BAGIAN 1 Skrining Berbasis DNA Microarray Dan Karakterisasi Pengobatan Tradisional Tiongkok

Ryoichi Kiyama

Institut Penelitian Biomedis, Institut Nasional Sains dan Teknologi Industri Lanjutan (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8566, Ibaraki, Jepang; kiyama.r@aist.go.jp; Tel.: ditambah 81-29-861-6189

Editor Akademik: Christophe A. Marquette

Diterima: 16 Desember 2016; Diterima: 23 Januari 2017; Diterbitkan: 30 Januari 2017

Abstrak: Penerapan DNA microarray assay (DMA) telah memasuki era baru karena inovasi terbaru dalam teknologi omics. Ulasan ini merangkum aplikasi terbaru dari profil ekspresi gen berbasis DMA dengan berfokus pada penyaringan dan karakterisasiobat tradisional cina. Pertama, herba, jamur, dan tanaman pangan yang dianalisis oleh DMA beserta komponen efektifnya dan efek biologis/fisiologisnya dirangkum dan didiskusikan dengan memeriksa daftar lengkapnya dan daftar bahan kimia efektif yang representatif. Kedua, mekanisme aksi dariobat tradisional cinadiringkas dengan memeriksa gen dan jalur yang bertanggung jawab untuk tindakan, fungsi sel yang terlibat dalam tindakan, dan aktivitas yang ditemukan oleh DMA (estrogen diam). Ketiga, aplikasi DMA untuk tradisionalpengobatan cinadibahas dengan memeriksa contoh yang dilaporkan dan protokol baru untuk penggunaannya dalam kontrol kualitas. Inovasi lebih lanjut dalam evaluasi berbasis jalur sinyal dari efek menguntungkan dan penilaian potensi risiko pengobatan tradisional Tiongkok diharapkan, seperti yang diamati di bidang terkait lainnya, seperti bidang terapeutik, lingkungan, nutrisi, dan farmakologis.

Kata kunci:mikroarray DNA;obat tradisional cina; jalur sinyal; estrogen; bahan kimia makanan

Untuk informasi lebih lanjut silahkan hubungi:{0}}

Bentengdeserticola memiliki banyak efek, klik di sini untuk tahu lebih banyak

1. Perkenalan

Jamu merupakan bagian penting dari praktek medis dalam pengobatan tradisionalpengobatan cina(TCM) dan terdiri dari berbagai jenis tumbuhan [1,2]. Sedangkan efektivitasobat alamikadang-kadang dianggap meragukan [3,4], hal ini sebagian disebabkan oleh sulitnya mengontrol kualitas jamu dan jumlah komponen efektifnya. Dengan demikian, berbagai metode telah digunakan untuk mengkonfirmasi kemanjurannya dan mengidentifikasi komponen yang efektif [5]. Teknologi modern, seperti kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) dan reaksi rantai polimerase transkripsi terbalik kuantitatif (qRT-PCR), telah terus dikembangkan dan digunakan untuk menggantikan teknologi konvensional untuk kontrol kualitas obat herbal yang komprehensif dan hemat biaya. 6]. Meskipun kemajuan terbaru dalam proyek genom manusia dan lainnya dan pengembangan berbagai teknologi omics, seperti genomik dan transkriptomik, telah berkontribusi pada identifikasi dan pemanfaatan komponen yang efektif dan kontrol kualitas/otentikasi tanaman obat [7-11 ], kami masih mencari strategi terbaik untuk pemanfaatan yang maksimal dariobat alami. Ulasan ini berfokus pada profil ekspresi gen berbasis microarray DNA, teknologi kunci dalam transkriptomik, dan menunjukkan bagaimana para peneliti menggunakan teknologi ini untuk penyaringan dan karakterisasi TCM. Secara khusus, pemeriksaan silang data tentang TCM, dan herba, jamur, dan tanaman pangan penyusunnya, telah menjadi sangat penting untuk mengevaluasi akumulasi pengetahuan dan untuk menilai keuntungan/kerugian TCM dan aplikasi efektifnya.

TCM mencakup praktik seperti akupunktur, moksibusi,obat herbal cina, tui na, terapi diet, tai chi, dan qi gong, yang berakar pada filosofi kuno Taoisme dan lebih Microarrays 2017, 6,4; doi:10.3390/microarrays6010004 dari 2500 tahun [12]. TCM asli telah dikembangkan lebih lanjut dan dimodifikasi untuk menyesuaikannya dengan orang-orang dari berbagai kebangsaan dan latar belakang genetik (menimbulkan berbagai jenis masalah kesehatan, kebiasaan/praktik diet dan gizi, dan cara berpikir dan keyakinan tentang obat-obatan), berdasarkan variasi dalam jenis jamu dan ramuannya di negara-negara seperti Jepang dan Korea, di mana Kampo dan obat tradisional Korea (TKM), masing-masing, dikembangkan. Oleh karena itu, jamu mencakup beberapa jenis tumbuhan dan cara pengolahannya. Lebih-lebih lagi,obat alamisering digunakan dengan konstituen lain seperti jamur dan tanaman makanan, dan dengan demikian ekstrak dan bahan kimia yang efektif juga dibahas di sini.

DNA microarrays adalah jenis perangkat bioteknologi yang digunakan untuk mendeteksi perubahan dalam DNA genom dan mRNA dan untuk memantau gen dan ekspresinya yang terkait dengan berbagai fungsi; dengan demikian, mereka telah banyak digunakan dalam penelitian dasar dan penelitian/pengembangan industri (ditinjau oleh Kiyama & Zhu [13]). DNA microarray assay (DMA) telah digunakan untuk menyaring dan mengkarakterisasi bahan yang berguna di antara campuran bahan kimia dan ekstrak sumber daya alam termasuk tanaman. DMA memiliki kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan teknologi lainnya. Ini telah digunakan sebagai perangkat diagnostik, seperti untuk genotipe gen yang memetabolisme obat dan memprediksi risiko metastasis kanker payudara, yang disebabkan oleh karakteristik uniknya yang menyediakan kompleksitas yang cukup untuk membedakan variasi yang diperlukan untuk diagnosis dan keandalan yang dibutuhkan. untuk memprediksi genotipe/profil ekspresi gen secara akurat.

Akteosidadicistanchememiliki efek yang baik padaginjal

2. Obat Herbal, Bahan Kimia Efektif, dan Efeknya

2.1. Herbal, Jamur, dan Tanaman Diet Dianalisis dengan Uji DNA Microarray

Sejumlah herbal, jamur, dan tanaman pangan, termasuk yang digunakan sebagai TCM di Cina, Korea (TKM), dan Jepang (Kampo), telah dianalisis dengan DMA (Tabel 1).

Ekstrak dari herbal telah dianalisis oleh DMA, termasuk yang berikut: ekstrak keseluruhan, atau bagian seperti bunga dan daun, akar alkanet, ginseng Amerika, kopiah berduri, vitex pantai, akar beth, black cohosh, semak kanker, figwort Cina , boneset, dong Quai, ekor kuda lapangan, celandine besar, kava, leigongteng, moutan, mum, anggrek, lapacho merah muda, coneflower ungu, salai, wortel St. John, kunyit, dan ubi liar. Sedangkan ekstrak akar, radix, atau rimpang dibuat dari benang emas Cina, peony Cina,cistanche, danshen, benang emas, Huang-qi, kudzu, dan sheng-di-Huang; ekstrak bijinya berasal dari teratai, atau ekstrak yang diperkaya dengan minyak atsiri berasal dari lovage dan kunyit.

Ekstrak dari jamur juga dianalisis setelah ekstraksi seluruh atau tubuh buah, seperti dari buna-shimeji, jamur ulat, jamur biasa, himematsutake, hiratake, lingzhi, braket kental, maitake, dan ekor kalkun; setelah ekstraksi miselium, seperti dari jamur ulat, himematsutake, lingzhi, braket kental, maitake, shiitake, dan ekor kalkun; atau setelah ekstraksi polisakarida dari lingzhi atau triterpen dari hiratake, hoelen, dan lingzhi.

Ekstrak dibuat dari campuran TCM, seperti berikut: Danggui Buxue Tang, rebusan Guanxin No. 2, rebusan Huang-Lian-Jie-Du, ISF-1, Kangxianling, PC-SPES, rebusan Pulsatillae, Qingfei Xiaoyan Wan, Qinggan Huoxuefang, obat S/B, Si-Wu-Tang, VI-28, rebusan Xiaoqinglong, rebusan Xuefu Zhuyu, dan Zeng Sheng Ping (TCM); Chunggan, SH21B, dan Youkongdan (TKM); atau Boiogito, Bofutsushosan, Orengedokuto, Hochu-ekki-to, Inchin-ko-to, Juzen-taiho-to, Kososan, Saireito, Toki-shakuyaku-san, dan Toki-to (Kampo).

Ekstrak dibuat dari tanaman makanan lainnya (termasuk sayuran, buah, dan sereal), seperti bilberry, pare, soba, carob, mahoni Cina, Chungkookjang (kedelai yang difermentasi), jahe, gromwell, kothala himbutu, apel Marie Menard, dan tarragon , atau bahan makanan yang lebih umum seperti apel, raspberry hitam, blueberry, brokoli, jeruk, cengkeh, bawang putih, ginkgo, anggur, jeruk bali, teh hijau, buah kiwi, leci, nektarin, kelapa sawit, zaitun, persik, kesemek, pistachio, kedelai, dan jagung manis.

2.2. Bahan Kimia Efektif Dicirikan oleh DNA Microarray Assays

Setelah karakterisasi ekstrak herbal, jamur, atau tanaman pangan, bahan kimia yang efektif telah diperkaya atau, dalam beberapa kasus, dimurnikan. Mereka kemudian dianalisis oleh DMA untuk mengidentifikasi fungsi yang menarik atau jalur pensinyalan yang terlibat (Tabel 2).

Singkatan dari assay adalah animal test (A), cell-proliferation assay (C), protein assay (seperti Western blotting dan immunoassay) (P), reporter-gene assay (R), dan transcription assay (seperti RT-PCR dan uji mikroarray DNA) (T). ADALAH: elemen respon antioksidan; ERK: kinase yang diatur sinyal ekstraseluler; HSP70: protein kejut panas 70 kilodalton; IGF-1R: reseptor faktor pertumbuhan seperti insulin 1; NF-kB: faktor nuklir K-light-chain-enhancer dari sel B yang diaktifkan; PGG: 1,2,3,4,6-Penta-O-galloyl-pD-glukosa; PI3K: fosfatidilinositol-3-kinase; PPAR: reseptor yang diaktifkan proliferator peroksisom; PUFA: asam lemak tak jenuh ganda; ROCK: protein kinase yang terkait dengan Rho; ROS: spesies oksigen reaktif; TCM: pengobatan tradisional Tiongkok; TNFR1: reseptor faktor nekrosis tumor 1

Bahan kimia murni yang dianalisis oleh DMA adalah sebagai berikut: aktein (glikosida triterpen), aculeatin (kumarin), baicalin (glikosida flavon), berberin (alkaloid isoquinolin), biochanin A, asam boswellic (triterpene), brefeldin A (a antibiotik lakton), celastrol (sebuah kina metida triterpen), chelidonine (alkaloid tersier), kurkumin (a diarylheptanoid), asam deoksikolat (asam steroid), 3,3Z-diindolylmethane (indol-3-turunan karbinol), emodin (turunan antrakuinon), ergosterol peroksida (turunan steroid), genistein (suatu isoflavon), ginsenosides Fl/Rbl/Re/Rgl/Rg3/Rhl (glikosida steroid/saponin triterpen), glycyrrhizin (triterpenoid pentasiklik), grifolin ( farnesylphenol/sesquiterpenoid), (—)-asam hidroksisitrat (turunan asam sitrat), p-hydroxyisovalerylshikonin (turunan naphthoquinone), jasminoidin (suatu geniposide), ligustrazine (a tetrapyrazine), lycopene (a karoten), myricetin (a flavonol), obovatol (suatu bifenolik), paeoniflorin (suatu monoterpen). e glikosida), paeonol (turunan asetofenon), 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-pD-glukosa (PGG), plumbagin (turunan naftokuinon), polisakarida-K (Krestin) (polisakarida terikat protein), quercetin (flavonol), resveratrol (stilbenoid), safron (karotenoid), asam salvianolat B (asam tanshinol/caffeic), sesamin/episesamin/sesamolin (lignan), sialil trisulfida (suatu senyawa organosulfur), sparstolonin B (a xanthone/isocoumarin), sulforaphane (an isothiocyanate), tanshinone IIA (turunan fenantrena-kuinon), 2,4,3',5'-tetramethoxystilbene (fenilpropanoid), dan triptolida (suatu diterpenoid epoksida).

Di sisi lain, campuran bahan kimia yang dianalisis oleh DMA adalah serat makanan antioksidan anggur (serat/serat makanan), fenolik kelapa sawit, campuran fitosterol (campuran senyawa steroid), konjugat fosfolipid/lipid tanaman, polisakarida, dan asam lemak tak jenuh ganda (PUFA). ).

2.3. Efek Biologis/Fisiologis yang Diidentifikasi dengan Uji DNA Microarray

Efek biologis/fisiologis dan khasiat obat telah diperiksa oleh DMA. Untuk mencapai hal ini, berbagai sistem pengujian telah digunakan (Tabel 1), seperti dengan spesies yang berbeda (manusia; hewan, seperti ayam, anjing, marmut, mencit, dan tikus; atau mikroba seperti ragi dan bakteri) , jaringan (otak, usus, ginjal, hati, paru-paru, otot, darah tepi, atau limpa) dan sel (sel adenokarsinoma, sel epitel alveolar, sel karsinoma payudara, sel karsinoma kolon, sel kanker kolorektal, sel dendritik, fibroblas dermal, endotel sel, fibroblas gingiva, sel karsinoma sel skuamosa kepala dan leher (HNSCC), sel hepatoma, sel endotel vena umbilikalis manusia (HUVECs), keratinosit, sel tumor lensa, sel leukemia, makrofag, sel neuroglial, sel karsinoma sel skuamosa oral, sel osteosarcoma , sel kanker pankreas, sel mononuklear darah perifer (PBMC), preadipoctyes, sel kanker prostat, sel endotel mikrovaskular usus tikus (RIMEC), sel retina, atau fibroblas kulit); pengujian yang memeriksa status in vitro (menggunakan sel normal atau kanker yang dikultur, atau sel ragi atau bakteri, seperti 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, 3T3-L1, UM1, UMSCC1, dan YPK{{33} }/4 sel) atau in vivo (menggunakan jaringan atau sel dari hewan, atau dari individu yang sehat atau sakit); dan platform microarray DNA dan protokol pengujian, seperti yang berasal dari ABioscience, Affymetrix, Agilent Technologies, Applied Biosystems, Clontech, GE Healthcare, Illumina, Mitsubishi Rayon, SuperArray, dan Takara, atau yang disesuaikan (lihat Bagian 3).

Efek biologis/fisiologis yang dianalisis adalah sebagai berikut: fungsi/efek yang diperiksa adalah modulasi angiogenesis, anti-adipogenesis, anti-aterosklerosis/anti-arteriosklerosis, efek antibiotik, anti-karsinogenesis/anti-metastasis, efek antidepresan, anti-diabetes/anti -efek obesitas, tindakan anti-endotoksin, efek anti-fibrotik, anti-inflamasi/anti-remodelling, efek anti-mitosis, apoptosis, perlindungan jantung, proliferasi/diferensiasi sel, kemoprevensi, sitotoksisitas, pencegahan kerusakan DNA, hepatotoksisitas, respon imun, inflamasi respon, fungsi leukosit, neuromodulation/neuroprotection, pencegahan penuaan kulit, respon stres, dan penyembuhan luka. Pengujian mengungkapkan pensinyalan terkait reseptor, seperti oleh reseptor aril hidrokarbon (AhR), reseptor insulin, reseptor yang diaktifkan proliferator peroksisom (PPAR), dan reseptor seperti Toll (TLR), atau pensinyalan terkait hormon/faktor pertumbuhan, seperti pensinyalan estrogen, pensinyalan IFa/IFp,

pensinyalan faktor pertumbuhan seperti insulin 1 (IGF-1), dan pensinyalan faktor nekrosis tumor-a (TNF-a)/faktor pertumbuhan tumor |31 (TGF-p1), atau pensinyalan terkait mediator sinyal, seperti caspase-3, ekstraseluler signal-regulated kinase (ERK), mitogen-activated protein kinase (MAPK), faktor nuklir K-light-chain-enhancer sel B teraktivasi (NF-kB), p53, dan Wnt, atau penyakit/gangguan, seperti penyakit Alzheimer, gangguan sirkulasi, penyakit ginekologi, gangguan metabolisme lipid, penyakit paru obstruktif, dan penyakit Parkinson.

Sementara itu, fungsi/efek yang diidentifikasi dengan analisis bahan kimia murni (diringkas dalam Tabel 2) adalah sebagai berikut: anti-karsinogenesis (aktin, berberin, biochanin A, celastrol, chelidonine, genistein, ginsenoside Rg3, serat makanan antioksidan anggur, grifolin, likopen, paeoniflorin, PGG, konjugat fosfolipid/lipid tumbuhan, plumbagin, polisakarida-K (Krestin), polisakarida, PUFA, quercetin, dan asam salvianolic B); anti-aterosklerosis (campuran brefeldin A dan pitosterol); anti-inflamasi (ergosterol peroksida, glycyrrhizin, dan phenol/paeoniflorin/albiflorin); respon imun (celastrol, obovate, dan triptolide);

respon anti-diabetes/anti-obesitas ((—)-asam hidroksisitrat dan ginsenoside Re); anti-infeksi (berberin); apoptosis (kurkumin, emodin, p-hidroksi isovaleril shikonin, tanshinone IIA, dan 2,4,3Z,5Z-tetra metoksi stilbene); respon anti-oksidatif (kurkumin); adipogenesis/angiogenesis (akuleat dan sparstolonin B); cardio-, neuro-, atau vasoprotection (ligustrazine, fenolik kelapa sawit, resveratrol, dan safron); proliferasi sel (PUFA); kemoprevensi (asam boswellic, myricetin, dan sulforaphane); pensinyalan estrogen (3,3'-diindolylmethane, ginsenosides F1/Rb1/Rg1/Rh1, dan glycyrrhizin); stroke iskemik (baicalin/asam deoksikolat/jasminoidin); hipoksia (fenol); perpanjangan masa hidup (kurkumin dan dialil trisulfida); metabolisme lipid (sesamin/episesamin/sesamolin); dan pensinyalan Rho/ROCK (Rho-associated protein kinase) (tanshinone IIA).

cedera dan penyakit ginjal dengancistanche

3. Mekanisme Kerja Pengobatan Tradisional Tiongkok

Mikroarray DNA untuk analisis ekspresi gen dapat dikategorikan menjadi dua jenis, mikroarray DNA global dan terfokus, berdasarkan aplikasinya [13,182]. Microarray DNA global berisi ribuan hingga ratusan ribu probe yang mewakili beberapa atau semua cDNA, express sequence tags (EST), dan berbagai jenis penanda ekspresi, seperti untuk estimasi jumlah salinan mRNA di dalam sel. Sementara itu, microarray DNA terfokus berisi beberapa lusin hingga ribuan probe yang dirancang untuk tujuan tertentu, seperti studi spesifisitas tipe jaringan/sel, spesifisitas fungsional, dan profil ekspresi. Microarray DNA terfokus terkadang lebih tepat untuk mempelajari mekanisme aksi ketika aksi diketahui, seperti dalam kasus penilaian risiko komparatif bahan kimia dan prediksi risiko metastasis kanker.

Gen yang digunakan dalam microarray DNA yang disesuaikan atau terfokus untuk penelitian dasar dan pengembangan aplikasi TCM adalah sebagai berikut: set gen apoptosis manusia [38], 96 gen terkait kanker [24], 225 gen terkait kemotaksis/pemrosesan antigen/ pensinyalan sel/apoptosis/fungsi terkait kekebalan [28], gen terkait imunologi tikus [31], dan 100 gen terkait penyakit jantung, apoptosis, siklus/proliferasi sel, sitokin/inflamasi, dan antioksidan [43], untuk penelitian herbal; gen yang terkait dengan faktor pertumbuhan/reseptor, komponen matriks ekstraseluler, protease/inhibitor, dan onkogen/penekan tumor [65], gen terkait siklus sel [62,63], 172 gen responsif estrogen manusia [53], dan adenokarsinoma pankreas manusia gen [64], untuk mempelajari jamur; set 3000 gen prostat yang diturunkan [78] dan 1536 gen otak [72], untuk studi TCM/TKM/Kampo; set 172 gen responsif estrogen manusia [127], gen terkait metabolisme obat manusia [116], 209 gen responsif inflamasi/imun [109], 2304 gen yang diekspresikan dalam sel Caco-2 [115], 204 gen terkait untuk respon imun [121], dan gen terkait apoptosis manusia [130], untuk studi tanaman makanan.

3.1. Gen dan Pathways Res^bertanggung jawab untuk Aksi

Jalur pensinyalan yang dianalisis oleh DMA adalah sebagai berikut (lihat Kiyama & Zhu [13]; Kiyama et al. [183]): MAPK (seperti G protein-coupled receptor (GPCR)/MAPK, MAPK/c-Jun N-terminal kinase (JNK), dan NF-kB/MAPK/ERK) dan jalur sinyal lainnya (seperti angiogenesis, ErbB/human epidermal growth factor receptor (HER), reseptor nuklir, dan ubiquitin/proteasome), atau jalur apoptosis (seperti jalur untuk reseptor kematian, respons infeksi, dan apoptosis dependen p53-), jalur autophagy (seperti jalur untuk phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)/Akt/mTOR signaling dan respons stres kelaparan), siklus sel/DNA jalur kerusakan (seperti pos pemeriksaan G1/S dan jalur pensinyalan pos pemeriksaan kerusakan DNA G2/M), jalur metabolisme seluler (seperti AMP-activated protein kinase (AMPK) dan jalur pensinyalan reseptor insulin), jalur regulasi kromatin/epigenetik (seperti jalur untuk metilasi DNA, heterokromatin, dan modifikasi histon), regulasi sitoskeletal dan jalur adhesi (seperti terkait dengan aktin, persimpangan patuh, dan dinamika mikrotubulus), jalur pengembangan dan diferensiasi (seperti jalur pensinyalan hedgehog, Notch, TGF-p, dan Wnt/p-catenin), jalur imunologi dan inflamasi (seperti jalur untuk sel B pensinyalan reseptor, pensinyalan reseptor sitokin, respons inflamasi, artritis reumatoid, aktivasi sel T, dan respons imun yang diinduksi TLR), jalur ilmu saraf (seperti jalur pensinyalan terkait penyakit Alzheimer dan Parkinson) dan jalur kontrol translasi (seperti eIF2 , eIF4/P70S6K, dan jalur pensinyalan mTOR).

Karena gen dan jalur yang bertanggung jawab untuk aksi TCM terkait dengan berbagai fungsi sel, hampir tidak mungkin untuk memahami mekanisme aksi hanya dengan mempelajari campuran bahan kimia. Ada kasus di mana bahan kimia yang efektif (seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2) dianalisis untuk memahami mekanisme spesifik, seperti pensinyalan/apoptosis Bax (2,4,3',5'-tetramethoxystilbene), pensinyalan ERK/anti- aterosklerosis (brefeldin A), pensinyalan ERK/anti-karsinogenesis (grifolin), pensinyalan estrogen (ginsenosides F1/Rb1/Rg1/Rh1 dan glycyrrhizin), pensinyalan estrogen/karsinogenesis (3,3'-diindolylmethane), HSP70 (panas 70 kilodalton protein kejut) pensinyalan/anti-karsinogenesis (paeoniflorin), pensinyalan NF-kB/anti-karsinogenesis (quercetin), pensinyalan NF-kB/anti-inflamasi (ergosterol peroksida), pensinyalan NF-kB/apoptosis (tanshinone IIA), NF- kB signaling/hypoxia (paeonol), Nrf2-antioxidant response element (ARE) signaling/chemoprevention (myricetin), PI3K-Akt signaling/chemoprevention (sulforaphane), PPAR-y signaling/adipogenesis (aculeatin), spesies oksigen reaktif (ROS) signaling/apoptosis (p-hydroxyisovalerylshikonin), Rho/ROCK signaling/migrasi sel (tanshinon e IIA), pensinyalan skn-1/perpanjangan masa hidup (dialil trisulfida), dan reseptor faktor nekrosis tumor 1 (TNFR1)-IGF-1Pensinyalan R/apoptosis (emodin). Jalur pensinyalan ini dirangkum dalam Gambar 1.

3.2. Fungsi Sel yang Terlibat dalam Aksi

Fungsi sel utama yang dianalisis oleh DMA untuk TCM termasuk adipogenesis, anti-aterosklerosis, anti-karsinogenesis, anti-inflamasi, apoptosis, karsinogenesis, kemoprevensi, hipoksia, dan perpanjangan masa hidup (Tabel 2; Gambar 1).

Adipogenesis adalah proses diferensiasi seluler di mana preadiposit diubah menjadi sel adiposit yang berdiferensiasi dan melibatkan fitur seperti perubahan morfologi, penghentian pertumbuhan, ekspresi gen lipogenik, dan produksi hormon dan faktor pertumbuhan (seperti leptin dan TNF-a). Di antara komponen yang ditemukan dalam ekstrak Toddalia Asiatica, aculeate ditemukan untuk mempromosikan diferensiasi tikus 3T3-L1 preadiposit menjadi adiposit [132]. DMA mengungkapkan keterlibatan gen target PPAR-y dalam proses aktivasi oleh aculeatin, yang bukan merupakan ligan PPAR-y, menunjukkan adanya mekanisme pensinyalan tambahan.

Aterosklerosis adalah respon inflamasi kronis sel darah putih di pembuluh darah arteri, yang didorong oleh lipoprotein densitas rendah (LDL), pembawa kolesterol, dan trigliserida, dan menghasilkan pembentukan plak aterosklerotik yang kaya akan makrofag dan sel busa. . Aktivitas estrogenik terdeteksi oleh profil ekspresi gen berbasis DMA dalam ekstrak Agaricus blazei, yang disebabkan oleh brefeldin A [138]. Ekstrak tidak memiliki aktivitas proliferasi sel yang bergantung pada reseptor estrogen sambil menunjukkan aktivasi pensinyalan estrogen (seperti aktivasi ERK, Akt, dan P70S6K) dan efek menguntungkan bagi pasien dengan kadar LDL teroksidasi yang tinggi (lihat Bagian 3.3).

Gambar 1. Ringkasan tindakan dan mekanismenya oleh bahan kimia yang terkait dengan pengobatan tradisional Tiongkok. Mekanisme aksi oleh bahan kimia yang awalnya diidentifikasi atau diisolasi dari tanaman obat, jamur, dan tanaman makanan (aculeatin, brefeldin A, ergosterol peroksida, grifolin, p-hidroksi isovaleryl shikonin, paeonol, quercetin, dan tanshinone IIA) di dalam sitosol (area biru) atau inti (area kuning) diringkas. APP: Protein prekursor amiloid; CCL2: kemokin (motif CC) ligan 2; ERK: kinase yang diatur sinyal ekstraseluler; p-HIV S: p-hidroksi isovaleril shikonin; MAPK: protein kinase yang diaktifkan mitogen; PPAR-丫: reseptor y yang diaktifkan proliferator peroksisom; PXR: reseptor X hamil; Rb: protein retinoblastoma; TNFR: reseptor faktor nekrosis tumor; dan TRAP1: protein terkait reseptor faktor nekrosis tumor 1.

Karsinogenesis, atau disebut sebagai onkogenesis atau tumorigenesis, adalah proses di mana sel normal diubah menjadi sel kanker yang ditandai dengan pembelahan sel yang tidak terkendali; itu melibatkan perkembangan perubahan pada tingkat seluler, genetik, dan epigenetik. Beberapa bahan kimia yang menunjukkan efek anti-karsinogenik diisolasi atau diidentifikasi dari produk alami, seperti 3,3Z-diindolylmethane dari sayuran silangan [145], grifolin dari pertemuan Albatrellus [153], paeoniflorin dari Paeonia lactiflora [161], dan quercetin dari berbagai makanan. tanaman [161], dan dianalisis lebih lanjut dengan DMA. 3,3Z-Diindolylmethane adalah estrogenik dan menunjukkan profil ekspresi gen yang mendukung promosi tumor [145]. Grifolin bertindak negatif terhadap siklus sel dan pertumbuhan sel melalui penghambatan jalur ERK dan Rb, menurunkan regulasi ekspresi cyclin D1, cyclin E, dan CDK4 (gen untuk cyclin-dependent kinase), dan meningkatkan ekspresi CKI (inhibitor CDK). gen) [153]. Paeoniflorin meningkatkan ekspresi HSP70, yang membantu melindungi sel dari stres, dan memodulasi ekspresi CDC2, FOSL1, dan EGR1, pengatur pertumbuhan dan proliferasi sel [161]. Quercetin, di sisi lain, menginduksi p53-apoptosis independen dengan meningkatkan ekspresi reseptor kematian atau gen pensinyalan TNFR, seperti gen untuk caspase-10, DFF45, FAS, IKBa, IL1R (Interleukin -1 reseptor), TNFR1, dan TRAILER [171].

Inflamasi merupakan respon protektif terhadap cedera sel dan melibatkan sistem vaskular lokal, sistem imun, dan berbagai sel di dalam jaringan yang cedera. Ergosterol peroksida yang diproduksi oleh aparatus Sarcodon menekan respon inflamasi pada makrofag dengan menghambat sekresi TNF-a dan menurunkan regulasi ekspresi interleukin1 a/p (IL-1 a/p) melalui jalur seperti C/EBPp, ERK, JNK, MAPK, dan NF-kB [147].

Apoptosis adalah proses kematian sel terprogram yang dapat terjadi pada organisme multiseluler sebagai respons terhadap berbagai tekanan, seperti panas, hipoksia, peningkatan konsentrasi kalsium intraseluler, kekurangan nutrisi, pengikatan ligan reseptor, radiasi, dan infeksi virus. Beberapa bahan kimia terkait dengan promosi apoptosis dan dengan demikian telah digunakan sebagai komponen yang efektif dalam pengobatan herbal. Emodin yang diekstraksi dari rimpang Rheum palmatum menunjukkan toksisitas testis, termasuk induksi apoptosis, kemungkinan besar melalui jalur seperti pensinyalan IGF-1, TGF/Wnt, dan TNFR1 [146]. p-Hydroxyisovalerylshikonin yang diekstraksi dari Lithospermum erythrorhizon adalah penghambat protein-tirosin kinase dan menginduksi apoptosis dengan menekan TRAP1, protein terkait TNF dan anggota HSP, serta produksi ROS [155]. Tanshinone IIA yang ditemukan dalam akar Salvia miltiorrhiza menginduksi peroksisom proliferator-activated receptor (PXR)/NF-KB/CCL2-memediasi apoptosis pada sel leukemia [180]. 2,4,3',5'-Tetramethoxystilbene yang diekstrak dari buah, beri, dan anggur merupakan turunan dari resveratrol dan penginduksi apoptosis yang kuat dengan meningkatkan ekspresi tubulin, respons stres, dan gen pro-apoptosis [178].

Kemoprevensi mengacu pada pemberian obat, seperti obat-obatan dan vitamin, untuk tujuan mencegah penyakit atau infeksi, dan berbagai bahan kimia telah dikembangkan terutama untuk kemoprevensi kanker. Myricetin [158] dan sulforaphane [177] yang diisolasi dari tanaman pangan menunjukkan aktivitas kemopreventif terhadap kanker melalui pengaktifan respon antioksidan yang dimediasi Nrf2-atau jalur pensinyalan PI3K/Akt, masing-masing.

Hipoksia adalah suatu kondisi di mana sel kekurangan pasokan oksigen yang memadai dan telah terbukti merangsang berbagai respons biologis dan fisiologis. Paeonol yang diisolasi dari Paeonia suffruticosa menginduksi ekspresi gen yang dapat diinduksi hipoksia, termasuk gen target yang dapat diinduksi hipoksia faktor 1 (HIF-1), melalui penekanan jalur pensinyalan NF-kB dan penghambatan aktivitas protein prekursor amiloid (APP). 162].

Perpanjangan hidup telah dipelajari dalam hal memperlambat atau membalikkan proses penuaan untuk memperpanjang umur maksimum dan rata-rata, dan efek dari produk anti-penuaan, nutrisi, kebugaran fisik, perawatan kulit, penggantian hormon, vitamin, suplemen , dan herbal telah diperiksa. Dialil trisulfida yang diisolasi dari bawang putih meningkatkan umur panjang nematoda melalui aktivasi kulit gen faktor transkripsi pro-panjang umur-1 dan produk dari gen targetnya [144].

Kondisi seperti penyakit kronis (radang sendi, asma, kanker, diabetes, dan virus) dan penyakit neurodegeneratif (penyakit Parkinson dan Alzheimer) telah diobati dengan TCM [1],

di antaranya beberapa diselidiki oleh DMA dan dieksplorasi oleh tes hewan dan/atau studi klinis untuk akhirnya mencapai aplikasi klinis. Selain fungsi sel yang dibahas di atas, penyakit dengan dampak luas juga diselidiki. Misalnya, efek antidepresan, antidiabetik, anti-obesitas, neuromodulasi, dan perlindungan saraf, dan pengobatan penyakit neurologis, Parkinson, dan Alzheimer yang terkait dengan TMC dan/atau herba/jamur/tanaman pangan penyusunnya dipelajari dengan menggunakan DMA (Tabel 1 ), atau komponen efektifnya, seperti ginsenosides (untuk diabetes), (-)-hydroxycitric acid (untuk obesitas), obovate (untuk peradangan saraf), dan asam salvianolic B (untuk neuroprotection), dipelajari dengan menggunakan DMA (Tabel 2 ).

3.3. Aktivitas yang Ditemukan oleh DNA Microarray Assays (Estrogen Senyap)

Aktivitas yang ditemukan oleh DMA sering dideteksi sebagai sinyal sel di jalur tertentu, seperti angiogenesis, ErbB/HER, MAPK, reseptor nuklir, dan jalur pensinyalan ubiquitin/proteasome, dan/atau dalam fungsi sel, seperti apoptosis, autophagy, siklus sel/ Kerusakan DNA/pembentukan sitoskeletal, metabolisme sel, regulasi kromatin/epigenesis, perkembangan/diferensiasi, imunologi/respon inflamasi, penyakit neurologis, dan kontrol translasi [183]. Sementara sebagian besar jalur pensinyalan sel dan fungsi sel ini dapat dideteksi oleh teknologi lain, mungkin ada beberapa aktivitas yang dapat dideteksi secara eksklusif oleh DMA. Salah satu aktivitas tersebut adalah dengan sekelompok estrogen, estrogen diam, yang menunjukkan profil ekspresi gen estrogenik tanpa menunjukkan efek positif pada proliferasi sel [13].

Estrogen adalah hormon wanita yang bertanggung jawab atas berbagai aktivitas biologis dan fisiologis, termasuk stimulasi yang diperantarai reseptor terhadap proliferasi sel di jaringan seperti payudara dan ovarium. Beberapa bahan kimia dan campuran bahan kimia, seperti brefeldin A [138], ekstrak licorice [150], dan produk degradasi minyak [184], ditemukan menunjukkan profil ekspresi gen yang mirip dengan estrogen, meskipun mereka tidak merangsang proliferasi sel MCF kanker payudara positif reseptor estrogen -7. Meskipun jalur pensinyalan untuk proliferasi sel secara teoritis dapat dipisahkan dari jalur untuk fungsi sel lainnya, pemisahan ini tidak dimungkinkan karena sebagian besar sel yang diperiksa untuk aktivitas estrogenik mengandung reseptor estrogen dan teknologi yang digunakan tidak sesuai untuk tujuan tersebut. Temuan terbaru dari jalur/jaringan pensinyalan yang lebih rumit, seperti jaringan autokrin/parakrin/homeostatik dan crosstalk/melewati sinyal sel, termasuk jalur yang tidak selalu melibatkan proliferasi sel atau sel yang mengandung reseptor estrogen [185.186]. Dengan demikian, aktivitas estrogenik dapat dideteksi bahkan untuk estrogen diam karena DMA dapat memisahkan berbagai jalur pensinyalan, dan kesamaan bahan kimia dapat dianalisis pada tingkat ekspresi gen dan pensinyalan sel.

Bentengdeserticola memiliki banyak efek