الجزء 3: آثار الإيسورهامنيتين على مرض السكري والمضاعفات المرتبطة به: مراجعة للدراسات في المختبر وفي الجسم الحي وتحليل ما بعد النسخ المخصص للمسار الجزيئي المعني

لمزيد من المعلومات. الاتصالtina.xiang@wecistanche.com

5. يتنبأ تحليل النسخ اللاحق بالتأثير المحتمل للإيسورهامنيتين على مرض السكري في أداة قائمة على الخلايا الجذعية

لقد أنشأنا أداة قائمة على الخلايا الجذعية باستخدام الفترة المحيطة بالولادةالخلايا الجذعية، الخلايا الظهارية السلوية البشرية (hAECs)، لتقييم الأنشطة الحيوية للمركبات الطبيعية باستخدام تحليل المصفوفات الدقيقة للجينوم الكامل [71,140-144]. في السنوات الأخيرة ، تم فحص عدد كبير بشكل متزايد من المركبات النشطة بيولوجيا في النباتات الطبية لمعرفة آثارها العلاجية والوقائية المحتملة. في هذا السياق ، تحظى النهج القائمة على الخلايا الجذعية باستخدام الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSCs) باهتمام كبير باعتبارها نماذج بشرية أكثر ملاءمة من الناحية الفسيولوجية في المختبر لفحص الأدوية والتحقق من صحة الآلاف من المركبات في كل من البحث الأكاديمي وصناعة الأدوية [145-147]. ومع ذلك ، فإن hPSCs ، بما في ذلك الخلايا الجذعية الجنينية (hESCs) والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (hiPSCs) ، لديها موارد محدودة للخلايا ، وتتطلب إجراءات استخراج غازية ، وإعادة برمجة الخلايا باهظة الثمن ، وإجراءات الصيانة الحرجة ، فضلا عن أنها تشكل قيودا أخلاقية ، وبالتالي فهي أقل ملاءمة كمصدر عملي لفحص الأدوية. من ناحية أخرى ، يتم اشتقاق hAECs من المشيمة المهملة ، وهو منتج نفايات طبية. فهي لا تتطلب إجراءات حصاد غازية ولديها الحد الأدنى من المخاوف الأخلاقية. علاوة على ذلك ، يتم اشتقاق hAECs من الأبلاستيدات متعددة القدرات ، وبالتالي الحفاظ على إمكانات التمايز متعدد السلالات الشبيهة ب ESC ويمكن تمييزها إلى خلايا من جميع الطبقات الجرثومية الثلاث [148-151].

تجدر الإشارة إلى أنه بناء على بروتوكول التمايز المناسب ، يمكن تمييز hAECs إلى خلايا تشبه خلايا الكبد [152-155] ، وخلايا الأقنية الصفراوية [156] ، والأهم من ذلك ، خلايا البنكرياس β الشبيهة بالأنسولين [157-160]. يمكن أن يؤدي زرع خلايا البنكرياس التي يسببها hAEC في الفئران المصابة بداء السكري الناجم عن الستربتوزوتوسين إلى تطبيع مستوى الجلوكوز في الدم[161]. يمكن ل hAECs [162] ، وكذلك الإكسوسومات المشتقة من hAECs [163] ، تسريع التئام جروح السكري عن طريق تعزيز تولد الأوعية الدموية ووظيفة الخلايا الليفية والحد من الالتهاب. إن دمج hAECs في الجزر العضوية [164] وحماية الجزر الأصلية بطبقة من hAECs [165] يمكن أن يعزز تطعيم الجزر وإعادة التوعي في نماذج الفئران السكرية. بالإضافة إلى ذلك ، تم الإبلاغ عن الخلايا الشبيهة بخلايا الكبد المشتقة من hAEC ، وكذلك hAEC نفسها ، لها فعالية علاجية في أمراض الكبد ، بما في ذلك التليف الكبدي [166،167] ، وتليف الكبد [168] ، والفشل الكبدي [169].

بالنظر إلى الفيزيولوجيا المرضية المعقدة ل DM ، قد لا يكون hAEC نموذجا مثاليا في المختبر لدراسة تأثيرات مرض السكري للمركبات. ومع ذلك ، بسبب خصائصه الشبيهة بالخلايا الجذعية ، يمكن استخدامه للفحص الأولي للمركبات المستهدفة. لقد استكشفنا سابقا إمكانات التمايز المضاد للتليف[71] والتمايز الكبدي [170] للإيسورهامنيتين في hAECs. في هذه الدراسة ، أجرينا تحليلا ثانويا مستهدفا لبياناتنا المنشورة سابقا [71] لاستكشاف الوظائف المحتملة للإيسورهامنيتين فيداء السكري(الشكل 4). وأجري تحليل للبيانات لثلاث نسخ بيولوجية متماثلة من اليوم 10 من المكافحة (ن = 3) و (ن) من الإيسورهامنيتين المعالجة (ن = 3) من ال hAECs. نمت الخلايا في زراعة الخلايا 3D. تم الاحتفاظ بخلايا التحكم في وسط الخلايا الظهارية القاعدية المشيمة (Promo Cell, Cat.#C-26140) في غياب أي وسيط تمايز أو عوامل نمو، في حين تم استكمال خلايا العلاج ب 20 ملليمتر من الإيسورهامنيتين (سيغما-ألدريش، اليابان) لمدة 10 أيام. يشار إلى الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) باسم الجينات ذات التغير الخطي في الطية>2 والقيمة p<0.05(one-way between-subjects="" anova).="" a="" total="" of="" 303="" degs="" were="" identified;="" among="" them,="" 60="" were="" upregulated="" and="" 243="" were="" downregulated.="" details="" of="" methodology="" have="" been="" explained="" elsewhere="" [71,170].="" all="" microarray="" data="" are="" available="" at="" gene="" expression="" omnibus(geo)="" under="" accession="" number:="" gse153149="" (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc="GSE153149,accessed" on="" 24="" november="">

انقر هنا لمعرفة المزيد من المنتجات

5.1. مجموعات الجينات المميزة لنوع الخلية

في دراساتنا السابقة على hAECs ، وجدنا أن أنواعا مختلفة من المركبات يمكن أن توجه تمايز hAECs نحو سلالات خلايا مختلفة ، مثل استر حمض الكافيين ، وحمض روزمارينيك [142] ومشتق حمض الكافيويلكينيك 3،4،5-Tri-O-Caffeoylquinic Acid (TCQA)[140] الذي يمكن أن يعزز تمايز الخلايا العصبية ، في حين أن الأنثوسيانين ، cyanidin-3-O-glucoside (Cy3G) ، يحفز تمايز الخلايا الشحمية [143] في hAECs. لاحظنا أن الأنشطة الحيوية أو وظائف المركبات الطبيعية يمكن التنبؤ بها بشكل عام من أنواع الخلايا المخصبة بواسطة DEGs.

فحصنا مجموعات بيانات توقيع نوع الخلايا المثرية بشكل كبير باستخدام قاعدة بيانات التوقيعات الجزيئية (MSigDB) الإصدار 7.4 من برنامج GSEA عبر الإنترنت (https://software. broadinstitute.org/gsea/index.jsp ؛ تم الوصول إليه في 26 نوفمبر 2021)[171]. تحتوي هذه المجموعات الجينية على جينات توقيع علامة عنقودية لأنواع الخلايا المحددة في دراسات تسلسل الخلية الواحدة للأنسجة البشرية وتسهل تعيينات نوع الخلية في مجموعات البيانات ، مثل تجارب تطوير النماذج العضوية.

وجدنا أن المجموعة الجينية الأكثر ثراء من نوع الخلايا كانت الخلايا اللحمية الوسيطة البنكرياسية [172] (الشكل 4A). بالإضافة إلى ذلك ، تم إثراء أنواع الخلايا القنية والبطانية البنكرياسية بشكل كبير [172]. تشارك جينات توقيع البنكرياس في hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين في الانتقال الظهاري الوسيط ، وإشارات TGF-β ، وإشارات TNF-α عبر NF-kB ، وإشارات KRAS ، واستقلاب الأحماض الدهنية. كما تم إثراء العديد من مجموعات الجينات المميزة الكبدية بشكل كبير ، مثل HSCs ، وخلايا kupffer ، وخلايا القناة الصفراوية [173] ، والخلايا الوسيطة للكبد الجنيني [174]. كان هناك أيضا العديد من مجموعات الجينات المميزة للعضلات الهيكلية المخصبة بشكل كبير ، بما في ذلك الخلايا السلفية الليفية الشحمية (FBN1 + FAP) ، والخلايا السلفية الليفية الشحمية (FAP) ، والخلايا العضلية الهيكلية [175]. تشمل الوظائف البيولوجية لجينات التوقيع الكبدي في hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين العديد من مسارات الاستجابة الالتهابية ، في حين أن جينات توقيع العضلات الهيكلية تنظم التئام الجروح ، وتنظيم ألياف الكولاجين ، وشلال MAPK. تم قياس الدلالة على أنها معدل الاكتشاف الخاطئ ، وهو تناظري للقيمة p الهندسية الفائقة بعد تصحيح Benjamini و Hochberg لاختبار الفرضيات المتعددة (FDR q-value<>

5.2.مجموعات الجينات المميزة المثرية بشكل كبير

بعد ذلك ، فحصنا مجموعات الجينات المميزة الغنية بشكل كبير على MSigDB (تم استرجاعها في 26 نوفمبر 2021). تمثل مجموعات الجينات المميزة حالات أو عمليات بيولوجية محددة ومحددة جيدا يتم إنشاؤها بناء على تحديد تداخلات مجموعة الجينات والاحتفاظ بالجينات التي تظهر تعبيرا متماسكا. تحتوي العلامات المميزة على مجموعة من 50 مجموعة جينية مكثفة من أكثر من 4000 مجموعة جينية متداخلة ، وبالتالي قللت من الضوضاء والتكرار [176].

تشمل مجموعات الجينات المميزة المخصبة بشكل كبير الجينات التي تحدد الانتقال الظهاري الوسيط ، والجينات التي يتم تنظيمها استجابة لنقص الأكسجة ، والجينات التي ينظمها NF-kB استجابة ل TNF ، والجينات التي يتم تنظيمها لأعلى ولأسفل بواسطة تنشيط KRAS ، والجينات التي تتوسط موت الخلايا المبرمج عن طريق تنشيط caspases ، والجينات المشاركة في تكوين العضلات ، والجينات التي يتم تنظيمها استجابة ل TGF-β1 ، والجينات التي يتم تنظيمها بواسطة STAT5 استجابة لتحفيز IL-2 ، الجينات التي تحدد الاستجابة الالتهابية ، والجينات المشاركة في مسارات وشبكات p53 ، والجينات التي تشفر البروتينات المشاركة في تحلل السكر وتكوين الجلوكوز (الشكل 4B). تم النظر في الأهمية في FDR q-value<>

ومن النتائج المثيرة للاهتمام إثراء تنشيط KRAS بواسطة DEGs من hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين. تم العثور على العديد من التعبيرات الجينية التي يسببها KRAS ليتم تنظيمها بشكل كبير بواسطة إيسورهامنيتين ، مثل MMP9 و TSPAN1 و ITGBL1. يؤدي ارتفاع السكر في الدم إلى عدم الاستقرار الجيني مما يؤدي إلى طفرات KRAS في خلايا البنكرياس [177] وقد ارتبط أيضا بزيادة خطر وغزو سرطان البنكرياس [178] وسرطان القولون [179]. أفاد وانغ وآخرون أن الإيسورهامنيتين يقمع انتشار خط خلايا سرطان البنكرياس الغدي PANC-1 من خلال تقليل تنظيم نشاط مسار إشارات Ras / MAPK [134]. لذلك ، كما هو مذكور في القسم 4.2.4 ، فإن تأثير الإيسورهامنيتين على خطر الإصابة بالسرطان الناجم عن KRAS في مرض السكري ، وخاصة سرطانات البنكرياس ، يستحق المزيد من الاستكشاف.

5.3. مسارات غنية بشكل كبير

تم إجراء مزيد من التحليل المساري ل DEGs باستخدام قاعدة بيانات السموم المقارنة (CTD) (http://ctdbase.org/ ؛ تم الوصول إليها في 29 نوفمبر 2021)[180]. تمثل CTD موسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) ومسارات REACTOME. وجدنا أن العديد منتحريضيتم إثراء المسارات ، وتشكيل الكولاجين وتجميعه ، ومسار إشارات PI3K-Akt ، ومسار إشارات AGE-RAGE في مضاعفات مرض السكري بشكل كبير (الشكل 4C).

يتم إنتاج المنتجات النهائية المتقدمة للغليكاتيون (AGEs) من خلال الجلوكوز غير الأنزيمي وأكسدة البروتينات والدهون والأحماض النووية. تنتمي مستقبلات المنتجات النهائية المتقدمة للغليكاتيون (RAGE) إلى عائلة الغلوبولين المناعية. إشارات AGE / RAGE هي سلسلة معقدة ومعقدة تنشط مسارات إشارة متعددة داخل الخلايا تتضمن بروتين كيناز C و NADPH oxidase و MAPKs ، مما يؤدي إلى التعبير الناجم عن NF-kB عن IL-1 و IL-6 و TNF-α و VCAM-1 و VEGF. على وجه الخصوص ، تورطت إشارات AGE / RAGE في تكلس الأوعية الدموية بوساطة مرض السكري من خلال تنشيط مسارات التليف بوساطة TGF-β ، NFkB ، و ERK1/2 [181-184]. وجدنا أن الإيسورهامنيتين قلل بشكل كبير من التعبير الجيني المرتبط بإشارات AGE / RAGE ، مثل COL1A1 و COL1A2 و COL4A6 و FN1 و MMP2 و SERPINE1. كما نوقش في القسم السابق ، تم توثيق آثار إيسورهامنيتين المضادة للتليف بشكل جيد [71،74،99،119] ، وبالتالي ، يمكن التأكيد على أن إيسورهامنيتين قد يكون له أيضا آثار مفيدة في أمراض الأوعية الدموية الناجمة عن مرض السكري.

5.4.أمراض التمثيل الغذائي الغنية بشكل ملحوظ والتعبيرات الجينية ذات الصلة

تم استرداد بيانات ارتباط الأمراض الجينية المنسقة من CTD (تم استرجاعها في 29 نوفمبر 2021). لقد قمنا برعاية أمراض التمثيل الغذائي المثرية بشكل كبير فقط. تم حساب أهمية التخصيب من خلال التوزيع الهندسي الفائق المعدل بواسطة طريقة بونفيروني. شملت أمراض التمثيل الغذائي الغنية بشكل كبير DM ، الجلوكوز ، واضطرابات التمثيل الغذائي للدهون ، وارتفاع السكر في الدم ، والسمنة (الشكل 4D). تظهر الخريطة الحرارية أن PPARs و TGFs و TNFs و ILs والكولاجين والتعبيرات الجينية المسببة لموت الخلايا المبرمج قد تم تنظيمها بشكل كبير في hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين (الشكل 4E). من ناحية أخرى ، تم تنظيم مستقبلات الأنسولين ، وليباز البروتين الدهني ، ومثبطات موت الخلايا المبرمج بشكل كبير في hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين.

كما أكد تحليلنا المستهدف لبيانات المصفوفات الدقيقة ل hAECs المعالجة بالإيسورهامنيتين إمكانات الإيسورهامنيتين في تنظيم الوظائف البيولوجية المتعلقة ب DM والمضاعفات المرتبطة به.

6. التوافر البيولوجي والامتصاص المعوي للإيسورهامنيتين أغليكون ومشتقاته الغليكوزيلية

مع وجود فئات مختلفة منالفلافونويدفي الطبيعة ، من المثير للاهتمام تحليل وجود هذه المركبات في الجسم. عندما نتحدث عن استقلاب الإيسورهامنيتين وتوافره في جسم الإنسان بعد الاستهلاك ، فإننا نتحدث عن الأصل والتمثيل الغذائي والنقل. ويستند هذا إلى ملاحظة أدلى بها كروماتوغرافيا لبعض الفلافونويد مثل الفلافونول في المصل البشري. يوفر قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافي السائل نظرة ثاقبة على التوافر البيولوجي لبعض مركبات الفلافونويد في أشكالها من الأغلييكون والجليكوسيد في الجسم [49]. يمكن استخدام مطياف الكتلة لتحديد مركبات الفلافونويد في العينات البيولوجية [185]. أفادت دراسة عن 23 مشتقات مختلطة من الكبريتات والميثيل والجلوكورونيد والجلوكوزكيرسيتينفي كل من البول والبلازما للمتطوعين البشر 1 ساعة بعد تناول البصل الأحمر المقلي قليلا. اكتشفت هذه الدراسة جليكوسيدات كل من كيرسيتين وإيسورهامنيتين في البلازما [186].

تلعب عدة عوامل دورا في دخول العناصر الغذائية عبر الجهاز الهضمي. على سبيل المثال ، تؤثر الإنزيمات من الميكروبات المعوية على دخول المركبات الفينولية.

أظهرت دراسة أجريت على مستخلصات أوراق الجنكة في نموذج الفئران أهمية ميكروبات الأمعاء على التوافر البيولوجي والامتصاص من الجهاز الهضمي لبعض الجزيئات النشطة بيولوجيا ، وخاصة الإيسورهامنيتين [187]. في هذه الخطوة ، تنتج إنزيمات ميكروبات الأمعاءفلافونويدالجلايكونات ومجموعة متنوعة من المنتجات الانشطارية الحلقية. وأشارت تحليلات عينات الدم الكاملة إلى أن امتصاص الإيسورهامنيتين قد زاد عن طريق العلاج المضاد للبكتيريا، مما يشير إلى أن إنزيمات ميكروبات الأمعاء لها تأثير سلبي على الحرائك الدوائية للجزيئات الطبيعية، مثل الإيسورهامنيتين.البكتيرياأو استهلاك البروبيوتيك قد يزيد من التوافر البيولوجي لشكل جليكوسيد من إيسورهامنيتين. بالإضافة إلى ذلك ، اختلفت معدلات التحول الحيوي في المختبر وأوقات الإقامة للجزيئات النشطة بيولوجيا بين الفئران الطبيعية والسكرية واعتلال الكلية السكري [188].

من ناحية أخرى ، تتحكم ناقلات الأغشية المختلفة في نقل مركبات الفلافونويد ، مثل ناقل الجلوكوز المعتمد على الصوديوم 1 (SGLT1) والبروتينات المرتبطة بمقاومة الأدوية المتعددة 2 و 3 (MRP2 و MRP3)[189]. في هذا السياق ، تنظم ناقلات MRP مسارات النقل عبر الخلايا وشبه الخلوية ل isorhamnetin [190]. داخل الخلايا ، كان نقل الإيسورهامنيتين من القمي إلى الجانب القاعدي أعلى بمقدار 6.8-9.3 أضعاف. في الشكل 5 ، يتم تلخيص الآثار المضادة لمرض السكري من إيسورهامنيتين.

7. الاستنتاجات

Isorhamnetin هو مركب فينولي من عائلة الفلافونويد ، وبشكل أكثر دقة من الفلافونول. في الأصل هو جزيء كيرسيتين ولكن خضع للمثيلة. يتم توزيع Isorham-netin في المملكة النباتية في العديد من النباتات البرية والتجميلية. بالإضافة إلى ذلك ، تنتج العديد من النباتات الطبية هذا الجزيء وقد شهدت العديد من الدراسات على تأثيره المضاد لمرض السكري من بين الأنشطة البيولوجية الأخرى. وبالتالي تظهر كل هذه البيانات اهتمام الإيسورهامنيتين بالصناعة العلاجية. من هذا المنظور ، سيكون من المثير للاهتمام للغاية استكشاف تأثير الإيسورهامنيتين ومشتقاته ، المعزولة بشكل خاص عن الموارد الطبيعية ، على اضطرابات التمثيل الغذائي. من الضروري أيضا تسليط الضوء على الدراسات السريرية التي أجريت في هذا السياق ومراجعتها باستخدام الكسور الغنية بالفلافونويد والمنتجات الطبيعية من أجل تجنب تأثير الآثار الجانبية الناجمة عن الأدوية الاصطناعية والكيميائية.

مراجع

1. جيل ، س. س. ؛ Tuteja, N. أنواع الأكسجين التفاعلية والآلات المضادة للأكسدة في تحمل الإجهاد اللاأحيائي في نباتات المحاصيل. فسيولوجيا النبات. الكيمياء الحيوية. 2010, 48, 909–930. [CrossRef] [PubMed]

2. كورباس ، ف. ج. ؛ غوبتا, D.K.; بالما ، J.M. مواقع إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في العضيات من الخلايا النباتية. في أنواع الأكسجين التفاعلية والأضرار التأكسدية في النباتات تحت الضغط ؛ سبرينغر: برلين / هايدلبرغ ، ألمانيا ، 2015 ؛ صفحات 1–22.

3. فالح ، ه. الوسلاتي ، س. ؛ جويوت، س. دالي ، أ. ب. ؛ ماغني، سي. عبدلي، س. كوري، R. LC/ESI-MS/MS توصيف البروسيانيدين والبروبيلارجونيدين المسؤولة عن النشاط القوي المضاد للأكسدة للنباتات الملحية الصالحة للأكل Mesembryanthemum edule L. Food Chem. 2011, 127, 1732-1738. [CrossRef]

4. الطرابلسي، ن.؛ الوسلاتي ، س. ؛ فلح ، ه. وافو تيغو ، ب. ؛ باباستاموليس، ي. ميريلون، ج. م. عبدلي، س. Ksouri, R. عزل مضادات الأكسدة القوية من النباتات الملحية الطبية Limoniastrum guyonianum. كيمياء الأغذية 2012 ، 135 ، 1419-1424. [CrossRef] [PubMed]

5. بولعبة، م. مكديني، ك. تسولمون، س. هان ، ج. السماوي، أ. كاوادا ، ك. ؛ كسوري، ر. إيسودا ، H. ؛ عبدلي، سي. في المختبر تأثير مضاد للتكاثر من مقتطفات Arthrocnemum Indicum على الخلايا السرطانية Caco-2 من خلال التحكم في دورة الخلية وتحديد الفينول LC-TOF-MS ذات الصلة. تكملة على أساس Evid. الألترن. ميد 2013، 2013، 529375. [CrossRef]

6. كركر، م. دي توماسي ، ن. السماوي، أ. عبدلي، س. كسوري، ر. براكا، أ. الفلافونويد الكبريتي الجديد من Tamarix Africaa والأنشطة البيولوجية لمستخرجه القطبي. Planta Med. 2016, 82, 1374–1380. [CrossRef]

7. بورغو ، س. ؛ ريبي ، I.B. ؛ مكديني، ك. إيسودا ، H. ؛ كوري، ر. كوري ، W.M. LC-ESI-TOF-MS و GC-MS التنميط من Artemisia العشبية وتقييم خصائصه النشطة بيولوجيا. Food Res. Int. 2017, 99, 702–712. [CrossRef]

8. بولعبة، م. مديني، ف. حجلاوي، ح. مكديني، ك. فلح ، ه. كوري، ر. إيسودا ، H. ؛ السماوي، أ. عبدلي، C. الأنشطة البيولوجية والتحليل الكيميائي النباتي للمستخلصات الفينولية من Salsola kali L. دور العوامل الداخلية في اختيار أفضل المستخلصات النباتية. س. أفر ج. بوت. 2019, 123, 193–199. [CrossRef]

9. النجار، ح. عبد الكريم، بكالوريوس; دوريا ، E. ؛ بوبكري، أ. الطرابلسي، ن. فلح ، ه. تليلي ، ه. Neffati, M. تكوين الفينول لبعض النباتات الطبية التونسية المرتبطة بتأثير مضاد للتكاثر على خلايا MCF-7 لسرطان الثدي البشري. يوروبيوتكنول. J. 2020, 4, 104–112. [CrossRef]

10. بورغو ، س. ؛ بيطيب ربي ، I. ؛ بن كعب، س. الحمامي، م. الداخلاوي، س. ساوسن ، س. ؛ مسعد ، ك. ؛ إيسودا ، H. ؛ كسوري، ر. فوكونييه، م.-ل. مذيب أخضر ليحل محل الهكسان لاستخراج الدهون النشطة بيولوجيا من بذور الكمون الأسود والريحان. أغذية 2021، 10، 1493. [CrossRef]