傅馨瑩,楊仁義,孫正驥,李艷玲,龍清吟,李俊熙,吳 露,張 偉*
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410208
2.瀏陽(yáng)市中醫(yī)醫(yī)院,湖南 瀏陽(yáng) 410300
動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)與血管內(nèi)膜下的脂質(zhì)蓄積及局部血管炎性反應(yīng)密切相關(guān),氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)在血管內(nèi)膜下聚集,巨噬細(xì)胞吞噬ox-LDL形成的泡沫細(xì)胞不斷增多,釋放大量炎性因子,局部血管發(fā)生炎性反應(yīng),促進(jìn)脂質(zhì)蓄積和細(xì)胞泡沫化,最終形成粥樣斑塊。AS病變過(guò)程中,脂質(zhì)蓄積常伴有炎性反應(yīng)的發(fā)生[1]?!秳?dòng)脈粥樣硬化中西醫(yī)結(jié)合診療專(zhuān)家共識(shí)》[2]指出,抗AS的關(guān)鍵在于早期干預(yù)血脂異常、肥胖、高血壓等危險(xiǎn)因素,他汀類(lèi)藥物能夠顯著降低低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平并升高高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平,具有穩(wěn)定或消退粥樣斑塊的作用,可以降低心腦血管疾病發(fā)生率。他汀類(lèi)藥物可以有效地調(diào)脂穩(wěn)斑,但其抑制血管炎性反應(yīng)作用較弱,目前臨床上尚無(wú)特異性針對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化炎性反應(yīng)的有效藥物?!秳?dòng)脈粥樣硬化中西醫(yī)結(jié)合診療專(zhuān)家共識(shí)》規(guī)范了中西醫(yī)診療方案,將AS分為痰瘀互結(jié)、氣陰兩虛、氣虛血瘀、氣滯血瘀4證,面色淡白而乏力身倦,伴有氣虛懶言,痛如針刺,舌暗或紫斑,脈沉而澀者,可予以補(bǔ)陽(yáng)還五湯治之[3]。補(bǔ)陽(yáng)還五湯能夠降低斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞含量,抑制泡沫細(xì)胞形成[4];抑制斑塊中脂質(zhì)蓄積及炎性因子分泌,抑制炎性反應(yīng),加速脂質(zhì)代謝[5]。
課題組前期研究表明,補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分具有抑制炎性因子表達(dá)、減少炎性因子生成的作用[6-7];補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分可以抑制血管內(nèi)膜增生,具有修復(fù)內(nèi)皮的作用,可能與調(diào)節(jié)血脂水平、改善局部微環(huán)境有關(guān)[8],但補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分抗炎及調(diào)血脂的作用機(jī)制尚不明確。近年來(lái),中西醫(yī)結(jié)合治療模式展現(xiàn)出協(xié)同增益效用,基于此推測(cè)補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分與阿托伐他汀在治療AS炎性反應(yīng)和脂質(zhì)代謝上具有協(xié)同作用。本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)系統(tǒng)分析補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分與阿托伐他汀治療AS的作用機(jī)制,從生物信息學(xué)角度挖掘出二者的潛在靶點(diǎn)及作用通路,并用體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,為中西醫(yī)結(jié)合抗AS奠定藥物基礎(chǔ),為后續(xù)臨床轉(zhuǎn)化研究提供新方向。
1.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件 PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/);Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.swisstargetprediction.ch/);GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.genecards.org/);OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)(https://omim.org/);中醫(yī)藥整合藥理學(xué)研究平臺(tái)(TCMIP,http://www.tcmip.cn/TCMIP/index.php/Home/);String數(shù)據(jù)庫(kù)(https://string-db.org/);WebGestalt數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.webgestalt.org/#);DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)(https://david.ncifcrf.gov/);Cytoscape 3.7.2軟件。
1.1.2 藥物作用靶點(diǎn)預(yù)測(cè) 將補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分的主要成分黃芪甲苷、芍藥苷、苦杏仁苷及阿托伐他汀錄入PubChem數(shù)據(jù)庫(kù),收集其化學(xué)結(jié)構(gòu)式;將各化學(xué)結(jié)構(gòu)式導(dǎo)入Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)作用靶點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),獲得作用靶點(diǎn),整合4個(gè)成分作用靶點(diǎn)并去除重復(fù)值,獲得藥物相關(guān)作用靶點(diǎn)。
1.1.3 疾病相關(guān)靶點(diǎn)預(yù)測(cè) 以“atherosclerosis”“atherogenesis”為關(guān)鍵詞,在GeneCards、OMIM及TCMIP數(shù)據(jù)庫(kù)檢索相關(guān)靶點(diǎn)信息,整合3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索結(jié)果并去除重復(fù)值,獲得疾病相關(guān)靶點(diǎn)。
1.1.4 藥物-疾病靶點(diǎn)篩選 取交集,獲得藥物活性成分與AS的共同靶點(diǎn),繪制韋恩圖。
1.1.5 藥物-疾病靶點(diǎn)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(protein-protein interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 將所得到的共同靶點(diǎn)導(dǎo)入String數(shù)據(jù)庫(kù),獲取PPI網(wǎng)絡(luò)圖,并導(dǎo)入Cytoscape,使PPI網(wǎng)路可視化。利用cytoHubba插件對(duì)共同靶點(diǎn)進(jìn)行拓?fù)浞治?,選取富集于前20的靶點(diǎn),得到網(wǎng)絡(luò)圖。
1.1.6 藥物-疾病共同靶點(diǎn)基因本體(gene ontology,GO)及京都基因與基因組百科全書(shū)(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析 通過(guò)WebGestalt數(shù)據(jù)庫(kù),將共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO富集分析,分別導(dǎo)出生物過(guò)程(biological process,BP)、細(xì)胞組分(cellular component,CC)、分子功能(molecular function,MF)富集分析數(shù)據(jù),進(jìn)行“加權(quán)集合覆蓋”分析;將共同靶點(diǎn)導(dǎo)入DAVID數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行KEGG通路富集分析,利用Cytoscape軟件對(duì)前20的通路與該通路涉及靶點(diǎn)構(gòu)建“靶點(diǎn)-通路”網(wǎng)絡(luò)。
1.2.1 動(dòng)物 SPF級(jí)雄性SD大鼠20只,5~6周齡,體質(zhì)量180~200 g,購(gòu)自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,動(dòng)物合格證號(hào)SCXK(湘)2019-000。動(dòng)物飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,晝夜交替各12 h,溫度21~26 ℃,濕度40%~50%。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(倫理號(hào)LL2019102503)。
1.2.2 細(xì)胞 小鼠單核巨噬細(xì)胞RAW264.7購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞細(xì)胞庫(kù)。
1.2.3 藥材 補(bǔ)陽(yáng)還五湯由黃芪60 g、赤芍9 g、川芎6 g、當(dāng)歸9 g、地龍9 g、紅花9 g、桃仁9 g組成,黃芪(批號(hào)190902)、赤芍(批號(hào)190701)、川芎(批號(hào)190902)、當(dāng)歸(批號(hào)190802)、地龍(批號(hào)191001)、紅花(批號(hào)190901)、桃仁(批號(hào)191101)購(gòu)自湖南新匯醫(yī)藥有限公司,經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院左亞杰教授鑒定分別為豆科植物蒙古黃芪Astragalus membranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao的干燥根、毛茛科植物川赤芍PaeoniaveitchiiLynch.的根、傘形科植物川芎LigusticumchuanxiongHort.的根莖、傘形科植物當(dāng)歸Angelica sinensis(Oliv.) Diels.的根尾、鉅蚓科動(dòng)物參環(huán)毛蚓Pheretima aspergillum(E.Perrier)的去內(nèi)臟全體、菊科植物紅花Carthamus tinctoriusL.的花、薔薇科植物桃AmygdaluspersieaLinn.的干燥成熟種子,均符合《中國(guó)藥典》2020年版規(guī)定。
1.2.4 藥品與試劑 阿托伐他汀片(批號(hào)H20133127,10 mg/片)購(gòu)自浙江樂(lè)普藥業(yè)股份有限公司;DMEM高糖培養(yǎng)基(批號(hào)PM150210)、特級(jí)胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS,批號(hào)164210-500)購(gòu)自武漢普諾賽生命科技有限公司;ox-LDL(批號(hào)YB-002)購(gòu)自廣州奕源生物科技有限公司;CCK8試劑盒(批號(hào)BS350B)購(gòu)自上海白鯊生物科技有限公司;油紅O染色液(批號(hào)G1262-4)購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司;腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)ELISA試劑盒(批號(hào)分別為E-EL-M0049c、E-EL-M0044c)購(gòu)自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司;細(xì)胞總膽固醇(total cholesterol,TC)、游離膽固醇(free cholesterol,F(xiàn)C)試劑盒(批號(hào)分別為E1015-50、E1016-50)購(gòu)自北京普利萊基因技術(shù)有限公司;BCA蛋白定量試劑盒(批號(hào)70-PQ0012)購(gòu)自上海碧云天天生物科技有限公司;ECL高效化學(xué)發(fā)光試劑盒(批號(hào)GE2301-100)購(gòu)自美國(guó)Genview公司;Janus蛋白酪氨酸激酶2(Janus kinase-2,JAK2)抗體、磷酸化JAK2(p-JAK2)抗體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)抗體、p-STAT3抗體(批號(hào)分別為ab108596、ab32101、ab68153、ab76315)購(gòu)自英國(guó)Abcam公司;β-actin抗體、HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG抗體(批號(hào)分別為02536-1-AP、SA00001-2)購(gòu)自武漢三鷹生物技術(shù)有限公司;總RNA提取試劑盒(批號(hào)DP419)購(gòu)自北京天根生化科技有限公司;逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、擴(kuò)增試劑盒(批號(hào)E047、E096)購(gòu)自上海近岸科技有限公司;JAK2、STAT3、β-actin引物由南京金斯瑞生物科技有限公司合成。
1.2.5 儀器 CO2培養(yǎng)箱(德國(guó)Heraeus公司);SW-CJ-1FD超凈工作臺(tái)(蘇州蘇凈儀器自控設(shè)備有限公司);Cytation 3型多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)Bio-Tek公司);Heraeus Fresco 17型超速冷凍離心機(jī)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司);T100 Thermal Cycler qRT-PCR儀、Gel Doc XR+凝膠成像系統(tǒng)、Mini-PROTEAN Tetra型電泳槽、Mini Trans-Blot型轉(zhuǎn)印槽(美國(guó)Bio-Rad公司)。
1.2.6 補(bǔ)陽(yáng)還五湯的制備 補(bǔ)陽(yáng)還五湯浸膏由湖南中藥研究所制備,取原方藥材,浸泡30 min后,加入12倍量水煎煮2 h,濾過(guò);再加入10倍量水煎煮1.5 h,濾過(guò);合并2次濾液,濃縮至100 mL,減壓干燥濃縮為干膏(21.32 g/付),不加輔料打磨成粉,密封備用。補(bǔ)陽(yáng)還五湯浸膏稀釋后,經(jīng)大孔樹(shù)脂色譜、高效液相色譜等方法提取苷類(lèi)組分浸膏(1.286 6 g/付)[9]。原方提取物和苷類(lèi)組分提取物以高效液相色譜法進(jìn)行質(zhì)控檢測(cè),苷類(lèi)組分中的黃芪甲苷、苦杏仁苷、芍藥苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37.98、5.48、103.6 mg/g[10]。
1.2.7 含藥血清的制備 根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,SD大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、補(bǔ)陽(yáng)還五湯(10.8 g/kg)組、苷類(lèi)組分(0.64 g/kg)組和阿托伐他?。?.9 mg/kg)組,每組5只。各給藥組ig相應(yīng)藥物,對(duì)照組ig等體積0.9%氯化鈉溶液,2次/d,連續(xù)7次。于末次給藥2 h后,大鼠ip 10%戊巴比妥鈉麻醉,腹主動(dòng)脈取血,取血后脫頸椎處死。全血3000 r/min離心15 min,取上層血清,分別得到空白血清、補(bǔ)陽(yáng)還五湯血清、苷類(lèi)組分血清及阿托伐他汀血清,于恒溫水浴鍋56 ℃滅活30 min,濾過(guò)分裝,于-80 ℃保存。
1.2.8 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞存活率的影響 取處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7細(xì)胞,以1×105/孔接種于96孔板,待細(xì)胞貼壁。設(shè)置對(duì)照組和ox-LDL(25、50、75、100、125 μg/mL)組,各給藥組加入相應(yīng)溶液,對(duì)照組加入含10% FBS的DMEM培養(yǎng)基,分別培養(yǎng)0、3、6、12、24、48 h,加入CCK8試劑,于37 ℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱孵育40 min,采用酶標(biāo)儀測(cè)定450 nm處的吸光度(A)值,計(jì)算細(xì)胞存活率。
細(xì)胞存活率=(A給藥-A空白)/(A對(duì)照-A空白)
1.2.9 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的影響 在確定對(duì)RAW264.7細(xì)胞活力無(wú)影響的ox-LDL質(zhì)量濃度范圍(0~100 μg/mL)及刺激時(shí)間(0~24 h)后,將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7細(xì)胞以2.5×105/孔接種于放有細(xì)胞爬片的24孔板中,待細(xì)胞貼壁。加入ox-LDL(50 μg/mL),分別培養(yǎng)0、3、6、12、24 h,以確定ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的合適時(shí)間;加入含不同質(zhì)量濃度ox-LDL(0、25、50、75、100 μg/mL)的10% FBS DMEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h,以確定ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的合適質(zhì)量濃度。取出細(xì)胞,按試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行染色,甘油封片。染色后細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)明顯紅色脂質(zhì)顆粒。
1.2.10 CCK8法確定含藥血清作用于RAW264.7細(xì)胞的濃度和時(shí)間 將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7細(xì)胞以1×105/孔接種于96孔板,待細(xì)胞貼壁。設(shè)置對(duì)照組和空白血清(1%、5%、10%、15%、20%)組,空白血清組加入含不同濃度空白血清的DMEM培養(yǎng)基,對(duì)照組加入含10% FBS的DMEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h,加入CCK8試劑,于37 ℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱孵育40 min,采用酶標(biāo)儀測(cè)定450 nm處的A值,計(jì)算空白血清對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制率,獲得無(wú)細(xì)胞毒性的含藥血清濃度。
細(xì)胞抑制率=(A對(duì)照-A給藥)/(A對(duì)照-A空白)
1.2.11 細(xì)胞分組及干預(yù) 在確定造模條件后,將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的RAW264.7細(xì)胞以1×106/孔接種于6孔板,待細(xì)胞貼壁。設(shè)置對(duì)照組、模型組、補(bǔ)陽(yáng)還五湯(10%)組和苷類(lèi)組分高、中、低劑量(10.0%、5.0%、2.5%)組及阿托伐他汀(10%)組。對(duì)照組和模型組加入10%空白血清,苷類(lèi)組分高劑量組加入10%苷類(lèi)組分血清,苷類(lèi)組分中劑量組加入5%苷類(lèi)組分血清和5%空白血清,苷類(lèi)組分低劑量組加入2.5%苷類(lèi)組分血清和7.5%空白血清,補(bǔ)陽(yáng)還五湯組和阿托伐他汀組分別加入10%補(bǔ)陽(yáng)還五湯血清及10%阿托伐他汀血清,預(yù)處理3 h;再加入含ox-LDL(75 μg/mL)的含藥或空白血清的DMEM培養(yǎng)基干預(yù)24 h。
1.2.12 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量的影響 按“1.2.11”項(xiàng)下方法處理細(xì)胞和分組,棄去培養(yǎng)基,PBS洗滌3次,加入裂解液反應(yīng)10 min,離心取上清,采用BCA蛋白定量試劑盒測(cè)定蛋白濃度。按試劑盒說(shuō)明書(shū)測(cè)定各組細(xì)胞內(nèi)TC及FC含量,膽固醇酯(cholesteryl ester,CE)為T(mén)C與FC的差值,CE/TC>50%為泡沫細(xì)胞模型的標(biāo)準(zhǔn)[11]。
1.2.13 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化程度的影響 按“1.2.11”項(xiàng)下方法處理細(xì)胞和分組,進(jìn)行油紅O染色,于顯微鏡下隨機(jī)觀察6個(gè)不重合的視野,取細(xì)胞內(nèi)含有5個(gè)以上較大紅色染料顆粒作為泡沫細(xì)胞形成的標(biāo)準(zhǔn)[12],計(jì)數(shù)泡沫化細(xì)胞并計(jì)算泡沫細(xì)胞陽(yáng)性率。
泡沫細(xì)胞陽(yáng)性率=泡沫細(xì)胞數(shù)/細(xì)胞總數(shù)
1.2.14 ELISA檢測(cè)含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞上清液中TNF-α和IL-6水平的影響 按“1.2.11”項(xiàng)下方法處理細(xì)胞和分組,吸取上清,離心,收集上清液,按ELISA試劑盒說(shuō)明書(shū)測(cè)定細(xì)胞上清液中TNF-α和IL-6水平。
1.2.15 Western blotting檢測(cè)含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3蛋白表達(dá)的影響 按“1.2.11”項(xiàng)下方法處理細(xì)胞和分組,收集各組細(xì)胞,加入含蛋白酶抑制劑、磷酸酶抑制劑的RIPA蛋白裂解液,提取細(xì)胞總蛋白,采用BCA蛋白定量試劑盒測(cè)定蛋白質(zhì)量濃度,蛋白樣品經(jīng)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳,轉(zhuǎn)至PVDF膜,加入5%牛奶或牛血清白蛋白室溫封閉90 min,分別加入β-actin(1∶6000)、JAK2(1∶2000)、p-JAK2(1∶2000)、STAT3(1∶2000)和p-STAT3(1∶2000)抗體,4 ℃孵育過(guò)夜;加入HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG抗體(1∶6000),37 ℃孵育60 min;采用ECL高效化學(xué)發(fā)光試劑盒顯影,并用Image Lab 4.0軟件進(jìn)行定量分析。
1.2.16 qRT-PCR檢測(cè)含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2和STAT3mRNA表達(dá)的影響 按“1.2.11”項(xiàng)下方法處理細(xì)胞和分組,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)提取細(xì)胞總RNA并合成cDNA,進(jìn)行qRT-PCR分析。引物序列:JAK2上游引物5’-CGCTCAGACAGTATCATCT-3’,下游引物5’-CTCCAACTTCTCTTCTTACAC-3’;STAT3上游引物5’-AGGACATCAGTGGCAAGA-3’,下游引物5’-AGGTAGACAAGTGGAGACA-3’;β-actin上游引物5’-TTCCAGCCTTCCTTCTTG-3’,下游引物5’-GGAGCCAGAGCAGTAATC-3’。
使用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),計(jì)量資料以±s表示,組間比較若符合正態(tài)性且方差齊性時(shí),采用單因素方差分析LSD法進(jìn)行兩兩比較;方差不齊時(shí),采用Tamhane’sT2法進(jìn)行兩兩比較;若不符合正態(tài)性時(shí),采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率表示,采用χ2檢驗(yàn)分析。
2.1.1 藥物抗AS靶點(diǎn)預(yù)測(cè) 通過(guò)Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫(kù)獲得藥物主要成分相關(guān)作用靶點(diǎn)163個(gè),其中黃芪甲苷26個(gè)、芍藥苷24個(gè)、苦杏仁苷38個(gè)、阿托伐他汀100個(gè)。通過(guò)GeneCards、OMIM及TCMIP得到疾病相關(guān)作用靶點(diǎn)1165個(gè)。通過(guò)Bioinformatics Gent數(shù)據(jù)庫(kù)取交集,獲得藥物-疾病共同靶點(diǎn)65個(gè),韋恩圖見(jiàn)圖1。
2.1.2 共同靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)分析 將共同靶點(diǎn)導(dǎo)入String數(shù)據(jù)庫(kù)及Cytoscape軟件,獲得有63個(gè)靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖,見(jiàn)圖2。用CytoHubba插件對(duì)PPI網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行拓?fù)浞治?,得到富集于?0靶點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)圖,見(jiàn)圖3。度值、緊密度、介數(shù)從高到低的前5位為相同靶點(diǎn),依次為T(mén)NF、蛋白激酶B(protein kinase B,AKT1)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor-A,VEGFA)、STAT3、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3,CASP3),表明這些靶點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中影響能力大,受其他靶點(diǎn)的影響小,在治療AS中發(fā)揮重要的作用。
圖2 “藥物-疾病”靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)Fig.2 PPI network of “drug-disease” targets
圖3 度值 (A)、緊密度 (B) 和介數(shù) (C) 拓?fù)浞治鰣DFig.3 Topology analysis diagram of degree (A), closeness (B) and betweenness (C)
2.1.3 GO和KEGG通路富集分析 通過(guò)WebGestalt數(shù)據(jù)庫(kù),獲得GO富集分析結(jié)果,其中BP分析結(jié)果260個(gè)、CC分析結(jié)果2個(gè)、MF分析結(jié)果17個(gè)。GO富集分析顯示,共同靶點(diǎn)主要分布于細(xì)胞外基質(zhì)、膜區(qū),通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、內(nèi)肽酶、磷脂酰肌醇激酶等活性以及與磷酸酶、糖胺聚糖、脂多糖、細(xì)胞因子受體等結(jié)合的方式,參與炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)、白細(xì)胞遷移、肌細(xì)胞增殖、脂質(zhì)定位、傳導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)受體信號(hào)等生物過(guò)程。通過(guò)DAVID數(shù)據(jù)庫(kù),獲得KEGG通路富集分析結(jié)果,共富集78條通路,“靶點(diǎn)-通路”網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖4,藥物主要通過(guò)參與HIF-1、JAK/STAT、Rap1、VEGF等信號(hào)通路治療AS。
圖4 “靶點(diǎn)-通路”網(wǎng)絡(luò)Fig.4 “Target-pathway” network
結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果,為進(jìn)一步探討補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分與阿托伐他汀在治療AS的作用,本研究基于JAK2/STAT3信號(hào)通路,以炎性反應(yīng)和脂質(zhì)代謝異常為切入點(diǎn),在RAW264.7細(xì)胞泡沫化模型中研究聯(lián)合用藥對(duì)脂質(zhì)含量、泡沫化程度及炎性因子的影響,為中西醫(yī)結(jié)合治療AS的協(xié)同增益效用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
2.2.1 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞活力的影響 如表1所示,與對(duì)照組比較,ox-LDL(125 μg/mL)作用于RAW264.7細(xì)胞3、6、12、48 h均顯著降低細(xì)胞活力(P<0.05、0.01),抑制細(xì)胞增殖;ox-LDL(50、75、100 μg/mL)作用于RAW264.7細(xì)胞48 h顯著降低細(xì)胞活力(P<0.05、0.01)。ox-LDL(0~100 μg/mL)作用于RAW264.7細(xì)胞0~24 h,細(xì)胞活力無(wú)明顯影響。
表1 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞活力的影響 (±s , n=6)Table 1 Effect of ox-LDL on viability of RAW264.7 cells (±s , n=6)
表1 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞活力的影響 (±s , n=6)Table 1 Effect of ox-LDL on viability of RAW264.7 cells (±s , n=6)
與對(duì)照組比較:#P<0.05 ##P<0.01#P < 0.05 ##P < 0.01 vs control group
組別 劑量/(μg·mL-1) 細(xì)胞存活率/%0 h 3 h 6 h 12 h 24 h 48 h對(duì)照 — 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 ox-LDL 25 100.00 98.29±8.65 99.51±12.05 114.26±12.14# 105.22±6.45 105.76±5.79 50 100.00 101.03±9.54 99.22±7.23 95.65±10.62 105.31±7.46 91.40±2.12#75 100.00 96.91±5.36 95.16±6.55 94.85±7.04 101.63±5.87 70.59±5.99##100 100.00 92.86±10.61 94.70±10.88 93.51±6.00 100.24±3.94 58.96±2.32##125 100.00 91.66±7.54# 93.75±3.32# 83.68±6.31## 94.45±3.86 28.70±10.75##
2.2.2 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的影響 細(xì)胞吞噬ox-LDL后,細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)大量積聚形成泡沫細(xì)胞,為了確定ox-LDL誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的最佳時(shí)間和最佳質(zhì)量濃度,通過(guò)油紅O染色檢測(cè)ox-LDL干預(yù)后RAW264.7細(xì)胞泡沫化程度。如圖5所示,與對(duì)照組相比,ox-LDL(50 μg/mL)作用于細(xì)胞后,胞內(nèi)脂質(zhì)明顯增多,泡沫化程度逐漸增加,呈時(shí)間相關(guān)性。如圖6所示,隨著ox-LDL質(zhì)量濃度的增加,細(xì)胞泡沫化程度逐漸增強(qiáng);當(dāng)ox-LDL質(zhì)量濃度為75 μg/mL時(shí),細(xì)胞內(nèi)有大量脂質(zhì)存在,細(xì)胞體積增大,多呈圓形,泡沫化程度較高,其后泡沫化程度未見(jiàn)明顯增高。由此確定以ox-LDL(75 μg/mL)刺激RAW264.7細(xì)胞24 h為造模條件。
圖5 ox-LDL (50 μg/mL) 對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的影響 (×200)Fig.5 Effect of ox-LDL (50 μg/mL) on foaming of RAW264.7 cells (× 200)
圖6 ox-LDL對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化的影響 (×200)Fig.6 Effect of ox-LDL on foaming of RAW264.7 cells (× 200)
2.2.3 空白血清的細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn) 如圖7所示,與對(duì)照組比較,血清濃度為1%、5%、15%、20%時(shí),對(duì)細(xì)胞有明顯的抑制作用(P<0.05、0.01)。因此,選取10%血清濃度為無(wú)細(xì)胞毒性的血清濃度。
2.2.4 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量的影響 如圖8所示,與對(duì)照組相比,模型組細(xì)胞內(nèi)TC、FC、CE含量和CE/TC值明顯升高(P<0.01);與模型組相比,補(bǔ)陽(yáng)還五湯、苷類(lèi)組分高、低劑量組以及阿托伐他汀組細(xì)胞內(nèi)TC、FC、CE含量顯著降低(P<0.01),苷類(lèi)組分中劑量組細(xì)胞內(nèi)TC、CE含量顯著降低(P<0.01),苷類(lèi)組分高、中劑量組以及阿托伐他汀組細(xì)胞內(nèi)CE/TC值顯著降低(P<0.05、0.01)。
圖 7 空白血清對(duì) RAW264.7細(xì)胞抑制率的影響(±s , n=6)Fig.7 Effect of blank serum on inhibition rate of RAW264.7 cells (±s , n=6)
圖8 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞內(nèi)TC、FC、CE含量及CE/TC的影響 (±s , n=6)Fig.8 Effect of blank serum on contents of TC, FC, CE and CE/TC in RAW264.7 cells (±s , n=6)
2.2.5 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞泡沫化程度的影響 如圖9和表2所示,對(duì)照組細(xì)胞形態(tài)多呈梭形,細(xì)胞內(nèi)無(wú)明顯脂質(zhì)聚集,泡沫化細(xì)胞少。與對(duì)照組相比,模型組細(xì)胞多呈圓形,體積有明顯的增大,胞內(nèi)大量脂質(zhì)積聚,泡沫化細(xì)胞顯著增多(P<0.01)。與模型組相比,補(bǔ)陽(yáng)還五湯組、苷類(lèi)組分中劑量組細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚減少,泡沫化細(xì)胞顯著減少(P<0.05);阿托伐他汀組細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚顯著減少,泡沫化細(xì)胞顯著減少(P<0.01);苷類(lèi)組分高、低劑量組細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚減少。
表2 油紅O染色泡沫化細(xì)胞相對(duì)含量Table 2 Relative content of foamed cells stained with oil red O
圖9 含藥血清對(duì)ox-LDL干預(yù)的RAW264.7細(xì)胞泡沫化的影響 (×400)Fig.9 Effect of drug-containing serum on foaming of RAW264.7 cells intervened by ox-LDL (× 400)
2.2.6 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞炎性因子分泌的影響 如圖10所示,與對(duì)照組比較,模型組細(xì)胞上清液中TNF-α和IL-6水平顯著增加(P<0.01);與模型組比較,各給藥組上清液中TNF-α和IL-6水平顯著降低(P<0.01)。
圖10 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞上清液中TNF-α和IL-6水平的影響 (±s , n=6)Fig.10 Effect of drug-containing serum on levels of TNF-α and IL-6 in supernatant of RAW264.7 cells (±s , n=6)
2.2.7 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3蛋白表達(dá)的影響 如圖11所示,與對(duì)照組比較,模型組細(xì)胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3蛋白表達(dá)水平均明顯增高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組細(xì)胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3蛋白表達(dá)水平均明顯降低(P<0.01)。
圖11 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2、p-JAK2、STAT3和p-STAT3蛋白表達(dá)的影響 (±s , n=5)Fig.11 Effect of drug-containing serum on expressions of JAK2, p-JAK2, STAT3 and p-STAT3 in RAW264.7 cells(±s , n=5)
2.2.8 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2和STAT3mRNA表達(dá)的影響 如圖12所示,與對(duì)照組相比,模型組細(xì)胞JAK2和STAT3mRNA表達(dá)水平均顯著升高(P<0.01);與模型組相比,各給藥組細(xì)胞JAK2和STAT3mRNA表達(dá)水平均顯著降低(P<0.01)。
圖12 含藥血清對(duì)RAW264.7細(xì)胞JAK2和STAT3 mRNA表達(dá)的影響 (±s , n=5)Fig.12 Effect of drug-containing serum on mRNA expressions of JAK2 and STAT3 in RAW264.7 cells(±s , n=5)
AS是導(dǎo)致腦梗死、心肌梗死、冠心病等多種心腦血管疾病的主要病理基礎(chǔ),腦動(dòng)脈、主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈及外周動(dòng)脈的血管病變是AS的始動(dòng)因素,主要特征是泡沫細(xì)胞的形成、脂質(zhì)蓄積和局部血管炎性反應(yīng)的發(fā)生。補(bǔ)陽(yáng)還五湯及苷類(lèi)組分(苦杏仁苷、芍藥苷、黃芪甲苷)具有抗腦缺血、抗血管內(nèi)膜增生、抗血管平滑肌增殖等作用[8,10,13-15];Liu等[3]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)陽(yáng)還五湯能夠通過(guò)多組分激活NF-κB通路,抑制IL-6和TNF-α表達(dá),調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,改善血管內(nèi)膜,從而發(fā)揮抗AS作用。因此,補(bǔ)陽(yáng)還五湯或其有效組分與阿托伐他汀聯(lián)用可能具有較好的抗AS作用,其作用機(jī)制可能與抗炎、調(diào)脂穩(wěn)斑的雙重作用有關(guān)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)有效組分能夠抑制增生內(nèi)膜中細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的合成,上調(diào)增生血管內(nèi)膜I型膠原(collagen-I,Col-I)及基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)表達(dá),促進(jìn)ECM降解,發(fā)揮抗AS血管內(nèi)膜增生的作用?;诖?,本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法,研究補(bǔ)陽(yáng)還五湯主要苷類(lèi)有效組分與阿托伐他汀治療AS的潛在作用機(jī)制,結(jié)果顯示,補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)主要組分與阿托伐他汀能夠調(diào)控AKT1、VEGFA、STAT3、CASP3等65個(gè)靶點(diǎn),介導(dǎo)JAK/STAT、缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)、TNF等78條信號(hào)通路,在ECM或膜區(qū),參與炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)、白細(xì)胞遷移、肌細(xì)胞增殖、脂質(zhì)定位等17個(gè)生物過(guò)程,從而治療AS。本研究從生物信息學(xué)角度初步證實(shí)了補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)有效組分與阿托伐他汀能夠通過(guò)多靶點(diǎn)、多通路協(xié)同抗AS,其作用機(jī)制可能與調(diào)控JAK/STAT通路、調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)及脂質(zhì)代謝異常有關(guān),為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了理論基礎(chǔ)和研究方向。
本研究進(jìn)一步采用ox-LDL誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞泡沫化,從細(xì)胞活力、細(xì)胞泡沫化等方面,選取10%血清濃度為無(wú)細(xì)胞毒性的血清濃度,以75 μg/mL ox-LDL刺激RAW264.7細(xì)胞24 h為最佳模型,與Cao等[16]用ox-LDL誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞構(gòu)建的AS模型一致。結(jié)果顯示,各給藥組均能夠減少細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積,降低泡沫化細(xì)胞數(shù)量,抑制RAW264.7細(xì)胞吞噬脂質(zhì),顯著減少細(xì)胞內(nèi)TC、FC、CE含量,補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分中劑量組與阿托伐他汀組療效相當(dāng),提示在調(diào)節(jié)脂質(zhì)方面,中劑量補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分與阿托伐他汀聯(lián)合用藥,可以協(xié)同發(fā)揮調(diào)脂穩(wěn)斑的作用。各給藥組均能夠抑制TNF-α和IL-6分泌,補(bǔ)陽(yáng)還五湯抗炎作用最佳,其次為中劑量補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)組分,提示在抗炎方面,苷類(lèi)組分可能為補(bǔ)陽(yáng)還五湯的主要藥效物質(zhì),可以作為補(bǔ)陽(yáng)還五湯原方的精準(zhǔn)有效組分替代藥物發(fā)揮抗炎作用。各給藥組均能夠抑制JAK2/STAT3通路相關(guān)蛋白及mRNA表達(dá)水平,提示補(bǔ)陽(yáng)還五湯及其苷類(lèi)有效組分能夠通過(guò)抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路,在AS進(jìn)程中發(fā)揮抗炎和調(diào)節(jié)脂質(zhì)的作用。
綜上所述,取10%血清濃度為無(wú)細(xì)胞毒性的血清濃度,以75 μg/mL ox-LDL刺激RAW264.7細(xì)胞24 h能較好地模擬AS疾病模型;補(bǔ)陽(yáng)還五湯苷類(lèi)有效組分與阿托伐他汀能夠通過(guò)多靶點(diǎn)、多通路協(xié)同抗AS,其作用機(jī)制可能與抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路,降低細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積及TC、FC、CE含量,抑制炎性因子TNF-α、IL-6的分泌有關(guān);適宜劑量的苷類(lèi)組分調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝方面與阿托伐他汀相當(dāng),且抗炎作用優(yōu)于阿托伐他汀,提示苷類(lèi)組分有望成為抗AS的有效藥物。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突