ทำไม Herba Cistanches สามารถใช้รักษาโรคไตได้?

โปรไฟล์การเผาผลาญเผยให้เห็นผลการรักษาของ Herba Cistanches ในรูปแบบสัตว์ของ 'โรคไตบกพร่อง' ที่เกิดจาก hydrocortisone

ติดต่อ: emily.li@wecistanche.com

Yunping Qiu, Minjun Chen, Mingming Su, Guoxiang Xie, Xin Li, Mingmei Zhou, Aihua Zhao, Jian Jiang & Wei Jia

เชิงนามธรรม

พื้นหลัง

เฮอร์บา ซิสแทนเชส(Roucongrong) มีประสิทธิภาพในการรักษา Shenxu Zheng ('โรคไตบกพร่อง') อย่างไรก็ตาม กลไกและการตอบสนองของระบบเมตาบอลิซึมต่อการแทรกแซงของสมุนไพรนั้นไม่ชัดเจน

วิธีการ

การใช้โปรไฟล์เมตาบอลิซึมแบบ GC-MS เราตรวจสอบการตอบสนองเมตาบอลิซึมต่อเฮอร์บา ซิสแทนเชสการแทรกแซงในแบบจำลองหนูที่เกิดจากสารไฮโดรคอร์ติโซน 'โรคไตบกพร่อง'.

ผลลัพธ์

รูปแบบการเผาผลาญของหนูหลังการฉีดไฮโดรคอร์ติโซนเบี่ยงเบนไปจากสถานะการเผาผลาญก่อนการให้ยา ณ จุดเวลาที่ต่างกัน ตั้งแต่วันที่ 1 ถึงวันที่ 10 ในขณะที่รูปแบบการเผาผลาญของหนูที่ได้รับการบำบัดด้วยไฮโดรคอร์ติโซนและสารสกัดจากน้ำของเฮอร์บา ซิสแทนเชสกลับสู่สภาวะก่อนการให้ยาในวันที่ 10

บทสรุป

การแทรกแซงของเฮอร์บา ซิสแทนเชสทำให้เกิดการฟื้นตัวอย่างเป็นระบบจากการรบกวนการเผาผลาญที่เกิดจากไฮโดรคอร์ติโซนในหนู การศึกษานี้ยังแสดงให้เห็นว่าการทำโปรไฟล์การเผาผลาญมีประโยชน์ในการศึกษากลไกการรักษาของยาสมุนไพร

พื้นหลัง

จากการปรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี กลไกการควบคุม และการทำงานของเอนไซม์ ยาหรือสารเคมีหลายชนิดทำให้เกิดความผันผวนของสารเมตาโบไลต์ในเซลล์เดี่ยว เนื้อเยื่อ หรือของเหลวในร่างกาย [1] การทำโปรไฟล์เมตาบอลิ เช่น การตรวจสอบเมตาบอไลต์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (MW < 1000="" da)="" โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูงร่วมกับสถิติหลายตัวแปร="" สามารถแสดงการตอบสนองอย่างเป็นระบบของระบบสิ่งมีชีวิตต่อซีโนไบโอติก="" นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ในทางเทคนิคที่จะจัดทำรายการโปรไฟล์การเผาผลาญที่สืบทอดมาจากหลายปัจจัยและมีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต="" ซึ่งรวมถึงผลที่ตามมาทางสรีรวิทยาของสารพิษและ/หรือการรบกวนที่เกิดจากโรคหรือความไม่สมดุลในเครือข่ายการควบคุมการเผาผลาญในระดับที่เป็นระบบ="" จนถึงปัจจุบัน="" มีการกำหนดโปรไฟล์การเผาผลาญในการตรวจคัดกรอง="" การวินิจฉัย="" การพยากรณ์โรค="" [2–4]="" และการประเมินความปลอดภัยของยาและสารเคมีบางชนิด="">

Nuclear magnetic resonance (NMR) [12] และ Mass spectrometry (MS) [13] ใช้เพียงอย่างเดียวหรือรวมกัน ในการทำโปรไฟล์และกำหนดลักษณะผลการเผาผลาญของสารพิษและ/หรือการรบกวนที่เกิดจากโรค NMR ซึ่งไม่ต้องการการประมวลผลตัวอย่างที่น่าเบื่อหน่าย เป็นวิธีการที่ง่ายและรวดเร็วในการรับข้อมูลที่แท้จริงจากตัวอย่างทางชีววิทยาที่ซับซ้อนและไม่เสียหาย ในทางกลับกัน การใช้ MS ที่มียัติภังค์ในวงกว้างในการทำโปรไฟล์เมตาบอลิซึมนั้นเกิดจากความไวและความพร้อมใช้งานสูง [14, 15] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรไฟล์เมแทบอลิซึมที่ใช้ GC-MS ถูกนำมาใช้ในการค้นพบกลไกของยาและสารกำจัดวัชพืชในร่างกาย ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโรค [16] และผลกระทบของการแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนแปลงต่อการเผาผลาญ และการตรวจสอบประสิทธิภาพของสิ่งมีชีวิตในการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพ [17–20] .

เฮอร์บา ซิสแทนเชส(Roucongrong) สมุนไพรจีนทั่วไปที่เติบโตในทะเลทราย จัดแสดงกิจกรรมสำหรับการปรับปรุงหน่วยความจำ [21] และ/หรือสมรรถภาพทางเพศ [22] การขับอนุมูลอิสระ ต่อต้านริ้วรอย [23–26] และการป้องกันระบบประสาท [27] , 28]. เป็นเวลาหลายศตวรรษเฮอร์บา ซิสแทนเชสได้ถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพในการรักษา Shenxu Zheng ('โรคไตบกพร่อง') [29]. ล่าสุดเฮอร์บา ซิสแทนเชสแสดงให้เห็นว่ามีความผิดปกติของไตที่เกิดจาก hydrocortisone [30]; อย่างไรก็ตามผลการเผาผลาญของมันไม่ชัดเจน การศึกษาก่อนหน้าของเรา [31] พบว่ารูปแบบการเผาผลาญของหนูที่ได้รับสารไฮโดรคอร์ติโซนในปริมาณที่สูง (เช่น แบบจำลองสัตว์สำหรับ 'โรคไตบกพร่อง') [32] แสดงให้เห็นรูปแบบทางชีวเคมีที่ไม่ซ้ำกันของสารเมตาบอลิซึมภายในร่างกายในปัสสาวะ ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจให้เราศึกษากลไกของการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่สอดคล้องกันหลังจากการดัดแปลงไฮโดรคอร์ติโซน โดยใช้โปรไฟล์เมตาบอลิซึมที่ใช้ GC-MS เพื่อตรวจสอบว่า Herba Cistanches สามารถย้อนกลับหรือต่อต้านผลการเผาผลาญที่ผิดปกติของไฮโดรคอร์ติโซนหรือไม่

Cistanche สามารถปรับปรุงการทำงานของไต

วิธีการ

วัสดุและเครื่องมือ

เฮอร์บา ซิสแทนเชสถูกซื้อจาก Shanghai Leiyunshang Pharmaceutical Co Ltd (จีน) และระบุว่าเป็น Cistanche deserticola YC Ma โดย Dr. Mengyue Wang (ห้องปฏิบัติการเภสัชศาสตร์ คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัย Shanghai Jiao Tong) ตามระเบียบวิธีมาตรฐาน [33] สารละลาย Hydrocortisone สำหรับการฉีด (0.5 เปอร์เซ็นต์ ) ซื้อมาจาก Shanghai Xinyi Pharmaceutical Co (ประเทศจีน) รีเอเจนต์ที่ทำให้เกิดอนุพันธ์คือ N-methyl-N-trimethylsilyl tri fluoroacetamide (MSTFA) (Sigma-Aldrich Inc, USA) และ Trimethyliodosilane (TMSI) (Sigma-Aldrich Inc, USA) ผสมกันในอัตราส่วน 1000:1 รีเอเจนต์ทั้งหมดที่ใช้ในการทดลองมีระดับการวิเคราะห์ เตรียมน้ำบริสุทธิ์พิเศษด้วยระบบการทำให้บริสุทธิ์ของ Millipore (18.2 MΩ, USA) ซื้อกรงเมตาบอลิซึมจาก Suzhou Fengshi Laboratory Animal Experiment Co Ltd (ประเทศจีน)

การเตรียมสารสกัดจากสมุนไพรเฮอร์บา ซิสแทนเชส

วัสดุพืชบดหยาบห้าร้อยกรัมถูก refluxed ด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ 2 ลิตรเป็นเวลา 2 ชั่วโมง หลังจากการกรอง สารสกัดถูกระเหยจนเหลือประมาณหนึ่งในสิบของปริมาตรดั้งเดิมบนเครื่องระเหยแบบหมุนของ Buchi และถูกเจือจางเป็น 250 มล. ในขวดปริมาตรที่มีน้ำบริสุทธิ์พิเศษ ความเข้มข้นสุดท้ายของน้ำมันดิบเฮอร์บา ซิสแทนเชสสารสกัดคือ 2 กรัม/มล.

ปริมาณและการสุ่มตัวอย่าง

การจัดการสัตว์ทุกชนิดในการศึกษานี้สอดคล้องกับแนวทางแห่งชาติและดำเนินการที่ศูนย์สัตว์ทดลอง มหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้แห่งการแพทย์แผนจีน เซี่ยงไฮ้ ประเทศจีน หนู Wistar เพศผู้อายุ 9 สัปดาห์จำนวน 19 ตัวถูกซื้อมาจาก Shanghai Laboratory Animal Co Ltd (ประเทศจีน) สัตว์ทั้งหมดถูกเลี้ยงไว้ในระบบกั้นที่มีอุณหภูมิควบคุม (20–22 องศา) และความชื้น (60 ± 10 เปอร์เซ็นต์) และเปิดไฟ/ดับเป็นเวลา 12 ชั่วโมงโดยเปิดไฟที่เวลา 08:{9}} น. หนูได้รับอาหารและน้ำโดยอิสระ หลังจากปรับตัวให้ชินกับสภาพอากาศเป็นเวลาสองสัปดาห์ สัตว์เหล่านี้ถูกย้ายไปยังกรงเมตาบอลิซึมแต่ละแห่งและแบ่งสุ่มออกเป็นสามกลุ่ม: (1) กลุ่มบำบัด (n=7) โดยที่ hydrocortisone (5 เปอร์เซ็นต์) ถูกฉีด ip ที่ 1.5 มก./100 กรัม ของน้ำหนักตัวตามด้วยการบริหารช่องปากของเฮอร์บา ซิสแทนเชสสกัดเป็นเวลา 10 วัน; (2) กลุ่มแบบจำลอง (n=7) ที่ hydrocortisone (5 เปอร์เซ็นต์ ) ถูกฉีด ip ที่ 1.5 มก./100 กรัมวันละครั้งเป็นเวลา 10 วัน; และ (3) กลุ่มควบคุม (n=5) ซึ่งยานพาหนะถูกฉีด ip ที่ประมาณ 0.6 มล. เป็นเวลา 10 วัน [31]เฮอร์บา ซิสแทนเชสถูกให้แก่กลุ่มการรักษาในขนาด 20 กรัม/กก. ตามคำแนะนำของ Shen et al [30]. เก็บตัวอย่างปัสสาวะ 24 ชั่วโมงในช่วงเวลาที่กำหนด: ก่อนให้ยา (-24 – 0 ชั่วโมง), วันที่ 1 (0 – 24 ชั่วโมง), วันที่ 3, วันที่ 7 และวันที่ 10 ปัสสาวะทั้งหมด ตัวอย่างถูกหมุนเหวี่ยง (6383 × g, LG 16-W, Beijing Jingli Centrifuge Co Ltd, China) เป็นเวลา 10 นาทีเพื่อกำจัดเศษวัสดุที่แขวนลอยและเก็บไว้ทันทีที่ระดับ -80 องศาสำหรับการวิเคราะห์ GC-MS ที่ตามมา

การเตรียมตัวอย่างและ GC-MS

GC-MS ดำเนินการตามการศึกษาก่อนหน้าของเราโดยมีการดัดแปลงเล็กน้อย [31] โดยสังเขป แต่ละ 0.5 μL aliquot of trimethylsilyl (TMS) derivatized analyte ถูกฉีดเข้าไปในคอลัมน์ของ fused-silica capillary column (17 ม. × 220 μm เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ความหนา 0.11 µm ของฟิล์ม HP Ultra{ {9}}, Agilent J&W Scientific, สหรัฐอเมริกา) GC-MS ดำเนินการกับแก๊สโครมาโตกราฟี PerkinElmer ที่ใส่ยัติภังค์และแมสสเปกโตรมิเตอร์ XL ระบบ TurboMass-Auto (PerkinElmer Inc, USA)

การประมวลผลข้อมูลและการวิเคราะห์หลายตัวแปร

ข้อมูล GC-MS ถูกแปลงเป็นรูปแบบ NetCDF ผ่าน DataBridge (PerkinElmer Inc, USA) สคริปต์ที่กำหนดเองถูกเรียกใช้ใน MATLAB 70 (The MathWorks Inc, USA) เพื่อทำการแก้ไขพื้นฐาน การแยกส่วนและการจัดตำแหน่งสูงสุด การยกเว้นมาตรฐานภายใน และการทำให้เป็นมาตรฐานสำหรับผลรวมทั้งหมดของโครมาโตแกรม 3-เมทริกซ์มิติที่เป็นผลลัพธ์ซึ่งรวมดัชนีพีคตามอำเภอใจ (เวลาเก็บรักษาคู่-m/z) ตัวอย่าง (การสังเกต) และพื้นที่พีคที่ทำให้เป็นมาตรฐาน (ตัวแปร) ถูกนำเข้ามาในซอฟต์แวร์ SIMCA-P 110 แพ็คเกจ (Umetrics, สวีเดน) สำหรับการวิเคราะห์หลายตัวแปร

การทำ Mean-centering ถูกดำเนินการตามคอลัมน์เพื่อเอาออฟเซ็ตออก เมแทบอไลต์ที่วัดได้ทั้งหมดได้รับการรักษาในระดับที่เท่ากันด้วยการปรับขนาดอัตโนมัติ (ปรับตามความแปรปรวนของหน่วย) ก่อนการวิเคราะห์หลายตัวแปร การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ SIMCA-P 110 เพื่อแสดงการจัดกลุ่มทั่วไป การจัดกลุ่ม และแนวโน้มของอาสาสมัครโดยไม่ได้มีความรู้มาก่อน องค์ประกอบหลักแรก (PC1) แสดงถึงความแปรปรวนมากที่สุดในข้อมูล องค์ประกอบหลักที่สอง (PC2) เป็นมุมฉากกับ PC1 และแสดงถึงจำนวนความแปรปรวนสูงสุดที่ไม่ได้อธิบายโดย PC1 ส่วนประกอบหลักที่เหลือถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกัน ในขณะเดียวกัน ค่าเฉลี่ยวิถีของคะแนน PCA ถูกใช้เพื่อให้ตัวบ่งชี้แบบไดนามิกสำหรับการโจมตี การลุกลาม และ/หรือการฟื้นตัวของโรคเมื่อเวลาผ่านไป ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์จากกำลังสองน้อยที่สุดบางส่วน – การวิเคราะห์จำแนก (PLS-DA) ถูกใช้เพื่อจัดลำดับความสำคัญของตัวแปรแต่ละตัวเพื่อจับสารเมแทบอไลต์ที่แสดงความแตกต่างซึ่งรับผิดชอบต่อการแยกระหว่างกลุ่ม PLS-DA ได้มาจากเมธอดบางส่วนกำลังสองน้อยที่สุด (PLS) ซึ่งเป็นวิธีการถดถอยพหุคูณทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับตัวทำนายคอลลิเนียร์หลายตัวและตัวแปรตอบสนอง [34] PLS-DA ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ SIMCA-P 11.0 [35] ดำเนินการตรวจสอบความถูกต้องข้าม 7-รอบตามปกติ หนึ่งในเจ็ดของตัวอย่างถูกแยกออกจากแบบจำลองในแต่ละรอบเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลอง กระบวนงานนี้ถูกทำซ้ำในลักษณะวนซ้ำสำหรับการตรวจสอบข้ามจนกระทั่งแต่ละตัวอย่างได้รับการยกเว้นหนึ่งครั้ง

Herba Cistanches สามารถใช้รักษาโรคไตได้

การวิเคราะห์ตัวแปรเดียว

เมแทบอไลต์ที่แสดงความแตกต่างที่ระบุจากการวิเคราะห์หลายตัวแปรยังได้รับการยืนยันในซอฟต์แวร์ MATLAB 70 (The MathWorks Inc, USA) โดยการทดสอบ Kruskal-Wallis แบบไม่อิงพารามิเตอร์ที่มีระดับนัยสำคัญที่ P < 0.05 .

ผลลัพธ์และการอภิปราย

การตีความสเปกตรัม GC-MS

โครมาโตแกรมของกระแสไอออนรวม (TIC) ของ GC-MS ทั่วไปของปัสสาวะของหนูในวันที่ 10 จากกลุ่มบำบัด กลุ่มแบบจำลอง และกลุ่มควบคุมแสดงไว้ในรูปที่ 1 การใช้โปรโตคอลการวิเคราะห์ GC-MS ที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดของเราร่วมกับพีคที่ใช้ซอฟต์แวร์ ขั้นตอนการ deconvolution ตรวจพบสารเมตาโบไลต์ทั้งหมด 117 รายการอย่างสม่ำเสมอในตัวอย่างปัสสาวะอย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ การระบุแบบผสมของพีคที่น่าสนใจดำเนินการโดยการเปรียบเทียบชิ้นส่วนมวลสารกับไลบรารีอ้างอิง NIST (สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ) ห้องสมุด Wiley และมาตรฐานอ้างอิง เราสามารถตรวจสอบ 23 จาก 117 เมแทบอไลต์ (20 เปอร์เซ็นต์) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโน โพลิเอมีน กรดไขมัน พิวรีน และฮอร์โมนต่อมหมวกไตซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน เมแทบอลิซึมของไขมัน และเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโน

รูปที่ 1 โครมาโตแกรมของกระแสไอออนรวม (TIC) ทั่วไปของ GC-MS ของปัสสาวะในวันที่ 10 จากกลุ่มบำบัด (A) กลุ่มแบบจำลอง (B) และกลุ่มควบคุม (C)

การเปลี่ยนแปลงตามเวลาในตัวอย่างปัสสาวะ

ค่าเฉลี่ยวิถีของคะแนน PCA ที่ได้จากกลุ่มแบบจำลองและกลุ่มการรักษาแสดงไว้ในรูปที่ 2 การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในแผนภาพวิถีเผยให้เห็นความคืบหน้าแบบไดนามิกของ 'โรคไตบกพร่อง' เกิดจากไฮโดรคอร์ติโซนเพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับเฮอร์บา ซิสแทนเชสการรักษา. ในกลุ่มแบบจำลอง รูปแบบเมตาบอลิซึมในวันที่ 1 และวันที่ 3 แตกต่างจากวันที่ 7 และวันที่ 10 บ่งชี้ว่าเครือข่ายควบคุมเมตาบอลิซึมในวันที่ 1 และวันที่ 3 อาจผ่านช่วงเวลาชั่วคราวที่มีความผันผวนสูงและเครือข่ายรบกวน อาจได้รับการฟื้นฟูในวันที่ 7 และวันที่ 10 ซึ่งท้ายที่สุดนำไปสู่รูปแบบที่คงที่ใกล้กับสภาวะก่อนให้ยา ในทำนองเดียวกัน ความจริงที่ว่ารูปแบบการเผาผลาญของวันที่ 1 และวันที่ 3 เบี่ยงเบนไปจากรูปแบบก่อนการให้ยาในกลุ่มที่ได้รับการรักษาอย่างชัดเจน 'โรคไตบกพร่อง' สถานะ. ในช่วงเวลานี้ ผลกระทบของไฮโดรคอร์ติโซนน่าจะมีอิทธิพลเหนือผลกระทบของเฮอร์บา ซิสแทนเชสสารสกัด. การค้นพบนี้สอดคล้องกับการสังเกตทั่วไปว่าหนูจากทั้งสองกลุ่มมีกิจกรรมน้อยลงในวันที่ 1 และวันที่ 3 ที่น่าสนใจคือ รูปแบบการเผาผลาญในวันที่ 7 และวันที่ 10 ค่อยๆ เข้าใกล้สภาวะก่อนให้ยาอย่างมีนัยสำคัญ โดยแนะนำว่าเฮอร์บา ซิสแทนเชสมีผลต่อต้านหรือรักษาบางอย่างในหนูที่ได้รับ hydrocortisone ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนผลการวิจัยทางคลินิกที่เฮอร์บา ซิสแทนเชสมีประสิทธิภาพในการรักษา 'โรคไตบกพร่อง'. โดยทั่วไปแล้ว วิถีทั้งสองจะให้ภาพที่มองเห็น โดยรวม และไดนามิกของการโจมตี ความก้าวหน้า และการฟื้นตัวของ 'โรคไตบกพร่อง'.

รูปที่ 2 ค่าเฉลี่ยวิถีของคะแนน PC1 กับ PC2 สำหรับตัวอย่างปัสสาวะจากกลุ่มแบบจำลอง (-●-) และกลุ่มการรักษา (--●--) แต่ละจุดแสดงถึงคะแนนเฉลี่ย ณ จุดเวลาที่ต่างกัน เช่น ก่อนการให้ยา วันที่ 1, 3, 7 และ 10 แถบข้อผิดพลาดแสดงถึงค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสำหรับแต่ละจุดเวลาที่ได้มาจากองค์ประกอบหลักแรก

การวิเคราะห์เมตาบอลิซึมเปรียบเทียบของตัวอย่างปัสสาวะ

เพื่อให้เข้าใจผลการเผาผลาญของไฮโดรคอร์ติโซนได้ดีขึ้น เราจึงเปรียบเทียบโปรไฟล์เมตาบอลิซึมที่ได้รับจากกลุ่มควบคุม แบบจำลอง และกลุ่มการรักษา การจัดกลุ่มทั่วไปของทั้งสามกลุ่มสามารถสังเกตได้โดยทันทีที่จุดเวลาต่างๆ เช่น ก่อนให้ยา วันที่ 3 และวันที่ 10 (รูปที่ 3) แม้ว่าจะไม่มีแนวโน้มการแยกตัวในโปรไฟล์ปัสสาวะก่อนให้ยา แต่รูปแบบการเผาผลาญจะเบี่ยงเบนไปจากกลุ่มควบคุมในวันที่ 3 หลังจากได้รับสารไฮโดรคอร์ติโซน ความผิดปกติของการเผาผลาญโดย hydrocortisone ปรากฏในทั้งแบบจำลองและกลุ่มการรักษา อย่างไรก็ตาม หลังจากรักษา 7-วันต่อเนื่องกับเฮอร์บา ซิสแทนเชสข้อมูลเมตาบอลิซึมของกลุ่มบำบัดกลับมาเทียบได้กับกลุ่มควบคุมอีกครั้ง บ่งชี้ว่าเฮอร์บา ซิสแทนเชสฟื้นฟูการเผาผลาญอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบโปรไฟล์การเผาผลาญจากกลุ่มควบคุม (เพชรสีดำ) กลุ่มแบบจำลอง (เพชรสีแดง) และกลุ่มการรักษา (เพชรสีน้ำเงิน) ที่จุดเวลาที่ต่างกัน: ก่อนให้ยา (A) วันที่ 3 (B) และวันที่ 10 (ค). แต่ละจุดในพล็อตคะแนน PCA แสดงถึงข้อมูลที่ได้รับจากหนู

การระบุความแตกต่างของโปรไฟล์การเผาผลาญ

แบบจำลอง PLS-DA ที่ตรวจสอบความถูกต้องแบบไขว้ถูกใช้เพื่อระบุเมแทบอไลต์หลักในโปรไฟล์เมตาบอลิซึมที่แตกต่างกันเพื่อให้แยกความแตกต่างได้ง่ายขึ้นระหว่างหนูกลุ่มควบคุมและกลุ่มแบบจำลอง (เช่น ที่เหนี่ยวนำด้วยไฮโดรคอร์ติโซน) หนูที่มีหรือไม่มีเฮอร์บา ซิสแทนเชสการรักษาในวันที่ 3 (ตารางที่ 1) การเปลี่ยนแปลงแบบพับในความเข้มข้นสัมพัทธ์ของเมแทบอไลต์หลักแต่ละกลุ่มระหว่างกลุ่มถูกกำหนดหาและการสร้างภาพที่สอดคล้องกันของการเปลี่ยนแปลงระหว่างกลุ่มที่ปริมาณก่อนการให้ยา วันที่ 3 และวันที่ 10 ถูกสร้างขึ้น (รูปที่ 4) ดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 4 และตารางที่ 1 ในขณะที่เมแทบอไลต์ภายในร่างกายส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มแบบจำลอง ผู้ที่อยู่ในกลุ่มบำบัดได้รับช่วงเวลาชั่วคราวตามที่สังเกตพบในวันที่ 1 และวันที่ 3 และค่อยๆ เข้าใกล้ระดับกลุ่มควบคุม (ปกติ) . ตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย (1.1–1.5 เท่า) ของสารเมตาโบไลต์ในกลุ่มการรักษาในวันที่ 10 พบว่าระดับไทโรซีนในปัสสาวะ ไทรามีน โดปามีน และนอราดรีนาลีนในปัสสาวะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (1.7–3.0 เท่า) กลุ่มตัวอย่างตลอดการทดลอง การศึกษาก่อนหน้านี้ของเราแสดงให้เห็นว่าเมแทบอลิซึมของ catecholamine ที่เกิดจาก glucocorticoids ส่งผลให้มีการบริโภคภูมิคุ้มกันมากเกินไปซึ่งจะนำไปสู่ ​​'โรคไตบกพร่อง' [31]. เฮอร์บา ซิสแทนเชสยาชูกำลังสมุนไพรที่ช่วยปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกัน [36] อาจต่อต้านผลกระทบบางอย่างของไฮโดรคอร์ติโซนเฮอร์บา ซิสแทนเชสอาจสามารถฟื้นฟูเครือข่ายการควบคุมการเผาผลาญตามปกติได้ จำเป็นต้องมีการทดลองเพิ่มเติมด้วยวิธีการต่างๆ เช่น อณูชีววิทยา ชีววิทยาของเซลล์ และเคมีพืชเพื่ออธิบายการกระทำของเฮอร์บา ซิสแทนเชส(และองค์ประกอบ) ใน 'โรคไตบกพร่อง'.

ตารางที่ 1 รายการเมแทบอไลต์ที่รวมอยู่ในโปรไฟล์เมตาบอลิซึมของการศึกษาปัจจุบัน

จาก: การทำโปรไฟล์เมตาบอลิซึมเผยผลการรักษาของเฮอร์บา ซิสแทนเชสในรูปแบบของสัตว์ที่เกิดจาก hydrocortisone 'โรคไตบกพร่อง'

หมายเหตุ: ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ (corr coeffs) ของสารประกอบทั้งหมดคำนวณจากแบบจำลอง PLS-DA ที่ตรวจสอบความถูกต้องไขว้ (Q2Ycum=0.899 ซึ่งเป็นแบบจำลองที่น่าพอใจโดยใช้สององค์ประกอบ) ในวันที่ 3 ระหว่างกลุ่มควบคุมและกลุ่มแบบจำลอง มีหรือไม่มีเฮอร์บา ซิสแทนเชสการรักษา. นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงส่วนพับยังได้รับการทดสอบโดยการทดสอบ Kruskal-Wallis แบบไม่อิงพารามิเตอร์ Kw (P) หมายถึงค่า P ของการทดสอบ H=กลุ่มควบคุม, กลุ่มแบบจำลอง M =, กลุ่มบำบัด D=ตัวอย่างเช่น H/M/0 แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงการพับแบบสัมพัทธ์ (แบบจำลองที่จะควบคุม) ที่สถานะก่อนการให้ยา

รูปที่ 4 การเปลี่ยนแปลงของเมแทบอไลต์ที่สำคัญ สีแดงหมายถึงความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นสัมพัทธ์ (การเปลี่ยนแปลงเท่า > 1.5) ในขณะที่สีเขียวหมายถึงความเข้มข้นที่ลดลงแบบสัมพัทธ์ (การเปลี่ยนแปลงพับ < -1.5)="" การเปลี่ยนแปลงการพับตั้งแต่="" -1.5="" ถึง="" 1.5="" ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา="" การเปลี่ยนแปลงเท่า="" (m/h,="" d/h)="">

บทสรุป

การศึกษาโปรไฟล์การเผาผลาญในปัจจุบันโดยใช้ GC-MS พบว่าเฮอร์บา ซิสแทนเชสทำให้เกิดการฟื้นตัวอย่างเป็นระบบจากการรบกวนการเผาผลาญที่เกิดจากไฮโดรคอร์ติโซนในหนู ซึ่งเป็นแบบจำลองสัตว์สำหรับ 'โรคไตบกพร่อง'. การศึกษานี้ยังแสดงให้เห็นว่าการทำโปรไฟล์การเผาผลาญเป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการศึกษาผลการรักษาของยาสมุนไพร

ตัวย่อ

MS: แมสสเปกโตรเมตรี

GC-MS: แก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมตรี

NMR: เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์

PCA: การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก

PLS-DA: กําลังสองน้อยที่สุดบางส่วน – การวิเคราะห์แบบแยกแยะ

อ้างอิง

1. Nicholson JK, Lindon JC, Holmes E: 'เมตาโบโนมิกส์': การทำความเข้าใจการตอบสนองเมตาบอลิซึมของระบบสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าทางพยาธิสรีรวิทยาผ่านการวิเคราะห์ทางสถิติหลายตัวแปรของข้อมูลสเปกโทรสโกปี NMR ทางชีวภาพ ซีโนไบโอติกา 1999, 29 (11): 1181-1189. 10.1080/004982599238047.

2. Brindle JT, Antti H, Holmes E, Tranter G, Nicholson JK, Bethell HWL, Clarke S, Schofield PM, McKilligin E, Mosedale DE, Grainger DJ: การวินิจฉัยอย่างรวดเร็วและไม่เป็นอันตรายของการมีอยู่และความรุนแรงของโรคหลอดเลือดหัวใจโดยใช้ 1H - เมตาโบโนมิกส์ตาม NMR นัท เมด. 2002, 8 (12): 1439-1444. 10.1038/นาโนเมตร802

3. Constantinou MA, Papakonstantinou E, Benaki D, Spraul M, Shulpis K, Koupparis MA, Mikros E: การประยุกต์ใช้สเปกโทรสโกปีด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์ร่วมกับการวิเคราะห์องค์ประกอบหลักในการตรวจหาข้อผิดพลาดแต่กำเนิดของการเผาผลาญโดยใช้จุดเลือด: วิธีเมตาบอโนมิก ทวารหนัก ชิม แอคตา. 2004, 511 (2): 303-312. 10.1016/j.aca.2004.02.012.

4. Beckonert O, Monnerjahn J, Bonk U, Leibfritz D: แสดงภาพการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญในเนื้อเยื่อมะเร็งเต้านมโดยใช้สเปกโตรสโคปี 1H-NMR และแผนที่จัดระเบียบตนเอง NMR ไบโอเมด 2546, 16 (1): 1-11. 10.1002/nbm.797.

5. Mortishire-Smith RJ, Skiles GL, Lawrence JW, Spence S, Nicholls AW, Johnson BA, Nicholson JK: การใช้เมแทบอลิซึมเพื่อระบุเมแทบอลิซึมของกรดไขมันที่บกพร่องเป็นกลไกของความเป็นพิษที่เกิดจากยา Chem Res ท็อกซิคอล. 2004, 17 (2): 165-173. 10.1021/tx034123j.

6. Waters NJ, Holmes E, Williams A, Waterfield CJ, Duncan Farrant R, Nicholson JK: NMR และการศึกษาการจดจำรูปแบบเกี่ยวกับผลการเผาผลาญที่เกี่ยวข้องกับเวลาของ -naphthylisothiocyanate ต่อตับ ปัสสาวะ และพลาสมาในหนู: การเผาผลาญแบบบูรณาการ เข้าใกล้. Chem Res ท็อกซิคอล. 2001, 14 (10): 1401-1412. 10.1021/tx010067f.

7. Coen M, Lenz EM, Nicholson JK, Wilson ID, Pognan F, Lindon JC: การตรวจสอบเมตาบอโนมิกแบบบูรณาการของความเป็นพิษของอะเซตามิโนเฟนในเมาส์โดยใช้ NMR spectroscopy Chem Res ท็อกซิคอล. 2003, 16 (3): 295-303. 10.1021/tx0256127.

8. Small-Howard A, Turner H: การสัมผัสกับวัสดุที่ได้จากยาสูบทำให้เกิดการผลิตโปรตีนที่หลั่งออกมามากเกินไปในเซลล์แมสต์ Toxicol Appl Pharmacol. 2005, 204 (2): 152-163. 10.1016/j.taap.2004.09.003.

9. Waters NJ, Waterfield CJ, Farrant RD, Holmes E, Nicholson JK: การสลายตัวของเมตาบอโนมิกของความเป็นพิษที่ฝังตัว: การประยุกต์ใช้กับ thioacetamide hepato- และพิษต่อไต Chem Res ท็อกซิคอล. 2005, 18 (4): 639-654. 10.1021/tx049869b.

10. Robertson DG: เมตาโบโนมิกส์ในทางพิษวิทยา: บทวิจารณ์ พิษวิทยาวิทย์. 2005, 85 (2): 809-822. 10.1093/พิษ/kfi102.

11. Robertson DG, Bulera SJ: พิษวิทยาปริมาณงานสูง: ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ Curr Opin Drug Discovery Dev. 2000, 3 (1): 42-47.

12. Nicholson JK, Connelly J, Lindon JC, Holmes E: Metabonomics: เวทีสำหรับการศึกษาความเป็นพิษของยาและการทำงานของยีน Nat Rev ยา Discov. 2002, 1 (2): 153-161. 10.1038/nrd728.

13. Taylor J, King RD, Altmann T, Fiehn O: การประยุกต์ใช้เมตาโบโลมิกส์กับการเลือกปฏิบัติทางพันธุกรรมของพืชโดยใช้สถิติและการเรียนรู้ของเครื่อง ชีวสารสนเทศศาสตร์ 2002, 18 (SUPPL 2): S241-S248.

14. Wilson ID, Nicholson JK, Castro-Perez J, Granger JH, Johnson KA, Smith BW, Plumb RS: โครมาโตกราฟีของเหลวที่มีความละเอียดสูง "ประสิทธิภาพสูง" ควบคู่ไปกับ oa-TOF mass spectrometry เป็นเครื่องมือสำหรับการทำโปรไฟล์เมตาบอลิซึมที่แตกต่างกันใน การศึกษาจีโนมเชิงหน้าที่ เจ โปรตีโอม เรสซิเด้นซ์ 2005, 4 (2): 591-598. 10.1021/pr049769r.

15. Jonsson P, Gullberg J, Nordstrom A, Kusano M, Kowalczyk M, Sjostrom M, Moritz T: กลยุทธ์ในการระบุความแตกต่างในชุดตัวอย่างเมแทบอลิซึมขนาดใหญ่ที่วิเคราะห์โดย GC/MS เคมีทางทวารหนัก 2004, 76 (6): 1738-1745. 10.1021/ac0352427.

16. Ohdoi C, Nyhan WL, Kuhara T: การวินิจฉัยทางเคมีของโรค Lesch-Nyhan โดยใช้การตรวจจับแก๊สโครมาโตกราฟี - แมสสเปกโตรเมทรี J Chromatogr, B: Anal Technol Biomed Life Sci. 2546, 792 (1): 123-130. 10.1016/ส1570-0232(03)00277-0.

17. Fiehn O, Kopka J, Dormann P, Altmann T, Trethewey RN, Willmitzer L: การทำโปรไฟล์ Metabolite สำหรับจีโนมเชิงหน้าที่ของพืช แนท ไบโอเทค. 2000, 18 (11): 1157-1161. 10.1038/81137.

18. Lafaye A, Junot C, Pereira Y, Daniel G, Tabet JC, Ezan E, Labarre J: การวิเคราะห์โปรไฟล์โปรตีโอมและเมแทบอไลต์แบบผสมผสานเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่น่าแปลกใจเกี่ยวกับการเผาผลาญกำมะถันของยีสต์ เจ ไบโอล เคม. 2005, 280 (26): 24723-24730. 10.1074/jbc.M502285200.

19. Schauer N, Steinhauser D, Strelkov S, Schomburg D, Allison G, Moritz T, Lundgren K, Roessner-Tunali U, Forbes MG, Willmitzer L, Fernie AR, Kopka J: GC-MS ห้องสมุดเพื่อระบุสารเมตาบอลิซึมอย่างรวดเร็ว ในตัวอย่างทางชีวภาพที่ซับซ้อน FEBS เลตต์ 2005, 579 (6): 1332-1337. 10.1016/j.febslet.2005.01.029.

20. Willse A, Belcher AM, Preti G, Wahl JH, Thresher M, Yang P, Yamazaki K, Beauchamp GK: การระบุกลิ่นตัวที่ควบคุมด้วยความซับซ้อนของ histocompatibility โดยการวิเคราะห์ทางสถิติของการทดลองเปรียบเทียบก๊าซโครมาโตกราฟี/แมสสเปกโตรเมทรี เคมีทางทวารหนัก 2005, 77 (8): 2348-2361. 10.1021/ac048711t.

21. Wang XW, Wang XF, Wu LY: การปรับปรุงการระลึกถึงหนูของ phenylethanoid glycosides ของ Cistanche deserticola ตัวแทนชินฟาร์มา. 2002, 19: 41-42.

22. Xie JH, Wu CF: ผลของสารสกัดเอธานอลของ Cistanche deserticola ต่อเนื้อหาของสารสื่อประสาทโมโนเอมีนในสมองของหนู จงเฉาเหยา. 1993, 24: 417-419.

23. Li LL, Wang XW, Wang XF: Antilipid peroxidation และ antiradiation action ของ glycosides ในเฮอร์บา ซิสแทนเชสชิน เจ ชิน เมเตอร์ เมด 1997, 22 (6): 364-367.

24. Shahat AA, Nazif NM, Abousetta LM, Ibrahim NA, Cos P, Van Miert S, Pieters L, Vlietinck AJ: การตรวจสอบไฟโตเคมีและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของ Duranta repens Phytother Res. 2005, 19 (12): 1071-1073. 10.1002/ptr.1766.

25. Gao J, Igarashi K, Nukina M: phenylethanoid glycosides ใหม่สามชนิดจาก Caryopteris incana และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของพวกมัน เคมีฟาร์มบูล. 2000, 48 (7): 1075-1078.

26. Kyriakopoulou I, Magiatis P, Skaltsounis AL, Aligiannis N, Harvala C: Samioside, phenylethanoid glycoside ตัวใหม่ที่มีการขับอนุมูลอิสระและกิจกรรมต้านจุลชีพจาก Phlomis samia เจ แนท โปร. 2001, 64 (8): 1095-1097. 10.1021/np010128 บวก

27 Deng M, Zhao JY, Ju XD, Tu PF, Jiang Y, Li ZB: ผลการป้องกันของ tubuloside B ต่อการตายของเซลล์ TNF alpha ในเซลล์ประสาท แอคตา ฟาร์มาคอล ซิน. 2004, 25: 1276-1284.

28. Geng XC, เพลง LW, Pu XP, Tu PF: ผลกระทบต่อระบบประสาทของฟีนิลทานอยด์ไกลโคไซด์จากซิสตันเชสซัลซ่าต่อ 1-เมทิล-4-ฟีนิล-1, 2, 3, 6- tetrahydropyridine (MPTP) ทำให้เกิดความเป็นพิษของโดปามีนในหนู C57 ไบโอล ฟาร์มบูล 2004, 27: 797-801. 10.1248/bpb.27.797.

29. He W, Shu X, Zong G, Shi M, Xiong Y, Chen M: ไตเสริมและหยางสนับสนุนการกระทำของ cistanche deserticola YC Ma ก่อนและหลังการเตรียม จงกั๋ว จงเหยา ซาจื่อ. 1996, 21 (9): 534-537. 575

30. Shen LZ, Zhong XY, Wang SX: ผลของ Cistanche deserticola ต่อหนู Shen-yang ที่ปกติและบกพร่อง จงเหยา เหยาลี่ ยู หลินจวง. 2001, 17 (1): 17-18.

31. Chen M, Zhao L, Jia W: การศึกษาเมตาโบโนมิกเกี่ยวกับโปรไฟล์ทางชีวเคมีของแบบจำลองสัตว์ที่เกิดจากไฮโดรคอร์ติโซน เจ โปรตีโอม เรสซิเด้นซ์ 2005, 4 (6): 2391-2396. 10.1021/pr050158o.

32. Chen Q, Yi NY: โมเดลสัตว์และยาสำหรับภาวะขาดหยินและหยาง วิธีการทดลองวิจัยทางเภสัชวิทยาในการแพทย์แผนจีน แก้ไขโดย: Chen Q. 1993 ปักกิ่ง: People's Health Publishing House, 982-984

33. คณะกรรมการเภสัชแห่งชาติ: ตำรับยาแห่งสาธารณรัฐประชาชนจีน. 2005, ปักกิ่ง: Press of Chemical Industry, 1: 90-

34. การวิเคราะห์ข้อมูลหลายตัวแปรและหลายตัวแปร ส่วนที่ 1: หลักการพื้นฐานและการใช้งาน ฉบับปรับปรุงครั้งที่สองและขยายใหญ่ [http://www.umetrics.com/default.asp/pagename/training_literature/c/5]

35. SIMCA-P และ SIMCA-P บวก 11 คู่มือผู้ใช้ [http://www.umetrics.com/default.asp/pagename/downloads_คู่มือผู้ใช้/c/3]

36. Chin HL, Su YC: การศึกษาผลทางเภสัชวิทยาของ Cistanche deserticola Ma. จงกั๋ว จงเหยา ซาจื่อ. 1993, 19: 143-146.

จาก: การแพทย์แผนจีน เล่ม 3, หมายเลขบทความ: 3 (2008)