基于网络药理学整合UHPLC-Q Exactive分析、转录组学及分子对接探讨刺梨干预动脉粥样硬化的作用机制
Investigating the Mechanism of Rosa roxburghii Tratt.in Atherosclerosis Intervention Through Network Pharmacology,UHPLC-Q Exactive,Transcriptomics and Molecular Docking
摘要目的 基于超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱组合质谱联用系统(UHPLC-Q Exactive)、网络药理学、转录组学及分子对接技术探讨刺梨治疗动脉粥样硬化(AS)的潜在作用机制.方法 将 12 只雄性ApoE-/-小鼠随机分为模型组(6 只)、刺梨原液组(6 只,500 mg·kg-1),给予高脂饲料喂养 10 周诱导AS小鼠模型;造模成功后,按照相应剂量灌胃给药,每日 1 次,持续给药 12 周.采用UHPLC-Q Exactive技术分析刺梨原液的化学成分;采用UHPLC-Q Exactive HF-X技术分析模型组与刺梨原液组小鼠血清的化学成分,通过OPLS-DA模型得到的变量权重值(VIP)及t检验的P值来确定显著差异代谢物;将筛选出的显著差异代谢物与刺梨原液的化学成分逐一对比,筛选出刺梨入血成分.使用Swiss Target Prediction数据库预测刺梨原液入血成分的作用靶点;通过GeneCards、OMIM、DisGeNET数据库检索AS疾病相关靶点;对刺梨原液入血成分作用靶点与AS疾病相关靶点取交集,筛选出刺梨原液治疗AS的潜在作用靶点.利用STRING数据库构建潜在作用靶点蛋白互作(PPI)网络,筛选出核心靶点;通过Cytoscape 3.10.0 软件构建"成分-靶点-疾病"网络,筛选出核心成分;通过DAVID数据库对潜在作用靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析.对小鼠主动脉组织总RNA进行转录组学测序,筛选差异表达基因(DEGs);使用Venny 2.1 平台对DEGs与刺梨原液治疗AS的潜在作用靶点取交集,对交集靶点进行PPI网络分析,得到刺梨干预AS的关键调控靶点.将关键调控靶点分别与刺梨干预AS的核心成分进行分子对接验证.结果 共鉴定出刺梨化学成分 468 种,模型组vs刺梨原液组血清差异代谢物 423 种,筛选出刺梨原液入血成分 65 种.得到入血成分对应的主要作用靶点 137 个,AS疾病相关靶点5 000 个,刺梨原液-AS交集靶点 96 个.对 137 个刺梨入血成分作用靶点与 5 000 个AS疾病相关靶点取交集,共获得刺梨治疗AS的潜在作用靶点 96 个.筛选出刺梨干预AS的核心靶点包括AKT1、STAT3、EGFR、PTGS2、HSP90AA1、TLR4、MMP9、ESR1、ACE、MAPK1 等;筛选出核心成分包括苯丙氨酸-脯氨酸二肽(Phe-Pro)、酪氨酸-谷氨酸二肽(Tyr-Glu)、11-(2-羟基-3,4-二甲基-5-氧代呋喃-2-基)十一烷酸[11-(2-hydroxy-3,4-dimethyl-5-oxofuran-2-yl)undecanoic acid]、γ-谷氨酰-酪氨酸二肽(gamma-Glu-Tyr)和 2-丙基戊二酸(2-Propylglutaric acid)等.潜在作用靶点主要涉及炎症反应调控、脂质代谢过程调节及细胞增殖调控等生物过程,以及神经活性配体-受体相互作用、癌症、雌激素、化学致癌作用受体和钙离子等KEGG信号通路.共鉴定出模型组vs刺梨原液组的DEGs共有 1 385 个,与 96 个潜在作用靶点取交集,得到 13 个交集靶点,通过 PPI 分析最终得到 7 个刺梨干预 AS 的关键调控靶点:MMP9、CASP1、CCR1、CCR5、PTPN1、MMP13、ANPEP.分子对接显示,苯丙氨酸-脯氨酸二肽、11-(2-羟基-3,4-二甲基-5-氧代呋喃-2-基)十一烷酸分别与MMP9、CASP1、CCR1、CCR5、MMP13、ANPEP结合稳定.结论 刺梨可能通过苯丙氨酸-脯氨酸二肽、11-(2-羟基-3,4-二甲基-5-氧代呋喃-2-基)十一烷酸等核心入血成分,作用于MMP9、MMP13、CASP1、ANPEP等关键靶点,调控细胞外基质降解通路、NLRP3 炎症小体和血管活性肽代谢等通路,发挥治疗AS的作用.
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