقتطفات الجذر أو الجذر أو الجذمور من خيوط الذهب الصينية ، والفاوانيا الصينية ،cistancheو danshen و goldthread و Huang-qi و kudzu و sheng-di-Huang ؛ كانت مستخلصات البذور من اللوتس ، أو المستخلصات المخصبة بالزيت العطري كانت من الكركم والكركم.

كما تم تحليل المستخلصات من عيش الغراب بعد استخلاص كامل الجسم أو الجسم المثمر ، مثل ذلك من بونا شيميجي ، فطر اليرقة ، الفطر الشائع ، هيماتسوتاكي ، هيراتاكي ، لينجزي ، قوس متكتل ، مايتاكي ، وذيل الديك الرومي ؛ بعد استخراج الفطريات ، مثل تلك من فطر اليرقة ، هيماتسوتاكي ، لينجزي ، قوس متكتل ، مايتاكي ، شيتاكي ، وذيل الديك الرومي ؛ أو بعد استخراج السكريات من lingzhi أو triterpenes من hiratake و hoelen و lingzhi.

تم عمل مقتطفات من خلائط من الطب الصيني التقليدي ، مثل ما يلي: Danggui Buxue Tang و Guanxin No. 2 ديكوتيون و Huang-Lian-Jie-Du decoction و ISF -1 و Kangxianling و PC-SPES و Pulsatillae decoction و Qingfei Xiaoyan Wan و Qinggan Huoxuefang و S / B remedy و Si-Wu-Tang و VI -28 و Xiaoqinglong decoction و Xuefu Zhuyu decoction و Zeng Sheng Ping (TCM) ؛ Chunggan و SH21B و Youkongdan (TKM) ؛ أو Boiogito و Bofutsushosan و Orengedokuto و Hochu-ekki-to و Inchin-ko-to و Juzen-taiho-to و Kososan و Saireito و Toki-shakuyaku-san و Toki-to (Kampo).

تم صنع المستخلصات من نباتات غذائية أخرى (بما في ذلك الخضار والفواكه والحبوب) ، مثل التوت والقرع المر والحنطة السوداء والخروب والماهوجني الصيني وتشونغكوكجانغ (فول الصويا المخمر) والزنجبيل وغرومويل وكوتالا هيمبوتو وتفاح ماري مينارد والطرراجون ، أو المواد الغذائية الأكثر شيوعًا مثل التفاح ، والتوت الأسود ، والتوت ، والبروكلي ، والحمضيات ، والقرنفل ، والثوم ، والجنكة ، والعنب ، والجريب فروت ، والشاي الأخضر ، وفاكهة الكيوي ، والليتشي ، والنكتارين ، وزيت النخيل ، والزيتون ، والخوخ ، والبرسيمون ، والفستق ، فول الصويا والذرة الحلوة.

2.2. المواد الكيميائية الفعالة التي تتميز بها فحوصات ميكروأري DNA

بعد توصيف مستخلصات الأعشاب أو الفطر أو النباتات الغذائية ، يتم إثراء المواد الكيميائية الفعالة أو تنقيتها في بعض الحالات. ثم تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) من أجل تحديد الوظائف ذات الأهمية أو مسارات الإشارة المعنية (الجدول 2).

الاختصارات للمقايسات هي اختبار الحيوانات (A) ، ومقايسة تكاثر الخلايا (C) ، ومقايسة البروتين (مثل النشاف الغربي والمقايسة المناعية) (P) ، ومقايسة الجين المراسل (R) ، ومقايسة النسخ (مثل RT-PCR و مقايسة ميكروأري DNA) (T). هي: عنصر الاستجابة المضادة للأكسدة. ERK: كيناز ينظم الإشارة خارج الخلية ؛ HSP70: 70 كيلودالتون بروتين صدمة الحرارة ؛ IGF -1 R: مستقبل عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 ؛ NF-kB: مُحسِّن العامل النووي K-light-chain لخلايا B المنشطة ؛ PGG: 1،2،3،4 ، 6- Penta-O-galloyl-pD-glucose ؛ PI3K: فوسفاتيديلينوسيتول -3- كيناز ؛ PPAR: مستقبلات منشط البيروكسيسوم ؛ PUFA: الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. ROCK: بروتين كيناز Rho المرتبط ؛ ROS: أنواع الأكسجين التفاعلية ؛ الطب الصيني التقليدي: الطب الصيني التقليدي ؛ TNFR1: مستقبل عامل نخر الورم 1

المواد الكيميائية النقية التي تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) هي كالتالي: أكتين (تريتيربين جليكوسيد) ، أكوليتين (كومارين) ، بيكالين (فلافون جليكوسيد) ، بربارين (قلويد أيزوكينولين) ، بيوشانين أ ، حمض بريفيلدين (أ ترايتيربين) ، بريفيلدين أ مضاد حيوي لاكتون) ، سيليسترول (كينين ميثيد ترايتيربين) ، كليدونين (قلويد ثلاثي) ، الكركمين (دياريالبتانويد) ، حمض ديوكسيكوليك (حمض ستيرويد) ، 3،3Z-دييندوليل ميثان (مشتق إندولي -3- كاربينول) ، إيمودين (مشتق أنثراكينون) ، إرغوستيرول بيروكسيد (مشتق من الستيرويد) ، جينيستين (إيسوفلافون) ، جينسينوسيدات Fl / Rbl / Re / Rgl / Rg3 / Rhl (ستيرويد جليكوسيدات / ترايتيربين سابونين) ، غليسيريرهيزين (آبتوليبينيك) فارنيسيلفينول / سيسكيتيربينويد) ، (-) - حمض هيدروكسي ستريك (مشتق من حامض الستريك) ، ف-هيدروكسي آيزوفالريلشيكونين (مشتق نافثوكينون) ، جاسمينويدين (جينيبوسيد) ، ليغوسترازين (تيترابينوبرازين) ، فلافونول) ، أوبوفاتول (ثنائي الفينول) ، بايونيفلورين (مونوتربين e glycoside) ، paeonol (أحد مشتقات acetophenone) ، 1،2،3،4 ، 6- penta-O-galloyl-pD-glucose (PGG) ، plumbagin (أحد مشتقات naphthoquinone) ، polysaccharide-K (Krestin) (عديد السكاريد المرتبط بالبروتين) ، كيرسيتين (فلافونول) ، ريسفيراترول (ستيلبينويد) ، زعفران (كاروتينويد) ، حمض السلفيانوليك ب (تانشينول / حمض كافيك) ، سيسامين / إبيسامين / سيسامولين (ليغنان) ، سيالليل ثلاثي سلفيد مركب الكبريت العضوي) ، سبارستولونين ب (زانثون / أيزوكومارين) ، سلفورافان (أيزوثيوسيانات) ، تانشينون IIA (مشتق من الفينانثرين كينون) ، 2 ، 4 ، 3 '، 5'-رباعي ميثوكسيستيلبين (فينيل بروبانويد) ، ديتريبولويد الايبوكسيد).

من ناحية أخرى ، فإن مخاليط المواد الكيميائية التي تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) هي الألياف الغذائية المضادة لأكسدة العنب (الألياف الخشنة / الألياف الغذائية) ، الفينولات الزيتية لنخيل الزيت ، خلائط فيتوستيرول (خليط من مركبات الستيرويد) ، الفسفوليبيد النباتي / اقتران الدهون ، السكريات المتعددة ، والأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs) ).

2.3 التأثيرات البيولوجية / الفسيولوجية التي تم تحديدها بواسطة فحوصات DNA Microarray

تم فحص التأثيرات البيولوجية / الفسيولوجية والفعالية الطبية بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA). لتحقيق ذلك ، تم استخدام مجموعة متنوعة من أنظمة الفحص (الجدول 1) ، مثل الأنواع المختلفة (البشر ؛ الحيوانات ، مثل الدجاج والكلب وخنزير غينيا والفأر والفئران ؛ أو الميكروبات مثل الخميرة والبكتيريا) والأنسجة (المخ والأمعاء والكلى والكبد والرئة والعضلات والدم المحيطي أو الطحال) والخلايا (الخلايا السرطانية الغدية ، الخلايا الظهارية السنخية ، خلايا سرطان الثدي ، خلايا سرطان القولون ، خلايا سرطان القولون والمستقيم ، الخلايا التغصنية ، الخلايا الليفية الجلدية ، البطانية الخلايا ، والأرومات الليفية اللثوية ، وخلايا سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والرقبة (HNSCC) ، وخلايا الورم الكبدي ، والخلايا البطانية للوريد السري البشري (HUVECs) ، والخلايا الكيراتينية ، وخلايا ورم العدسة ، وخلايا سرطان الدم ، والضامة ، والخلايا العصبية ، وخلايا سرطان الخلايا الحرشفية الفموية ، وخلايا سرطان الخلايا العظمية ، خلايا سرطان البنكرياس ، الخلايا أحادية النواة في الدم المحيطي (PBMCs) ، preadipoctyes ، خلايا سرطان البروستاتا ، الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة في الأمعاء (RIMECs) ، خلايا الشبكية ، أو الخلايا الليفية الجلدية) ؛ الاختبارات التي تفحص الحالات في المختبر (باستخدام الخلايا الطبيعية أو السرطانية المستزرعة ، أو الخميرة أو الخلايا البكتيرية ، مثل A549 ، BxPc -3 ، Caco -2 ، colo 205 ، DU145 ، ECV304 ، H9c2 ، HaCaT ، HepG2، HCT -116، H4IIE، HL -60، Hs27، HT -29، J774.1، LT97، MCF -7، MDA-MB -231، MG -63 و MonoMac6 و NG 108-15 و PC -3 و RAW 264.7 و THP -1 و 3T 3- L1 و UM1 و UMSCC1 و YPK {{33} } / 4 خلايا) أو في الجسم الحي (باستخدام أنسجة أو خلايا من الحيوانات ، أو من أفراد أصحاء أو مرضى) ؛ ومنصات ميكروأري DNA وبروتوكولات الفحص ، مثل تلك من ABioscience و Affymetrix و Agilent Technologies و Applied Biosystems و Clontech و GE Healthcare و Illumina و Mitsubishi Rayon و SuperArray و Takara ، أو تلك المخصصة (انظر القسم 3).

الآثار البيولوجية / الفسيولوجية التي تم تحليلها هي كما يلي: الوظائف / الآثار التي تم فحصها هي تعديل تكوين الأوعية ، ومضادات التكوُّن الشحمي ، ومضادات تصلب الشرايين / مضاد لتصلب الشرايين ، وتأثير المضادات الحيوية ، ومضادات التسرطن / مضاد الانبثاث ، وتأثير مضاد للاكتئاب ، ومضاد للسكري / مضاد - تأثير السمنة ، تأثير مضاد للسموم الداخلية ، تأثير مضاد للتليف ، مضاد للالتهاب / مضاد لإعادة التشكيل ، تأثير مضاد للانقسام ، موت الخلايا المبرمج ، حماية القلب ، تكاثر الخلايا / تمايزها ، الوقاية الكيميائية ، السمية الخلوية ، منع تلف الحمض النووي ، السمية الكبدية ، الاستجابة المناعية ، الالتهابات الاستجابة ، وظيفة الكريات البيض ، التعديل العصبي / الحماية العصبية ، الوقاية من شيخوخة الجلد ، الاستجابة للتوتر ، والتئام الجروح. كشفت الاختبارات عن الإشارات المرتبطة بالمستقبلات ، مثل مستقبلات هيدروكربون أريل (AhR) ، ومستقبلات الأنسولين ، ومستقبلات منشط البيروكسيسوم (PPAR) ، ومستقبلات شبيهة بالمستقبلات (TLR) ، أو إشارات مرتبطة بالهرمونات / عامل النمو ، مثل إشارات الإستروجين ، إشارات IFa / IFp ،

إشارات عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 (IGF {2}}) ، وعامل نخر الورم- a (TNF-a) / عامل نمو الورم|31 (TGF-p1) الإشارات ، أو الإشارات ذات الصلة بوسيط الإشارة ، مثل caspase -3 ، كيناز منظم بإشارة خارج الخلية (ERK) ، بروتين كيناز منشط بالميتوجين (MAPK) ، عامل نووي K-light-chain-محسن للخلايا B المنشطة (NF-kB) ، p53 ، و Wnt ، أو الأمراض / الاضطرابات ، مثل مرض الزهايمر ، واضطرابات الدورة الدموية ، وأمراض النساء ، واضطرابات التمثيل الغذائي للدهون ، ومرض الانسداد الرئوي ، ومرض باركنسون.

وفي الوقت نفسه ، فإن الوظائف / التأثيرات التي تم تحديدها من خلال تحليل المواد الكيميائية النقية (ملخصة في الجدول 2) هي كما يلي: مضادات التسرطن (أكتين ، بربرين ، بيوشانين أ ، سيليسترول ، كليدونين ، جينستين ، جينسينوسيد Rg3 ، ألياف غذائية مضادة للأكسدة من العنب ، جريفولين ، الليكوبين ، paeoniflorin ، PGG ، فوسفوليبيد النبات / متقارن الدهون ، بلومباجين ، عديد السكاريد- K (كريستين) ، السكريات ، PUFAs ، كيرسيتين ، وحمض السلفيانوليك ب) ؛ مضاد لتصلب الشرايين (خليط بريفدين أ و فيتوستيرول) ؛ مضاد للالتهابات (إرغوستيرول بيروكسيد ، جليسيرهيزين ، وفينول / بايونيفلورين / ألبيفلورين) ؛ الاستجابة المناعية (السيلاسترول ، والأوبوفات ، والتريبتوليد) ؛

الاستجابة المضادة لمرض السكري / السمنة ((-) - حمض الهيدروكسي سيتريك والجينسنوسيد ري) ؛ مضاد للعدوى (بربارين) ؛ موت الخلايا المبرمج (الكركمين ، الإيمودين ، p-hydroxy isovaleryl shikonin ، tanshinone IIA ، و 2،4،3Z ، 5Z-tetra methoxy stilbene) ؛ استجابة مضادة للأكسدة (الكركمين) ؛ تولد الشحوم / تولد الأوعية (aculeate و sparstolonin B) ؛ حماية القلب ، والأعصاب ، أو الأوعية الدموية (ليغوسترازين ، الفينولات زيت النخيل ، ريسفيراترول ، والزعفران) ؛ تكاثر الخلايا (PUFAs) ؛ الوقاية الكيميائية (حمض بوزويليك ، ميريستين ، وسلفورافان) ؛ إشارات الإستروجين (3،3'-ديندوليل ميثان ، جينسينوسيدات F1 / Rb1 / Rg1 / Rh1 ، و glycyrrhizin) ؛ السكتة الدماغية (بيكالين / حمض ديوكسيكوليك / جاسمينويدين) ؛ نقص الأكسجة (الفينول) ؛ تمديد مدى الحياة (الكركمين وثلاثي كبريتيد الديليل) ؛ التمثيل الغذائي للدهون (سيسامين / إبيسامين / سيسامولين) ؛ و Rho / ROCK (بروتين كيناز Rho المرتبط) (tanshinone IIA).

إصابة الكلى والمرضcistanche

3. آليات عمل الطب الصيني التقليدي

يمكن تصنيف المصفوفات الدقيقة للحمض النووي لتحليل التعبير الجيني إلى نوعين ، مصفوفات الحمض النووي الدقيقة الشاملة والمركزة ، بناءً على تطبيقها [13182]. تحتوي المصفوفات الدقيقة للحمض النووي العالمية على آلاف إلى مئات الآلاف من المجسات التي تمثل بعض أو كل cDNA ، وعلامات التسلسل المعبر عنها (ESTs) ، وأنواع مختلفة من علامات التعبير ، مثل تلك الخاصة بتقدير أرقام نسخ الرنا المرسال داخل الخلايا. وفي الوقت نفسه ، تحتوي المصفوفات الدقيقة للحمض النووي المركزة على بضع عشرات إلى آلاف المجسات المصممة لأغراض محددة ، مثل دراسة خصوصية الأنسجة / الخلية ، والخصوصية الوظيفية ، وتنميط التعبير. أحيانًا تكون المصفوفات الدقيقة للحمض النووي المركزة أكثر ملاءمة لدراسة آليات العمل عندما يكون الإجراء معروفًا ، كما هو الحال في حالة التقييم المقارن لمخاطر المواد الكيميائية والتنبؤ بمخاطر انتشار السرطان.

الجينات المستخدمة في المصفوفات الدقيقة للحمض النووي المخصصة أو المركزة للبحث الأساسي وتطوير تطبيقات الطب الصيني التقليدي هي كما يلي: مجموعات من جينات موت الخلايا المبرمج البشري [38] ، 96 جينًا متعلقًا بالسرطان [24] ، 225 جينًا متعلقًا بالانجذاب الكيميائي / معالجة مستضد / إشارات الخلايا / موت الخلايا المبرمج / الوظائف المتعلقة بالمناعة [28] ، الجينات المرتبطة بمناعة الفئران [31] ، و 100 جين متعلق بأمراض القلب ، موت الخلايا المبرمج ، دورة الخلية / تكاثرها ، السيتوكين / الالتهاب ، ومضادات الأكسدة [43] ، للدراسة من الأعشاب الجينات المرتبطة بعوامل / مستقبلات النمو ، ومكونات المصفوفة خارج الخلية ، والبروتياز / مثبطات ، والجينات المسرطنة / مثبطات الأورام [65] ، والجينات المرتبطة بدورة الخلية [62،63] ، و 172 جينًا مستجيبًا للإستروجين البشري [53] ، وسرطان غدي للبنكرياس البشري الجينات [64] ، لدراسة الفطر. مجموعات من 3000 جين مشتق من البروستاتا [78] و 1536 جينة دماغية [72] ، لدراسة الطب الصيني التقليدي / TKM / Kampo ؛ مجموعات من 172 جينًا مستجيبًا للإستروجين البشري [127] ، جينات مرتبطة بعملية التمثيل الغذائي للعقاقير البشرية [116] ، 209 جينات التهاب / استجابة مناعية [109] ، 2304 جينة معبر عنها في خلايا كاكو -2 [115] ، 204 جينات مرتبطة للاستجابة المناعية [121] ، والجينات البشرية المرتبطة بالاستماتة [130] ، لدراسة النباتات الغذائية.

3.1. الجينات والمسارات Res ^ onsible for the Action

مسارات الإشارة التي تم تحليلها بواسطة DMA هي كالتالي (انظر Kiyama & Zhu [13] ؛ Kiyama وآخرون. [183]): MAPK (مثل مستقبل GPCR / MAPK ، MAPK / c-Jun N-terminal كيناز (JNK) ، و NF-kB / MAPK / ERK) وغيرها (مثل تكوين الأوعية ، مستقبلات عامل نمو البشرة البشري / ErbB (HER) ، والمستقبلات النووية ، و ubiquitin / proteasome) ، مسارات الإشارات ، أو مسارات موت الخلايا المبرمج (مثل تلك لمستقبلات الموت ، والاستجابة المعدية ، و p 53- موت الخلايا المبرمج المعتمد) ، ومسارات الالتهام الذاتي (مثل تلك الخاصة بفوسفاتيديلينوسيتول -3- كيناز (PI3K) / Akt / mTOR واستجابة إجهاد الجوع) ، ودورة الخلية / الحمض النووي مسارات الضرر (مثل نقاط تفتيش G1 / S ومسارات إشارة نقطة تفتيش G2 / M لتلف الحمض النووي) ، ومسارات التمثيل الغذائي الخلوي (مثل بروتين كيناز AMP المنشط (AMPK) ومسارات إشارات مستقبلات الأنسولين) ، ومسارات تنظيم الكروماتين / اللاجينية (مثل تلك لمثيلة الحمض النووي ، والكروماتين المغاير ، وتعديل الهيستون) ، وتنظيم الهيكل الخلوي ومسارات الالتصاق (مثل ثو ذات الصلة بالأكتين ، وتقاطع الالتصاق ، وديناميكيات الأنابيب الدقيقة) ، ومسارات التطوير والتمايز (مثل مسارات إشارات القنفذ ، و Notch ، و TGF-p ، و Wnt / p-catenin) ، وعلم المناعة ومسارات الالتهاب (مثل تلك الخاصة بالخلية B إشارات المستقبلات ، إشارات مستقبلات السيتوكين ، الاستجابة الالتهابية ، التهاب المفاصل الروماتويدي ، تنشيط الخلايا التائية ، والاستجابة المناعية التي يسببها TLR) ، مسارات علم الأعصاب (مثل مسارات الإشارات المرتبطة بمرض الزهايمر ومرض باركنسون) ومسارات التحكم الترجمي (مثل eIF2 ، مسارات إشارات eIF4 / P70S6K و mTOR).

نظرًا لأن الجينات والمسارات المسؤولة عن عمل الطب الصيني التقليدي مرتبطة بوظائف الخلايا المختلفة ، فمن المستحيل تقريبًا فهم آليات العمل فقط من خلال دراسة خليط المواد الكيميائية. هناك حالات تم فيها تحليل المواد الكيميائية الفعالة (مثل تلك الموضحة في الجدول 2) من أجل فهم آليات محددة ، مثل إشارات Bax / موت الخلايا المبرمج (2،4،3 '، 5'-tetramethoxystilbene) ، إشارات ERK / مضاد تصلب الشرايين (brefeldin A) ، إشارات ERK / مضادات التسرطن (grifolin) ، إشارات الإستروجين (ginsenosides F1 / Rb1 / Rg1 / Rh1 و glycyrrhizin) ، إشارات الإستروجين / التسرطن (3،3'-diindolylmethane) ، HSP70 (حرارة 70 كيلو جرام) بروتين الصدمة) إشارات / مضاد للسرطان (paeoniflorin) ، إشارات NF-kB / مضاد للسرطان (كيرسيتين) ، إشارات NF-kB / مضاد للالتهاب (بيروكسيد إرغوستيرول) ، إشارات NF-kB / موت الخلايا المبرمج (tanshinone IIA) ، NF- إشارات kB / نقص الأكسجة (paeonol) ، Nrf 2- عنصر استجابة مضادات الأكسدة (ARE) للإشارة / الوقاية الكيميائية (myricetin) ، إشارات PI3K-Akt / الوقاية الكيميائية (sulforaphane) ، إشارات PPAR-y / تولد الشحوم (aculeatin) ، أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) الإشارات / موت الخلايا المبرمج (p-hydroxyisovalerylshikonin) ، إشارات Rho / ROCK / هجرة الخلايا (tanshinon e IIA) ، -1 تمديد الإشارات / مدى الحياة (Diallyl trisulfide) ، ومستقبل عامل نخر الورم 1 (TNFR1) -IGF -1 R / apoptosis (emodin). يتم تلخيص مسارات الإشارات هذه في الشكل 1.

3.2 وظائف الخلية المشاركة في الإجراء

تشمل وظائف الخلايا الرئيسية التي تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) للطب التقليدي (TCM) تكوين الشحم ، ومضاد لتصلب الشرايين ، ومضادات السرطنة ، ومضادات الالتهاب ، وموت الخلايا المبرمج ، والسرطان ، والوقاية الكيميائية ، ونقص الأكسجة ، وإطالة العمر الافتراضي (الجدول 2 ؛ الشكل 1).

تشكل الشحم عملية تمايز خلوية يتم فيها تحويل الخلايا الدهنية الأولية إلى خلايا شحمية متمايزة وتتضمن ميزات مثل التغيير المورفولوجي ، وتوقف النمو ، والتعبير الجيني المولّد للدهون ، وإنتاج الهرمونات وعوامل النمو (مثل اللبتين و TNF-a). من بين المكونات الموجودة في مستخلص Toddalia Asiatica ، تم العثور على aculeate لتعزيز تمايز خلايا الفئران 3T 3- L1 preadipocytes إلى خلايا شحمية [132]. كشف التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) عن تورط الجينات المستهدفة PPAR-y في عملية التنشيط بواسطة aculeatin ، وهو ليس رابطًا لـ PPAR-y ، مما يشير إلى وجود آليات إشارات إضافية.

تصلب الشرايين هو استجابة التهابية مزمنة لخلايا الدم البيضاء في الأوعية الدموية الشريانية ، والتي يتم تعزيزها بواسطة البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDLs) وناقلات الكوليسترول والدهون الثلاثية ، وينتج عنها تكوين لويحات تصلب الشرايين غنية بالبلاعم والخلايا الرغوية . تم الكشف عن النشاط الاستروجين من خلال التنميط التعبير الجيني القائم على DMA في مستخلص Agaricus blazei ، والذي يُعزى إلى brefeldin A [138]. لا يحتوي المستخلص على نشاط تكاثر خلايا يعتمد على مستقبلات هرمون الاستروجين مع إظهار تنشيط إشارات الإستروجين (مثل تنشيط ERK و Akt و P70S6K) وتأثيرات مفيدة للمرضى الذين يعانون من مستويات عالية من LDLs المؤكسد (انظر القسم 3.3).

الشكل 1. ملخص الإجراءات وآلياتها حسب المواد الكيميائية المتعلقة بالطب الصيني التقليدي. يمكن أن تعمل المواد الكيميائية التي تم تحديدها في الأصل أو عزلها من الأعشاب الطبية والفطر والنباتات الغذائية (أكوليتين ، بريفيلدين أ ، إرغوستيرول بيروكسيد ، جريفولين ، بي هيدروكسي أيزوفاليريل شيكونين ، بايونول ، كيرسيتين ، وتانشينون IIA) داخل العصارة الخلوية (المنطقة الزرقاء) أو النواة (المنطقة الصفراء) يتم تلخيصها. APP: البروتين السلائف اميلويد. CCL2: يجند chemokine (CC motif) 2 ؛ ERK: كيناز خارج الخلية منظم بإشارة ؛ ف- HIV S: ف-هيدروكسي أيزوفاليريل شيكونين ؛ MAPK: بروتين كيناز تنشيط الميتوجين ؛ PPAR-: مستقبلات تنشيط البيروكسيسوم ذ ؛ PXR: مستقبلات البرنجان X ؛ Rb: بروتين الورم الأرومي الشبكي. TNFR: مستقبل عامل نخر الورم. و TRAP1: البروتين المرتبط بمستقبلات عامل نخر الورم 1.

التسرطن ، ويشار إليه بدلاً من ذلك باسم تكون الأورام أو تكون الأورام ، هو عملية يتم من خلالها تحويل الخلايا الطبيعية إلى خلايا سرطانية تتميز بانقسام الخلايا غير المنضبط ؛ إنه ينطوي على تطور في التغييرات على المستويات الخلوية والجينية والتخلقية. تم عزل العديد من المواد الكيميائية التي تظهر آثارًا مضادة للسرطان أو تحديدها من المنتجات الطبيعية ، مثل 3،3Z-diindolylmethane من الخضروات الصليبية [145] ، و grifolin من ملتقى Albatrellus [153] ، و paeoniflorin من Paeonia lactiflora [161] ، وكيرسيتين من أنظمة غذائية مختلفة نباتات [161] ، ثم تم تحليلها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA). 3،3Z-Diindolylmethane هو هرمون الاستروجين ويظهر ملامح التعبير الجيني لصالح تعزيز الورم [145]. يعمل Grifolin سلبًا ضد دورة الخلية ونمو الخلية من خلال تثبيط مسارات ERK و Rb ، مما يؤدي إلى تقليل تنظيم التعبير عن cyclin D1 و cyclin E و CDK4 (جين للكيناز المعتمد على cyclin) ، وينظم التعبير عن CKI (مثبط CDK الجين) [153]. Paeoniflorin يعزز التعبير عن HSP70 ، مما يساعد على حماية الخلايا من الإجهاد ، وينظم التعبير عن CDC2 ، FOSL1 ، و EGR1 ، المنظمين لنمو الخلايا وتكاثرها [161]. من ناحية أخرى ، يحفز كيرسيتين p 53- موت الخلايا المبرمج المستقل عن طريق تعزيز التعبير عن مستقبلات الموت أو جينات إشارات TNFR ، مثل جينات caspase -10 و DFF45 و FAS و IKBa و IL1R (Interleukin -1 مستقبل) ، TNFR1 ، و TRAILER [171].

الالتهاب هو استجابة وقائية لإصابة الخلايا ويشمل الجهاز الوعائي المحلي والجهاز المناعي وخلايا مختلفة داخل الأنسجة المصابة. يثبط بيروكسيد الإرغوستيرول الذي ينتجه جهاز Sarcodon الاستجابة الالتهابية في الضامة عن طريق تثبيط إفراز عامل نخر الورم (TNF) وتقليل تنظيم التعبير عن إنترلوكين 1 أ / ف (IL -1 أ / ع) من خلال مسارات مثل C / EBPp ، ERK ، JNK و MAPK و NF-kB [147].

موت الخلايا المبرمج هو عملية موت الخلايا المبرمج الذي قد يحدث في الكائنات متعددة الخلايا استجابة لضغوط مختلفة ، مثل الحرارة ونقص الأكسجة وزيادة تركيز الكالسيوم داخل الخلايا والحرمان من المغذيات والترابط بين المستقبلات والرابطات والإشعاع والعدوى الفيروسية. ترتبط العديد من المواد الكيميائية بتعزيز موت الخلايا المبرمج وبالتالي فقد تم استخدامها كمكونات فعالة في طب الأعشاب. أظهر Emodin المستخرج من جذور rheum palmatum سمية في الخصية ، بما في ذلك تحريض موت الخلايا المبرمج ، على الأرجح من خلال مسارات مثل إشارات IGF -1 و TGF / Wnt و TNFR1 [146]. p-Hydroxyisovalerylshikonin المستخرج من Lithospermum erythrorhizon هو مثبط لكينازات بروتين التيروزين ويحث على الاستماتة عن طريق قمع TRAP1 ، وهو بروتين مرتبط بعامل TNF وعضو في HSPs ، وكذلك إنتاج ROS [155]. يحفز Tanshinone IIA الموجود في جذر Salvia miltiorrhiza مستقبلات تنشيط البيروكسيسوم المنشط (PXR) / NF-KB / CCL 2- في موت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان الدم [180]. 2،4،3 '، 5'-Tetramethoxystilbene المستخرج من الفاكهة والتوت والعنب هو مشتق من ريسفيراترول ومحفز قوي للاستماتة عن طريق زيادة التعبير عن التوبولين والاستجابة للضغط والجينات المؤيدة للاستماتة [178].

يشير مصطلح الوقاية الكيميائية إلى إعطاء دواء ، مثل الأدوية والفيتامينات ، بغرض الوقاية من المرض أو العدوى ، وقد تم تطوير مواد كيميائية مختلفة خصيصًا للوقاية الكيميائية من السرطان. يُظهر الميريستين [158] والسلفورافان [177] المعزولان من النباتات الغذائية نشاطًا وقائيًا كيميائيًا ضد السرطان من خلال تنشيط استجابة مضادات الأكسدة التي تتوسط Nrf 2- أو مسارات إشارات PI3K / Akt ، على التوالي.

نقص الأكسجة هو حالة تُحرم فيها الخلية من إمداد الأكسجين الكافي وقد ثبت أنها تحفز الاستجابات البيولوجية والفسيولوجية المختلفة. Paeonol المعزول من Paeonia Sufruticosa يستحث التعبير عن الجينات المحفزة بنقص الأكسجة ، بما في ذلك العامل 1 المحفز لنقص الأكسجة (HIF -1) - الجينات المستهدفة ، من خلال قمع مسار إشارات NF-kB وتثبيط نشاط بروتين أميلويد (APP) [ 162].

تمت دراسة إطالة العمر من حيث إبطاء أو عكس عمليات الشيخوخة من أجل إطالة كل من الحد الأقصى ومتوسط ​​العمر ، وتأثيرات منتجات مكافحة الشيخوخة ، والتغذية ، واللياقة البدنية ، والعناية بالبشرة ، وبدائل الهرمونات ، والفيتامينات ، والمكملات الغذائية وتم فحص الأعشاب. يزيد الديليل ثلاثي كبريتيد المعزول من الثوم من طول عمر الديدان الخيطية من خلال تنشيط الجلد الجيني لعامل النسخ المؤيد لطول العمر -1 ومنتجات الجينات المستهدفة [144].

تم علاج الأمراض المزمنة (التهاب المفاصل والربو والسرطان والسكري والأمراض الفيروسية) والأمراض التنكسية العصبية (مرض باركنسون والزهايمر) باستخدام الطب الصيني التقليدي [1] ،

من بينها تم فحص بعضها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) واستكشفتها الاختبارات على الحيوانات و / أو الدراسات السريرية لتحقيق التطبيقات السريرية في نهاية المطاف. بخلاف وظائف الخلايا التي تمت مناقشتها أعلاه ، تم أيضًا فحص الأمراض ذات التأثيرات الواسعة. على سبيل المثال ، تمت دراسة مضادات الاكتئاب ومضادات السكر ومضادات السمنة والتعديل العصبي وتأثيرات الحماية العصبية وعلاجات الأمراض العصبية ومرض باركنسون والزهايمر المرتبطة بـ TMC و / أو الأعشاب المكونة / الفطر / النباتات الغذائية عن طريق DMA (الجدول 1 ) ، أو مكوناتها الفعالة ، مثل الجينسينوسيدات (لمرض السكري) ، (-) - حمض الهيدروكسيسيتريك (للسمنة) ، الأوزان (للالتهاب العصبي) ، وحمض السلفيانوليك ب (للحماية العصبية) ، تمت دراستها عن طريق DMA (الجدول 2 ).

3.3 الأنشطة التي تم العثور عليها بواسطة فحوصات ميكروأري DNA (الاستروجين الصامت)

غالبًا ما يتم اكتشاف الأنشطة التي تم العثور عليها بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) كإشارات خلوية في مسارات محددة ، مثل تكوين الأوعية الدموية ، و ErbB / HER ، و MAPK ، والمستقبلات النووية ، ومسارات إشارات يوبيكويتين / البروتوزوم ، و / أو في وظائف الخلية ، مثل موت الخلايا المبرمج ، والالتهام الذاتي ، ودورة الخلية / تلف الحمض النووي / تكوين الهيكل الخلوي ، التمثيل الغذائي الخلوي ، تنظيم الكروماتين / التخلق ، التطور / التمايز ، استجابة المناعة / الالتهاب ، الأمراض العصبية ، والتحكم الانتقالي [183]. بينما يمكن اكتشاف معظم مسارات إشارات الخلايا ووظائف الخلية بواسطة تقنيات أخرى ، فقد تكون هناك بعض الأنشطة التي يمكن اكتشافها حصريًا بواسطة التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA). أحد هذه الأنشطة هو من خلال مجموعة من هرمون الاستروجين ، هرمون الاستروجين الصامت ، والتي تظهر ملامح التعبير الجيني الاستروجين دون إظهار آثار إيجابية على تكاثر الخلايا [13].

هرمون الاستروجين هو هرمون أنثوي مسؤول عن مختلف الأنشطة البيولوجية والفسيولوجية ، بما في ذلك التحفيز بوساطة مستقبلات لتكاثر الخلايا في الأنسجة مثل الثدي والمبيض. تم العثور على العديد من المواد الكيميائية ومخاليط المواد الكيميائية ، مثل بريفيلدين أ [138] ، ومستخلصات عرق السوس [150] ، ومنتجات تحلل الزيت [184] ، لإظهار ملامح التعبير الجيني المماثلة لتلك الخاصة بالإستروجين ، على الرغم من أنها لم تحفز انتشار خلايا سرطان الثدي MCF -7 إيجابية مستقبلات هرمون الاستروجين. على الرغم من أن مسار الإشارات لتكاثر الخلايا يمكن فصله نظريًا عن تلك الخاصة بوظائف الخلية الأخرى ، إلا أن هذا الفصل لم يكن ممكنًا لأن معظم الخلايا التي تم فحصها من أجل نشاط الاستروجين تحتوي على مستقبلات هرمون الاستروجين ولم تكن التقنيات المستخدمة مناسبة لهذا الغرض. تشمل النتائج الحديثة لمسارات / شبكات الإشارات الأكثر تعقيدًا ، مثل شبكات الأوتوكرين / الباراكرين / التماثل الساكن والحديث المتبادل / تجاوز إشارات الخلية ، مسارات لا تتضمن بالضرورة تكاثر الخلايا أو الخلايا التي تحتوي على مستقبلات هرمون الاستروجين [185،186]. وبالتالي ، يمكن اكتشاف نشاط الاستروجين حتى بالنسبة لهرمون الاستروجين الصامت لأن التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) يمكن أن يفصل مسارات الإشارات المختلفة ، ويمكن تحليل تشابه المواد الكيميائية على مستويات التعبير الجيني وإشارات الخلية.

سيستانشالجرجير له العديد من الآثار