PART 1 Cribratge i caracterització de la medicina tradicional xinesa basats en microarrays d'ADN

Ryoichi Kiyama

Institut d'Investigació Biomèdica, Institut Nacional de Ciència i Tecnologia Industrial Avançada (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8566, Ibaraki, Japó; kiyama.r@aist.go.jp; Tel.: més 81-29-861-6189

Editor acadèmic: Christophe A. Marquette

Rebut: 16 de desembre de 2016; Acceptat: 23 de gener de 2017; Publicat: 30 de gener de 2017

Resum: L'aplicació de l'assaig de microarrays d'ADN (DMA) ha entrat en una nova era a causa de les innovacions recents en tecnologies òmiques. Aquesta revisió resumeix les aplicacions recents del perfil d'expressió gènica basada en DMA centrant-se en el cribratge i caracterització demedicina tradicional xinesa. En primer lloc, les herbes, els bolets i les plantes dietètiques analitzades per DMA juntament amb els seus components efectius i els seus efectes biològics/fisiològics es resumeixen i es discuteixen examinant la seva llista completa i una llista de productes químics efectius representatius. En segon lloc, els mecanismes d'acció demedicina tradicional xinesaes resumeixen examinant els gens i les vies responsables de l'acció, les funcions cel·lulars implicades en l'acció i les activitats trobades pel DMA (estrògens silenciosos). En tercer lloc, aplicacions de DMA per a tradicionalsmedicina xinesaes discuteixen examinant exemples reportats i nous protocols per al seu ús en control de qualitat. S'esperen més innovacions en l'avaluació dels efectes beneficiosos basada en la via de senyalització i l'avaluació dels riscos potencials de la medicina tradicional xinesa, tal com s'observa en altres camps estretament relacionats, com ara els camps terapèutic, ambiental, nutricional i farmacològic.

Paraules clau:microarray d'ADN;medicina tradicional xinesa; via de senyalització; estrògens; productes químics alimentaris

Per a més informació poseu-vos en contacte amb:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanchedeserticola té molts efectes, feu clic aquí per saber-ne més

1. Introducció

La fitoterapia és una part important de les pràctiques mèdiques tradicionalsmedicina xinesa(TCM) i consta d'una varietat d'espècies vegetals [1,2]. Mentre que l'eficàcia deherba medicinalDe vegades s'ha considerat dubtós [3,4], això podria ser degut en part a la dificultat de controlar la qualitat de les herbes i les quantitats dels seus components efectius. Així, s'han utilitzat diversos mètodes per confirmar la seva eficàcia i identificar els components efectius [5]. Les tecnologies modernes, com ara la cromatografia líquida d'alt rendiment (HPLC) i la reacció en cadena de la polimerasa de transcripció inversa quantitativa (qRT-PCR), s'han desenvolupat i utilitzat contínuament per substituir les tecnologies convencionals per al control de qualitat integral i rendible de la medicina a base d'herbes. 6]. Tot i que els avenços recents en els projectes de genoma humà i altres i el desenvolupament d'una varietat de tecnologies òmiques, com ara la genòmica i la transcriptòmica, han contribuït a la identificació i utilització de components efectius i al control/autenticació de qualitat de les plantes medicinals [7-11 ], encara estem buscant la millor estratègia per a la màxima utilització deherba medicinal. Aquesta revisió se centra en el perfil d'expressió gènica basat en microarrays d'ADN, una tecnologia clau en transcriptòmica, i mostra com els investigadors van utilitzar aquesta tecnologia per a la detecció i caracterització de TCM. En particular, l'examen creuat de les dades sobre TCM, i les seves herbes, bolets i plantes dietètiques que els constitueixen, ha esdevingut força important per avaluar el coneixement acumulat i per avaluar els avantatges/desavantatges de la MTC i les seves aplicacions efectives.

La MTC inclou pràctiques com l'acupuntura, la moxibustió,Herbes medicinals xineses, tui na, teràpia dietètica, tai-txi i qi gong, que està arrelat a l'antiga filosofia del taoisme i és més Microarrays 2017, 6,4; doi:10.3390/microarrays6010004 de més de 2500 anys [12]. El TCM original s'ha desenvolupat i modificat per adaptar-lo a persones de diverses nacionalitats i antecedents genètics (donant lloc a diferents tipus de problemes de salut, costums/pràctiques dietètiques i nutricionals, i maneres de pensar i creences sobre la medicina), basant-se en variacions. en els tipus d'herbes i els seus ingredients a països com el Japó i Corea, on es van desenvolupar el Kampo i la medicina tradicional coreana (TKM), respectivament. Per tant, la fitoterapia inclou una sèrie d'espècies vegetals i maneres de processar-les. A més,herba medicinals'utilitza sovint amb altres components com els bolets i les plantes dietètiques, i per tant aquí també es comenten els seus extractes i productes químics efectius.

Les microarrays d'ADN són un tipus de dispositiu biotecnològic que s'utilitza per detectar alteracions en l'ADN i l'ARNm genòmics i per controlar gens i les seves expressions associades a diverses funcions; per tant, s'han utilitzat àmpliament en investigació bàsica i investigació/desenvolupament industrial (revisat per Kiyama i Zhu [13]). L'assaig de microarrays d'ADN (DMA) s'ha utilitzat per seleccionar i caracteritzar materials útils entre barreges de productes químics i extractes de recursos naturals, incloses les plantes. DMA té avantatges i desavantatges en comparació amb altres tecnologies. S'ha utilitzat com a dispositiu de diagnòstic, com per exemple per al genotipat de gens metabolitzadors de fàrmacs i per predir el risc metastàsic de càncer de mama, que és atribuïble a la seva característica única de proporcionar prou complexitat per diferenciar les variacions necessàries per al diagnòstic i la fiabilitat necessària. per predir genotips/perfils d'expressió gènica amb precisió.

Acteòsidencistanchetenir bons efectesronyó

2. Medicina a base d'herbes, productes químics efectius i els seus efectes

2.1. Herbes, bolets i plantes dietètiques analitzades mitjançant assaigs de microarrays d'ADN

DMA ha analitzat una sèrie d'herbes, bolets i plantes dietètiques, incloses les utilitzades com a TCM a la Xina, Corea (TKM) i Japó (Kampo) (taula 1).

DMA ha analitzat extractes d'herbes, incloent-hi els següents: extractes del conjunt, o parts com flors i fulles, d'arrel d'alkanet, ginseng americà, casquet de pues, beach vitex, arrel de beth, cohosh negre, arbust cancerígen, figwort xinesa. , boneset, dong Quai, cua de cavall de camp, celidonia major, kava, leigongteng, moutan, mum, orquídia, lapatxo rosa, coniflower morat, salai, herba de Sant Joan, cúrcuma i nyam salvatge. Mentrestant, els extractes d'arrel, radix o rizoma es feien amb fil d'or xinès, peònia xinesa,cistanche, danshen, fil d'or, Huang-qi, kudzu i sheng-di-Huang; els extractes de llavors eren de lotus, o els extractes enriquits en oli essencial eren de llstí i cúrcuma.

Els extractes de bolets també es van analitzar després de l'extracció del conjunt o del cos fructífer, com el de buna-shimeji, fong eruga, bolet comú, himematsutake, hiratake, lingzhi, bracket grumos, maitake i cua de gall dindi; després de l'extracció del miceli, com el del fong de l'eruga, himematsutake, lingzhi, bracket grumos, maitake, shiitake i cua de gall dindi; o després de l'extracció de polisacàrids de lingzhi o triterpens d'hiratake, hoelen i lingzhi.

Es van fer extractes de mescles de TCM, com ara les següents: Danggui Buxue Tang, decocció Guanxin No. 2, decocció Huang-Lian-Jie-Du, ISF-1, Kangxianling, PC-SPES, decocció Pulsatillae, Qingfei Xiaoyan Wan, Qinggan Huoxuefang, remei S/B, Si-Wu-Tang, VI-28, decocció Xiaoqinglong, decocció Xuefu Zhuyu i Zeng Sheng Ping (TCM); Chunggan, SH21B i Youkongdan (TKM); o Boiogito, Bofutsushosan, Orengedokuto, Hochu-ekki-to, Inchin-ko-to, Juzen-taiho-to, Kososan, Saireito, Toki-shakuyaku-san i Toki-to (Kampo).

Es van fer extractes d'altres plantes dietètiques (incloent verdures, fruites i cereals), com ara nabiu, carbassa amarga, blat sarraí, garrofa, caoba xinesa, Chungkookjang (soja fermentada), gingebre, gromwell, kothala himbutu, poma Marie Menard i estragó. , o materials alimentaris més comuns com ara poma, gerd negre, nabius, bròquil, cítrics, clau, all, ginkgo, raïm, aranja, te verd, kiwi, litxi, nectarina, palma d'oli, oliva, préssec, caqui, festuc, soja i blat de moro.

2.2. Productes químics efectius caracteritzats per assajos de microarrays d'ADN

Després de la caracterització dels extractes d'herbes, bolets o plantes dietètiques, s'han enriquit o, en alguns casos, purificats productes químics efectius. Després van ser analitzats per DMA per tal d'identificar les funcions d'interès o les vies de senyalització implicades (Taula 2).

Les abreviatures dels assaigs són prova animal (A), assaig de proliferació cel·lular (C), assaig de proteïnes (com ara Western blotting i immunoassaig) (P), assaig de gen reporter (R) i assaig de transcripció (com RT-PCR i Assaig de microarrays d'ADN) (T). SÓN: element de resposta antioxidant; ERK: cinasa regulada per senyal extracel·lular; HSP70: proteïna de xoc tèrmic de 70 kilodaltons; IGF-1R: receptor del factor de creixement semblant a la insulina 1; NF-kB: potenciador de la cadena lleugera del factor nuclear K de cèl·lules B activades; PGG: 1,2,3,4,6-Penta-O-galloil-pD-glucosa; PI3K: fosfatidilinositol-3-quinasa; PPAR: receptor activat per proliferador de peroxisomes; PUFA: àcids grassos poliinsaturats; ROCK: proteïna quinasa associada a Rho; ROS: espècies reactives d'oxigen; MTC: medicina tradicional xinesa; TNFR1: receptor 1 del factor de necrosi tumoral

Els productes químics purs analitzats per DMA són els següents: acteïna (un glucòsid triterpè), aculeatina (una cumarina), baicalina (un glucòsid de flavona), berberina (un alcaloide isoquinolínic), biocanina A, àcid boswellic (un triterpè), brefeldina A (un antibiòtic lactona), celastrol (un triterpè metid de quinina), quelidonina (un alcaloide terciari), curcumina (un diarilheptanoide), àcid desoxicòlic (un àcid esteroide), 3,3Z-diindolilmetà (un derivat d'indol-3-carbinol), emodina (un derivat d'antraquinona), peròxid d'ergosterol (un derivat d'esteroides), genisteïna (una isoflavona), ginsenòsids Fl/Rbl/Re/Rgl/Rg3/Rhl (glicòsids esteroides/saponines triterpèniques), glicirrizina (un triterpenoide pentacíclic), grifolina ( un farnesilfenol/sesquiterpenoide), àcid (—)-hidroxicítric (un derivat de l'àcid cítric), p-hidroxiisovalerilshikonina (un derivat de la naftoquinona), jasminoidina (un genipòsid), ligustazina (una tetrapirazina), licopè (un carotè), miricetina (un flavonol), obovatol (un bifenòlic), paeoniflorina (un monoterpè). e glucòsid), paeonol (un derivat de l'acetofenona), 1,2,3,4,6-penta-O-galloil-pD-glucosa (PGG), plumbagina (un derivat de la naftoquinona), polisacàrid-K (Krestin) (un polisacàrid unit a proteïnes), quercetina (un flavonol), resveratrol (un estilbenoide), safrà (un carotenoide), àcid salvianolic B (un tanshinol/àcid cafeic), sesamina/episesamina/sesamolina (lignans), trisulfur de sial·l·lic (un compost organosulfurat), esparstolonina B (una xantona/isocumarina), sulforafan (un isotiocianat), tanshinona IIA (un derivat de fenantrè-quinona), 2,4,3',5'-tetrametoxistilbè (un fenilpropanoide) i triptòlid (un diterpenoide). epòxid).

D'altra banda, les mescles de substàncies químiques analitzades per DMA són fibra dietètica antioxidant del raïm (foratge/fibra dietètica), fenòlics de palma d'oli, mescles de fitoesterols (mescles de compostos esteroides), conjugats fosfolípids/lípids vegetals, polisacàrids i àcids grassos poliinsaturats (PUFA). ).

2.3. Efectes biològics/fisiològics identificats mitjançant assaigs de microarrays d'ADN

DMA ha examinat els efectes biològics/fisiològics i l'eficàcia medicinal. Per aconseguir-ho, s'han utilitzat diversos sistemes d'assaig (taula 1), com amb diferents espècies (humans; animals, com el pollastre, el gos, el conillet d'índies, el ratolí i la rata; o microbis com el llevat i els bacteris) , teixits (cervell, intestí, ronyó, fetge, pulmó, múscul, sang perifèrica o melsa) i cèl·lules (cèl·lules d'adenocarcinoma, cèl·lules epitelials alveolars, cèl·lules de carcinoma de mama, cèl·lules de carcinoma de còlon, cèl·lules de càncer colorectal, cèl·lules dendrítiques, fibroblasts dèrmics, endotelials). cèl·lules, fibroblasts gingivals, cèl·lules de carcinoma de cèl·lules escamoses de cap i coll (HNSCC), cèl·lules d'hepatoma, cèl·lules endotelials de la vena umbilical humana (HUVEC), queratinòcits, cèl·lules tumorals del cristal·lí, cèl·lules de leucèmia, macròfags, cèl·lules neuroglials, carcinomes de cèl·lules escamoses orals, osteosteos de cèl·lules escamoses orals , cèl·lules canceroses de pàncrees, cèl·lules mononuclears de sang perifèrica (PBMC), preadipoctyes, cèl·lules canceroses de pròstata, cèl·lules endotelials microvasculars intestinals de rata (RIMEC), cèl·lules de la retina o fibroblasts de la pell); els assajos que examinen els estats in vitro (utilitzant cèl·lules normals o cancerígenes cultivades, o cèl·lules de llevat o bacterianes, com ara 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, MonoMac6, NG108-15, PC-3, RAW 264.7, THP-1, 3T{3-L1, UM1, UMSCC1 i YPK{{33} }/4 cèl·lules) o in vivo (utilitzant teixits o cèl·lules d'animals, o d'individus sans o malalts); i plataformes de microarrays d'ADN i protocols d'assaig, com els d'ABioscience, Affymetrix, Agilent Technologies, Applied Biosystems, Clontech, GE Healthcare, Illumina, Mitsubishi Rayon, SuperArray i Takara, o personalitzats (vegeu la secció 3).

Els efectes biològics/fisiològics analitzats són els següents: les funcions/efectes examinats són modulació de l'angiogènesi, anti-adipogènesi, anti-aterosclerosi/anti-arteriosclerosi, efecte antibiòtic, anticancerígenes/antimetàstasi, efecte antidepressiu, antidiabètic/anti -efecte obesitat, acció anti-endotoxina, efecte anti-fibròtic, antiinflamació/anti-remodelació, efecte anti-mitòtic, apoptosi, cardioprotecció, proliferació/diferenciació cel·lular, quimioprevenció, citotoxicitat, prevenció de danys a l'ADN, hepatotoxicitat, resposta immune, inflamatòria resposta, funció de leucòcits, neuromodulació/neuroprotecció, prevenció de l'envelliment de la pell, resposta a l'estrès i cicatrització de ferides. Els assajos van revelar la senyalització relacionada amb el receptor, com ara el receptor d'hidrocarburs aril (AhR), el receptor d'insulina, el receptor activat per proliferador de peroxisomes (PPAR) i el receptor Toll-like (TLR) o la senyalització relacionada amb l'hormona/factor de creixement, com la senyalització d'estrògens, la senyalització d'IFa/IFp,

senyalització del factor de creixement semblant a la insulina 1 (IGF-1) i senyalització del factor de necrosi tumoral-a (TNF-a)/factor de creixement tumoral |31 (TGF-p1), o senyalització relacionada amb el mediador del senyal, com ara caspasa-3, cinasa regulada per senyal extracel·lular (ERK), proteïna cinasa activada per mitògens (MAPK), factor nuclear potenciador de la cadena lleugera K de cèl·lules B activades (NF-kB), p53 i Wnt, o malalties/trastorns, com la malaltia d'Alzheimer, trastorns de la circulació, malalties ginecològiques, trastorns del metabolisme dels lípids, malaltia pulmonar obstructiva i malaltia de Parkinson.

Mentrestant, les funcions/efectes identificats per l'anàlisi de substàncies químiques pures (resumides a la taula 2) són les següents: anticancerígenes (actina, berberina, biocanina A, celastrol, quelidonina, genisteïna, ginsenòsid Rg3, fibra dietètica antioxidant del raïm, grifolina, licopè, paeoniflorina, PGG, conjugat fosfolípid/lípid vegetal, plumbagina, polisacàrid-K (Krestin), polisacàrids, PUFA, quercetina i àcid salvianòlic B); anti-aterosclerosi (brefeldina A i mescla de fitoesterols); antiinflamatoris (peròxid d'ergosterol, glicirrizina i fenol/paeoniflorina/albiflorina); resposta immune (celastrol, obovat i triptòlid);

resposta antidiabètica/antiobesitat ((—)-àcid hidroxicítric i ginsenòsid Re); antiinfecciós (berberina); apoptosi (curcumina, emodina, p-hidroxi isovaleril shikonina, tanshinona IIA i 2,4,3Z,5Z-tetrametoxi estilbè); resposta antioxidant (curcumina); adipogènesi/angiogènesi (aculeat i esparstolonina B); cardio-, neuro- o vasoprotecció (ligustazina, fenòlics de palma d'oli, resveratrol i safrà); proliferació cel·lular (PUFA); quimioprevenció (àcid boswellic, miricetina i sulforafan); senyalització d'estrògens (3,3'-diindolilmetà, ginsenòsids F1/Rb1/Rg1/Rh1 i glicirrizina); ictus isquèmic (baicalina/àcid desoxicòlic/jasminoidina); hipòxia (fenol); prolongació de la vida útil (curcumina i trisulfur de dialil); metabolisme lipídic (sesamin/episesamin/sesamolin); i senyalització Rho/ROCK (proteïna quinasa associada a Rho) (tanshinona IIA).

lesió renal i malaltia ambcistanche

3. Mecanismes d'acció de la medicina tradicional xinesa

Els microarrays d'ADN per a l'anàlisi de l'expressió gènica es poden classificar en dos tipus, microarrays d'ADN globals i enfocats, en funció de la seva aplicació [13,182]. Els microarrays globals d'ADN contenen entre milers i centenars de milers de sondes que representen part o la totalitat de l'ADNc, etiquetes de seqüència expressada (EST) i diversos tipus de marcadors d'expressió, com els per a l'estimació del nombre de còpies d'ARNm dins de les cèl·lules. Mentrestant, els microarrays d'ADN enfocats contenen unes quantes dotzenes o milers de sondes dissenyades per a finalitats específiques, com ara l'estudi de l'especificitat del teixit/tipus cel·lular, l'especificitat funcional i el perfil d'expressió. Els microarrays d'ADN focalitzats són de vegades més adequats per a l'estudi dels mecanismes d'acció quan se'n coneix l'acció, com en el cas de l'avaluació comparativa del risc de productes químics i la predicció de riscos metastàtics de càncer.

Els gens utilitzats en microarrays d'ADN personalitzats o enfocats per a la investigació bàsica i el desenvolupament d'aplicacions de TCM són els següents: conjunts de gens d'apoptosi humana [38], 96 gens relacionats amb el càncer [24], 225 gens relacionats amb quimiotaxi/processament d'antigens/ senyalització cel·lular/apoptosi/funcions relacionades amb la immunitat [28], gens relacionats amb la immunologia del ratolí [31] i 100 gens relacionats amb malalties cardíaques, apoptosi, cicle cel·lular/proliferació, citocines/inflamatoris i antioxidació [43], per a l'estudi. d'herbes; gens relacionats amb factors/receptors de creixement, components de la matriu extracel·lular, proteases/inhibidors i oncogens/supressors de tumors [65], gens relacionats amb el cicle cel·lular [62,63], 172 gens sensibles als estrògens humans [53] i adenocarcinoma pancreàtic humà. gens [64], per a l'estudi dels bolets; conjunts de 3000 gens derivats de la pròstata [78] i 1536 gens cerebrals [72], per a l'estudi de TCM/TKM/Kampo; conjunts de 172 gens humans sensibles als estrògens [127], gens relacionats amb el metabolisme dels fàrmacs humans [116], 209 gens sensibles a la inflamació/immunitat [109], 2304 gens expressats en cèl·lules Caco-2 [115], 204 gens relacionats a la resposta immune [121] i gens relacionats amb l'apoptosi humana [130], per a l'estudi de plantes dietètiques.

3.1. Gens i vies responsables de l'acció

Les vies de senyalització analitzades per DMA són les següents (vegeu Kiyama i Zhu [13]; Kiyama et al. [183]): MAPK (com el receptor acoblat a proteïnes G (GPCR)/MAPK, MAPK/c-Jun N-terminal quinasa (JNK) i NF-kB/MAPK/ERK) i altres vies de senyalització (com ara angiogènesi, ErbB/receptor del factor de creixement epidèrmic humà (HER), receptor nuclear i ubiquitina/proteasoma) o vies d'apoptosi (com les per al receptor de mort, resposta infecciosa i apoptosi p53-depenent), vies d'autofàgia (com les de la senyalització de fosfatidilinositol-3-cinasa (PI3K)/Akt/mTOR i resposta a l'estrès de fam), cicle cel·lular/ADN vies de dany (com el punt de control G1/S i les vies de senyalització del punt de control de dany en l'ADN G2/M), vies de metabolisme cel·lular (com les vies de senyalització de la proteïna cinasa activada per AMP (AMPK) i el receptor d'insulina), vies de regulació de la cromatina/epigenètica (com les per a la metilació de l'ADN, l'heterocromatina i la modificació d'histones), la regulació del citoesquelet i les vies d'adhesió (com ara es relaciona amb l'actina, la unió adherent i la dinàmica dels microtúbuls), vies de desenvolupament i diferenciació (com les vies de senyalització Hedgehog, Notch, TGF-p i Wnt/p-catenina), vies d'immunologia i inflamació (com les de les cèl·lules B). senyalització del receptor, senyalització del receptor de citocines, resposta inflamatòria, artritis reumatoide, activació de cèl·lules T i resposta immune induïda per TLR), vies de neurociència (com vies de senyalització relacionades amb la malaltia d'Alzheimer i la malaltia de Parkinson) i vies de control translacional (com eIF2). , eIF4/P70S6K i vies de senyalització mTOR).

Com que els gens i les vies responsables de l'acció de la MTC estan relacionades amb diverses funcions cel·lulars, és gairebé impossible entendre els mecanismes d'acció només estudiant la barreja de productes químics. Hi ha casos en què es van analitzar productes químics efectius (com els que es mostren a la taula 2) per entendre mecanismes específics, com ara la senyalització/apoptosi de Bax (2,4,3',5'-tetrametoxistilben), la senyalització ERK/anti- aterosclerosi (brefeldina A), senyalització ERK/anticarcinogènesi (grifolina), senyalització d'estrògens (ginsenòsids F1/Rb1/Rg1/Rh1 i glicirrizina), senyalització d'estrògens/carcinogènesi (3,3'-diindolilmetà), HSP70 (a 70 kilodaltons). proteïna de xoc) senyalització/anticarcinogènesi (paeoniflorina), senyalització NF-kB/anticarcinogènesi (quercetina), senyalització NF-kB/antiinflamació (peròxid d'ergosterol), senyalització NF-kB/apoptosi (tanshinona IIA), NF- senyalització kB/hipòxia (paeonol), senyalització/quimioprevenció de l'element de resposta antioxidant (ARE) Nrf2-(miricetina), senyalització/quimioprevenció PI3K-Akt (sulforafan), senyalització/adipogènesi de PPAR-y (aculeatina), espècies reactives d'oxigen (ROS) senyalització/apoptosi (p-hidroxiisovalerilshikonina), senyalització Rho/ROCK/migració cel·lular (tanshinon e IIA), senyalització skn-1/extensió de la vida útil (trisulfur de dialil) i receptor 1 del factor de necrosi tumoral (TNFR1)-IGF-1R/apoptosi (emodina). Aquestes vies de senyalització es resumeixen a la figura 1.

3.2. Funcions cel·lulars implicades en l'acció

Les principals funcions cel·lulars analitzades per DMA per a la MTC inclouen l'adipogènesi, l'antiaterosclerosi, l'anticarcinogènesi, la antiinflamació, l'apoptosi, la carcinogènesi, la quimioprevenció, la hipòxia i l'extensió de la vida útil (taula 2; figura 1).

L'adipogènesi és un procés de diferenciació cel·lular en el qual els preadipòcits es transformen en cèl·lules adipòcits diferenciades i implica característiques com el canvi morfològic, l'aturada del creixement, l'expressió gènica lipogènica i la producció d'hormones i factors de creixement (com la leptina i el TNF-a). Entre els components trobats a l'extracte de Toddalia Asiatica, es va trobar que l'aculeat promou la diferenciació dels preadipòcits 3T3-L1 del ratolí en adipòcits [132]. DMA va revelar la implicació dels gens diana de PPAR-y en el procés d'activació per part de l'aculeatina, que no és un lligand de PPAR-y, cosa que suggereix la presència de mecanismes de senyalització addicionals.

L'aterosclerosi és una resposta inflamatòria crònica dels glòbuls blancs dels vasos sanguinis arterials, que és promoguda per les lipoproteïnes de baixa densitat (LDL), portadores de colesterol i triglicèrids, i dóna lloc a la formació de plaques ateroscleròtiques riques en macròfags i cèl·lules d'escuma. . L'activitat estrogènica es va detectar mitjançant el perfil d'expressió gènica basat en DMA a l'extracte d'Agaricus blazei, que es va atribuir a la brefeldina A [138]. L'extracte no té activitat de proliferació cel·lular depenent del receptor d'estrògens mentre mostra l'activació de la senyalització d'estrògens (com l'activació d'ERK, Akt i P70S6K) i efectes beneficiosos per a pacients amb nivells elevats de LDL oxidats (vegeu la secció 3.3).

Figura 1. Resum de les accions i els seus mecanismes per part dels productes químics relacionats amb la medicina tradicional xinesa. Els efectes de les substàncies químiques originalment identificades o aïllades d'herbes medicinals, bolets i plantes dietètiques (aculeatina, brefeldina A, peròxid d'ergosterol, grifolina, p-hidroxi isovaleril shikonina, paeonol, quercetina i tanshinona IIA) dins del citosol (zona blava) o el nucli (zona groga) es resumeixen. APP: proteïna precursora de l'amiloide; CCL2: quimiocina (motiu CC) lligand 2; ERK: quinasa regulada per senyal extracel·lular; p-VIH S: p-hidroxi isovaleril shikonina; MAPK: proteïna quinasa activada per mitògens; PPAR-丫: receptor activat per proliferador de peroxisomes y; PXR: receptor pregnane X; Rb: proteïna del retinoblastoma; TNFR: receptor del factor de necrosi tumoral; i TRAP1: proteïna 1 associada al receptor del factor de necrosi tumoral.

La carcinogènesi, anomenada alternativament oncogènesi o tumorigènesi, és un procés pel qual les cèl·lules normals es transformen en cèl·lules canceroses caracteritzades per una divisió cel·lular incontrolada; implica una progressió de canvis a nivell cel·lular, genètic i epigenètic. Es van aïllar o identificar diverses substàncies químiques que presentaven efectes anticancerígens a partir de productes naturals, com ara el 3,3Z-diindolilmetà de verdures crucíferes [145], la grifolina de la confluència d'Albatrellus [153], la paeoniflorina de Paeonia lactiflora [161] i la quercetina de diversos aliments. plantes [161], i analitzat més per DMA. El 3,3Z-Diindolilmetà és estrogènic i mostra perfils d'expressió gènica que afavoreixen la promoció del tumor [145]. La grifolina actua negativament contra el cicle cel·lular i el creixement cel·lular mitjançant la inhibició de les vies ERK i Rb, regulant a la baixa l'expressió de la ciclina D1, la ciclina E i el CDK4 (un gen per a una cinasa dependent de la ciclina) i augmenta l'expressió de CKI (un inhibidor de CDK). gen) [153]. La paeoniflorina millora l'expressió de HSP70, que ajuda a protegir les cèl·lules de l'estrès, i modula l'expressió de CDC2, FOSL1 i EGR1, reguladors del creixement i proliferació cel·lular [161]. La quercetina, en canvi, indueix l'apoptosi p53-independent, millorant l'expressió dels gens de senyalització del receptor de mort o TNFR, com els gens de la caspasa-10, DFF45, FAS, IKBa, IL1R (Interleukin). -1 receptor), TNFR1 i TRAILER [171].

La inflamació és una resposta protectora a la lesió cel·lular i implica el sistema vascular local, el sistema immunitari i diverses cèl·lules dins del teixit lesionat. El peròxid d'ergosterol produït per l'aparell Sarcodon suprimeix la resposta inflamatòria dels macròfags mitjançant la inhibició de la secreció de TNF-a i la regulació a la baixa de l'expressió de la interleucina1 a/p (IL-1 a/p) a través de vies com C/EBPp, ERK, JNK, MAPK i NF-kB [147].

L'apoptosi és el procés de mort cel·lular programada que pot ocórrer en organismes pluricel·lulars en resposta a diverses tensions, com ara calor, hipòxia, augment de la concentració de calci intracel·lular, privació de nutrients, unió receptor-lligand, radiació i infecció viral. Diversos productes químics estan relacionats amb la promoció de l'apoptosi i, per tant, s'han utilitzat com a components efectius en la medicina herbal. L'emodina extreta dels rizomes de Rheum palmatum va mostrar toxicitat testicular, inclosa la inducció de l'apoptosi, molt probablement a través de vies com la senyalització IGF-1, TGF/Wnt i TNFR1 [146]. La p-Hydroxyisovalerylshikonin extreta de Lithospermum erythrorhizon és un inhibidor de les proteïnes tirosina cinases i indueix l'apoptosi suprimint TRAP1, una proteïna associada al TNF i un membre de les HSP, així com la producció de ROS [155]. Tanshinone IIA que es troba a l'arrel de Salvia miltiorrhiza indueix l'apoptosi mediada pel receptor activat pel proliferador de peroxisomes (PXR)/NF-KB/CCL2- a les cèl·lules de leucèmia [180]. El 2,4,3',5'-tetrametoxistilbeno extret de la fruita, les baies i el raïm és un derivat del resveratrol i un fort inductor de l'apoptosi augmentant l'expressió de tubulina, la resposta a l'estrès i els gens pro-apoptòtics [178].

La quimioprevenció fa referència a l'administració d'un medicament, com ara fàrmacs i vitamines, amb la finalitat de prevenir malalties o infeccions, i s'han desenvolupat diversos productes químics especialment per a la quimioprevenció del càncer. La miricetina [158] i el sulforafan [177] aïllats de plantes dietètiques mostren activitat quimiopreventiva contra el càncer mitjançant l'activació de la resposta antioxidant mediada per Nrf2-o les vies de senyalització PI3K/Akt, respectivament.

La hipòxia és una condició en què una cèl·lula es veu privada del subministrament adequat d'oxigen i s'ha demostrat que estimula diverses respostes biològiques i fisiològiques. El paeonol aïllat de Paeonia suffruticosa indueix l'expressió de gens induïbles per la hipòxia, inclosos els gens objectiu del factor 1 induïble per la hipòxia (HIF-1), mitjançant la supressió de la via de senyalització NF-kB i la inhibició de l'activitat de la proteïna precursora de l'amiloide (APP). 162].

L'extensió de la vida s'ha estudiat pel que fa a alentir o revertir els processos d'envelliment per tal d'allargar tant la vida útil màxima com la mitjana, i els efectes dels productes antienvelliment, nutrició, forma física, cura de la pell, substitucions hormonals, vitamines, suplements. , i s'han examinat herbes. El trisulfur de dialil aïllat de l'all augmenta la longevitat dels nematodes mitjançant l'activació de la pell del gen del factor de transcripció pro-longevitat -1 i els productes dels seus gens objectiu [144].

Afeccions com les malalties cròniques (artritis, asma, càncer, diabetis i malalties víriques) i neurodegeneratives (malalties de Parkinson i Alzheimer) han estat tractades amb MTC [1],

entre els quals alguns van ser investigats per DMA i explorats per proves amb animals i/o estudis clínics per aconseguir eventualment aplicacions clíniques. A part de les funcions cel·lulars comentades anteriorment, també es van investigar les malalties amb impactes extensos. Per exemple, els efectes antidepressius, antidiabètics, antiobesitat, neuromodulació i neuroprotecció, i els tractaments de les malalties neurològiques, de Parkinson i d'Alzheimer associades a TMC i/o herbes/bolets/plantes dietètiques constituents es van estudiar mitjançant DMA (taula 1). ), o els seus components efectius, com els ginsenòsids (per a la diabetis), l'àcid (—)-hidroxicítric (per a l'obesitat), l'obovat (per a la neuroinflamació) i l'àcid salvianòlic B (per a la neuroprotecció), es van estudiar mitjançant DMA (taula 2). ).

3.3. Activitats trobades per assajos de microarrays d'ADN (estrògens silenciosos)

Les activitats que troba la DMA sovint es detecten com a senyals cel·lulars en vies específiques, com ara angiogènesi, ErbB/HER, MAPK, receptor nuclear i vies de senyalització d'ubiquitina/proteasoma i/o en funcions cel·lulars, com ara apoptosi, autofàgia, cicle cel·lular/ Dany a l'ADN/formació citoesquelètica, metabolisme cel·lular, regulació de la cromatina/epigènesi, desenvolupament/diferenciació, resposta immunologia/inflamació, malalties neurològiques i control de la translació [183]. Tot i que la majoria d'aquestes vies de senyalització cel·lular i funcions cel·lulars es poden detectar mitjançant altres tecnologies, podria haver-hi algunes activitats que es puguin detectar exclusivament per DMA. Una d'aquestes activitats és per un grup d'estrògens, estrògens silenciosos, que mostren perfils d'expressió gènica estrogènica sense mostrar efectes positius sobre la proliferació cel·lular [13].

L'estrògen és una hormona femenina responsable de diverses activitats biològiques i fisiològiques, inclosa l'estimulació mediada pel receptor de la proliferació de cèl·lules en teixits com la mama i l'ovari. Es va trobar que diversos productes químics i mescles de productes químics, com la brefeldina A [138], els extractes de regalèssia [150] i els productes de degradació de l'oli [184], mostraven perfils d'expressió gènica similars als dels estrògens, tot i que no estimulaven la proliferació d'estrògens. Cèl·lules MCF-7 de càncer de mama positives per al receptor d'estrògens. Tot i que la via de senyalització per a la proliferació cel·lular es podria separar teòricament de les d'altres funcions cel·lulars, aquesta separació no ha estat possible perquè la majoria de les cèl·lules examinades per a l'activitat estrogènica contenen receptors d'estrògens i les tecnologies utilitzades no eren adequades per a aquest propòsit. Els descobriments recents de vies/xarxes de senyalització més complicades, com ara xarxes autocrines/paracrines/homeostàtiques i la diafonia/el pas dels senyals cel·lulars, inclouen vies que no impliquen necessàriament la proliferació cel·lular o les cèl·lules que contenen receptors d'estrògens [185,186]. Així, l'activitat estrogènica es pot detectar fins i tot per als estrògens silenciosos perquè el DMA pot separar diverses vies de senyalització i la similitud de les substàncies químiques es pot analitzar als nivells d'expressió gènica i de senyalització cel·lular.

Cistanchedeserticola té molts efectes