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Frontiere della Farmacologia

Introduzione

gli Agenti che inducono o avviare la vasodilatazione, l’allargamento dei vasi sanguigni, sono vasodilatatori, che sono spesso utilizzati per il trattamento di condizioni con un anormalmente alta pressione sanguigna, come l’ipertensione, angina e insufficienza cardiaca congestizia (Bader e Zolty, 2010; Whelton et al., 2018). Tipi di vasodilatatori con meccanismi diversi, come calcio-antagonista, inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE), inibitori cGMP-specifici della fosfodiesterasi 3′, 5′-ciclica (PDE5) e apricanali del potassio, sono stati approvati in clinica (Saji et al., 2014). Nonostante la pletora di opzioni vasodilatatrici, alcuni problemi tra cui l’universalità e la gravità dell’ipertensione, la resistenza ai farmaci e la tossicodipendenza devono essere affrontati, in parte, dallo sviluppo di nuovi farmaci (Oparil e Schmieder, 2015). Diversi dagli attuali farmaci con obiettivi specifici per dilatare i vasi sanguigni, miriamo a costruire una strategia alternativa che sia in grado di esplorare sistematicamente i vasodilatatori ricapitolando la rete molecolare della vasodilatazione.

Gli approcci di biologia dei sistemi sono naturalmente adatti a catturare le letture imparziali e su larga scala da sistemi complessi (Berger e Iyengar, 2009). I metodi basati sul profilo di espressione sono i più generali, utilizzando i profili trascrizionali come firme dell’attività di un determinato percorso, malattia o composto per scoprire ” connessioni “tra di loro in base ai loro effetti trascrizionali (anti)correlati, come la” Mappa di connettività” (Lamb et al., 2006). Ispirato da questa considerazione, è concepito per costruire specifici moduli genici funzionali del fenotipo vascolare dalla mappa funzionale su scala genomica. I cambiamenti dei moduli dovrebbero essere notevolmente associati alla patogenesi del diametro vascolare. I moduli possono essere utilizzati come query per esaminare la risposta trascrizionale dei farmaci per identificare i vasodilatatori candidati.

La medicina tradizionale cinese (TCM), con erbe naturali come materiali principali, ha svolto un ruolo cruciale nella salute umana in Cina. TCM coinvolge molti principi attivi, che vengono solitamente utilizzati come fonte di nuove entità chimiche per la moderna scoperta di farmaci (Tian, 2011). Recenti sforzi di collaborazione su larga scala hanno prodotto compendia di profili molecolari per ingredienti a base di erbe (Lv et al., 2017). Nel presente lavoro, cerchiamo di costruire una strategia TFGMR (functional gene module Reference) basata sul trascrittoma che sia in grado di caratterizzare moduli genetici funzionali relativi al diametro vascolare nei dati trascrizionali di una raccolta di composti vegetali per valutare l’impatto di questi composti sul diametro vascolare.

Materiali e metodi

Dati di espressione genica e preprocesso

I dati di espressione genica dei composti vegetali sono stati ottenuti da uno studio sistematico sui componenti TCM utilizzando la tecnica gene expression microarray(Lv et al., 2017). Questi piccoli composti erano comuni nelle erbe cinesi e nelle formule TCM e la maggior parte di essi sono i componenti di controllo della qualità dei TCM della farmacopea cinese. I dati di espressione genica sono stati derivati dalla linea di cellule epiteliali del cancro al seno umano (MCF7) trattati con questi composti a base di erbe, profilati utilizzando la tecnologia microarray con Affymetrix Human Genome U133A 2.0 e raccolti dal National Center for Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Omnibus (GEO series accession number: GSE85871). I dati grezzi (file CEL) sono stati elaborati in modo coerente applicando la procedura specifica della piattaforma Affymetrix per filtrare e normalizzare i set di dati. Quindi, per ogni composto a base di erbe, i valori di espressione genica differenziale rispetto ai campioni di controllo sono stati calcolati dal pacchetto R” Limma ” (versione 3.32.7). L’elenco dei geni per ciascun composto è stato prodotto ordinando i geni in un elenco classificato in base ai loro valori di espressione differenziale.

Identificazione del modulo genico funzionale di regolazione del diametro dei vasi sanguigni

Due moduli genici funzionali che regolano positivamente e negativamente il diametro dei vasi sanguigni (PFGM e NFGM) sono stati costruiti in questo lavoro. In primo luogo, due processi biologici di ontologia genica (GO) (BPs) “regolazione positiva del diametro dei vasi sanguigni” (GO: 0097755) e “regolazione negativa del diametro dei vasi sanguigni” (GO: 0097756) sono stati raccolti da QuickGO: uno strumento basato sul Web per la ricerca GO (http://seek.princeton.edu/) (Zhu et al., 2015). I geni risultanti con punteggio di co-espressione> 0 e valore P< 0.01 in SEEK sono stati considerati geni co-espressi di geni core di query. Infine, i geni sovrapposti in due set di geni sono stati rimossi e i geni rimanenti composti rispettivamente PFGM e NFGM (Tabelle supplementari 1 e 2).

Arricchimento Analisi di moduli genici funzionali nei profili di espressione genica indotta da composti vegetali

Gli arricchimenti di PFGM e NFGM con profili di espressione genica indotta da composti vegetali sono stati valutati utilizzando il gene set enrichment approach (GSEA), implementato nei pacchetti R, “GSEA-P” (Subramanian et al., 2005). GSEA calcola il punteggio di arricchimento (ES) per i set di geni rispetto alla lista classificata. L’intervallo di valori ES è . Si tratta di una misura basata sulle statistiche di Kolmogorov–Smirnov e valuta la sovrarappresentazione dei set genetici agli estremi (in alto o in basso) della lista classificata. Più ES è vicino a 1, più i geni sono in cima alla lista (i geni tendono ad essere aumentati nella condizione). Più vicino a -1, più i geni sono in fondo alla lista (i geni tendono ad essere ridotti nella condizione).

In questo lavoro, PFGM e NFGM rappresentano le firme molecolari del diametro del vaso sanguigno. Per valutare gli effetti dei composti vegetali sul diametro dei vasi sanguigni, sono stati misurati i valori ES (ESPFGM e ESNFGM) di PFGM e NFGM per ciascun profilo di espressione genica indotta da composti. Il valore TES = ESPFGM-ESNFGM è stato utilizzato come indice per valutare l’influenza di ciascun composto a base di erbe sul diametro dei vasi sanguigni. Per un composto, maggiore è il suo valore TES, maggiore è la sua capacità di dilatare i vasi sanguigni. Più piccolo è il suo valore TES, più forte è la sua capacità di restringere i vasi sanguigni.

Caratterizzazione dei geni regolati da composti in PFGM e NFGM

In questo lavoro, per ogni composto, i suoi geni regolati in PFGM e NFGM sono equivalenti al sottoinsieme all’avanguardia che è definito come i membri principali dei due moduli che contribuiscono all’ES nel metodo GSEA. Il sottoinsieme all’avanguardia può essere interpretato come il nucleo di un insieme genetico che rappresenta il segnale di arricchimento. Il sottoinsieme all’avanguardia di PFGM e NFGM per ciascun profilo di espressione genica indotta da composti può essere estratto con il metodo implementato nei pacchetti R, GSEA-P.

Sostanze chimiche e farmaci

Acido ferulico (purezza del 98%), liquiditina (purezza del 98%), magnololo (purezza del 98%) e ginsenoside Rb2 (purezza del 93,8%) sono stati ottenuti dagli Istituti nazionali per il controllo degli alimenti e dei farmaci (NIFDC, Pechino, Cina). Borneolo (98% di purezza), ginsenoside Rc (98% di purezza), artemisinina (99% di purezza), acido chenodeoxycholic (98% di purezza), daidzin (98% di purezza), e bacopaside I (98% di purezza)sono stati acquistati da Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd. Altri reagenti erano di purezza analitica.

Animali da esperimento

Quaranta maschi Sprague-Dawley (SD) ratti del peso di 230-250 g all’età di 7-9 settimane e sono stati acquistati dal Centro di allevamento di animali di Beijing Vital River Laboratories Company (Pechino, Cina). I ratti sono stati mantenuti sotto un ciclo chiaro / scuro di 12 ore e hanno avuto libero accesso al cibo e all’acqua. Gli animali sono stati curati dal Centro di cura degli animali da laboratorio dell’Accademia cinese delle scienze mediche cinesi. Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati effettuati in conformità con le raccomandazioni delle linee guida istituzionali e dell’etica. Il protocollo è stato approvato dal Comitato etico e benessere degli animali, China Academy of Chinese Medical Sciences.

Preparazione di anelli aortici per misure di tensione

L’esperimento ex vivo è stato condotto su aorta toracica di ratti secondo il protocollo descritto in precedenza (Chen et al., 2019). Vale a dire, i ratti sono stati anestetizzati dall’iniezione intraperitoneale di idrato di cloralio e sono stati poi sacrificati dalla dislocazione cervicale. Dopo aver aperto il torace, sono state ottenute le aorte toraciche dei ratti e sono state immediatamente poste in soluzione ghiacciata di Krebs-Henseleit (KH) della seguente composizione (in mmol/L): NaCl 120, KCL 4,8, MgSO4•7H2O 1,2, KH2PO4 1,2, CaCl2 2,5, NaHCO3 25 e glucosio 11 (pH 7,4). Il tessuto grasso aderente alle arterie è stato accuratamente rimosso per evitare danni alle cellule endoteliali e il vaso sanguigno è stato tagliato in anelli lunghi circa 3 mm. Negli esperimenti denudati dall’endotelio, l’endotelio è stato rimosso meccanicamente strofinando delicatamente la superficie luminale dell’anello aortico avanti e indietro più volte con tubi di plastica. Gli anelli aortici sono stati sospesi in bagni d’organo contenenti 5 ml di soluzione di KH a 37°C gassati con il 95% di O2 + 5% di CO2, che è stato mantenuto costantemente durante gli esperimenti. Dopo l’equilibrio senza tensione per 20 min, gli anelli aortici sono stati lasciati equilibrare per 90 min ad una tensione di riposo di 1,0 g. Durante il periodo di equilibrio, la soluzione di KH è stata cambiata ogni 20 min. I cambiamenti di tensione sono stati registrati dai trasduttori di forza (FT-102, Chengdu Techman Software Co., Ltd. Cina) collegato ad un sistema di acquisizione dati (BL-420F, Chengdu Techman Software Co., Ltd. Cina) e sono stati memorizzati in un computer. Inoltre, al fine di garantire l’accuratezza e la ripetibilità dello studio, 3.0–4.5 g è stato selezionato come criterio di inclusione della forza precontrattile secondo esperimenti preliminari.

Effetti dei componenti vegetali sulla contrazione indotta dalla fenilefrina

Alla contrazione costante indotta dalla fenilefrina (Phe) (1 µmol / L) negli anelli aortici, una concentrazione cumulativa di componenti vegetali (disciolti in soluzione di KH o contenenti 0,2% DMSO) è stata aggiunta direttamente al bagno d’organo e l’effetto del componente vegetale è stato registrato. Lo stesso volume di soluzione di KH è stato aggiunto al gruppo di controllo del veicolo e le risposte sono state fermate lavando gli anelli aortici con una soluzione di KH fresca. Gli effetti sono stati espressi come la percentuale di rilassamento indotta dai componenti a base di erbe.

l’Analisi dei Dati

in Primo luogo, per valutare la significatività degli effetti dei composti a base di erbe sul fenotipo vascolare rappresentati da due moduli funzionali, abbiamo calcolato un valore nominale valore di P per ogni TES valore confrontando la distribuzione del valore reale di un modello null quello ottenuto TES valori per ciascun composto, in modo casuale di campionamento gene membri di PFGM e NFGM 1.000 volte con conservati i numeri dei due moduli (Tabella Supplementare 3). In secondo luogo, il significato dell’analisi di sovrapposizione tra la regolazione dei sei composti con effetti rilassanti è stato misurato dal test esatto di Fisher (Tabella supplementare 5). Infine, l’analisi statistica dell’annotazione funzionale dei set genetici in WebGestalt (http://software.broadinstitute.org/gsea/msigdb/annotate.jsp) segue le istruzioni del sito web corrispondente.

L’attività vasorilassante è espressa come rilassamento percentuale dei livelli di precontrazione di Phe (1 µmol/L). I valori sono espressi come media ± SD dei risultati degli otto campioni. Le differenze tra i gruppi sono state determinate dall’analisi unidirezionale della varianza. La significatività statistica è stata definita come P < 0.05. La concentrazione per il 50% dei valori dell’effetto massimo (EC50) degli esperimenti in vitro è stata ottenuta mediante regressione non lineare. La generazione di grafici e l’analisi statistica sono state eseguite utilizzando GraphPad Prism (Software GraphPad, versione 5.01) e il software SPSS 18.0.

Risultati

Transcriptome-Based Functional Gene Module Reference

Presentiamo una strategia TFGMR in grado di arricchire moduli genetici funzionali correlati alla malattia in profili trascrizionali indotti da farmaci per rilevare la capacità terapeutica dei farmaci per le malattie regolando specifici meccanismi funzionali. Qui, TFGMR viene applicato alle risorse del trascrittoma per 102 componenti a base di erbe per scoprire sistematicamente nuovi vasodilatatori regolando il diametro dei vasi sanguigni (Figura 1). In primo luogo, abbiamo costruito due moduli funzionali del gene PFGM e NFGM che positivamente e negativamente regolano il diametro del vaso sanguigno. PFGM contiene 167 membri del gene, di cui 55 geni principali derivati dal GO BP “regolazione positiva del diametro dei vasi sanguigni” (GO: 0097755) e 112 geni co-espressi dei geni principali (Tabella supplementare 1). NFGM contiene 122 membri, tra cui 72 geni core da GO BP “regolazione negativa del diametro dei vasi sanguigni” (GO: 0097756) e le loro 50 co-espressioni (Tabella supplementare 2). Quindi, abbiamo esaminato l’arricchimento sia di PFGM che di NFGM a ciascuno dei profili di espressione genica indotta da composti a base di erbe mediante l’approccio GSEA per valutare l’effetto di ciascun composto a base di erbe sul diametro dei vasi sanguigni.

FIGURA 1
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Figura 1 Una strategia TFGMR (Functional gene module Reference) basata sul trascrittoma per predire i vasodilatatori candidati da componenti vegetali basati su specifici moduli genici funzionali di regolazione del diametro dei vasi sanguigni e profili trascrizionali indotti da componenti vegetali. VAI, Gene Ontologia; BP, processo biologico; PFGM, modulo gene funzionale che regola positivamente il diametro dei vasi sanguigni; NFGM, modulo gene funzionale che regola negativamente il diametro dei vasi sanguigni; GSEA, gene set enrichment approach; ES, Enrichment Score.

Caratterizzazione del Modulo genico funzionale di regolazione del diametro dei vasi sanguigni

Abbiamo caratterizzato PFGM e NFGM rispetto all’arricchimento sia GO che pathway per valutare l’associazione funzionale dei due moduli con il fenotipo vascolare utilizzando WebGestalt (Liao et al., 2019). L’analisi GO dei primi 10 BPs ha mostrato che sia PFGM che NFGM coinvolgono gli stessi BPs di “omeostasi cationica inorganica bivalente”, “regolazione delle dimensioni della struttura anatomica”, “processo del sistema circolatorio”, “processo del sistema muscolare”, “Via di segnalazione dei recettori accoppiati alla proteina G” e “segnalazione mediata dal secondo messaggero” (Figura 2). Allo stesso modo, l’analisi dei percorsi dei top 10 di Kyoto encyclopedia of geni e genomi (KEGG) percorsi visualizzati che i due moduli sono stati significativamente coinvolti in percorsi di “regolamento di lipolisi negli adipociti,” “guanosina monofosfato ciclico (cGMP)-cGMP-dipendente della proteina chinasi (PKG) signaling pathway,” “calcium signaling pathway,” “vascolare la contrazione del muscolo liscio” e “neuroattive interazione ligando–recettore” (Figura 2). Entrambi i termini GO e pathway arricchiti per PFGM e NFGM sono ovviamente correlati al fenotipo vascolare.

FIGURA 2
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Figura 2 Annotazioni funzionali per i membri PFGM e NFGM.

Predire vasodilatatori candidati da componenti a base di erbe da TFGMR

La nostra ipotesi è che i vasodilatatori dovrebbero principalmente aumentare l’espressione dei membri PFGM (ESPFGM >0) e diminuire quella di NFGM (ESNFGM < 0). Pertanto, il valore TES = ESPFGM-ESNFGM è stato selezionato come indice per identificare i vasodilatatori candidati. Per un composto, maggiore è il suo valore TES, maggiore è la sua capacità di dilatare i vasi sanguigni. Le liste ordinate del gene in primo luogo sono state prodotte per i 102 profili di espressione genica componente–indotti erbe. Quindi, il metodo GSEA è stato utilizzato per misurare il valore TES per ciascun composto a base di erbe. I 102 composti sono stati ordinati in base ai loro valori TES e dettagliati nella tabella supplementare 3. I primi 10 composti candidati e i loro valori di TES sono stati elencati nella Tabella 1.

TABELLA 1
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Tabella 1 Top 10 vasodilatatori candidati predetti da TFGMR e loro effetti vasorilassanti sugli anelli aortici Phe-contratti.

Gli effetti vasorilassanti dei primi 10 componenti candidati sugli anelli aortici Phe-contratti

Gli effetti vasorilassanti dei primi 10 vasodilatatori candidati previsti sono stati valutati sulla tensione vascolare degli anelli aortici toracici intatti all’endotelio ristretti da Phe. Tipica traccia originale ha mostrato che la soluzione KH (gruppo di controllo, conteneva 0,2% DMSO) non rilassava gli anelli vascolari precondizionati con Phe (Figura supplementare 1). Rispetto al gruppo di controllo, tutti i 10 componenti a base di erbe hanno dimostrato effetti vasorilassanti significativi e dose-dipendenti sugli anelli aortici Phe-contratti (P < 0,05, Figura 3). Tra questi, l’acido ferulico ha presentato la più potente vasodilatazione (Emax = 87,46 ± 2,90%), mentre la potenza minima è stata suscitata dalla liquiditina (Emax = 11,10 ± 3,34%) (Figura 3 e Tabella 1). Questo alto livello di nuove previsioni ha indicato che la strategia TFGMR è praticamente utile nella previsione di nuovi agenti vasorilassanti e ha potenziali applicazioni nello sviluppo di farmaci.

FIGURA 3
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Figura 3 Effetti vasorilassanti di vari componenti a base di erbe sugli anelli dell’aorta toracica del ratto con endotelio (n = 8) precontrattati con Phe. Il rilassamento ( % ) è stato calcolato come percentuale di diminuzione della tensione massima indotta dal Phe. I dati sono indicati come mezzi ± SD. * P < 0.05 rispetto al gruppo di controllo.

Dedurre meccanismi di composti vegetali con effetti vasorilassanti

I sei composti con evidenti effetti rilassanti sono stati studiati per i loro meccanismi corrispondenti in base alla loro regolazione su PFGM e NFGM. In primo luogo, abbiamo esaminato i geni di base che sono significativamente regolati nei due moduli dai sei composti. Per ogni composto, i geni regolati sono i membri nel sottoinsieme all’avanguardia dell’analisi di arricchimento (vedi Materiali e metodi). Come mostrato nella tabella supplementare 4, influenza di acido ferulico, borneolo, daidzina, magnololo, acido chenodesossicolico e artemisinina 67, 59, 50, 58, 59, e 59 geni in PFGM, e 52, 49, 39, 44, 44, e 43 geni in NFGM, rispettivamente. I geni regolati di questi composti sono stati confrontati e si è scoperto che i geni regolati per i sei composti si sovrappongono significativamente tra loro (Tabella supplementare 5, test esatto di Fisher P << 0.01), implicando che i sei composti condividono meccanismi simili per i loro effetti rilassanti. Ciò è stato ulteriormente convalidato dall’analisi funzionale di questi geni regolati di questi composti. Nei primi 27 termini GO arricchiti, i geni regolati dei sei composti significativamente arricchiti in otto stessi termini GO relativi al fenotipo vascolare, incluso il processo vascolare nel sistema circolatorio, regolazione della vasocostrizione, regolazione della dimensione del tubo, regolazione del processo del sistema, regolazione della circolazione sanguigna, regolazione delle dimensioni della struttura anatomica e processo del sistema circolatorio. Oltre ai meccanismi simili, ogni composto ha anche il suo meccanismo esclusivo. Ad esempio, l’acido ferulico e l’acido chenodeossicolico possono regolare i geni nel termine “omeostasi ionica”.”Il borneolo ha un impatto significativo sui geni in termini di GO” regolazione del movimento dei componenti cellulari” e “adesione biologica” (Figura 4 e tabella supplementare 6).

FIGURA 4
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Figura 4 Analisi funzionale per i geni regolati dai sei composti acido ferulico, borneolo, daidzina, magnololo, acido chenodesossicolico e artemisinina. Un collegamento tra un composto (rosso) e un nodo funzione (verde) indica che i geni regolati del composto sono significativamente coinvolti nell’annotazione della funzione. La dimensione del nodo è correlata con il grado di rete del nodo.

Discussione

L’ipertensione contribuisce alle conseguenze fisiopatologiche della maggior parte delle malattie cardiovascolari. Pertanto, inibire o invertire l’ipertensione è una strategia inestimabile per il trattamento delle malattie cardiovascolari e dei relativi danni agli organi (Carey et al., 2018). Anche se ci sono stati più di 69 farmaci in 15 diverse classi di farmaci antipertensivi, come i calcio-antagonisti, inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina, beta-adrenorecettori antagonisti, diuretici, e l’azione diretta di vasodilatatori, molti più pazienti ipertesi hanno ipertensione resistente o incontrollata per la non adesione o di intolleranza a disposizione agenti antipertensivi (Oparil e Schmieder, 2015). Pertanto, sono ancora necessari nuovi agenti per combattere l’ipertensione. I TCM contengono principalmente centinaia di componenti chimici, che sono la base della sostanza della farmacologia TCM e forniscono una fonte abbondante per la scoperta di farmaci chimici. In questo lavoro, abbiamo studiato sistematicamente gli effetti degli ingredienti a base di erbe sul fenotipo vascolare utilizzando un approccio basato sul trascrittoma, TFGMR.

È stato riportato che la tensione vascolare svolge un ruolo critico nella regolazione della pressione sanguigna. Uno dei meccanismi dominanti dei farmaci antipertensivi è quello di ridurre la resistenza vascolare mediante vasodilatazione. Nel presente studio sono stati esaminati gli effetti vasorilassanti dei primi 10 componenti candidati. I risultati hanno mostrato che tutti i 10 componenti hanno vari gradi di vasodilatazione. Tra questi, l’acido ferulico, il borneolo e la daidzina hanno avuto forti effetti rilassanti, che sono in accordo con i risultati precedenti (Suzuki et al., 2007; Deng et al., 2012; Silva-Filho et al., 2012; Zhao et al., 2014; Zhou et al., 2017; Santos et al., 2019). Magnololo, artemisinina e acido chenodesossicolico hanno suscitato un moderato rilassamento, anche coerente con i rapporti degli studi precedenti (Teng et al., 1990; Li et al., 2005; Seok et al., 2012; Wang et al., 2017). Inoltre, il nostro lavoro ha riportato per la prima volta gli effetti vasorilassanti di quattro composti a base di erbe, la liquiditina, il ginsenoside Rc, il bacopaside I e il ginsenoside Rb2, sebbene l’effetto sia basso (Emax (% Phe) < 30%, Tabella 1). È interessante notare che gli effetti vasorilassanti di alcuni di questi componenti concordavano bene con gli effetti farmacologici delle loro erbe originali (vedere i dettagli nella tabella supplementare 7). Ad esempio, l’acido ferulico e il magnololo sono componenti principali del TCM “chuanxiong” (Ligusticum chuanxiong Hort) e “houpo” (Magnolia officinalis Rehd. et Wils), rispettivamente. Nella teoria TCM, queste erbe potrebbero promuovere la circolazione ” Qi ” nel corpo, dissipare il vento ed eliminare l’umidità, in linea con la teoria della vasodilatazione (Liu et al., 2017). Questa scoperta ha suggerito che la strategia TFGMR è un modello adatto per prevedere gli effetti vasorilassanti della TCM.

I profili di espressione genica possono essere usati come firma dell’attività di un dato farmaco o malattia per trovare le connessioni tra farmaci e malattie usando le loro risposte trascrizionali (Lamb, 2007; Subramanian et al., 2017). Il metodo basato sul profilo di espressione è stato utilizzato per il riposizionamento dei farmaci, la previsione del bersaglio e la scoperta degli effetti immunomodulatori dei farmaci (Iorio et al., 2010; Sirota et al., 2011; Kidd et al., 2016; Li et al., 2019). Con insiemi di dati omici a grana più fine e su larga scala che diventano pubblicamente disponibili, le conoscenze attuali consentono una delineazione più accurata del modulo biologico/rete di processi patologici. Abbiamo qui identificato e annotato due moduli genici relativi al diametro del vaso PFGM e NFGM, studiando i geni coinvolti nella regolazione positiva e negativa del diametro del vaso da una mappa funzionale genica su scala genica.

Il TFGMR viene utilizzato per caratterizzare l’arricchimento di PFGM e NFGM nei profili di espressione genica indotta da componenti vegetali e definire un valore TES per ogni componente vegetale per misurare il suo effetto vasorilassante. Gli effetti vasorilassanti dei primi 10 componenti a base di erbe candidati sono stati esaminati da esperimenti ex vivo di contrazione dell’anello aortico indotta da Phe. Tra questi, sei composti, acido ferulico, borneolo, magnololo, artemisinina, acido chenodesossicolico e daidzina, hanno suscitato un evidente rilassamento (Emax (% Phe) > 50%, Tabella 1) e possono essere utilizzati come potenziali terapie per malattie con pressione alta.

Va notato che sebbene solo un database di sostanze chimiche a base di erbe sia stato testato da TFGMR, il metodo è effettivamente adatto per lo screening di qualsiasi sostanza chimica per la quale sono note le azioni sui livelli di espressione genica. Inoltre, i composti candidati dovrebbero essere testati per i loro effetti diretti sulla dilatazione dei vasi di resistenza, che saranno valutati dalla flussometria Doppler laser in ulteriori lavori.

Dichiarazione di disponibilità dei dati

I set di dati disponibili pubblicamente sono stati analizzati in questo studio. Questi dati possono essere trovati qui: NCBI Gene Expression Omnibus, GEO series accession number: GSE85871.

Dichiarazione etica

Lo studio sugli animali è stato esaminato e approvato dal Centro di cura degli animali da laboratorio della China Academy of Chinese Medical Sciences.

Contributi dell’autore

PL e CC progettarono ricerche, eseguirono esperimenti, analizzarono i dati e scrissero il manoscritto. WZ, DY e SL hanno eseguito esperimenti e raccolto e analizzato i dati. JZ e AL supervisionarono il lavoro e scrissero e recensirono il manoscritto.

Finanziamento

Questa ricerca è stata sostenuta dalla National Natural Science Foundation of China (No. 81703945, No. 31800678) e dal Fondo per la tecnologia e l’innovazione della Shanxi Agricultural University (No. 2016YJ17, No. 2017YJ40).

Dichiarazione sul conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.

Materiale supplementare

Il materiale supplementare per questo articolo può essere trovato online all’indirizzo:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2019.01144/full#supplementary-material

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