方歡樂,陳衍斌,張鑫,劉小溪,周亞明,杜霞(.西安培華學(xué)院醫(yī)學(xué)院,陜西 西安 705;.陜西步長制藥有限公司科研部,陜西 西安 70075;.陜西省中醫(yī)藥研究院,陜西 西安 7000)
動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是誘發(fā)缺血性心臟病、心肌梗死和中風(fēng)等多種嚴(yán)重心血管疾病的病理基礎(chǔ),危害著人類健康[1]。AS 發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜,主要與脂質(zhì)代謝紊亂、氧化應(yīng)激、內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移等相關(guān)[2-3]。目前臨床以西藥治療為主,這些藥物盡管療效確切但往往伴隨著較大的副作用[4]。近年來,中醫(yī)藥在動脈粥樣硬化的治療中凸顯出越來越重要的作用。
動脈粥樣硬化,屬于中醫(yī)學(xué)“胸痹”“脈痹”“中風(fēng)”“厥心痛”等病證范疇。因此,中醫(yī)多從化瘀、補(bǔ)氣、祛痰、活血等來干預(yù)[5]。桃仁與紅花配伍源自《醫(yī)宗金鑒》,是活血化瘀經(jīng)典而常用的藥對之一[6]。桃仁破血祛瘀,其含有苷類、脂類、苦杏仁酶等可擴(kuò)張血管、增加器官血流量、抗血栓、促纖溶等作用[7];紅花活血化瘀,含有紅花色素、紅花苷、肉豆蔻酸、多糖等,具有抑制血小板聚集、改善血流變、降脂等作用[8]。研究[9]顯示,桃仁∶紅花= 1∶1(占使用桃仁、紅花方劑總數(shù)的53.4%)可很好地改善心腦血管疾病。但目前關(guān)于桃仁-紅花改善AS 的作用機(jī)制研究還較少。
本研究擬采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)從多靶點、多角度、多途徑揭示桃仁-紅花藥對治療AS 的潛在分子機(jī)制,并通過分子對接結(jié)合動物實驗驗證桃仁-紅花藥對(1∶1)不同劑量改善AS的作用,以期為桃仁-紅花藥對的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1.1 桃仁-紅花藥對化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫及靶標(biāo)識別采用TCMIP v2.0 平臺,在“中藥材數(shù)據(jù)庫”模塊檢索桃仁、紅花的所有化學(xué)成分,構(gòu)建桃仁-紅花藥對化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫;利用TCMIP v2.0 平臺中嵌套的MedChem Studio 軟件,基于分子相似性原理進(jìn)行靶標(biāo)識別,即將待測化合物與DrugBank 數(shù)據(jù)庫中的已知藥物進(jìn)行二維結(jié)構(gòu)相似性比較,以Tanimoto系數(shù)表征分子相似性分值,當(dāng)Tanimoto相似性≥0.8,則已知藥物的作用靶標(biāo)即作為待測化合物的作用靶標(biāo),以此獲得桃仁-紅花所有化學(xué)成分作用的靶標(biāo)。
1.2 動脈粥樣硬化疾病靶標(biāo)收集利用TCMIP v2.0平臺“疾病相關(guān)分子庫”并結(jié)合人類基因數(shù)據(jù)庫GeneCards(score>1),以“atherosclerosis”為檢索關(guān)鍵詞,獲取動脈粥樣硬化相關(guān)的疾病基因信息。
1.3 干預(yù)動脈粥樣硬化潛在作用靶標(biāo)分析采用易漢博生物信息在線作圖(imageGP)平臺的VennDiagram plot 工具,將桃仁-紅花化學(xué)成分作用的靶標(biāo)與動脈粥樣硬化疾病靶標(biāo)進(jìn)行交集映射,獲得桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的潛在作用靶標(biāo)。
1.4 蛋白互作網(wǎng)絡(luò)(PPI)構(gòu)建及核心靶標(biāo)篩選將上述交集靶標(biāo)導(dǎo)入STRING 平臺,置信度設(shè)為0.7,獲得PPI 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),導(dǎo)入Cytoscape 3.7.1 軟件進(jìn)行可視化。利用該軟件的CytoNCA 插件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)特征值分析,以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征度中心性(degree centrality)大于中位數(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的核心網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)。
1.5 基因本體(GO)和KEGG 通路富集分析利用KOBAS 在線平臺對上述關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)進(jìn)行GO 和KEGG 通路富集分析,獲得桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的關(guān)鍵靶標(biāo)蛋白在基因功能和信號通路中的作用。通過KEGG 通路數(shù)據(jù)庫中的分類明確桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的核心作用靶標(biāo)富集的通路類型,去掉“癌癥”等與動脈粥樣硬化無關(guān)的疾病通路,其余通路以P值為參考,P值越小,可信度越高。最后,借助微生信(bioinforamtics)在線繪圖平臺繪制GO和KEGG通路富集圖。
1.6 “藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析采用Cytoscape軟件構(gòu)建“藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),并使用插件NetworkAnalyzer 分析網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫再|(zhì),包括:度中心性(Degree centrality)、介數(shù)中心性(Betweeness centrality)和緊密中心性(Closeness centrality),根據(jù)這三種拓?fù)涮卣髦?,以中位?shù)為卡值,以同時滿足兩者以上為條件篩選出關(guān)鍵化合物、關(guān)鍵核心靶標(biāo)及關(guān)鍵作用通路。
1.7 分子對接分析篩選部分關(guān)鍵化合物和關(guān)鍵核心靶標(biāo),從PubChem 數(shù)據(jù)庫獲取關(guān)鍵化合物的結(jié)構(gòu)文件,從PDB 數(shù)據(jù)庫獲取關(guān)鍵靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)文件。采用AutoDock 進(jìn)行分子對接驗證。利用結(jié)合能評估關(guān)鍵化合物與靶標(biāo)之間的結(jié)合能力。
1.8 動物實驗驗證
1.8.1實驗動物 C57BL/6 雄性8 周齡小鼠,體質(zhì)量(20± 2)g;ApoE-/-雄性8 周齡小鼠,體質(zhì)量(20±2)g,由常州卡文斯實驗動物有限公司提供,生產(chǎn)許可證號:SCXK(蘇)2021-0013,質(zhì)量合格證號:202106004。動物飼養(yǎng)于溫度18~23 ℃,濕度50%~60%,自由攝食、飲水。本實驗經(jīng)陜西省中醫(yī)藥研究院實驗動物倫理委員會批準(zhǔn),批準(zhǔn)號為:(2022)動物倫審第(14)號。
1.8.2高脂飼料、藥物及試劑 高脂飼料(配方為膽固醇0.15%、脂肪21%、基礎(chǔ)飼料78.85%)購于北京博泰宏達(dá)生物技術(shù)有限公司;桃仁、紅花購自陜西興盛德藥業(yè)有限責(zé)任公司,批號分別為:20220101、20220301;辛伐他汀片,涿州東樂制藥有限公司,批號:201004;總膽固醇(TC,批號:20210510)、甘油三脂(TG,批號:20210508)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C,批號:20210510)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C,批號:20210508)試劑盒,均購自南京建成生物工程研究所;白細(xì)胞介素6(IL-6,批號:20210608)、腫瘤壞死因子α(TNF-α,批號:20210621)ELASA試劑盒,均由南京建成生物工程研究所提供;兔多克隆抗體TLR4 抗體,美國Abcam公司,批號:ab13556;鼠多克隆抗體NF-κB、鼠多克隆抗體P-NF-κB、兔多克隆抗體AKT、兔多克隆抗體P-AKT、鼠多克隆抗體GAPDH抗體,均由美國Immunoway 公司提供,批號分別為:YM3111、YM3224、YT0185、YT0134、YM3029。
1.8.3桃仁、紅花(1∶1)水煎液的制備 取桃仁、紅花各15 g,倒入300 mL 的蒸餾水中,煎煮2 次,合并濾液,濃縮至2.58 g·kg-1備用。
1.8.4儀器 JA10003B大量程電子精密天平,上海精密儀器公司;H-1600A 臺式離心機(jī),江東儀器公司;Heraeus Fresco 17冷凍高速離心機(jī)、1510全自動酶標(biāo)儀,美國Thermo 公司;PowerPacTM Basic 電泳、Universal Hood III 發(fā)光設(shè)備,美國Bio-Red 公司;ECLIPSE Ci-L正置顯微鏡,日本NIKON公司。
1.8.5實驗分組及給藥方法 10 只C57BL/6 雄性小鼠為正常組,50 只ApoE-/-雄性小鼠隨機(jī)分為模型組、辛伐他汀組(0.002 5 g·kg-1)及桃仁-紅花(1∶1)低、中、高劑量組,每組10 只。桃仁-紅花(1∶1)給藥劑量根據(jù)相關(guān)研究[10]使用的大鼠用藥劑量,結(jié)合大鼠與小鼠用藥劑量換算比例1∶1.4 進(jìn)行換算,得到小鼠低、中、高劑量組給藥劑量為1.30、1.94、2.58 g·kg-1。動物適應(yīng)性生長1 周,在實驗期間自由攝食和水。1 周后正常組普通飲食、每日灌胃等量生理鹽水,模型及給藥組高脂飼料喂養(yǎng)8 周復(fù)制動脈粥樣硬化模型[11]。4 周后給藥,模型組每天灌胃等體積生理鹽水;桃仁-紅花(1∶1)低、中、高劑量組及辛伐他汀組每天給高脂飼料同時灌胃給藥1次,灌胃體積均為10 mL·kg-1,連續(xù)灌胃給藥8 周。實驗結(jié)束前禁食不禁水12 h,摘眼球取血,血液離心做血清學(xué)檢測;小鼠頸椎脫臼處死,無菌條件下解剖ApoE-/-小鼠,取下小鼠主動脈,仔細(xì)剝除結(jié)締組織,用生理鹽水沖洗干凈后,取部分組織用4%多聚甲醛浸泡做HE染色,剩余組織于-80 ℃凍存。
1.8.6HE 染色觀察主動脈血管形態(tài) 將固定完全的主動脈進(jìn)行常規(guī)石蠟包埋,連續(xù)4 μm厚度切片,HE染色,鏡下觀察。
1.8.7生化指標(biāo)的測定 小鼠血液以3 500 r·min-1離心(離心半徑12 cm)20 min,分離血清,應(yīng)用全自動酶標(biāo)儀測定各組血清TG、TC、LDL-C、HDL-C 含量。具體操作按試劑盒說明書完成。
1.8.8酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISA)法測定TNF-α、IL-6 含量 將各組小鼠血清采用雙抗體夾心ABCELISA法測定TNF-α、IL-6的濃度。實驗操作步驟按試劑盒說明書方法進(jìn)行。
1.8.9蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測血管組織TLR4、NF-κB、AKT 蛋白表達(dá) 取-80 ℃保存的血管組織100 mg,進(jìn)行組織裂解,4 ℃離心,100 ℃變性后保存?zhèn)溆?。?%SDS-多聚酰胺凝膠電泳分離,濕法轉(zhuǎn)移蛋白到PVDF 膜上,室溫封閉1 h 后,分別加入特異性一抗TLR4(1∶500)、NF-κB(1∶500)、PNF-κB(1∶500)、P-AKT(1∶500)、AKT(1∶500)、GAPDH(1∶2 000)孵育,4 ℃過夜。用TBST 洗膜5 次后與二抗結(jié)合(抗鼠或抗兔1∶5 000)室溫孵育1 h后,TBST洗膜5次。條帶用增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光(ECL)試劑(Millipore)發(fā)光,照片用Gel-Pro Analyzer 4.0 software分析。
1.9 統(tǒng)計學(xué)處理方法采用SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件,計量資料結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),兩組間比較采用t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 桃仁-紅花藥對化學(xué)成分及靶標(biāo)預(yù)測結(jié)果在TCMIP v2.0 平臺“中藥材數(shù)據(jù)庫”模塊分別檢索“桃仁”和“紅花”,共收集到49 個化合物,其中桃仁共3 個化合物,分別為:兒茶素、α-蒎烯和Methyl-α-D-Fructofuranoside;紅花包含46 個化合物,主要為黃酮類、脂肪酸類、聚炔類和其他類化合物。靶標(biāo)識別結(jié)果顯示,桃仁所含成分作用靶標(biāo)共有53 個,紅花所含成分作用靶標(biāo)共有255 個,去重后共計256個。
2.2 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化潛在靶標(biāo)利用TCMIP v2.0 的“疾病相關(guān)分子庫”結(jié)合GeneCards數(shù)據(jù)庫共獲得1 399個動脈粥樣硬化疾病靶標(biāo),采用Venn分析與成分作用靶標(biāo)映射取交集后共獲得74個靶標(biāo)(見圖1)。
圖1 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的靶標(biāo)韋恩圖Figure 1 Venn diagram of related targets of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in the intervention of atherosclerosis
2.3 PPI 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及核心靶標(biāo)篩選將上述交集靶標(biāo)導(dǎo)入STRING 平臺,獲得PPI 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),采用Cytoscape 3.7.1進(jìn)行可視化(見圖2),所有節(jié)點的degree值中位數(shù)為3,選取degree>3的靶標(biāo)節(jié)點作為桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的核心網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo),共35個。
圖2 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的PPI 網(wǎng)絡(luò)Figure 2 PPI network of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in the intervention of atherosclerosis
2.4 核心靶標(biāo)的GO 和KEGG 通路富集分析將上述35 個核心靶標(biāo)導(dǎo)入DAVID 在線平臺進(jìn)行GO 和KEGG 通路富集分析,取P<0.001的GO 結(jié)果繪制氣泡圖(見圖3)。結(jié)果顯示,桃仁-紅花的核心靶標(biāo)主要參與的生物學(xué)過程包括RNA 聚合酶II 啟動子轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞分化、炎癥反應(yīng)、血糖穩(wěn)態(tài)等過程;在分子功能上,桃仁-紅花主要與RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄因子活性、鋅離子結(jié)合、酶結(jié)合及類固醇結(jié)合等相關(guān);在細(xì)胞組分方面,其主要作用于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等。
圖3 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的核心靶標(biāo)的GO 功能富集氣泡圖Figure 3 GO function enrichment bubble chart of key targets of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in the intervention of atherosclerosis
KEGG 通路富集結(jié)果(圖4)中,去掉分類屬于疾病類的通路,其余取P<0.05的KEGG通路富集結(jié)果繪制氣泡圖。結(jié)果顯示,桃仁-紅花干預(yù)動脈粥樣硬化的核心靶標(biāo)主要富集于PI3K-Akt 信號通路、甲狀腺激素信號通路、胰島素抵抗、AMPK 信號通路、中性粒細(xì)胞形成、脂肪細(xì)胞脂肪分解調(diào)節(jié)、Toll 樣受體信號通路、TNF 信號通路、花生四烯酸代謝及細(xì)胞凋亡等信號通路。其中,富集靶標(biāo)數(shù)量最多的通路分別為PI3K-Akt 信號通路和甲狀腺激素信號通路。在PI3K-Akt 信號通路上共富集到7 個靶標(biāo),分別為:RXRA(類視黃醇X 受體)、IFNB1(干擾素Β 重組蛋白1)、AKT1(蛋白激酶B1)、TLR4(Toll 樣受體4)、NFKB1(核因子κB1)、JAK1(酪氨酸激酶蛋白1)和INS(胰島素受體);在甲狀腺激素信號通路上共富集到6 個靶標(biāo),分別為:NCOA2(核受體輔激活因子2)、HDAC2(蛋白脫乙酰酶2)、RXRA、AKT1、ESR1(雌激素受體1)和ACTB(肌動蛋白β)。
圖4 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的核心靶標(biāo)的KEGG 通路富集桑基圖Figure 4 KEGG pathway enrichment Sankey diagram map of potential targets of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in intervention of atherosclerosis
2.5 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化“藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析采用Cytoscape軟件構(gòu)建“藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路(H-C-T-P)”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(見圖5),綜合考察桃仁-紅花干預(yù)動脈粥樣硬化的藥效物質(zhì)及作用機(jī)制。如圖所示,該網(wǎng)絡(luò)共包含80 個節(jié)點和544 個邊,其中節(jié)點包括2 個藥材、16 個化合物、35 個靶標(biāo)和28 個作用通路靶標(biāo)。利用NetworkAnalyzer插件對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)湫再|(zhì)分析,以度中心性(DC)>5,介數(shù)中心性(BC)>0.014 5,緊密中心性(CC)>0.343 6為篩選條件,任意滿足其二的作為關(guān)鍵化合物、關(guān)鍵核心靶標(biāo)及關(guān)鍵作用通路,結(jié)果見表1。結(jié)果表明,在H-C-T-P 網(wǎng)絡(luò)中,兒茶素、紅花素、15A,20β-二羥基-Δ4-孕烯-3-酮等13 個化合物,AKT1、PPARA、NFKB1、TLR4等9個靶標(biāo)及PI3K-Akt、甲狀腺激素及胰島素抵抗等6個信號通路較為關(guān)鍵。
表1 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的“藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鹘Y(jié)果Table 1 Topological characteristics of multidimensional correlation network of "medicinal materials-compounds-core targets-action pathways" of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in the intervention of atherosclerosis
圖5 桃仁-紅花藥對干預(yù)動脈粥樣硬化的“藥材-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Figure 5 Multidimensional association network of "medicinal materials-compounds-core targets-action pathway" of Persicae Semen-Carthami Flos drug pair in the intervention of atherosclerosis
2.6 分子對接驗證關(guān)鍵化合物與靶標(biāo)之間的相互作用選擇富集在PI3K-Akt 通路上的3 個關(guān)鍵靶標(biāo)NFKB1、AKT1 和TLR4 以及與這些靶標(biāo)有相互作用的關(guān)鍵化合物為研究對象,例如:15Α,20ΒDihydroxy-Δ4-Pregnen-3-One 與NFKB1,Catechin、Carthamidin、Onjixanthone II 與AKT1,Arachic Acid、Palmitic Acid、Linolenic Acid 與TLR4,采用分子對接技術(shù)考察這些關(guān)鍵化合物與其作用靶標(biāo)之間的相互作用情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些化合物與其對應(yīng)的靶標(biāo)均能直接相互作用,結(jié)合能見表2。采用Discovery Studio 4.5結(jié)合LigPlus軟件將分子對接結(jié)果可視化,見圖6。
表2 關(guān)鍵化合物與靶標(biāo)之間的結(jié)合自由能Table 2 Binding free energy between key compounds and targets
圖6 關(guān)鍵化合物與靶標(biāo)相互作用圖Figure 6 Interaction diagram of key compounds and targets
2.7 動物實驗驗證
2.7.1桃仁-紅花藥對對AS 的ApoE-/-小鼠主動脈病理學(xué)變化影響 結(jié)果見圖7。正常組小鼠主動脈內(nèi)膜內(nèi)壁平滑肌細(xì)胞形態(tài)正常、排列緊密。模型組小鼠主動脈內(nèi)膜內(nèi)壁出現(xiàn)明顯動脈粥樣硬化斑塊突起,內(nèi)膜明顯增加,薄厚不一。與模型組比較,桃仁-紅花中、高劑量組小鼠主動脈內(nèi)膜損傷較輕,斑塊減少。以上表明動脈粥樣模型建立成功,桃仁-紅花藥對對其有一定改善作用。
2.7.2桃仁-紅花藥對對AS的ApoE-/-小鼠血脂的影響 從表3 可見與正常組比較,模型組小鼠血清TC、TG、LDL-C 水平顯著增加,HDL-C 水平降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.01)。與模型組比較,桃仁-紅花中、高劑量組可顯著降低小鼠血清TC、TG、LDL-C(僅高劑量組)含量,增高HDL-C 含量,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.01)。
表3 各組小鼠血脂含量比較(±s,n=10)Table 3 The lipid content in each group of mice(±s,n=10)
表3 各組小鼠血脂含量比較(±s,n=10)Table 3 The lipid content in each group of mice(±s,n=10)
注:與正常組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01
HDL-C/(nmol·mL-1)4.69±1.09 3.00±0.08**3.44±0.17 3.89±0.07##3.90±0.89##4.19±0.42##分組正常組模型組桃仁-紅花低劑量組桃仁-紅花中劑量組桃仁-紅花高劑量組辛伐他汀組劑量/(g·kg-1)--1.30 1.94 2.58 0.002 5 TG/(nmol·mL-1)1.87±0.01 3.46±0.25**3.11±0.23#2.92±0.46##2.51±0.18##2.33±0.75##TC/(nmol·mL-1)16.63±0.42 29.50±4.00**25.62±2.28#22.70±3.49##20.81±0.89##19.67±2.62##LDL-C/(nmol·mL-1)3.03±0.28 5.10±1.02**4.78±0.13 4.28±0.98 3.60±0.67##3.40±0.64##
2.7.3桃仁-紅花藥對對AS 的ApoE-/-小鼠血清中TNF-α、IL-6 含量的影響 結(jié)果見表4 。與正常組比較,模型組小鼠血清TNF-α、IL-6 表達(dá)量明顯增加(P<0.01)。與模型組比較,桃仁-紅花藥對中、高劑量組小鼠血清TNF-α、IL-6 表達(dá)量明顯減少(P<0.01)。結(jié)果表明桃仁-紅花藥對能明顯抑制高脂飲食喂養(yǎng)ApoE-/-小鼠的主動脈炎癥反應(yīng)。
表4 各組小鼠血清中TNF-α、IL-6 水平比較(±s,n=10)Table 4 The content of TNF-α,IL-6 in serum of mice in each group(±s,n=10)
注:與正常組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01
TNF-α/(pg·mL-1)103.99±2.17 176.77±27.66**150.02±23.25#149.77±4.87##131.20±3.61##128.69±2.39##分組正常組模型組桃仁-紅花低劑量組桃仁-紅花中劑量組桃仁-紅花高劑量組辛伐他汀組劑量/(g·kg-1)--1.30 1.94 2.58 0.002 5 IL-6/(pg·mL-1)84.88±15.56 125.25±9.19**113.75±12.73 101.78±2.83##92.63±13.44##87.75±12.02##
2.7.4桃仁-紅花藥對對AS 的ApoE-/-小鼠主動脈血管關(guān)鍵靶標(biāo)NF-κB、TLR4、AKT蛋白表達(dá)的影響 結(jié)果見圖8,與正常組比較,模型組小鼠主動脈血管組織中P-NF-κB、TLR4、P-AKT蛋白表達(dá)明顯增加(P<0.01);與模型組比較,桃仁-紅花中、高劑量組可明顯降低其表達(dá)(P<0.01,P<0.05)。實驗表明,桃仁-紅花藥對可以調(diào)節(jié)PI3K-Akt通路,抑制P-NF-κB、TLR4、P-AKT蛋白表達(dá)。
圖8 各組小鼠主動脈血管NF-κB、TLR-4、AKT 蛋白表達(dá)比較(±s,n=3)Figure 8 The protein expressions of NF-κB,TLR-4,AKT in aorta of mice in each group(±s,n=3)
動脈粥樣硬化(AS)是一種以脂質(zhì)代謝異常、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激等為主要病理基礎(chǔ)的慢性血管性疾病[12],抗炎、干預(yù)炎性反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的一些關(guān)鍵靶點,對于改善AS 非常重要?,F(xiàn)有研究[13]發(fā)現(xiàn)活血、祛瘀的中成藥可很好地改善炎癥反應(yīng)、對抗AS。桃仁-紅花是經(jīng)典的活血化瘀藥對。本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法,揭示了桃仁-紅花藥對治療AS 的潛在靶標(biāo)和作用機(jī)制,結(jié)果顯示,桃仁-紅花49個活性成分能夠作用于256個作用靶標(biāo),通過與1 399個AS疾病相關(guān)靶標(biāo)進(jìn)行交集映射,共獲得其干預(yù)AS的74個靶標(biāo)。PPI 網(wǎng)絡(luò)共篩選35 個核心靶標(biāo),其可與桃仁-紅花中16 種主要化合物如:兒茶素、谷甾醇、亞油酸、紅花素等發(fā)揮抗AS 作用。KEGG 富集分析得到PI3K-Akt 信號通路和甲狀腺激素信號通路為富集最多的主要通路。改善AS 的關(guān)鍵靶標(biāo)為PPARA、IFNB1、AKT1、TLR4、NFKB1、JAK1 和INS 靶點。說明桃仁-紅花治療AS 過程中,起主導(dǎo)作用的可能是PI3K-Akt 通路調(diào)節(jié)及對NF-κB 等炎癥蛋白的影響。
PI3K 可調(diào)節(jié)細(xì)胞的存活、增殖、迀移、分化、轉(zhuǎn)錄和翻譯,與Akt 組成的PI3K-Akt 信號通路與AS的關(guān)系最為緊密[14-15]。研究[16]表明,通常情況下,PI3K 被激活后,可招募并激活A(yù)KT,活化的AKT 通過磷酸化作用激活或抑制下游靶蛋白如NF-κB、P56、VEGF 等因子的表達(dá)。NF-κB 是細(xì)胞活動中與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,其可介導(dǎo)炎癥因子的轉(zhuǎn)錄[17]。TLR是一種新型的炎癥信號傳遞蛋白,研究[18-19]發(fā)現(xiàn),人與鼠AS 斑塊大部分內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中TLR4的表達(dá)明顯增加,同時伴隨著NF-κB的表達(dá)參與小鼠AS的發(fā)展。
有研究[20]報道,紅花的主要提取物紅花素可通過抑制TLR4/NF-κB信號通路對抗炎癥反應(yīng)改善腦皮質(zhì)神經(jīng)元損傷。桃仁的提取物兒茶素、花生酸等可能通過減少NF-κB 含量,改善血瘀癥,減輕心肌損傷[21]。結(jié)果表明桃仁、紅花可能通過調(diào)節(jié)TLR4、NF-κB 等蛋白抗炎改善心腦血管病癥,這些研究結(jié)果均與本網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測相吻合。
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測結(jié)果,本研究進(jìn)一步對AKT1、TLR4,NFKB1關(guān)鍵靶標(biāo)與其相互作用的化合物進(jìn)行了分子對接。結(jié)合自由能結(jié)果顯示,兩者之間都能夠直接相互作用。同時開展動物實驗驗證,結(jié)果發(fā)現(xiàn)桃仁-紅花中、高劑量組能夠顯著降低小鼠血清中IL-6、TNF-α 含量,抑制關(guān)鍵靶標(biāo)TLR4、NF-κB、AKT 蛋白表達(dá),降低血脂,減小主動脈斑塊面積對抗AS的發(fā)生。
綜上所述,本研究基于桃仁-紅花活血祛瘀的功效,探討了其治療AS 的現(xiàn)代作用機(jī)理,通過構(gòu)建“桃仁,紅花-化合物-核心靶標(biāo)-作用通路”多維關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)一步結(jié)合分子對接及動物實驗驗證,明確了桃仁-紅花通過調(diào)節(jié)PI3K-AkT 等信號通路,抑制NF-κB、AKT、TLR4 等炎癥蛋白表達(dá),調(diào)節(jié)血脂改善AS。本研究為桃仁-紅花的臨床合理應(yīng)用、藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機(jī)制研究提供了必要的理論支撐。