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目的:从整体角度利用数据挖掘探讨番木瓜叶(CPL)多成分协同,通过多靶点和多器官治疗不同类型贫血的作用机制。方法:一、CPL化学成分、靶点的数据挖掘及贫血分型的建立。1)通过Pub Med数据库和CNKI数据库,检索CPL化学成分,构建化学成分数据库;2)通过Pub Chem数据库获得化合物的SMILES结构和“sdf”格式,使用Rcpi R包对化合物按照结构相似性进行聚类;3)利用TCMSP、Pharmmapper、Swiss Target Prediction、SEA Search Server、STITCH和Pub Chem数据库,获得各化学成分的作用靶点;4)将六类数据库所获靶点导入Metascape网站进行功能注释并分类;5)采用DOSE R包,基于Disease Ontology和Dis Ge NET数据库,对化合物靶点进行疾病富集分析,设p值<0.05作为筛选标准,并按照贫血病理学对疾病进行分类,获得CPL治疗贫血相关靶点。二、CPL治疗失血性贫血/再生障碍性贫血/镰刀型贫血的关键靶点及作用通路分析。1)通过cluster Profiler R包,基于Cell Marker数据库,分别将CPL治疗贫血的相关靶点进行靶器官富集,筛选标准为p值<0.05,得到富集在骨髓、血液、肝脏和肾脏中的靶点;2)采用cluster Profiler R包,基于KEGG数据库,分别对各器官中的靶点进行通路富集分析,筛选标准为p值<0.05,得到各类贫血位于各器官的作用通路,寻找与造血相关通路,并建立各通路之间的相互联系;3)将各器官作用通路相关靶点进行PPI分析和分子对接,获得关键靶点及其活性化合物。三、基于三种贫血在骨髓中共有的作用通路及关键靶点检测番木瓜叶对造血的影响。1)将失血性贫血、再生障碍性贫血、镰刀型贫血位于骨髓的相关靶点分别基于KEGG数据库进行通路富集分析,得到可以同时调控三类贫血的共同通路。通过PPI分析和分子对接,获得关键靶点和活性化合物;2)体外细胞实验检测不同浓度CPL对骨髓细胞活力的影响,并确认CPL作用的最佳浓度;3)流式细胞术检测CPL对小鼠骨髓中红系相关细胞数目和比例的影响;细胞周期实验检测CPL对骨髓细胞周期的影响;4)细胞迁移实验检测CPL对骨髓基质细胞迁移的影响;5)实时荧光定量PCR检测筛选到的关键靶点在CPL处理后的骨髓细胞中的表达变化。结果:一、CPL化学成分和靶点的数据挖掘和贫血分型的建立。1)共收集到139种CPL化学成分。根据结构相似性进行聚类,共分为六类:脂肪酸类、小分子类、含N化合物、酯类、黄酮类、和其他;2)基于六个数据库共获得CPL相关靶点1868个,对靶点进行功能注释分类,共分为14类,包括蛋白转移酶类、蛋白水解酶类、氧化还原酶类、转运蛋白类、G蛋白偶联受体类、转录因子类、离子通道类、CD markers类、裂合酶类、RAS通路相关蛋白类、连接酶类、异构酶类、细胞因子类和其他类;3)将CPL靶点进行贫血相关疾病富集并分类,共分为七种不同类型贫血,包括失血性贫血、再生障碍性贫血、镰刀型贫血、溶血性贫血、地中海贫血、缺铁性贫血和大细胞性贫血。二、CPL治疗失血性贫血的关键靶点及作用通路分析。1)失血性贫血相关靶点通过靶器官富集后,得到位于骨髓靶点27种、血液靶点82种、肝脏靶点56种和肾脏靶点15种;2)通过KEGG通路富集,分别得到与造血相关通路21、23、15和6条;3)通过PPI分析和分子对接后,得到各器官治疗失血性贫血的关键靶点及其活性化合物,骨髓中CXCR4-Papain(Affinity=-6.9kcal/mol)和PECAM1-Ursolic acid(Affinity=-7.4kcal/mol)、血液中VEGFA-Ursolic acid(Affinity=-7.3kcal/mol)和ICAM1-Hesperidin(Affinity=-11.3kcal/mol)、肝脏中STAT3-Pheophorbide A(Affinity=-8.7kcal/mol)和CASP3-Oleanolic acid(Affinity=-8.3kcal/mol)、肾脏中MMP9-Nicotiflorin(Affinity=-9.3kcal/mol)、MMP9-Rutin(Affinity=-9.4kcal/mol)和CXCL8-Fisetin(Affinity=-7.3kcal/mol)。三、CPL治疗再生障碍性贫血的关键靶点及作用通路分析。1)再生障碍性贫血相关靶点通过靶器官富集后,得到位于骨髓靶点29种、血液靶点40种、肝脏靶点18种和肾脏靶点2种;2)通过KEGG通路富集,分别得到与造血相关通路20、27、9和2条;3)通过PPI分析和分子对接后,得到各器官治疗再生障碍性贫血的关键靶点及其活性化合物,骨髓中IL10-Quercetin(Affinity=-7.0kcal/mol)和CXCR4-Papain(Affinity=-6.9kcal/mol)、血液中VEGFA-Ursolic acid(Affinity=-7.3kcal/mol)和ICAM1-Hesperidin(Affinity=-11.3kcal/mol)、肝脏中CASP3-Oleanolic acid(Affinity=-8.3kcal/mol)和IFNG-Quercetin(Affinity=-7.8kcal/mol)、肾脏中CA1-Nicotiflorin(Affinity=-8.7kcal/mol)。四、CPL治疗镰刀型贫血的关键靶点及作用通路分析。1)镰刀型贫血相关靶点通过靶器官富集后,得到位于骨髓靶点20种、血液靶点32种、肝脏靶点11种和肾脏靶点9种;2)通过KEGG通路富集,分别得到与造血相关通路14、20、4和3条;3)通过PPI分析和分子对接后,得到各器官治疗镰刀型贫血的关键靶点及其活性化合物,骨髓中IL10-Quercetin(Affinity=-7.0kcal/mol)和VEGFA-Ursolic acid(Affinity=-7.3kcal/mol)、血液中ICAM1-Hesperidin(Affinity=-11.3kcal/mol)和VCAM1-Hesperidin(Affinity=-7.7kcal/mol)、肝脏中IFNG-Quercetin(Affinity=-7.8kcal/mol)、HMOX1-Oleanolic acid(Affinity=-9.0kcal/mol)和HMOX1-Ursolic acid(Affinity=-9.0kcal/mol)、肾脏中CXCL8-Fisetin(Affinity=-7.3kcal/mol)和PTGS2-Myricetin(Affinity=-10.3kcal/mol)。五、基于三种贫血在骨髓中共有的作用通路及关键靶点检测番木瓜叶对造血的影响。1)通过三类贫血相关靶点通路富集,得到位于骨髓中可以同时调控三类贫血的共同通路47条,包括PI3K-Akt和MAPK等通路。通过PPI分析和分子对接获得关键靶点和活性化合物:VEGFA-Ursolic acid(Affinity=-7.3kcal/mol)、IL10-Quercetin(Affinity=-7.0kcal/mol)、PECAM1-Ursolic acid(Affinity=-7.4kcal/mol)、CCL2-Quercetin(Affinity=-7.0kcal/mol)、VCAM1-Hesperidin(Affinity=-7.7kcal/mol);2)HPLC结果显示,以儿茶素为对照品进行质量控制,以CPL提取物为样品,二者的保留时间和全波长扫描结果一致,表明CPL中含有儿茶素成分;3)MTT实验结果显示,与对照组相比,CPL在处理浓度为1 mg/m L,处理时间为6天时,对骨髓细胞的增殖具有显著促进作用(p=0.029);4)流式结果显示,CPL提取物可以增加小鼠骨髓中红系相关细胞中早幼红细胞的数量和比例(p=0.030),提示CPL具有促进造血的作用;而CPL对骨髓细胞周期的影响较小(p=0.140,p=0.995);5)细胞迁移实验显示,与对照组相比,1 mg/m L CPL培养72h时细胞迁移速率显著增加(p=0.010),表明CPL可以促进骨髓基质细胞的迁移作用;6)通过实时荧光定量PCR检测关键靶点的变化,与对照组相比,VEGFA表达量显著增加(p=0.030),说明CPL可以影响VEGFA的变化。结论:1)CPL的活性物质,主要包括Quercetin、Ursolic acid、Oleanolic acid、Hesperidin、Papain、Pheophorbide A、Nicotiflorin、Rutin、Fisetin和Myricetin。2)CPL作用的关键靶点,主要包括VEGFA、VCAM1、ICAM1、CXCR4、CASP3、STAT3、CXCL8、IL10、PECAM1、IFNG、MMP9、HMOX1、PTGS2、CCL2和CA1。3)CPL的作用通路,主要包括PI3K-Akt signaling pathway、MAPK signaling pathway、Focal adhesion、Cell adhesion molecules、HIF-1 signaling pathway、JAK-STAT signaling pathway、Cytokine-Cytokine receptor interaction、IL-17 Signaling Pathway和Nitrogen metabolism。4)CPL可以促进骨髓细胞增殖,增加红系早期幼红细胞的数量和比例,促进骨髓基质细胞迁移,增强骨髓细胞VEGFA的表达。