基于RNA-seq和网络药理学的苦地丁及其活性成分抗LPS诱导的炎性肺损伤机制研究

来源 :南京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jqh_0727
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苦地丁(Corydalis bungeana Turcz.)系罂粟科草本植物地丁草的干燥带根全草,性寒,味苦,具有消炎散结,清热解毒等功效。临床上主要被用于治疗呼吸道感染。目前,有关苦地丁的药效作用机制和物质基础筛选方法研究仍相对薄弱。本研究采用LPS诱导的小鼠炎性肺损伤炎症模型,阐述其作用机制及药效物质基础,符合临床用药规律。借助RNA-seq、HPLC-QTOF-MS技术、网络药理学结合分子对接技术,揭示苦地丁及其活性成分抗炎性肺损伤作用机制及其药效物质基础,为临床用药提供实验依据。研究内容和主要结论如下:1、以LPS诱导的小鼠炎性肺损伤为实验模型,采用ELISA法测定小鼠血清和肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-18的分泌水平;进而考察了小鼠肺组织HE染色和MPO表达水平,结果表明苦地丁对LPS导致的炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-18表达水平升高具有显著地回调作用,对小鼠炎性肺损伤具有一定的保护作用。2、为深入探讨苦地丁抗LPS诱导小鼠炎性肺损伤的作用机制,本部分采用RNA-seq技术,并借助KEGG、GO和GSEA富集分析技术处理转录本。结果表明苦地丁主要通过激活 NOD-like receptor signaling pathway、TNF signaling pathway、Toll-like receptor signaling pathway发挥抗LPS诱导小鼠炎性肺损伤的作用,我们进一步采用RT-qPCR检测各组肺组织中显著性变化基因的mRNA表达水平。结果显示,总体趋势与RNA-seq一致。3、为探讨苦地丁抗LPS诱导炎性肺损伤的活性成分,本研究以入血成分构建网络药理学模型初步筛选活性成分。借助HPLC-QTOF-MS技术,鉴定了 LPS诱导的小鼠炎性肺损伤模型中苦地丁的入血成分,发现18个原型成分入血。为筛选抗炎活性成分,以18个入血成分为研究对象,构建网络药理学。结果显示,抗炎活性排名靠前的五个是:乙酰紫堇灵、N-反式-阿魏酰酪胺、地丁紫堇碱、紫堇灵、紫堇块茎碱;且苦地丁抗炎靶点与肺组织具有较强的器官相关性,此结果与本研究所选择的模型相吻合。4、为进一步揭示苦地丁抗LPS诱导炎性肺损伤的活性成分,在网络药理学筛选的基础上,我们以分子对接筛选活性成分。一般认为,进入靶器官的成分很有可能是药效成分,因此我们以HPLC-QTOF-MS鉴定了苦地丁入肺成分,取其与网络药理学的结果交集,确定四个化合物乙酰紫堇灵、N-反式-阿魏酰酪胺、紫堇灵、地丁紫堇碱可能是苦地丁发挥抗炎性肺损伤的主要活性物质。继而利用分子对接技术,分别将这四个成分与RNA-seq分析得到的10个差异基因进行对接。结果显示乙酰紫堇灵分子对接模型较为稳定,与10个靶蛋白相互作用能力均较强,综合指标较好,故而我们推测乙酰紫堇灵可能是苦地丁发挥抗炎性肺损伤作用最强的活性物质。5、为验证乙酰紫堇灵抗LPS诱导炎性肺损伤的作用,我们通过测定小鼠血清及肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β和IL-18炎症因子水平和小鼠肺组织中MPO含量,以及观察肺组织病理损伤,发现乙酰紫堇灵对LPS诱导的小鼠炎性肺损伤具有明显的保护作用。进一步使用RNA-Seq技术对各组小鼠肺组织进行分析。结果显示,乙酰紫堇灵主要通过作用于NOD-like receptor signaling pathway、IL-17 signaling pathway 和 Toll-like receptor signaling pathway上发挥作用。激发信号通路间的级联反应,对LPS诱导的小鼠炎性肺损伤起到保护作用。我们进一步采用RT-qPCR检测各组肺组织中显著性变化基因的mRNA表达水平。结果显示,总体趋势与转录组测序一致。6、为探究乙酰紫堇灵在小鼠肺组织中的生物转化模式,我们运用HPLC-QTOF-MS技术鉴定给药组小鼠血清及肺组织中原型成分及其转化产物。结果显示,我们在小鼠血清中共鉴定到7个转化产物(AC1-AC7),在肺组织中共鉴定到4个转化产物(AC2、AC4、AC5、AC7)。进一步使用分子对接技术,建立了肺组织中的4个转化产物与差异蛋白对接模型。结果显示乙酰紫堇灵以原型在机体内发挥抗炎性肺损伤效应。本研究建立了一个较为系统的研究路线,即从提取物药效作用机制-活性成分预测-活性成分验证,深入系统地阐明苦地丁抗LPS诱导的小鼠炎性肺损伤作用机制及药效物质基础,为中药药效物质筛选、机制研究和药物开发提供了实验参考。
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