基于筒鞘蛇菰治疗高尿酸血症的网络药理学分析及其对高尿酸细胞模型和高尿酸血症模型小鼠的治疗作用.pdf
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1、第 50 卷 第 1 期2024年 1 月吉林大学学报(医学版)Journal of Jilin University(Medicine Edition)Vol.50 No.1Jan.2024DOI:10.13481/j.1671587X.20240108基于筒鞘蛇菰治疗高尿酸血症的网络药理学分析及其对高尿酸细胞模型和高尿酸血症模型小鼠的治疗作用刘丽1,2,黄林生3,赵永恒1,曹文洁1,2,钱永帅1,2,余惠凡1,2,李飞1,2(1.湖北医药学院药学院,湖北 十堰 442000;2 湖北医药学院 武当特色中药研究湖北省重点实验室,湖北 十堰 442000;3.湖北省十堰市太和医院肝胆胰外科,湖
2、北 十堰 442000)摘要 目的目的:基于网络药理学、分子对接和体内外高尿酸模型实验探讨筒鞘蛇菰治疗高尿酸血症(HUA)的作用,阐明其活性成分的主要作用靶点和信号通路相关机制。方法方法:通过台湾中医药资料库、本草组鉴数据库、化学专业数据库、TargetNet 数据库、SwissTargetPrediction 数据库、GeneCards数据库、药物靶点数据库(TTD)、DrugBank 数据库、DisGeNET 数据库、人类在线孟德尔遗传(OMIM)数据库和 Venny数据库获取筒鞘蛇菰治疗 HUA 的潜在靶点;利用 STRING 数据库和 Cytoscape软件构建筒鞘蛇菰活性成分-预测靶
3、点网络和蛋白-蛋白互作(PPI)网络,并进行拓扑分析筛选筒鞘蛇菰主要活性成分和核心靶点,采用 R 软件进行基因本体论(GO)功能和京都基因组与基因百科全书(KEGG)信号通路富集分析,采用 AutoDock Vina软件进行分子对接验证。NRK-52E细胞分为空白对照组、空白给药组、模型组和不同浓度(2.0、10.0 及 50.0 mol L1)圣草酚(EDT)组,模型组和不同浓度 EDT 组细胞采用腺苷诱导制备高尿酸细胞模型,采用高效液相色谱(HPLC)法检测各组细胞培养上清液中尿酸(UA)水平。雄性ICR小鼠随机分为空白对照组、空白给药组、模型组和 EDT 组,后 2组小鼠制备 HUA 模
4、型,采用试剂盒检测各组小鼠血清中 UA、肌酐(Cr)和血尿素氮(BUN)水平;取小鼠两侧肾组织,称质量,计算各组小鼠肾脏指数;TUNEL染色法观察各组小鼠肾组织中细胞凋亡情况;Western blotting 法检测各组小鼠肾组织中蛋白激酶 B(AKT)、磷酸化蛋白激酶 B(p-AKT)、磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3K)、磷酸化磷脂酰肌醇 3-激酶(p-PI3K)、B 细胞淋巴瘤 2(Bcl-2)、Bcl-2 相关 X 蛋白(Bax)和 基 质 金 属 蛋 白 酶 9(MMP-9)蛋 白 表 达 水平。结果结果:筛选得到筒鞘蛇菰 6种活性成分,涉 及 116 个 交 集 靶 点,14个核心靶点
5、。富 集 分 析 得 到1 828个 GO 条目和 145条信号通路。分子对接结果,EDT 与 MMP-9具有较好的结合活性。高尿酸细胞实验,与空白对照组比较,模型组细胞中 UA 水平明显升高(P0.01);与模型组比较,2.0、10.0和50.0 mol L1 EDT 组细胞中 UA 水平明显降低(P0.01)。与空白对照组比较,模型组小鼠血清中UA、Cr 和 BUN 水平及肾脏指数明显升高(P0.01);与 模 型 组 比 较,EDT 组 小 鼠 血 清 中 UA、Cr和 BUN 水平及肾脏指数明显降低(P0.05或 P0.01)。与空白对照组比较,模型组小鼠肾组织中可见大量凋亡细胞;与模
6、型组比较,EDT 组小鼠肾组织中凋亡细胞数明显减少。与空白对照组比较,模型组小鼠肾组织中 p-AKT/AKT 及 p-PI3K/PI3K比值和 Bcl-2蛋白表达水平明显降低(P0.05或 P0.01),Bax和 MMP-9蛋白表达水平明显升高(P0.01);与模型组比较,EDT 组小鼠肾组织中 p-AKT/AKT 及 p-PI3K/PI3K 比值和 Bcl-2 蛋白表达水平明显升高(P0.05 或 P0.01),Bax 和MMP-9蛋白表达水平明显降低(P0.01)。结论结论:筒鞘蛇菰活性成分 EDT 具有降 UA 作用,且可能通过激活 PI3K/AKT信号通路抑制细胞凋亡并缓解肾损伤。关键
7、词 网络药理学;筒鞘蛇菰;圣草酚;高尿酸血症;肾损伤中图分类号 R285.5;R589.7 文献标志码 A文章编号 1671587X(2024)01005813收稿日期 20230212基金项目 湖北省卫健委青年人才项目(WJ2021Q010);湖北省教育厅重点项目(D20192101)作者简介 刘 丽(1997),女,河南省鹿邑县人,在读硕士研究生,主要从事肾脏系统药理学方面的研究。通信作者 李飞,教授,硕士研究生导师(E-mail:)58刘丽,等.基于筒鞘蛇菰治疗高尿酸血症的网络药理学分析及其对高尿酸细胞模型和高尿酸血症Network pharmacological analysis on
8、 Balanophora involucrata Hook.f.in treatment of hyperuricemia and its therapeutic effect on hyperuricemia cell model and hyperuricemia model mouseLIU Li1,2,HUANG Linsheng3,ZHAO Yongheng1,CAO Wenjie1,2,QIAN Yongshuai1,2,YU Huifan1,2,LI Fei1,2(1.College of Pharmaceutical Sciences,Hubei Medical College
9、,Shiyan 442000,China;2.Key Laboratory of Wudang Local Chinese Medicine Research,Hubei Medical College,Shiyan 442000,China;3.Department of Hepatopancreatobiliary Surgery,Taihe Hospital,Shiyan City,Hubei Province,Shiyan 442000,China)ABSTRACT Objective:To investigate the efficacy of Balanophora involuc
10、rata Hook.f.in treatment of hyperuricemia(HUA)based on network pharmacology,molecular docking,and hyperuricemia models in vivo and in vitro,and to clarify the main targets of its active components and related signaling pathway mechanism.Methods:The potential targets of Balanophora involucrata Hook.f
11、.in treatment of HUA were identified by Databases such as the Traditional Chinese Medicine Database in Taiwan,the Chinese Herbal Medicine Identification Database,Professional Chemical Database,TargetNet Database,SwissTargetPrediction Database,GeneCards,Therapeutic Target Database(TTD),DrugBank Datab
12、ase,DisGeNET Database,Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM)Database,and Venny Database.STRING Database and Cytoscape software were used to construct the active component-predictive target network and protein-protein interaction(PPI)network for Balanophora involucrata Hook.f.;topological analysis
13、 was used to select the main active components and core targets;Gene Ontology(GO)functional and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)signaling pathway enrichment analysis were performed by R software;AutoDock Vina software was used for molecular docking validation.The NRK-52E cells were divi
14、ded into blank control group,blank administration group,model group,and different concentrations(2.0,10.0,and 50.0 mol L1)of erythrodiol(EDT)groups.High-performance liquid chromatography culture(HPLC)was used to detect the uric acid(UA)levels in the cell culture supernatants in various groups.The ma
15、le ICR mice were divided into blank control group,blank administration group,model group,and EDT group;the mice in the last two groups were used to prepare the HUA models;kits were used to detect the levels of UA,creatinine(Cr),and blood urea nitrogen(BUN)in serum of the mice in various groups;the b
16、ilateral kidney tissue of the mice was harvested and weighed;the kidney indexes of the mice in various groups were calculated;TUNEL staining was used to observe the apoptosis in kidney tissue of the mice in various groups;Western blotting method was used to detect the expression levels of protein ki
17、nase B(AKT),phosphorylated AKT(p-AKT),phosphoinositide 3-kinase(PI3K),phosphorylated PI3K(p-PI3K),B-cell lymphoma-2(Bcl-2),Bcl-2-associated X protein(Bax),and matrix metalloproteinase-9(MMP-9)proteins in kidney tissue of the mice in various groups.Results:Six active components of Balanophora involuc
18、rata Hook.f.were identified,involving 116 intersecting targets and 14 core targets.The enrichment analysis yielded 1 828 GO terms and 145 signaling pathways.The molecular docking results showed that EDT had good binding activity with MMP-9.The high uric acid cell experiment results showed that compa
19、red with blank control group,the UA level in the cells in model group was significantly increased(P0.01);compared with model group,the UA levels in the cells in 2.0,10.0,and 50.0 mol L1 EDT groups were significantly decreased(P0.01).Compared with blank control group,the levels of UA,Cr,and BUN in se
20、rum of 59第 50 卷 第 1 期 2024 年 1 月吉林大学学报(医学版)the mice in model group were increased(P0.01),and the kidney indexes were significantly increased(P0.01);compared with model group,the levels of UA,Cr,and BUN in serum of the mice in EDT group were decreased(P0.05 or P0.01),and the kidney index was signific
21、antly decreased(P0.05 or P0.01).Compared with blank control group,the number of apoptotic cells in kidney tissue of the mice in model group was increased;compared with model group,the number of the apoptotic cells in kidney tissue of the mice in EDT group was significantly decreased.Compared with bl
22、ank control group,the ratios of p-AKT/AKT and p-PI3K/PI3K and expression level of Bcl-2 protein in kidney tissue of the mice in model group were significantly decreased(P0.05 or P0.01),while the expression levels of Bax and MMP-9 proteins were significantly increased(P0.01);compared with model group
23、,the ratios of p-AKT/AKT and p-PI3K/PI3K and expression level of Bcl-2 protein in kidney tissue of the mice in EDT group were significantly increased(P0.05 or P0.01),and the expression levels of Bax and MMP-9 proteins were significantly decreased(P0.9 为遴选60刘丽,等.基于筒鞘蛇菰治疗高尿酸血症的网络药理学分析及其对高尿酸细胞模型和高尿酸血症条
24、件进行潜在靶点预测,利用 Uniprot(http:/www.uniprot.org)数据库剔除非人源的潜在靶点。1.2 HUA 疾 病 靶 点 和 交 集 靶 点 获 取疾 病 靶 点 和 交 集 靶 点 获 取 以“hyperuricemia”和“gout”为 关 键 词,通 过DisGeNET 数据库、药物靶点数据库(Therapeutic Target Database,TTD)、GeneCards 数 据 库、DrugBank 数据库和人类在线孟德尔遗传(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM)数 据 库 进行检索、汇总和去重后得到与 HUA
25、 相关的靶点。分别将筒鞘蛇菰活性成分靶点及 HUA 疾病靶点输入 Venny 2.1.0 数 据 库(https:/b.csic.es/tools/venny/),得到交集靶点。1.3活性成分活性成分-预测靶点网络和蛋白预测靶点网络和蛋白-蛋白互作蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络构建网络构建利用Cystoscope 3.7.2软件构建筒鞘蛇菰活性成分-预测靶点网络。将交集靶点输入到 STRING 11.5 数据库中,限定“Organism”为“Homo sapiens”,其余 参 数 选 择 默 认 值,获 得 PPI 网 络,采 用Cytosca
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