|
编译：贤，编辑：十九、江舜尧。 原创微文，欢迎转发转载。 黄芪在肾脏疾病中“利尿消肿”的应用具有历史悠久，但其治疗肾病综合征机制尚不清楚。在本研究中，建立了一种网络药理学与转录组学相结合的分析方法来研究黄芪的有效物质。网络药理学已成为基于多靶点药物研究的新药发现新策略之一。转录组学在机制研究上是一种强有力的工具，有助于全面准确的分析探索预测其作用机制，通过使用网络药理学和转录组学方法相结合，本文成功鉴定了黄芪治疗阿霉素肾病的活性化合物，预测该方法将有助于研究中药在治疗特定疾病中的药效学基础。 论文ID 原名：Exploration the active compounds of AstragaliRadix in treatment of adriamycin nephropathy by network pharmacology combined with transcriptomic approach 译名：基于网络药理学结合转录组学研究黄芪治疗阿霉素肾病的药效成分 期刊：Journal of Ethnopharmacology IF：3.414 发表时间：2019.12 通讯作者：秦雪梅 通讯作者单位：山西大学 DOI号：10.1016/j.jep.2019.112537 实验设计 通过文献挖掘和数据库搜索筛选出黄芪的化学成分。使用Pharm Mapper预测这些化合物的靶点。将网络药理学数据与肾脏组织转录组学分析结果相结合，筛选出阿霉素肾病(AN)的潜在靶点。构建化合物-活性靶点-潜在靶点互作网络图，以阐明化合物与靶点之间的关系，并获得与AN的潜在靶点直接相关的化合物。采用化合物贡献指数（CI）公式，筛选出黄芪治疗AN的活性成分。再利用MPC5细胞建立阿霉素诱导的细胞损伤模型，并进行了MTT分析，见图片摘要。 结果 1. 黄芪化合物信息 从TCMSP和TCMID数据库中检索到17种黄芪化合物，筛选标准为OB≥30％和DL≥0.18；并且根据课题组先前的研究，黄芪还含有包括毛蕊异黄酮，芒柄花黄素，槲皮素和山奈酚等在内的11种含量高和生物利用度也高的化合物。此外通过文本挖掘，黄芪甲苷I，黄芪甲苷II，黄芪甲苷III，黄芪甲苷IV和异黄芪甲苷I的DL值虽然均低于0.18，但人们普遍认为它们都是黄芪中的活性化合物。因此去除重复项，共有27种成分用于后续分析。 2. 靶点预测 利用PharmMapper数据库进行靶点预测，27种化合物最终获得376个活性靶点。通过转录组测序，根据差异倍数变化阈值>1.5，P<0.05，获得52个差异表达基因作为AN的治疗靶基因。通过PPI网络分析，52个差异表达靶基因与286个靶点相关，以此作为AN的潜在靶点。最后，将黄芪化合物的靶点与AN的潜在靶点取交集，得到9个活性靶点，被认为是黄芪治疗AN的主要靶点。 3. 化合物-活性靶点-潜在靶点交互网络分析 为筛选与活性靶点直接相关的活性化合物，和了解化合物与活性靶点以及潜在靶点之间的关系，构建化合物-活性靶点-潜在靶点网络。如图1所示，它包含161个节点（22个活性化合物，9个活性靶点和130个潜在靶点）和282个边。一个活性靶可以作用于不同的活性化合物，也可以多个靶点作用于相同的活性化合物，充分体现了中药多组分，多靶的特征。 HQ2，HQ4，HQ6，HQ11，HQ12，HQ14，HQ15，HQ17，HQ23和HQ24属于黄芪中的类黄酮类成分；HQ5，HQ13，HQ19，HQ20，HQ21，HQ22和HQ27属于黄芪中的皂苷类成分；HQ3是具有抗炎和抗肿瘤作用的五环三萜，HQ10和HQ16用于治疗肾脏疾病。这些结果表明中药是通过多种化合物和靶点发挥药理作用。为了进一步提高活性化合物筛选的准确性，基于CI计算了每种活性成分的贡献指数（图2）。其中四种化合物：黄芪甲苷IV，槲皮素，芒柄花黄素和毛蕊异黄酮，它们对黄芪的“利尿消肿”效果做出了巨大贡献，CI的总和为87.28％。 4. 活性化合物对阿霉素处理的MPC5细胞的影响 通过MTT法检测活性化合物对阿霉素诱导的MPC5细胞活性的影响。结果表明，与对照组相比，模型组的细胞活力明显降低（p <0.001），四种活性化合物对阿霉素诱导的MPC5细胞损伤具有明显的保护作用（p <0.05）。其中，黄芪甲苷IV对阿霉素诱导的MPC5细胞损伤的最佳保护浓度为6.25 µg / mL，毛蕊异黄酮对阿霉素诱导的MPC5细胞损伤的最佳保护浓度为3.125 µg / mL（图3A和3B）。芒柄花黄素对阿霉素诱导的MPC5细胞损伤的最佳保护浓度为6.25 µg / mL。槲皮素针对阿霉素诱导的MPC5细胞损伤的最佳保护浓度为3.125 µg / mL（图3C和3D）。 5. 台盼蓝计数分析 台盼蓝染色与MTT方法相似，通常用于检测细胞活性。如图4A所示，活细胞是透明的，多边形的和未染色的，而死细胞被染成蓝色且相对较小。使用Image J软件定量分析染色结果表明，与对照组相比，阿霉素诱导后的活细胞数量明显减少（p <0.05）。显然，4种活性化合物可以显著保护阿霉素诱导的MPC5细胞不受损伤（图4B），并且4种活性化合物组之间没有显著差异。 6. 活性化合物对podocin蛋白表达的影响 先前研究表明，足细胞蛋白podocin参与了NS和蛋白尿的各种实验模型。结果表明，添加阿霉素可降低podocin蛋白的表达（图5）。但是分别添加4种活性化合物24小时后，podocin水平显着增加（p <0.05）。 讨论 首先通过文本挖掘和数据库搜索来收集黄芪中27种化合物。然后通过PharmMapper数据库预测了这些化合物的376个靶点。为了获得AN的活性靶点，将网络药理学与转录组学结果相结合。最后基于网络计算了每种活性成分的CI值。计算结果表明包括黄芪甲苷IV，槲皮素，芒柄花黄素和毛蕊异黄酮在内的4种有效成分在AN的治疗中起着极其重要的作用。通过初步的生物学实验（如MTT，台盼蓝染色和蛋白质印迹）验证了这四种活性化合物对阿霉素诱导的MPC5细胞的功效，结果表明，通过网络分析筛选的活性化合物可以显著保护细胞，修复细胞抵抗阿霉素诱导的损伤。 研究表明，黄芪甲苷IV具有抗炎，抗肾脏损伤，抗瘢痕形成，免疫调节作用，可以增加AN大鼠的足细胞相关的podocin蛋白的表达，维持裂隙膜的完整性，降低足细胞的融合和蛋白尿水平。槲皮素在肾脏水肿，高血压，血清肌酐，肾小球淀粉样变性病，胶原蛋白沉积方面是最有效的治疗候选药物，用槲皮素可减轻阿霉素引起的明显组织损伤，并可能下调中间丝蛋白mRNA的水平并降低肾脏的炎症反应。芒柄花黄素是一种潜在药效分子，可以增加SIRT1在糖尿病肾组织中的表达，增强糖尿病动物的肌酐清除率，并降低血液中的甘油三酸酯和胆固醇。毛蕊异黄酮可通过抑制IKBa和NF-κBp65的磷酸化，有效抑制小鼠糖尿病性糖尿病肾脏的肾脏损伤，并抑制高糖诱导的系膜细胞的早期增殖。因此，结合本研究获得的实验结果推测这四种成分可能是黄芪治疗AN的药效学基础。 近年来，网络药理学已成为基于多靶点药物研究的新药发现新策略之一。该方法通常用于通过构建药物-药物网络，疾病-药物网络和疾病-疾病数据库来预测化合物的临床疗效，途径和副作用，以获得药物成分和疾病靶点。疾病类型和研究对象通常是临床疾病和人。但是当研究药物成分在治疗疾病中的药效机理和药效物质时，通常在实验药理研究中建立动物模型来模拟临床疾病。因此，本研究通过对实验大鼠肾脏组织进行转录组测序分析，获得了潜在的靶点，可以提高疾病靶点的准确性。另外，蛋白质-蛋白质相互作用网络可以扩展与已知靶点紧密相关的靶点。 评论 在本研究中，使用网络药理学方法，转录组测序结果和基于算法的方法相结合，来筛选活性化合物，预测疾病靶标，构建网络并阐明黄芪治疗AN的药理学基础。这些发现可对治疗AN的研究提供指导，并且将网络药理学与转录组学相结合的综合分析方法有望为中药抗病药效物质基础提供方法学参考。 更多推荐 1 科研 | PNAS：转录组学揭示急性和慢性饮酒对肝脏昼夜新陈代谢有不同的影响
|
|
|
