网络药理学探讨雷公藤治疗类风湿关节炎机制和雷藤舒调节成纤维样滑膜细胞作用机制研究

来源 :上海中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjw842008
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目的:通过网络药理学方法探讨雷公藤治疗类风湿关节炎的作用机制及其发挥作用主要的化学成分;通过体外实验探索长链非编码RA在新雷公藤衍生物-雷藤舒在调节类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞的作用,为进一步了解类风湿关节炎发病机制及临床应用雷藤舒提供理论依据。方法:在中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)中查找雷公藤的化学成分及作用的相关靶基因,在Dis Ge NET数据库中获得与RA相关的基因,使用R语言中的cluster Profiler包进行富集分析,Cytoscape软件构建相关基因的网络图。使用酶消法获得RA病人的FLS细胞,使用sh RNA慢病毒载体敲降ENST00000606327的表达,过表达慢病毒载体过表达ENST00000606327的表达,q RT-PCR检测lncRNA及细胞因子m RNA的表达水平,CCK-8实验检测RA-FLS细胞的增殖活性,克隆形成实验检测细胞的克隆形成能力,transewll侵袭实验检测细胞的侵袭,细胞划痕实验检测细胞的迁移,PI/Annexin V双染法检测细胞的凋亡,ELISA法检测细胞基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3及细胞因子IL-1、IL-6的表达,Western Blot检测PCNA、cyclin D1的表达,荧光原位杂交(FISH)实验检测ENST00000606327在细胞中的定位。mi RNA芯片检测过表达ENST00000606327后对RA-FLS细胞mi RNA表达谱的影响,RNAHybrid软件对差异表达的mi RNA与ENST00000606327之间的结合位点进行预测。结果:雷公藤的主要化学成分74种,相关靶基因有280个,KEGG富集分析发现,中药雷公藤作用的靶基因主要是在肿瘤通路、神经活性配基受体相互作用、弓形虫病、凋亡、Toll样受体信号通路等富集,GO富集分析中这些靶基因主要在对氧水平的应答、对药物的细胞反应、对细菌来源的分子的反应及对脂多糖的反应等生物学过程(BP)中富集。雷公藤作用的靶基因与RA相关的基因有138个共有基因,这些共有基因在RA的发病中起到重要作用,如TNF、IL-1β和MMP等。使用富集分析的方法,发现RA相关基因在雷公藤内酯醇、熊果酸及雷公藤红素中富集,这些化学成分可能在RA的治疗中起关键作用,这3种单体可以作用于不同的靶基因也可作用于相同的靶基因,从而构成了复杂的调节网络。虽然这3种单体都可用于治疗RA,但是熊果酸与雷公藤红素的口服生物利用度较低,而雷公藤内酯醇OB为51.29,所以雷公藤内酯醇在3种单体中,最有可能成为治疗RA的候选药物,我们通过富集分析发现雷公藤内酯醇主要作用于癌症相关通路、弓形虫病、Toll样受体信号通路、细胞因子受体交互作用及RA等,其在生物学过程中主要在细胞因子产生的正向调节、对细菌来源的分子的反应及对脂多糖的反应等免疫过程,说明雷公藤内酯醇具有免疫调节作用。我们根据前期芯片结果,筛选差异基因,对芯片结果进行验证,q RT-PCR结果显示LLDT-8可以升高lncRNA ENST00000606327、NR_049793.1、NR_103546.1的表达,降低ENST00000584923的表达,而lncRNA ENST00000606327在LLDT-8处理前后变化最大。通过sh RNA慢病毒载体及过表达慢病毒载体,敲降或过表达ENST00000606327,敲降lncRNA ENST00000606327后RA-FLS细胞的增殖活性升高,克隆形成增多,表达PCNA、cyclin D1增多,侵袭能力增强,基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3的表达增多,细胞因子IL-1、IL-6的表达增多,而过表达lncRNA ENST00000606327后,细胞的增殖活性降低,克隆形成减少,表达PCNA、cyclin D1减少,侵袭能力下降,基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3及细胞因子IL-1、IL-6的表达减少,但是敲降或过表达ENST00000606327不影响细胞的凋亡及迁移。为了进一步探究ENST00000606327在LLDT-8治疗RA中的作用,我们敲降或过表达RA-FLS细胞的ENST00000606327后,加用LLDT-8处理,结果显示,敲降ENST00000606327后,LLDT-8抑制RA-FLS细胞增殖的能力减弱,降低LLDT-8对RA-FLS细胞克隆形成的抑制,减少LLDT-8抑制RA-FLS细胞PCNA、cyclin D1的表达,降低LLDT-8对RA-FLS细胞侵袭的抑制,降低LLDT-8对基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3及细胞因子IL-1、IL-6表达的抑制;过表达ENST00000606327可以增强LLDT-8抑制RA-FLS细胞增殖,加强RA-FLS细胞克隆形成的抑制,增强LLDT-8抑制RA-FLS中PCNA、cyclin D1的表达,进一步减少MMP-1、MMP-3及IL-1、IL-6表达。为了研究lncRNA ENST00000606327的作用机制,使用FISH实验获得ENST00000606327在细胞内的定位,结果显示ENST00000606327主要分布与细胞质内,其可能通过与mi RNA相互作用,而调节下游m RNA及蛋白的表达。为了寻找可与ENST00000606327相结合的mi RNA,我们收集RA患者关节置换术后的滑膜组织,分离FLS细胞后,过表达ENST00000606327,mi RNA芯片检测mi RNA的表达水平,结果显示过表达ENST00000606327后,有4条mi RNA表达上调,7条mi RNA表达下调。为了进一步获得差异表达的mi RNA的功能,我们通过mi RWalk和mi RDB数据库预测差异表达mi RNA的靶基因,并通过KEGG、GO富集分析获得相关m RNA的功能,结果显示mi RWalk与mi RDB共有496个mi RNA-m RNA关系对,它们的主要功能集中在p53信号通路、癌症中的蛋白聚糖、Erb B信号通路、泛醌等萜醌生物合成等方面,而在生物学过程中则主要在神经元的分化、行为恐惧的反应、膜组织、葡萄糖6-磷酸代谢过程、大自噬的调节、p53类媒介介导的信号调节等。lncRNA与mi RNA通过微小RNA结合位点(micro RNA-binding sites,micro RNA response elements,MREs)进行结合,对基因的表达进行转录后调节,为了得到ENST00000606327与mi RNA的结合位点,我们通过RNAHybrid软件预测ENST00000606327与差异表达mi RNA的结合位点,发现ENST00000606327与mi R-6068、mi R-6132及mi R-4478存在结合位点,说明其可能通过结合这3条mi RNA来发挥作用。结论:1.雷公藤内酯醇是雷公藤中对RA有治疗作用的关键成分,其可以通过抑制细胞的异常增殖,调节免疫反应而达到治疗RA的作用。2.ENST00000606327在RA-FLS细胞中具有抑制细胞的增殖、减弱细胞的侵袭,减少基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3及细胞因子IL-1、IL-6的表达的作用,ENST00000606327可以增强LLDT-8对RA-FLS细胞增殖的抑制,进一步减少基质金属蛋白酶MMP-1、MMP-3及IL-1、IL-6表达的作用,ENST00000606327可能是通过ce RNA机制结合mi RNA mi R-6068、mi R-6132及mi R-4478来发挥作用的。
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