Steriliserad fermenterad dryck riktar sig mot fetma och typ 2-diabetes i en datorstudie

Steriliserad fermenterad dryck riktar sig mot fetma och typ 2-diabetes i en datorstudie

Genom att analysera de drycker som människor faktiskt skulle konsumera, avslöjar forskare hur steriliserade växtjäsningar teoretiskt kan påverka insulin, lipider och inflammatoriska vägar, vilket lägger grunden för framtida experimentella tester.

En färsk studie i tidskriftenVetenskapliga rapporteridentifierade, karakteriserade och utvärderade bioaktiva molekyler i en terminalt steriliserad, probiotisk fermenterad, medicinal food homolog (MFH) dryck som kan motverka fetma och typ 2-diabetes (T2D).i silicoMulti-target modulering av metabolisk inflammation.

Global börda av fetma och typ 2-diabetes

Mer än en av åtta vuxna lider av fetma och över 500 miljoner lider av typ 2-diabetes, en syndemisk sjukdom som leder till hjärtsjukdomar, njursvikt och produktivitetsförlust. Det känner familjer i matkassan och vid apoteksdisken. Effektiva läkemedel som glukagonliknande peptid-1 (GLP-1) receptoragonister fungerar, men kostnader, biverkningar och tillgång begränsar praktisk användning.

Mat och jäsningar som styrs av traditionell kinesisk medicin (TCM) är billiga, lagringsstabila alternativ som människor kan dricka dagligen.

Ändå karakteriserar den mesta forskningen råa örter snarare än den slutgiltiga steriliserade drycken som människor faktiskt konsumerar. Integrerade kemikalie- och systemanalyser krävs för att klargöra vilka molekyler som överlever bearbetning och hur de påverkar insulin, lipider och inflammation.

Ytterligare forskning bör testa dessa mekanismer i celler och människor, eftersom nuvarande fynd enbart baseras på beräkningsanalyser.

Profilering av bioaktiva ämnen i en steriliserad MFH-dryck

Forskare analyserade en drickfärdig, terminalt steriliserad fermenterad dryck (FH03FS) gjord av fem MFH-växter som Radix ofMillettia speciosaLotusblad, munkfrukt, mandarinskal ochCinnamomi cortex. Av säkerhetsskäl värmebehandlas de först och fermenteras sedanLacticaseibacillus paracaseiOchLactiplantibacillus plantarumoch slutligen pastöriserad för stabilitet.

Fytokemikalier profilerades med hjälp av ultrapresterande vätskekromatografi-tandem masspektrometri (UPLC-MS/MS). Föreningar med en relativ mängd av >0,1 % utvärderades för oral biotillgänglighet och läkemedelslikhet.

I silicoFörutsägelser om absorption, distribution, metabolism, utsöndring och toxicitet (ADMET) inkluderade gastrointestinal (GI) absorption, blod-hjärnbarriärpermeabilitet, P-glykoprotein (P-gp) substratstatus och cytokrom P450 (CYP) hämning.

Systemanalyser använde nätverksfarmakologi för att korsa förutsagda sammansatta mål med fetma och T2D-genuppsättningar, protein-protein-interaktionsnätverk (PPI), genontologi (GO) och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) vägberikningsanalyser för att definiera kärnnoder och vägar.

Molekylär dockning kvantifierad bindning (kcal/mol) mellan prioriterade föreningar och navproteiner, molekylär mekanik/Poisson-Boltzmann ytarea (MM-PBSA), simuleringar med guidad molekylär dynamik (MD) (100 ns) bedömd stabilitet med hjälp av rotmedelkvadratavvikelse (RMSD), rotmedelkvadratavvikelse (root mean square fluktuation) (RMgy area fluktuation) (RMgy) (SASA).

Tillsammans kopplar denna pipeline "vad som finns i flaskan" till "vad det kan göra" i metaboliska-inflammatoriska nätverk, som förutspåtts av beräkningsmodeller snarare än experimentella tester.

Kemisk profilering identifierar tio viktiga bioaktiva ämnen

UPLC-MS/MS upptäckte 3 387 molekyler från fenylpropanoider/polyketider, organoheterocykler, lipider, bensoider och alkaloider. Detta resulterade i tio farmakokinetiskt gynnsamma aktiva ingredienser, dominerade av aporfinalkaloider (nuciferin, asimilobin) och flavonoider (isosinensetin, morin, 5,7,3′,4'-tetrametoxiflavon, 7,4'-di-O-metylapigenin, 3,3',4',5,6,7,8-heptametoxiflavon, 5-desmetylsinensetin), plus (S)-koklaurin och lignan eudesmin.

ADMET föreslog hög gastrointestinal absorption och generellt låga säkerhetsproblem; De flesta föreningar utlöste inte human ether-à-go-go-relaterade gen (hERG) eller Ames test (AMES) mutagenicitetsindikatorer, medan vissa visade CYP-interaktioner som bör övervakas inom polyfarmaci.

Systemmodellering kopplar bioaktiva ämnen till metabolisk inflammation

Målförutsägelse korsade 338 förmodade sammansatta mål med tusentals fetma- och T2D-gener, vilket gav 144 överlappande noder. Nätverkstopologin destillerade 20 kärnproteiner som är centrala för metabolisk inflammation och insulinsignalering, inklusive peroxisomproliferatoraktiverad receptor gamma (PPARG), östrogenreceptor 1 (ESR1), RAC alfa-serin/treoninproteinkinas (AKT1), tumörnekrosfaktor (TNF), interleukinscript- och transducer1B-aktiveringssignal (transducer1B-1) (STAT3), apoptosregulator B-cellslymfom 2 (BCL2), cellulärt tumörantigen p53 (TP53), proto-onkogen tyrosinproteinkinas Src (SRC), mekanistiskt mål för rapamycin (MTOR) och matrismetalloproteinaser (MMP2/MMP9).

GO- och KEGG-berikning lyfte fram signalvägar som är relevanta för biologin av metabola sjukdomar, inklusive insulinresistens, lipid- och åderförkalkningssignalering, avancerad glykeringsslutproduktreceptor för AGE (AGE-RAGE) signalvägar och kärnkaskader som fosfoinositid 3-kinas-Akt (PI3KMA-aktivt), protein-cykliskt (PI3KMA-aktivt), protein. adenosinmonofosfat (cAMP), TNF och östrogensignalering.

Dessa nätverk återspeglar statistiskt berikade vägassociationer och kopplar troligen en daglig dryck till förbättrad glukostransport via glukostransportör typ 4 (GLUT4), minskad leverglukoneogenes via gaffelboxprotein O1 (FOXO1), försvagad inflammatorisk signalering och förändrad lipidhantering i beräkningsnätverksmodeller.

Dockning och simuleringar visar bindningsstabilitet

Molekylär dockning stödde engagemang för flera mål. Morin band ESR1, BCL2 och SRC med hög affinitet; Flera flavonoider och (S)-koklaurin främjade PPARG och 5-desmetylsinensetin riktade sig mot AKT1. Noterbart visade nuciferin bred förutsagd bindning över flera metaboliska centra.

Två representativa komplex utsattes för MD-simuleringar. Morin-ESR1 stabiliserades snabbt (RMSD ≈ 0,26 nm), behöll vätebindningar och uppvisade van der Waals-driven bindning genom MM-PBSA med konsekventa SASA och Rg, egenskaper hos en lågenergibindningspose.

Asimilobin-PPARG visade liknande stabilitet (RMSD ≈ 0,28 nm) med större elektrostatiska bidrag och ihållande hydrofoba kontakter efter mindre optimering i mitten av banan.

Sammantaget avslöjade banorna ett enda djupt minimum i det fria energilandskapet, vilket indikerar ihållande bindningslägen inom de simulerade systemen.

Potential för tillgängligt, fermenterat metaboliskt stöd

I samhällen som balanserar matbudgetar mot apoteksräkningar behövs en lagringsstabil fermenterad dryck som överlever sterilisering med intakta aporfiner och flavonoider och somi silicoinvolverar PPARG, AKT1, ESR1 och inflammatoriska noder, vilket ger ett rimligt, tillgängligt tillägg till kost och träning som en hypotes genererad av beräkningsanalys. Det ersätter inte GLP-1 eller natrium-glukos cotransporter-2 (SGLT2) terapier, men kan hjälpa hushållen att hantera glukos, lipider och inflammation i rätt riktning om framtida experimentella och kliniska studier bekräftar den biologiska relevansen.

Slutsatser och framtida experimentella riktningar

En terminalt steriliserad MFH fermenterad dryck (FH03FS) innehåller aporfinalkaloider och flavonoider med gynnsamma ADMET-profiler, hög förutspådd GI-absorption och multi-target-effekter över insulin-, lipid- och inflammatoriska vägar identifierade med integrerade metoderi silicoNärmar sig.

Nätverksfarmakologi, molekylär dockning och 100 ns MD-simuleringar (med MM-PBSA) indikerar stabil bindning till kärnnoder som PPARG, ESR1, AKT1, TNF och andra, i linje med KEGGs insulinresistensvägar, PI3K-Akt, MAPK och AGE-RAGE-signalering.

Dessa beräkningsresultat genererar testbara hypoteser om att en daglig, prisvärd dryck skulle kunna komplettera livsstilsförändringar och konventionell vård, i väntan på validering genom experimentella och mänskliga studier. Nästa steg bör inkludera biofysiska tester, cellmodellering och mänskliga försök för att bekräfta effektivitet, säkerhet, dos och interaktioner i verkliga miljöer.

Källor: