Summary

Effet antagoniste de Jiawei Shengjiang San sur un modèle de rat de néphropathie diabétique : lié à la voie de signalisation EGFR/MAPK3/1

Published: May 10, 2024
doi:

Summary

Ici, nous présentons un protocole décrivant la pharmacologie du réseau et les techniques d’amarrage moléculaire pour explorer le mécanisme d’action de Jiawei Shengjiang San (JWSJS) dans le traitement de la néphropathie diabétique.

Abstract

Notre objectif était d’approfondir les mécanismes qui sous-tendent l’action de Jiawei Shengjiang San (JWSJS) dans le traitement de la néphropathie diabétique et le déploiement de la pharmacologie en réseau. En utilisant la pharmacologie de réseau et les techniques d’amarrage moléculaire, nous avons prédit les composants actifs et les cibles du JWSJS et construit un réseau méticuleux « médicament-composant-cible ». Les analyses d’enrichissement de l’ontologie génétique (GO) et de l’encyclopédie de Kyoto des gènes et des génomes (KEGG) ont été utilisées pour discerner les voies thérapeutiques et les cibles du JWSJS. Autodock Vina 1.2.0 a été déployé pour la vérification de l’amarrage moléculaire, et une simulation de dynamique moléculaire de 100 ns a été menée pour confirmer les résultats de l’amarrage, suivie d’une vérification in vivo sur l’animal. Les résultats ont révélé que JWSJS partageait 227 cibles croisées avec la néphropathie diabétique, construisant une topologie de réseau d’interaction protéine-protéine. L’analyse d’enrichissement de KEGG a révélé que le JWSJS atténue la néphropathie diabétique en modulant les lipides et l’athérosclérose, la voie de signalisation PI3K-Akt, l’apoptose et la voie de signalisation HIF-1, la protéine kinase 1 activée par les mitogènes (MAPK1), la MAPK3, le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) et la sérine/thréonine-protéine kinase 1 (AKT1) étant identifiées comme cibles collectives de plusieurs voies. L’amarrage moléculaire a affirmé que les composants clés de JWSJS (quercétine, acide palmitoléique et lutéoline) pouvaient stabiliser la conformation avec trois cibles pivots (MAPK1, MAPK3 et EGFR) par liaison hydrogène. Les examens in vivo ont révélé une augmentation notable du poids corporel et une réduction des taux de protéines sériques glyquées (GSP), de cholestérol à lipoprotéines de basse densité (LDL-C), d’uridine triphosphate (UTP) et de glycémie à jeun (FBG) dues au JWSJS. La microscopie électronique couplée à l’hématoxyline et à l’éosine (HE) et à la coloration périodique à l’acide de Schiff (PAS) a mis en évidence le potentiel de chaque groupe de traitement à atténuer les lésions rénales à des degrés divers, montrant des déclins variés de p-EGFR, de p-MAPK3/1 et de BAX, et des augmentations de l’expression de BCL-2 dans les tissus rénaux des rats traités. En conclusion, ces informations suggèrent que l’efficacité protectrice du JWSJS sur la néphropathie diabétique pourrait être associée à la suppression de l’activation de la voie de signalisation EGFR/MAPK3/1 et à l’atténuation de l’apoptose des cellules rénales.

Introduction

Le diabète sucré (DM) est une maladie chronique qui affecte plusieurs systèmes et peut entraîner diverses complications dues à une hyperglycémie continue, telles que la néphropathie diabétique (DN), la rétinopathie et la neuropathie1. La DN est une complication grave du diabète sucré, représentant environ 30 à 50 % des maladies rénales terminales (IRT)2. Sa manifestation clinique est une microalbuminurie, qui peut évoluer vers une IRT caractérisée par une augmentation du volume glomérulaire, une hyperplasie stromale mésangiale et un épaississement de la membrane basale glomérulaire3. La pathogenèse de la DN est complexe et n’a pas été entièrement élucidée. Les méthodes cliniques telles que l’abaissement de la glycémie, la régulation de la pression artérielle et la réduction de la protéinurie sont principalement utilisées pour retarder sa progression, mais l’effet est général.

À l’heure actuelle, aucun médicament spécifique n’a été trouvé pour traiter le DN4. Pendant des siècles, cependant, les plantes médicinales chinoises ont été largement utilisées dans le traitement du diabète et de ses complications5 et ont amélioré les symptômes cliniques des patients et retardé la progression de la maladie. En raison des avantages des effets multi-composants, multi-cibles et multi-voies, les plantes médicinales chinoises devraient être une source de médicament innovante pour le traitement du DN6.

« Shengjiang san » est issu du « Wanbing Huichun » du médecin de la dynastie Ming, Gong Tingxian. Le livre « Neifu Xianfang » décrit l’utilisation de Bombyx Batryticatus, Cigadae Periostracum, Curcumaelongae Rhizoma et Radix Rhei et Rhizome. Sur cette base, après avoir ajouté Hedysarum Multijugum Maxim, Epimrdii Herba et Smilacis Glabrae Rhixoma, il exerce la fonction de shengjiang san d’augmenter la lucidité, de diminuer la turbidité, de libérer la « chaleur » stagnante et d’harmoniser le « qi » et le sang 7,8. Il augmente également l’effet de renforcement de la rate et de tonification des reins. Son efficacité est compatible avec la pathogenèse du « qi » de DN qui monte et descend dans le désordre en raison d’une carence en « énergie vitale », d’une sécheresse et d’une « chaleur » excessives et d’une stagnation de la « chaleur » causée par un triple énergisant 7,8.

Des études cliniques antérieures ont montré que les plantes médicinales chinoises ont été utilisées pour traiter le diabète et ses complications, et il a été démontré que le jiawei shengjiang san (JWSJS) régule la glycémie et les lipides, réduit la protéinurie et améliore considérablement l’efficacité clinique des patients atteints de DN7 précoce. La capacité du JWSJS à réduire les protéines urinaires et la glycémie chez les rats DN a été confirmée par des études antérieures. Cela se produit probablement en inhibant les voies de signalisation TXNIP/NLRP3 et RIP1/RIP3/MLKL, en réduisant la pyroptose podocytaire et en prévenant l’apoptose nécrotique dans les tissus rénaux des rats DN, obtenant ainsi une protection rénale9. Le JWSJS peut réguler à la hausse l’expression des protéines de néphrine et de podocine et réduire les lésions podocytaires chez les rats DN, suggérant ainsi que le JWSJS a un effet inhibiteur sur les lésions des podocytes. Le JWSJS a un certain effet anti-DN avec de bons profils d’innocuité, mais il y a peu de recherches à ce sujet, et ce travail se concentre principalement sur la pyroptose et l’apoptose nécrotique. La littérature n’est pas suffisamment approfondie ou systématique10. Nos résultats précédents ont confirmé que le JWSJS peut réduire la protéinurie et atténuer les lésions rénales chez les rats DN7. Cependant, il n’y a que quelques études sur le mécanisme du JWSJS pour le traitement de la DN, et celles-ci manquent de profondeur et de systématisation. Ainsi, cette étude vise à analyser les substances moléculaires et les mécanismes d’action du JWSJS pour le traitement de la DN en utilisant la pharmacologie en réseau et à fournir une base solide pour les recherches futures.

La pharmacologie des réseaux est une méthode émergente pour étudier le mécanisme d’action des médicaments, y compris la chimioinformatique, la biologie des réseaux, la bio-informatique et la pharmacologie11,12. La conception de la recherche en pharmacologie en réseau est assez similaire au concept holistique de la médecine traditionnelle chinoise13,14, et c’est une méthode importante pour étudier le mécanisme des plantes médicinales chinoises. L’amarrage moléculaire permet d’étudier les interactions entre les molécules et de prédire leurs modèles de liaison et leur affinité. L’amarrage moléculaire est devenu une technique essentielle dans le domaine de la recherche sur les médicaments assistée par ordinateur15. Par conséquent, cette étude a construit un réseau d’interaction JWSJS-DN-cible par le biais de la pharmacologie du réseau et des méthodes d’amarrage moléculaire qui offre une base fiable et théorique pour une exploration plus approfondie du traitement DN avec JWSJS.

Protocol

Tous les animaux ont été entretenus et utilisés conformément au Guide for the Care and Use of Laboratory Animals du National Research Council des États-Unis, 8e édition, et ont été signalés conformément aux recommandations des lignes directrices ARRIVE16,17. L’étude a été menée conformément au Guide du Conseil national de recherches de Chine pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire et…

Representative Results

Suite au protocole, 90 principes actifs de JWSJS ont finalement été obtenus à partir de l’analyse après criblage et déduplication selon les normes établies de OB et DL. Ceux-ci comprenaient 20 types d’Hedysarum Multijugum Maxim, 23 types d’Epimrdii Herba, 15 types de Smilacis Glabrae Rhixoma, 16 types de Radix Rhei et Rhizome, quatre types de Curcumaelongae Rhizoma, 15 types de Cigadae Periostracum et six types de composan…

Discussion

Notre étude a utilisé une combinaison de pharmacologie de réseau, d’amarrage moléculaire et de modèles animaux in vivo . Une étape critique a été la mise en place du réseau « drug-component-target », qui a été crucial pour identifier les mécanismes potentiels du JWSJS dans le traitement de la DN, en se concentrant particulièrement sur son interaction avec la voie de signalisation EGFR/MAPK3/1.

Au cours de cette étude, nous avons appo…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Cette étude a été soutenue par le projet général de la Fondation des sciences naturelles de la province du Hebei, Chine (n° H2019423037).

Materials

2×SYBR Green qPCR Master Mix  Servicebio, Wuhan, China G3320-05
24-h urine protein quantification (UTP) Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering N/A
3,3'-Diaminobenzidine Shanghai Huzheng Biotech, China 91-95-2
Automatic biochemical analysis instrument Hitachi, Japan 7170A
Anhydrous Ethanol Biosharp, Tianjin, China N/A
BAX Primary antibodies  Affinity, USA AF0120 Rat
BCL-2 Primary antibodies  Affinity, USA AF6139 Rat
BX53 microscope Olympus, Japan BX53
Chloroform Substitute ECOTOP, Guangzhou, China ES-8522
Desmond software  New York, NY, USA Release 2019-1
Digital Constant Temperature Water Bath Changzhou Jintan Liangyou Instrument, China DK-8D
EGFR Primary antibodies  Affinity, USA AF6043 Rat
Embed-812 RESIN Shell Chemical, USA 14900
Fasting blood glucose (FBG) Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering N/A
FC-type full-wavelength enzyme label analyser Multiskan; Thermo, USA N/A
GAPDH  Primary antibodies  Affinity, USA AF7021 Rat
Glycated serum protein (GSP) Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering N/A
Transmission electron microscope Hitachi, Japan H-7650
Haematoxylin/eosin (HE) staining solution Servicebio, USA G1003
Image-Pro Plus MEDIA CYBERNETICS, USA N/A
Real-Time PCR Amplification Instrument Applied Biosystems, USA iQ5 
Irbesartan tablets Hangzhou Sanofi Pharmaceuticals N/A
Isopropanol Biosharp, Tianjin, China N/A
 JWSJS granules Guangdong Yifang Pharmaceutical N/A
Kodak Image Station 2000 MM imaging system Kodak, USA IS2000
Low-density cholesterol (LDL-C) Nanjing Jiancheng Institute of Biological Engineering N/A
MAPK3/1Primary antibodies  Affinity, USA AF0155 Rat
Medical Centrifuge Hunan Xiangyi Laboratory Instrument Development, China  TGL-16K
Mini trans-blot transfer system Bio-Rad, USA N/A
Mini-PROTEAN electrophoresis system Bio-Rad, USA N/A
NanoVue Plus Spectrophotometer Healthcare Bio-Sciences AB, Sweden 111765
p-EGFR Primary antibodies  Affinity, USA AF3044 Rat
Periodic acid-Schiff (PAS) staining solution Servicebio, USA G1008
p-MAPK3/1 Primary antibodies  Affinity, USA AF1015 Rat
Secondary antibodies  Santa Cruz, USA sc-2357 Rabbit
Streptozotocin Sigma, USA S0130
SureScript First-Strand cDNA Synthesis Kit GeneCopeia, USA QP056T
TriQuick Reagent Solarbio, Beijing, China R1100
Ultra-Clean Workbench Suzhou Purification Equipment, China SW-CJ-1F 

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Citer Cet Article
Mao, J., Lu, Q., Gao, F., Liu, H., Tan, J. Antagonistic Effect of Jiawei Shengjiang San on a Rat Model of Diabetic Nephropathy: Related to EGFR/MAPK3/1 Signaling Pathway. J. Vis. Exp. (207), e66179, doi:10.3791/66179 (2024).

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