Explorer le potentiel thérapeutique et les mécanismes moléculaires de Cistanche dans le traitement de l'asthme

Abstrait

Asthmeest une maladie respiratoire chronique courante caractérisée par une inflammation des voies respiratoires et une hyperréactivité, affectant de manière significative la santé mondiale. Les options de traitement actuelles, y compris les corticostéroïdes, sont confrontées à des limites en raison des réponses variables des patients et des effets secondaires. Cette étude examine le potentiel thérapeutique de l'herbe traditionnelle chinoiseCistanche désertiquedans un modèle murin d'asthme induit par les acariens de la poussière domestique (HDM). Nous avons utilisé une approche multidisciplinaire, intégrant la transcriptomique, la spectrométrie de masse, l'analyse pondérée du réseau de co-expression génique (WGCNA) et la validation expérimentale dans des modèles animaux et cellulaires.

Nos résultats révèlent queCistancheatténue considérablement l'hyperréactivité des voies respiratoires, l'infiltration cellulaire et la surproduction de mucus chez les souris asthmatiques. L'analyse transcriptomique a identifié 643 gènes différentiellement exprimés (DEG) etCistanchele traitement a perturbé les voies associées à IL-4, IL-5 et aux éosinophiles. L'analyse d'enrichissement des ensembles de gènes (GSEA) a suggéré queCistanchepeut être impliqué dans les processus liés aux glucocorticoïdes, indiquant son potentiel en tant que thérapie alternative ou complémentaire aux corticostéroïdes traditionnels.

La chromatographie liquide et la spectrométrie de masse à haute résolution (LC-HRMS) ont identifié le pinorésinol 4-O- -D-glucopyranoside (PG) comme un composant actif clé deCistanche, avec des cibles principalement associées à la voie de signalisation PI3K-AKT. L'analyse WGCNA des ensembles de données sur l'asthme a identifié le module « skyblue » comme étant fortement corrélé à l'asthme, mettant en évidence l'oxyde nitrique synthase inductible (iNOS) comme gène central. L'amarrage moléculaire a confirmé une forte affinité de liaison entre PG et iNOS, etCistanchele traitement a régulé négativement l’expression d’iNOS, suggérant un mécanisme anti-inflammatoire potentiel.

En conclusion,Cistancheprésente des effets thérapeutiques dans l'asthme parmoduler les réponses immunitairesetciblant les gènes et les protéines clés liés à l’asthme. Notre étude fournit de nouvelles informations sur l'utilisation de produits naturels pour le traitement de l'asthme et souligne le potentiel deCistanche comme alternative ouagent thérapeutique d'appoint. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour valider ces résultats et explorer l'intégration deCistanchedans la gestion clinique de l’asthme.

Extrait de Cistanche pour le traitement deAsthme causé par une inflammation

Que devons-nous obtenir de l'extrait de cisntanche

 

 

1. Contexte de recherche et question scientifique

L'asthme est le plus répandumaladie respiratoire chronique, caractérisé par une constriction des voies respiratoires etinflammation, souvent aggravée par une sécrétion excessive de mucus. Les estimations mondiales indiquent que plus de 300 millions de personnes souffrent d’asthme, avec une prévalence en constante augmentation dans le monde (Joan et al., 2017). Ce fardeau croissant a un impact significatif sur les taux mondiaux de mortalité et d’invalidité (Shin et al., 2023). Actuellement, les traitements traditionnels reposent en grande partie sur des médicaments conventionnels tels que les corticostéroïdes. Cependant, en raison des différences dans la présentation de la maladie et dans la pharmacogénomique, un sous-ensemble de patients, tels que ceux souffrant d'asthme non éosinophile, peut mal répondre à la corticothérapie (Barnes, 2013 ; Polyxeni et al., 2017). De plus, malgré l’observance des médicaments de contrôle, certaines personnes connaissent un contrôle sous-optimal de la maladie, avec des symptômes persistants et qui s’aggravent. Bien que les médicaments existants puissent soulager les symptômes, ils provoquent souvent des effets indésirables et ont une efficacité limitée à long terme (Rachel et al., 2021 ; Kian Fan et al., 2013). Il existe donc un besoin urgent de stratégies thérapeutiques innovantes permettant de gérer efficacement les symptômes de l’asthme tout en ciblant les mécanismes moléculaires sous-jacents.

La médecine traditionnelle chinoise (MTC), forte d'une histoire de plus de 2 000 ans, offre une perspective unique sur le traitement des maladies. Cela a conduit au développement de nombreuses prescriptions, telles queZanthoxylum bungeanum Maximegraines (ZBMS), connues pour leurs effets thérapeutiques sur l'asthme (Tang et al., 2014). Ces dernières années, la MTC a attiré l’attention en tant qu’approche complémentaire ou alternative du traitement des maladies. Des études menées aux États-Unis ont montré qu'environ 70 % des patients asthmatiques intègrent des plantes médicinales à leur plan de traitement (Land et Wang, 2018). De nombreuses études cliniques ont démontré des résultats favorables dans le traitement de l'asthme. Par exemple, un essai contrôlé randomisé multicentrique a révélé qu'une formule composée de MTC, Pingchuan Yiqi Granules, atténuait efficacement les symptômes pulmonaires, réduisait les marqueurs inflammatoires et diminuait le recours aux 2-agonistes. Comparée aux 2-agonistes et aux corticostéroïdes, cette formule de MTC a montré moins d’effets toxiques et secondaires (Zhang et al., 2018).

Cistanche désertique, également connue sous le nom de « Jin Ya » ou « Mo Jing », est une plante herbacée vivace au port parasitaire. Il est principalement distribué dans les régions arides de l'hémisphère nord et son utilisation en Chine remonte à des textes anciens tels que leShennong Bencao Jing. Cistancheest très apprécié pour sa capacité à améliorer la fonction rénale, à améliorer la vitalité et à nourrir le sang et l'essence (Zhou et al., 2023).

Dans cette étude, nous avons utilisé une approche multidisciplinaire combinant transcriptomique, analyse par spectrométrie de masse, WGCNA et validation expérimentale sur des modèles animaux et cellulaires pour explorer le potentiel thérapeutique deCistanchedans l'asthme. Nos recherches ont identifié des composés actifs spécifiques et élucidé les mécanismes d'action potentiels (voir Figure 1). Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur le traitement de l'asthme dans le cadre de la MTC et ouvrent la voie à de nouvelles recherches dans ce domaine.

 

 

Figure 1. Diagramme du flux de travail de recherche

A.En utilisant les tissus pulmonaires du modèle d’asthme, nous avons effectué une analyse détaillée du séquençage du transcriptome. Cela nous a permis d'explorer les bases moléculaires de l'asthme et d'identifier des cibles clés régulées parCistanche désertiquetraitement.

B.Sur la base des données transcriptomiques, nous avons utilisé la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse à haute résolution (LC-HRMS) pour étudier les constituants chimiques deCistanche. Cette analyse a été complétée par la sélection de composés actifs via la base de données de pharmacologie des systèmes de médecine traditionnelle chinoise (TCMSP). Cette approche intégrative a finalement conduit à l'identification du pinorésinol 4-O- -D-glucopyranoside (PG) comme composant bioactif majeur deCistanche.

C.Pour explorer plus en détail des cibles spécifiques liées à l'asthme, nous avons effectué une analyse du réseau de co-expression génique pondérée (WGCNA). Cette analyse a utilisé les données d'expression génique pour identifier les modules significativement associés à la pathologie de l'asthme. Le gène hubiNOS(oxyde nitrique synthase inductible) a été identifié grâce à une méthode intégrative en croisant les gènes candidats de chaque analyse.

D.Une étude d'amarrage moléculaire a été menée pour prédire l'affinité de liaison entre le composé actif identifié PG et iNOS. Cela a été suivi d’une série de validations expérimentales.

02. Principales conclusions et faits saillants

Cistanche atténue les changements pathologiques chez les souris asthmatiques

Pour évaluer les effets deCistanche désertiquesur l'asthme, des modèles animaux ont été établis avec ou sansCistanchetraitement, en utilisant la dexaméthasone comme contrôle positif (Figure 2A et Figure 1 supplémentaire). L'hyperréactivité des voies respiratoires (AHR) a été évaluée en mesurant les valeurs de Penh (Figure 2B et Figure 1A supplémentaire). Les résultats ont montré une augmentation significative des valeurs de Penh chez les souris exposées au HDM avec des concentrations élevées d'acétylcholine par rapport aux souris témoins. En revanche, les souris traitées avecCistanchelors de l'induction du modèle, une réduction marquée des valeurs de Penh a été observée. Il est important de noter que les souris traitées avecCistancheseuls n'ont montré aucune différence significative dans les valeurs de Penh par rapport aux témoins.

Par la suite, nous avons analysé le nombre différentiel de cellules dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF), y compris les cellules totales, les neutrophiles et les éosinophiles (Figure 2C et Figure 1B supplémentaire). Les résultats ont indiqué une augmentation significative du nombre de cellules, en particulier des neutrophiles et des éosinophiles, chez les souris HDM, reflétant une inflammation pulmonaire et des réponses allergiques accrues. En revanche, HDM+Cistancheles souris ont montré une réduction significative de ces populations cellulaires dans BALF.

De plus, la coloration histopathologique des tissus pulmonaires (Figure 2D et Figure 1C supplémentaire) a révélé une augmentation significative des scores d'inflammation chez les souris exposées au HDM, qui sont revenus aux niveaux de base aprèsCistancheintervention. La coloration PAS a confirmé ces résultats en montrant une augmentation significative de la distribution des cellules caliciformes et de la sécrétion de mucus chez les souris HDM, qui a été réduite aprèsCistanchetraitement. Notamment à faible doseCistanche, en particulier à 20 mg/kg, n'a pas présenté d'amélioration significative de la procréation assistée ou des caractéristiques histopathologiques, indiquant un effet dose-dépendant (Figure 1 supplémentaire).

De plus, les niveaux d'IgE, IL-5 et IL-13 ont été mesurés (Figure 2E), montrant des niveaux élevés chez les souris HDM qui ont été inversés aprèsCistanchetraitement.

Figure 2. Cistanche atténue les changements pathologiques chez les souris asthmatiques.
A. Construction du modèle de l’asthme.
B. Valeurs Penh pour chaque groupe de souris exposé à différentes doses d’acétylcholine.
C. Nombre de cellules BALF, y compris les cellules totales, les neutrophiles et les éosinophiles.
D. Coupes pulmonaires de chaque groupe colorées avec H&E et PAS.
E. Résultats ELISA montrant les taux sériques d'IgE et de IL-5/IL-13 dans BALF.
Barre d'échelle : 50 μm. Toutes les données présentées dans cette étude représentent au moins trois expériences indépendantes et sont exprimées en moyenne ± écart type (SD).

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L'analyse transcriptomique révèle les effets thérapeutiques du cistanche chez les souris asthmatiques

Pour explorer davantage les effets thérapeutiques deCistanchesur l'asthme, le séquençage du transcriptome a été réalisé sur les tissus pulmonaires de souris exposées au HDM seul et à celles exposées à la fois au HDM et au HDM.Cistanche. Un total de643 gènes différentiellement exprimés (DEG)ont été identifiés, notamment324 régulé positivementet319 régulé négativementgènes (p <0,05, |logFC| Supérieur ou égal à 0,5, Figure 3A). Une carte thermique illustre les niveaux d’expression des 20 principaux gènes régulés à la hausse et à la baisse (figure 3B).

Des analyses d'enrichissement de Gene Ontology (GO) et de Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ont ensuite été effectuées sur les DEG. Les gènes régulés positivement étaient principalement enrichis en voies liées aux réponses virales, à la signalisation médiée par l'interféron, à la signalisation des récepteurs de type NOD et à la signalisation IL-17 (figures 3C et 3D). En revanche, les gènes régulés négativement étaient associés à la division nucléaire, à l'interaction cytokine-récepteur de cytokine et aux voies de signalisation du récepteur des lymphocytes T (figures 3E et 3F).

Une analyse plus approfondie utilisant l'analyse de variation des ensembles de gènes (GSVA) ​​a montré que leVOIE DES ÉOSINOPHILSLe score GSVA a été réduit chez les souris co-traitées avec HDM etCistanche, par rapport aux souris HDM uniquement, ce qui concorde avec la réduction observée des éosinophiles dans BALF (figures 3G et 3H). De plus, des voies étroitement associées à l'asthme allergique, telles que les signalisations IL-5 et IL-4, se sont révélées régulées négativement à la suite d'uneCistanchetraitement (figure 3H).

Enfin, l’analyse d’enrichissement des ensembles génétiques (GSEA) a révélé queCistanchele traitement était impliqué dans des processus liés àsignalisation glucocorticoïdeetcytokines immunitaires de type 2, qui sont tous deux étroitement liés à la physiopathologie de l’asthme (Figure 4).

 

 

 

 

L’analyse LC HRMS à liaison unique révèle les composants actifs de Cianche. A. Chromatogramme d'ions totaux de l'extrait de Cistanche deserticola surveillé en mode ions positifs. B et C. Chromatogrammes d'ions de PG en mode ions positifs. D. Profil MSMS du PG.

 

Figure 6. Ingrédients actifs de Cianche révélés par analyse HRMS LC-single. ANNONCE. Analyse d'enrichissement des cibles PD, notamment les voies GO, KEGG, Reactome et les ensembles de gènes WikiPathways.