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基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討黃芪治療糖尿病心肌病的作用機(jī)制及初步驗(yàn)證研究

2022-10-24 09:19:48孟慶雯劉華江張玉卓楊珊珊謝毅強(qiáng)
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)圖靶點(diǎn)黃芪

孟慶雯,劉華江,丁 順,黃 珊,楊 洋,張玉卓,楊珊珊,左 琦,謝毅強(qiáng)

(1.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科,2.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院介入血管外科,3.海南醫(yī)學(xué)院,海南海口 570102)

糖尿病的發(fā)病人數(shù)持續(xù)上升已成為極受關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題,據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)糖尿病發(fā)病總?cè)藬?shù)已經(jīng)位居全球榜首,預(yù)計(jì)到2045 年將達(dá)到1.47 億[1]。糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy,DCM)是糖尿病的慢性并發(fā)癥,是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的首要病因之一[2]。DCM 多并發(fā)心力衰竭及心律失常等疾病,該病病理表現(xiàn)為心肌纖維化、心肌肥厚,最終影響心肌收縮、舒張功能,造成心力衰竭的發(fā)生。DCM 發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,多元醇通路、糖基化終末產(chǎn)物、炎癥反應(yīng)、生長(zhǎng)因子、氧化應(yīng)激等多種機(jī)制均參與了該病的發(fā)病過(guò)程。目前臨床上主要采取控制血糖、營(yíng)養(yǎng)心肌、改善循環(huán)等方式控制DCM 的進(jìn)展,但該病早期難以識(shí)別,且西藥的不良反應(yīng)使得DCM 患者臨床獲益有限。

DCM 在 中 醫(yī) 學(xué) 中 屬 于“消 渴”“胸 痹”“心 癉”等范疇,其病機(jī)主要為脾腎陰津虧損,燥熱偏勝,導(dǎo)致氣血不足,陰虛燥熱,久病入絡(luò),血脈瘀堵,從而導(dǎo)致胸痹。DCM 病程多較長(zhǎng),久病多虛,故其病機(jī)特點(diǎn)多以氣虛為主,兼雜氣滯、痰阻、血瘀、濕熱等病癥[3,4]。黃芪為豆科植物蒙古黃芪的根,味甘,性微溫,歸脾、肺經(jīng),有補(bǔ)氣升陽(yáng)、脫毒排膿、排水利尿、增強(qiáng)機(jī)體抵抗力等功效,為補(bǔ)氣藥之首。近年來(lái),研究顯示黃芪可以降低TNF-α、IL-6 等炎癥因子的表達(dá),延緩心肌纖維化的過(guò)程,最終改善心臟的收縮和舒張功能[5]。黃芪多糖可以抑制凋亡靶基因Bax 等 蛋 白 的 表 達(dá),增 強(qiáng)SOD2、MAPK 蛋 白 的 表達(dá),從而改善氧化應(yīng)激,達(dá)到治療DCM 的作用[6]。但目前關(guān)于黃芪治療DCM 的機(jī)制研究尚缺乏深入報(bào)道。因此本研究擬通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法明確黃芪的具體成分、作用靶點(diǎn)及其在DCM 中的作用機(jī)制,為黃芪在DCM 中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)及參考方向。

1 材料與方法

1.1 黃芪活性化合物及靶點(diǎn)篩選

在 中 藥 藥 理 學(xué) 數(shù) 據(jù) 庫(kù)(TCMSP,http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php)中以“黃芪”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索,設(shè)置設(shè)定ADME 參數(shù)OB≥30% 和DL≥0.18為篩選依據(jù),篩選得到黃芪的藥效化合物及其相對(duì)的作用靶點(diǎn),通過(guò)STRING 數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.string-db.org),設(shè)置篩選物種類別,將靶蛋白名稱轉(zhuǎn)為“gene symbol”表示。

1.2 DCM 疾病的相關(guān)靶點(diǎn)篩選

以糖尿病心肌病的英文名詞“diabetic cardiomyopathy”為檢索詞,通過(guò)疾病相關(guān)的基因與突變位點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(DisGeNET,http://www.disgenet.org)查找疾病靶點(diǎn)。

1.3 黃芪治療DCM 潛在靶點(diǎn)預(yù)測(cè)

將黃芪主要藥效成分靶點(diǎn)和DCM 相應(yīng)靶基因?qū)?入Venny2.1(http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)中,得到的重合部分即為黃芪治療DCM 的潛在靶基因。

1.4 黃芪活性化合物、DCM 及重疊基因網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

將黃芪篩選的活性化合物、DCM 及共同基因?qū)氲紺ytoscape 3.6.0,構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)圖,更加直觀的了解三者的相關(guān)性。

1.5 核心靶點(diǎn)篩選和網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建

將獲得的共同靶基因?qū)隨TRING 數(shù)據(jù)庫(kù),選擇物種“ homo sapiens”,最低相互作用評(píng)分最高置信度為0.40,然后得到重疊基因PPI 網(wǎng)絡(luò)圖。將PPI 網(wǎng)絡(luò)圖導(dǎo)入到Cytoscape 3.6.0 軟件中,采用cytoHubba 插件中的MCC 算法得到最為顯著的前10位hub 基因。

1.6 GO 與KEGG 通路富集分析

采用DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)(http://david.abcc.ncifcrf.gov)對(duì)黃芪與DCM 的共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO 功能分析和KEGG 通路富集,獲得與黃芪防治DCM 的密切相關(guān)生物過(guò)程(biological process,BP)、細(xì)胞組成(cellular component,CC)和 分 子 功 能(molecular function,MF)及信號(hào)通路。

1.7 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

1.7.1 藥物 黃芪顆粒購(gòu)買于??谑兄嗅t(yī)院,生產(chǎn)廠家為廣東一方中藥顆粒有限責(zé)任公司。

1.7.2 試劑與儀器 鏈脲佐菌素(STZ)購(gòu)買于美國(guó)SIGMA 公司,將STZ 溶解在pH 4.5 檸檬酸0.1 mol/L 緩沖液溶解,現(xiàn)用現(xiàn)配;ERK1、β-actin 一抗購(gòu)自于abcam 公司、p-p38 抗體購(gòu)自于美國(guó)CST 公司;辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記二抗購(gòu)自于上海碧云天公司。

1.7.3 動(dòng)物分組與造模制備 21 只雄性昆明小鼠,8~10 周齡,重量18~22 g,購(gòu)買于長(zhǎng)沙市天勤生物技術(shù)有限公司,飼養(yǎng)于室溫20~24℃,相對(duì)濕度45%~50%,光暗周期(12 h/12 h)。普通及高脂飼料,購(gòu)買于廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。

適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周,將21 只小鼠隨機(jī)選取7 只作為正常組,給予普通飼料喂養(yǎng);余14 只小鼠作為進(jìn)行造模,造模方法如下:采用高脂飼料喂養(yǎng)4 周后,禁食12 h 后,按30 mg/kg 腹腔注射STZ,3 d 后檢測(cè)禁食16 h 后檢測(cè)血糖,以空腹血糖>16.7 mmol/L為糖尿病造模成功標(biāo)準(zhǔn)。

將造模成功后的14 只小鼠隨機(jī)選取7 只作為模型組,7 只作為中藥黃芪組。黃芪顆粒采用人體常規(guī)劑量進(jìn)行換算,灌胃濃度為0.25 g/mL,模型組及正常組給予等量純凈水進(jìn)行灌胃,每日1 次,一次0.2 mL,給藥時(shí)間為4 周。該實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

1.7.4 病理切片 灌藥結(jié)束后采用水合氯醛進(jìn)行麻醉后處死,取小鼠心臟組織,用10%多聚甲醛進(jìn)行固定,石蠟包埋,進(jìn)行蘇木素-伊紅染色(HE 染色),光鏡觀察其病理學(xué)改變及進(jìn)行圖像分析。

1.7.5 Western-Blot 檢 測(cè)ERK1、p-p38 蛋 白 的 表達(dá) 剪取小塊心臟組織,加入RIPA 裂解液裂解心肌組織,提取總蛋白,按BCA 試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作,進(jìn)行蛋白質(zhì)濃度的測(cè)定。配制WB 所需要的電泳膠,進(jìn)行加樣、電泳、電轉(zhuǎn)膜儀轉(zhuǎn)模、5%脫脂牛奶室溫封閉、加ERK1、p-p38 一抗(1∶1 000,TBST 進(jìn)行稀釋)進(jìn)行孵育,4 ℃搖床過(guò)夜,回收一抗,TBST洗膜3 次,室溫下敷二抗,再次洗膜3 次,顯影液發(fā)光顯色,凝膠成像儀曝光成像。使用Image J 軟件分析條帶灰度,并進(jìn)行半定量分析處理。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用prism 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,3 組間比較采用單因素方差分析,如有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,則采用Tukey 進(jìn)一步進(jìn)行組間兩兩比較,P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 黃芪主要藥效化合物及作用靶基因

通過(guò)TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢,得到黃芪主要藥效化合物20 個(gè)、其對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)188 個(gè)。主要藥效化合物信息見(jiàn)表1。

表1 黃芪主要藥效化合物及對(duì)應(yīng)的ADME 參數(shù)Tab 1 The main medicinal compounds of Astragalus and their corresponding ADME parameters

2.2 黃芪治療DCM 靶點(diǎn)的挖掘

從DisGeNET 數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出DCM 相關(guān)靶基因220 個(gè)。將其與黃芪活性化合物對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)通過(guò)維恩圖找出交集后,得到共同靶點(diǎn)37 個(gè),分別為GSK3B、PPARG、DPP4、AKT1、BCL2、AHSA1、CASP3、 MAPK8、 XDH、 HMOX1、 NR1I2、MAPK14、ADRB2、SIRT1、EGFR、VEGFA、CASP9、MMP9、MAPK1、IL10、EGF、TP53、CASP8、ERBB2、GJA1、IL1B、CXCL8、NOS3、TGFB1、SERPINE1、NFE2L2、PARP1、PPARA、CRP、CXCL10、SPP1、IGF2。維恩圖結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 黃芪和DCM 相關(guān)靶點(diǎn)的維恩圖Fig 1 Venn diagram of Astragalus and DCM-related targets

2.3 黃芪治療DCM“疾病-化合物-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

首先,去除無(wú)靶點(diǎn)及無(wú)重復(fù)基因化合物,最終得到8 個(gè)化合物,將收集的共同靶點(diǎn)數(shù)據(jù)表導(dǎo)入Cytoscape 軟件,構(gòu)建“疾病-化合物-靶點(diǎn)”間的網(wǎng)絡(luò)圖,見(jiàn)圖2。在此網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)代表疾病、藥物、化合物,邊緣連線則代表它們之間的相互作用。從圖中可以看出黃芪的多種成分作用于同一個(gè)靶點(diǎn),一種成分也可以作用于不同的靶點(diǎn),充分提示了黃芪通過(guò)多成分、多靶點(diǎn)和多通路互作的特點(diǎn)。

圖2 DCM-黃芪化合物-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖Fig 2 Disease-compound-target network diagram

2.4 蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建

將黃芪治療DCM 的共同靶點(diǎn)互作數(shù)據(jù)導(dǎo)入STRING 數(shù)據(jù)庫(kù),得到重疊基因PPI 網(wǎng)絡(luò)圖,見(jiàn)圖3。共有37 個(gè)節(jié)點(diǎn),391 條邊。將PPI 網(wǎng)絡(luò)圖導(dǎo)入到Cytoscape 3.6.0 軟件中,采用cytoHubba 插件中的MCC 算法得到最為顯著的前10 位hub 基因,分別為AKT1、TP53、CASP3、MMP9、EGF、IL-10、CXCL8、IL-1β、VEGFA、PPARG。見(jiàn)圖4。

圖3 黃芪治療DCM 的PPI 網(wǎng)絡(luò)Fig 3 PPI network of Astragalus for DCM

圖4 黃芪治療DCM 的hub 基因(Top10)Fig 4 The hub genes of Astragalus for DCM(Top10)

2.5 GO 功能富集

采用DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)黃芪與DCM 的共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO 功能分析和KEGG 通路富集。 其中GO 功能富集BP 方面,選取排位前10 位相關(guān)條目,主要涉及細(xì)胞對(duì)機(jī)械刺激的反應(yīng)、細(xì)胞對(duì)缺氧的反應(yīng)、細(xì)胞生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)節(jié)等方面;CC 方面選取排位前10 位相關(guān)條目,主要包括細(xì)胞外空間、血小板顆粒內(nèi)腔、線粒體、胞質(zhì)等;MF 方面選取排位前10 位相關(guān)條目,主要涉及蛋白磷酸酶結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、半胱氨酸型內(nèi)肽酶活性參與凋亡過(guò)程等方面。將上述結(jié)果輸入微生信網(wǎng)站(http://www.bioinformatics.com.cn),分 別 得 到BP、CC、MF 氣 泡 圖,見(jiàn)圖5。

圖5 黃芪治療DCM 的GO 功能富集氣泡圖Fig 5 Bubble plots of GO function enrichment of Astragalus membranaceus for DCM treatment

2.6 KEGG 通路富集分析

將黃芪治療DCM 的共同靶點(diǎn)主要富集在30條 通 路 上(P<0.01),主 要 包 括 PI3K-AKT、MAPK、HIF-1、FOXO、TNP pathway 等炎癥或凋亡調(diào)控途徑,見(jiàn)圖6。選取MAPK 信號(hào)通路圖進(jìn)行展示,其中綠色代表共同基因,見(jiàn)圖7。

圖6 KEGG 通路富集分析氣泡圖Fig 6 Bubble plot of KEGG pathway enrichment analysis

圖7 MAPK 信號(hào)通路圖Fig 7 MAPK signaling pathway diagram

2.7 小鼠心肌病理形態(tài)學(xué)的比較

正常組心肌染色均勻,細(xì)胞形態(tài)完整、排列緊密,細(xì)胞核居中,無(wú)斷裂及缺損、未見(jiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。模型組心肌細(xì)胞形狀發(fā)生改變,排列紊亂,心肌間隙增寬,細(xì)胞核固縮,部分可見(jiàn)水腫、變形,并出現(xiàn)少量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。黃芪組心肌組織改變細(xì)胞形態(tài)和排列較模型組改善,心肌間隙變窄,炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及細(xì)胞核固縮顯著減少。見(jiàn)圖8。

圖8 各組小鼠心肌病理HE 染色(×40)Fig 8 HE staining of myocardial pathology in various groups of mice(×40)

2.8 各組小鼠心肌組織ERK1、p-p38 的比較

各組間心肌組織ERK1、p-p38 蛋白表達(dá)比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.5)。正常組ERK1、p-p38 蛋白的表達(dá)和模型組相比,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.015 3;P=0.001 7);模型組ERK1、p-p38 蛋白的表達(dá)和黃芪組相比,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.037 7;P=0.014 3)。見(jiàn)圖9及表2、3。

表2 各組心肌組織ERK1 蛋白的表達(dá)灰度值統(tǒng)計(jì)表(n=7,±s)Tab 2 Statistics of gray-scale values of ERK1 protein expression in myocardial tissue of mice in each group(n=7,±s)

表2 各組心肌組織ERK1 蛋白的表達(dá)灰度值統(tǒng)計(jì)表(n=7,±s)Tab 2 Statistics of gray-scale values of ERK1 protein expression in myocardial tissue of mice in each group(n=7,±s)

組別正常組模型組黃芪組ERK1 0.757 5 ± 0.038 53 0.995 9 ± 0.048 42 0.803 1 ± 0.035 97 F P 9.378 0.014 2

圖9 各組小鼠心肌組織ERK1、p-p38 蛋白的表達(dá)情況Fig 9 Expression of ERK1 and p-p38 protein in myocardial tissue of mice in each group

表3 各組心肌組織p-p38 蛋白的表達(dá)灰度值統(tǒng)計(jì)表(n=7,±s)Tab 3 Statistical table of grayscale values of p-p38 protein expression in myocardial tissue of mice in each group(n=7,±s)

表3 各組心肌組織p-p38 蛋白的表達(dá)灰度值統(tǒng)計(jì)表(n=7,±s)Tab 3 Statistical table of grayscale values of p-p38 protein expression in myocardial tissue of mice in each group(n=7,±s)

組別正常組模型組黃芪組p-p38 0.690 0 ± 0.044 03 1.024 0 ± 0.039 24 0.808 1 ± 0.024 52 F P 21.09 0.001 9

3 討論

DCM 是糖尿病最常見(jiàn)的心血管并發(fā)癥之一,其起病隱匿,進(jìn)展迅速,在臨床中不易被識(shí)別。發(fā)病過(guò)程中心肌細(xì)胞損害持續(xù)且進(jìn)展性加重,是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的主要因素之一。關(guān)于DCM 發(fā)病機(jī)制研究集中在糖脂代謝紊亂、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活、氧化應(yīng)激與線粒體損傷、炎癥反應(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、自噬、鈣穩(wěn)態(tài)失衡等方面[7]。目前臨床上治療DCM 主要以控制血糖、改善心力衰竭等藥物為主,但總體療效不明顯,或長(zhǎng)期服用藥物不良反應(yīng)較多等情況。中藥對(duì)DCM 的早期治療及患者臨床癥狀改善具有明顯優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中,早在《素問(wèn)·癉論》中指出:“心癉者,脈不通”,首次提出“心癉”一詞,是指糖尿病合并心血管疾病。盡管DCM 的病因病機(jī)復(fù)雜多變,辯證重點(diǎn)在疾病不同階段亦有差異,但氣虛始終貫穿DCM 整體病情的變化過(guò)程,故益氣為本病的基本治法,黃芪是臨床應(yīng)用最為廣泛的益氣藥之一。已有研究顯示,黃芪通過(guò)MAPK 信號(hào)通路的激活可以明顯改善DCM 大鼠的心功能,減輕心肌損傷[8]。黃芪多糖在DCM 中的作用可能與其抗凋亡作用有關(guān)[9]。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)以分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、藥理學(xué)理論為基礎(chǔ),根據(jù)生物活性化合物、目標(biāo)分子和生物學(xué)功能構(gòu)建復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò),闡明中藥的作用機(jī)制。因此,本研究通過(guò)篩選最終得到黃芪主要化合物20 個(gè)、其對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)188 個(gè),從結(jié)果中可看出,單個(gè)化學(xué)成分可有多個(gè)對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn),同時(shí),不同的化學(xué)成分可交集在同一靶點(diǎn)上,體現(xiàn)了黃芪多靶點(diǎn)、作用豐富的特點(diǎn)。其中槲皮素、山奈酚等化合物的潛在作用靶點(diǎn)最多,揭示了槲皮素、山奈酚可能是黃芪作用的主要活性成分。研究顯示,槲皮素能夠通過(guò)降低骨骼肌炎癥因子的表達(dá)和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn),從而改善機(jī)體胰島素胰島,降低血糖[10]。山奈酚可以顯著抑制高糖誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子表達(dá)和ROS 的產(chǎn)生,通過(guò)抑制NF-κB 和Nrf-2 的激活,從而改善高血糖對(duì)心肌細(xì)胞的損害[11]。因此,結(jié)合既往研究及TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)果預(yù)測(cè),黃芪可用于治療DCM 可能與降低血糖、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激等機(jī)制有關(guān)。

PPI 網(wǎng)絡(luò)圖靶點(diǎn)間相互作用,構(gòu)成了復(fù)雜的生物網(wǎng)絡(luò)體系,其中連接度越大,表明黃芪通過(guò)此靶點(diǎn)干預(yù)DCM 的可能性越大。采用cytoHubba 插件中的MCC 算法得到最為顯著的前10 位hub 基因,分別為AKT1、TP53、CASP3、MMP9、EGF、IL-10、CXCL8、IL-1β、VEGFA、PPARG。研究已證實(shí),高血糖會(huì)引起心臟應(yīng)激性增加,而心臟應(yīng)激通過(guò)增加基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)活性和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)重塑導(dǎo)致心肌病,MMP9 被證實(shí)是在糖尿病中被激活的關(guān)鍵基質(zhì)金屬蛋白酶之一[12]。糖尿病會(huì)引發(fā)線粒體ROS 過(guò)量產(chǎn)生,促使如IL-10、IL-1β、TNF-α 等炎癥因子和趨化因子的分泌,從而導(dǎo)致心肌損傷[13,14]。研究顯示,糖尿病患者血清中TNF、IL-6 等炎性因子濃度與心臟舒張功能異常相關(guān),這些炎癥因子可引起細(xì)胞損傷及炎癥,促進(jìn)心肌纖維化進(jìn)程[15]。

采用DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)黃芪與DCM 的共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO 及KEGG 通路富集分析,發(fā)現(xiàn)與DCM相關(guān)的主要信號(hào)通路包括PI3K/AKT 通路、MAPK通路、HIF-1 信號(hào)通路、FoxO 信號(hào)通路、癌癥、Toll樣受體信號(hào)通路等,通路富集分析的結(jié)果表明黃芪的活性成分作用的核心靶點(diǎn)映射在不同的通路上,可以通過(guò)多條通路共同發(fā)揮藥效,為進(jìn)一步的機(jī)制研究指明了方向。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可以抑制MAPK 信號(hào)通路的活性從而延緩DCM 的發(fā)展[8]。張書(shū)春等[16]研究顯示黃芪甲苷對(duì)高糖誘導(dǎo)的H9c2 心肌細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用,其可能的機(jī)制是抑制了IKK/NF-κB 炎癥通路的過(guò)度激活。國(guó)外學(xué)者通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明[17],胰島素影響心肌細(xì)胞的糖脂代謝及收縮功能,主要是通過(guò)MAPK 通路和PI3K 信號(hào)通路。閆佳敏等[18]研究表明:高糖高脂導(dǎo)致DCM 病理過(guò)程發(fā)生炎性反應(yīng)是通過(guò)p38 MAPK通路介導(dǎo)的。HIF-1α 在糖尿病心肌IR 損傷中通過(guò)提高PGC-1α 的表達(dá),提高線粒體的能量代謝水平,降低心肌的氧化應(yīng)激損傷和凋亡[19]。MAPK 受生長(zhǎng)因子、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等刺激后發(fā)生磷酸化從而活化,進(jìn)而參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活、凋亡等病理生理過(guò)程,是炎癥、氧化應(yīng)激信號(hào)通路的重要組成部分。已有文獻(xiàn)證實(shí)MAPK 中的關(guān)鍵分子ERK、JNK、p38MAPK 在糖尿病及其并發(fā)癥中發(fā)揮了重要作用[20]。ERK1/2 是MAPK 家族中的主要成員,激活ERK1/2 可調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂,與生長(zhǎng)、增殖、分化、遷移和存活等過(guò)程密切相關(guān)[21]。p38 MAPK 信號(hào)通路的激活是細(xì)胞內(nèi)磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵步驟,與細(xì)胞應(yīng)激、炎癥、凋亡等相關(guān)。p38 MAPK 信號(hào)通路在DCM 微血管病變、心肌間質(zhì)纖維化、心肌肥大等發(fā)病環(huán)節(jié)起重要作用[22]。本研究顯示模型小鼠心肌組織可見(jiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn),ERK1、p-p38 蛋白的表達(dá)水平明顯高于正常組,提示ERK1、p-p38參與了DCM 病程進(jìn)展,而給予黃芪后,上述蛋白的表達(dá)較前下降,心肌組織炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、細(xì)胞排列紊亂、細(xì)胞核固縮等情況較前改善,證實(shí)了黃芪對(duì)DCM 有較好的治療作用,其作用機(jī)制可能與抑制MAPK 信號(hào)通路激活有關(guān),這也和前面論述的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的結(jié)果相一致。

綜上,對(duì)黃芪與DCM 疾病間的多元網(wǎng)絡(luò)成分進(jìn)行研究,明確了黃芪的主要潛在活性成分及作用靶點(diǎn)及相關(guān)通路,為進(jìn)一步深入探討其作用機(jī)制提供了新的思路,為黃芪在DCM 中的應(yīng)用指明了研究方向,后期仍需要進(jìn)一步開(kāi)展代謝組學(xué)等方面開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。

作者貢獻(xiàn)度說(shuō)明:

孟慶雯:撰寫文章;劉華江、丁順:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)制圖;楊洋、張玉卓:實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼養(yǎng)和處死取材;黃珊、楊珊珊、左琦:結(jié)果分析、文章的格式整理及校對(duì);謝毅強(qiáng):文章總體思路。

所有作者無(wú)利益沖突。

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