基于网络药理学和动物实验探讨补肾启智方对血管性痴呆铁死亡的作用机制
Mechanism of Bushen Qizhi Formula on Ferroptosis in Vascular Dementia Based on Network Pharmacology and Animal Experiments
摘要目的:采用网络药理学方法和分子对接技术并结合体内实验,分析并验证补肾启智方调控海马神经元铁死亡改善血管性痴呆(vascular dementia,VD)认知功能的作用机制.方法:在TCMSP数据库、BATMAN-TCM数据库、ETCM数据库筛选补肾启智方的活性成分及其作用靶点;在GeneCards数据库、OMIM数据库、DisGeNET数据库筛选血管性痴呆的潜在靶点;在FerrDB数据库筛选铁死亡的相关靶点,以上所有靶点均经Uniprot数据库规范,并在微生信-免费在线绘制韦恩图——Venn Diagrams网站获得三者的交集靶点.采用Cytoscape 3.9.1 软件绘制"补肾启智方药物-活性成分-潜在靶点"网络、"补肾启智方-血管性痴呆-铁死亡靶点"的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,并进行拓扑学分析以获得核心成分与核心靶点;在DAVID数据库进行交集靶点的基因本体(Gene Ontology,GO)功能富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析.采用AutoDock 4 软件进行分子对接,并利用PyMol 2.5 软件对分子对接结果进行可视化分析.通过动物实验验证关键靶点及信号通路.将32 只SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、补肾启智方高剂量组(14.4 g·kg-1)、补肾启智方低剂量组(3.6g·kg-1),每组 8 只.除假手术组外,其余大鼠采用双侧颈总动脉永久结扎(2-vessel occlusion,2-VO)法建立血管性痴呆模型.采用Morris水迷宫实验评估大鼠的空间学习与记忆能力;Western blot法检测大鼠海马组织中缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)、细胞溶质载体家族7 成员11(solute carrier family 7 member 11,SLC7A11)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)的蛋白表达;生化法检测大鼠海马组织中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平.结果:筛选得到补肾启智方调控海马神经元铁死亡治疗VD的活性成分40 种,有效靶点30 个,核心成分是槲皮素、茉莉酮、马兜铃酮,核心靶点是肿瘤蛋白P53(tumor protein P53,TP53)、核因子E2 相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,MTOR)、HIF-1α;GO功能富集分析结果显示,补肾启智方可能通过改善细胞对过氧化氢、缺氧、氧化应激的反应及促进血管生成等方面治疗VD,KEGG通路富集分析表明,其可能通过调控缺氧诱导因子 1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)信号通路、细胞衰老、活性氧、叉头盒蛋白O(forkhead box protein O,FoxO)信号通路、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)信号通路等治疗VD.经补肾启智方干预后,VD大鼠的空间学习与记忆能力得到改善,海马组织MDA表达降低(P<0.01)、GSH水平升高(P<0.01),HIF-1α与铁死亡核心调控蛋白SLC7A11 和GPX4 蛋白表达水平显著升高(P<0.01,P<0.05,P<0.01).结论:补肾启智方可通过多成分、多靶点改善VD认知功能,其关键机制可能与激活HIF-1α/SLC7A11/GPX4 信号通路、抑制海马神经元铁死亡相关.
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