Sterilisiertes fermentiertes Getränk zielt in einer Computerstudie auf Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes ab

Sterilisiertes fermentiertes Getränk zielt in einer Computerstudie auf Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes ab

Durch die Analyse der Getränke, die die Menschen tatsächlich konsumieren würden, enthüllen die Forscher, wie sterilisierte pflanzliche Fermente theoretisch Insulin, Lipide und Entzündungswege beeinflussen könnten, und schaffen so die Grundlage für zukünftige experimentelle Tests.

Eine aktuelle Studie in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte identifizierte, charakterisierte und bewertete bioaktive Moleküle in einem endsterilisierten, probiotisch fermentierten, medizinisch-lebensmittelhomologen (MFH) Getränk, das Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes (T2D) entgegenwirken kann in silico Multi-Target-Modulation metabolischer Entzündungen.

Globale Belastung durch Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes

Mehr als jeder achte Erwachsene leidet an Fettleibigkeit und über 500 Millionen leiden an Typ-2-Diabetes, einer syndemischen Erkrankung, die zu Herzerkrankungen, Nierenversagen und Produktivitätsverlusten führt. Das spüren Familien an der Lebensmittelkasse und an der Apothekentheke. Wirksame Medikamente wie Glucagon-ähnliche Peptid-1 (GLP-1)-Rezeptoragonisten wirken, aber Kosten, Nebenwirkungen und Zugang schränken den praktischen Einsatz ein.

Von der Traditionellen Chinesischen Medizin (TCM) geleitete Lebensmittel und Fermente sind kostengünstige, haltbare Optionen, die Menschen täglich trinken können.

Doch die meisten Untersuchungen charakterisieren rohe Kräuter und nicht das endgültige sterilisierte Getränk, das Menschen tatsächlich konsumieren. Um zu klären, welche Moleküle die Verarbeitung überleben und wie sie auf Insulin, Lipide und Entzündungen wirken, sind integrierte chemische und Systemanalysen erforderlich.

Weitere Forschungen sollten diese Mechanismen in Zellen und Menschen testen, da die aktuellen Erkenntnisse ausschließlich auf rechnerischen Analysen beruhen.

Profilierung von Bioaktivstoffen in einem sterilisierten MFH-Getränk

Die Forscher analysierten ein trinkfertiges, endsterilisiertes fermentiertes Getränk (FH03FS), das aus fünf MFH-Pflanzen wie Radix of hergestellt wurde Millettia speciosaLotusblatt, Mönchsfrucht, Mandarinenschale und Cinnamomi-Kortex. Aus Sicherheitsgründen werden sie zunächst wärmebehandelt und dann mit fermentiert Lacticaseibacillus paracasei Und Lactiplantibacillus plantarumund schließlich zur Stabilität pasteurisiert.

Phytochemikalien wurden mittels Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (UPLC-MS/MS) profiliert. Verbindungen mit einer relativen Häufigkeit von > 0,1 % wurden auf orale Bioverfügbarkeit und Arzneimittelähnlichkeit untersucht.

In silico Zu den Vorhersagen zu Absorption, Verteilung, Stoffwechsel, Ausscheidung und Toxizität (ADMET) gehörten die gastrointestinale (GI) Absorption, die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, der Substratstatus des P-Glykoproteins (P-gp) und die Hemmung von Cytochrom P450 (CYP).

Systemanalysen verwendeten Netzwerkpharmakologie, um vorhergesagte Verbindungsziele mit Adipositas- und T2D-Gensätzen zu überschneiden, Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke (PPI), Gen-Ontologie (GO) und Pfadanreicherungsanalysen der Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), um Kernknoten und Pfade zu definieren.

Molekulares Docking quantifizierte die Bindung (kcal/mol) zwischen priorisierten Verbindungen und Hub-Proteinen, Molekularmechanik/Poisson-Boltzmann-Oberfläche (MM-PBSA), geführte Molekulardynamiksimulationen (MD) (100 ns) bewerteten die Stabilität anhand der quadratischen Mittelabweichung (RMSD), der quadratischen Fluktuation (RMSF), des Gyrationsradius (Rg) und der lösungsmittelzugänglichen Oberfläche (SASA).

Zusammen verbindet diese Pipeline „was in der Flasche ist“ mit „was es bewirken könnte“ in metabolisch-inflammatorischen Netzwerken, wie durch Computermodelle und nicht durch experimentelle Tests vorhergesagt.

Chemisches Profiling identifiziert zehn wichtige Bioaktivstoffe

UPLC-MS/MS detektierte 3.387 Moleküle aus Phenylpropanoiden/Polyketiden, Organoheterozyklen, Lipiden, Benzoiden und Alkaloiden. Daraus gingen zehn pharmakokinetisch günstige Wirkstoffe hervor, dominiert von Aporphinalkaloiden (Nuciferin, Asimilobin) und Flavonoiden (Isosinensetin, Morin, 5,7,3′,4′-Tetramethoxyflavon, 7,4′-Di-O-methylapigenin, 3,3′,4′,5,6,7,8-Heptamethoxyflavon, 5-Desmethylsinensetin), plus (S)-Coclaurin und das Lignan Eudesmin.

ADMET deutete auf eine hohe gastrointestinale Absorption und allgemein geringe Sicherheitsbedenken hin; Die meisten Verbindungen lösten keine Mutagenitätsindikatoren für das humane Ether-à-go-go-verwandte Gen (hERG) oder den Ames-Test (AMES) aus, während einige CYP-Wechselwirkungen zeigten, die in der Polypharmazie überwacht werden sollten.

Systemmodellierung verbindet Bioaktivstoffe mit metabolischer Entzündung

Die Zielvorhersage überschnitt 338 mutmaßliche zusammengesetzte Ziele mit Tausenden von Adipositas- und T2D-Genen und ergab 144 überlappende Knoten. Die Netzwerktopologie destillierte 20 Kernproteine, die für metabolische Entzündungen und Insulinsignale von zentraler Bedeutung sind, darunter Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma (PPARG), Östrogenrezeptor 1 (ESR1), RAC-Alpha-Serin/Threonin-Proteinkinase (AKT1), Tumornekrosefaktor (TNF), Interleukin-1 Beta (IL1B), Signalwandler und Aktivator der Transkription 3 (STAT3), Apoptose-Regulator B-Zell-Lymphom 2 (BCL2), zelluläres Tumorantigen p53 (TP53), Protoonkogen-Tyrosin-Proteinkinase Src (SRC), mechanistisches Ziel von Rapamycin (MTOR) und Matrixmetalloproteinasen (MMP2/MMP9).

Durch die GO- und KEGG-Anreicherung wurden Signalwege hervorgehoben, die für die Biologie von Stoffwechselerkrankungen relevant sind, darunter Insulinresistenz, Lipid- und Atherosklerose-Signalisierung, fortgeschrittene Glykationsendprodukte-Rezeptor für AGE (AGE-RAGE)-Signalwege und Kernkaskaden wie Phosphoinositid-3-Kinase-Akt (PI3K-Akt), mitogenaktivierte Proteinkinase (MAPK), zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP), TNF und Östrogen Signalisierung.

Diese Netzwerke spiegeln statistisch angereicherte Signalwegassoziationen wider und verbinden ein tägliches Getränk plausibel mit einem verbesserten Glukosetransport über den Glukosetransporter Typ 4 (GLUT4), einer verringerten hepatischen Glukoneogenese über das Forkhead-Box-Protein O1 (FOXO1), einer abgeschwächten Entzündungssignalisierung und einem veränderten Lipidhandling in rechnerischen Netzwerkmodellen.

Andocken und Simulationen demonstrieren Bindungsstabilität

Molekulares Docking unterstützte das Multi-Target-Engagement. Morin band ESR1, BCL2 und SRC mit hoher Affinität; Mehrere Flavonoide und (S)-Coclaurin begünstigten PPARG, und 5-Desmethylsinensetin zielte auf AKT1 ab. Bemerkenswert ist, dass Nuciferin eine breite vorhergesagte Bindung über mehrere Stoffwechselzentren hinweg zeigte.

Zwei repräsentative Komplexe wurden MD-Simulationen unterzogen. Morin-ESR1 stabilisierte sich schnell (RMSD ≈ 0,26 nm), behielt Wasserstoffbrückenbindungen bei und zeigte eine van-der-Waals-gesteuerte Bindung durch MM-PBSA mit konsistentem SASA und Rg, Merkmale einer Bindungshaltung mit niedriger Energie.

Asimilobin-PPARG zeigte eine ähnliche Stabilität (RMSD ≈ 0,28 nm) mit größeren elektrostatischen Beiträgen und anhaltenden hydrophoben Kontakten nach geringfügiger Optimierung in der Mitte der Flugbahn.

Zusammengenommen zeigten die Trajektorien ein einzelnes tiefes Minimum in der Landschaft der freien Energie, was auf dauerhafte Bindungsmodi innerhalb der simulierten Systeme hinweist.

Potenzial für zugängliche, fermentierte Stoffwechselunterstützung

In Gemeinden, die Lebensmittelbudgets gegen Apothekenrechnungen abwägen, wird ein haltbares fermentiertes Getränk benötigt, das die Sterilisation mit intakten Aporphinen und Flavonoiden übersteht und das in silicobetrifft PPARG, AKT1, ESR1 und Entzündungsknoten und bietet eine plausible, zugängliche Ergänzung zu Ernährung und Bewegung als eine durch Computeranalyse generierte Hypothese. Es ersetzt keine GLP-1- oder Natrium-Glucose-Cotransporter-2 (SGLT2)-Therapien, könnte aber Haushalten helfen, Glukose, Lipide und Entzündungen in die richtige Richtung zu lenken, wenn zukünftige experimentelle und klinische Studien die biologische Relevanz bestätigen.

Schlussfolgerungen und zukünftige experimentelle Richtungen

Ein endsterilisiertes MFH-fermentiertes Getränk (FH03FS) enthält Aporphinalkaloide und Flavonoide mit günstigen ADMET-Profilen, hoher vorhergesagter GI-Absorption und Multi-Target-Wirkungen über Insulin-, Lipid- und Entzündungswege hinweg, die mithilfe integrierter Methoden identifiziert wurden in silico Ansätze.

Netzwerkpharmakologie, molekulares Docking und 100-ns-MD-Simulationen (mit MM-PBSA) weisen auf eine stabile Bindung an Kernknoten wie PPARG, ESR1, AKT1, TNF und andere hin, abgestimmt auf KEGG-Signalwege für Insulinresistenz, PI3K-Akt, MAPK und AGE-RAGE-Signalisierung.

Diese rechnerischen Ergebnisse generieren überprüfbare Hypothesen, dass ein tägliches, erschwingliches Getränk eine Änderung des Lebensstils und die konventionelle Pflege ergänzen könnte, bis die Validierung durch experimentelle und menschliche Studien erfolgt. Die nächsten Schritte sollten biophysikalische Tests, Zellmodelle und Versuche am Menschen umfassen, um Wirksamkeit, Sicherheit, Dosis und Wechselwirkungen in realen Umgebungen zu bestätigen.

Quellen: