Kombinierte Systempharmakologie und fäkale Metabonomik zur Untersuchung der Biomarker und des therapeutischen Mechanismus der mit Astragalus und Blutegel behandelten diabetischen Nephropathie Typ 2
Combined systems pharmacology and fecal metabonomics to study the biomarkers and therapeutic mechanism of type 2 diabetic nephropathy treated with Astragalus and Leech
Mechanistische Studie in der Zeitschrift RSC Advances (2018)
Abstract
In our study, systems pharmacology was used to predict the molecular targets of Astragalus and Leech, and explore the therapeutic mechanism of type 2 diabetic nephropathy (T2DN) treated with Astragalus and Leech. Simultaneously, to reveal the systemic metabolic changes and biomarkers associated with T2DN, we performed 1H NMR-based metabonomics and multivariate analysis to analyze fecal samples obtained from model T2DN rats. In addition, ELISA kits and histopathological studies were used to examine biochemical parameters and kidney tissue, respectively. Striking differences in the Pearson's correlation of 22 biomarkers and 9 biochemical parameters were also observed among control, T2DN and treated rats. Results of systems pharmacology analysis revealed that 9 active compounds (3,9-di-O-methylnissolin; (6aR,11aR)-9,10-dimethoxy-6a,11a-dihydro-6H-benzofurano[3,2-c]chromen-3-ol; hirudin; l-isoleucine; phenylalanine; valine; hirudinoidine A-C) and 9 target proteins (l-serine dehydratase; 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase; tyrosyl-tRNA synthetase; tryptophanyl-tRNA synthetase; branched-chain amino acid aminotransferase; acetyl-CoA C-acetyltransferase; isovaleryl-CoA dehydrogenase; pyruvate dehydrogenase E1 component alpha subunit; hydroxyacylglutathione hydrolase) of Astragalus and Leech were closely associated with the treatment of T2DN. Using fecal metabonomics analysis, 22 biomarkers were eventually found to be closely associated with the occurrence of T2DN. Combined with systems pharmacology and fecal metabonomics, these biomarkers were found to be mainly associated with 6 pathways, involving amino acid metabolism (leucine, valine, isoleucine, alanine, lysine, glutamate, taurine, phenylalanine, tryptophan); energy metabolism (lactate, succinate, creatinine, α-glucose, glycerol); ketone body and fatty acid metabolism (3-hydroxybutyrate, acetate, n-butyrate, propionate); methylamine metabolism (dimethylamine, trimethylamine); and secondary bile acid metabolism and urea cycle (deoxycholate, citrulline). The underlying mechanisms of action included protection of the liver and kidney, enhancement of insulin sensitivity and antioxidant activity, and improvement of mitochondrial function. To the best of our knowledge, this is the first time that systems pharmacology combined with fecal metabonomics has been used to study T2DN. 6 metabolites (n-butyrate, deoxycholate, propionate, tryptophan, taurine and glycerol) associated with T2DN were newly discovered in fecal samples. These 6 metabolites were mainly derived from the intestinal flora, and related to amino acid metabolism, fatty acid metabolism, and secondary bile acid metabolism. We hope the results of this study could be inspirational and helpful for further exploration of T2DN treatment. Meanwhile, our results highlighted that exploring the biomarkers of T2DN and therapeutic mechanisms of Traditional Chinese Medicine (TCM) formulas on T2DN by combining systems pharmacology and fecal metabonomics methods was a promising strategy.
Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.
Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.
Zusammenfassung
Mittels Systempharmakologie und 1H-NMR-basierter fäkaler Metabonomik untersuchten die Autoren Wirkmechanismen von Astragalus und Blutegel bei diabetischer Nephropathie Typ 2 in einem Rattenmodell. Sie identifizierten 9 aktive Verbindungen – darunter Hirudin – sowie 9 Zielproteine und 22 mit der Erkrankung assoziierte Biomarker, die vor allem 6 Stoffwechselwegen zugeordnet waren. Sechs krankheitsassoziierte Metaboliten (n-Butyrat, Desoxycholat, Propionat, Tryptophan, Taurin und Glycerin) wurden erstmals im Kot entdeckt. Als Mechanismen nennen die Autoren Schutz von Leber und Niere, gesteigerte Insulinsensitivität, antioxidative Wirkung und verbesserte Mitochondrienfunktion.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Studie wandte Systempharmakologie und 1H-NMR-basierte fäkale Metabolomik an, um den therapeutischen Mechanismus einer kombinierten Astragalus- und Blutegel-Behandlung für die diabetische Nephropathie vom Typ 2 (T2DN) in einem Rattenmodell zu untersuchen. Dabei wurden neun aktive Verbindungen (darunter Hirudin), neun Zielproteine, 22 Biomarker und sechs zugehörige Stoffwechselwege identifiziert, einschließlich Aminosäure-, Energie- und Fettsäurestoffwechsel. Die Studie impliziert leech-stämmiges Hirudin unter den aktiven Verbindungen einer Formulierung mit renoprotektiven, insulinsensibilisierenden und antioxidativen Wirkungen in einem präklinischen Krankheitsmodell. Allerdings ist die Blutegel-Komponente mit Astragalus in einem multi-ingredient Präparat kombiniert, was es unmöglich macht, leech-spezifische Beiträge aus dem Abstract zu isolieren. Es handelt sich um eine Tiermodellstudie unter Verwendung einer prozessierten Traditionellen Chinesischen Medizin-Formel.
Verwandte Verbindungen im ASH-Register
Aus dem Blutegel stammende Moleküle und aus Hirudin abgeleitete Arzneimittel, die zum Thema dieser Arbeit gehören, jeweils mit vollständigem Profil im ASH-Verbindungsregister:
Zitation
Literaturangabe (Vancouver-Stil)
Chen R, Liao C, Guo Q, Wu L, Zhang L, Wang X. Combined systems pharmacology and fecal metabonomics to study the biomarkers and therapeutic mechanism of type 2 diabetic nephropathy treated with Astragalus and Leech. RSC Adv. 2018;8(48):27448-27463. doi:10.1039/c8ra04358b. PMID: 35540008
Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.
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Zur ASH-Bibliothek hinzugefügt: 27. Mai 2026 · Letzte Aktualisierung der Website: 18. Juni 2026