基于生物信息学探讨五味子乙素抑制铁死亡改善蛋氨酸胆碱缺乏诱导脂肪肝模型小鼠的作用机制
Bioinformatics Reveals Mechanism of Schisandrin B in Inhibiting Ferroptosis to Ameliorate Methionine and Choline Deficiency-induced Fatty Liver Disease in Mice
摘要目的:非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种代谢应激性肝损伤,铁死亡参与了 NAFLD的发生发展,通过探究五味子乙素治疗NAFLD的疗效及作用机制,可为NAFLD的防治寻求有效方案.方法:通过检索有机小分子生物活性数据(PubChem)平台获取五味子乙素的分子结构,经小分子药物靶点预测在线平台(SwissTargetPrediction)预测相关靶点,并通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、高通量中药实验参考数据库(HERB)数据库进行补充,对活性成分的靶点进行预测;采用基因数据库(GeneCards)、铁死亡数据库(FerrDb)分别获取NAFLD疾病、铁死亡靶点;然后经交集映射筛选出核心靶点,并构建靶点间蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)分析图,采用生物学信息注释数据库(DAVID)对核心靶点进行基因本体(GO)功能富集和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析;最后将五味子乙素-核心靶点分子对接并计算结合能.使用蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)饲养C57BL/6小鼠建立NAFLD模型,随机分为正常组、模型组、阳性药(易善复)组、五味子乙素低剂量组、五味子乙素高剂量组,检测给药后小鼠的体质量、肝脏指数;生化试剂盒检测血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)及肝组织匀浆中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、亚铁离子(Fe2+)水平,苏木素-伊红(HE)及红油O染色观察肝组织病理改变,酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测血清细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)-α,白细胞介素(IL)-1β、IL-6及4-羟基壬烯醛(4-HNE)水平,蛋白免疫印迹法(Western blot)、实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)检测肝组织中铁死亡溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、溶质载体家族3成员2(SLC3A2)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)、转铁蛋白(Transferrin)、重链铁蛋白(FTH)相关蛋白及mRNA表达.结果:中药单体五味子乙素,共筛选得到五味子乙素作用2 370个靶点、NAFLD疾病靶点2 547个、铁死亡靶点1 451个,五味子乙素-NAFLD-铁死亡共同靶点90个;获取GO富集505个,KEGG通路富集92条;分子对接提示五味子乙素与铁死亡关键靶点SLC7A11、SLC3A2具有良好结合力.动物实验发现,五味子乙素干预NAFLD小鼠可显著降低小鼠肝脏指数,降低ALT、AST、TC、TG、IL-6、IL-1β、TNF-α水平,改善模型小鼠肝细胞气球样变及炎细胞浸润,小鼠肝脏的脂质蓄积;此外,五味子乙素亦可显著降低MDA、4-HNE、Fe2+水平,升高GSH;五味子乙素可显著升高肝组织SLC7A11、SLC3A2、GPX4蛋白及mRNA水平,降低Transferrin蛋白及mRNA水平.结论:五味子乙素可通过抑制肝细胞铁死亡缓解NAFLD.
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