针刀治疗膝骨关节炎大鼠的转录组测序及实验验证

背景:针刀治疗膝骨关节炎临床疗效确切,但针刀干预膝骨关节炎在转录组水平上的调节机制仍未明确。目的:通过针刀干预骨关节炎大鼠,对软骨样本进行转录组测序和生物信息学分析并加以验证,揭示针刀干预骨关节炎大鼠的作用机制。方法:采用随机数字表法将48只SD大鼠随机分为针刀组、模型组和假手术组,每组16只。针刀组、模型组采用内侧半月板失稳术建立骨关节炎模型,造模6周后针刀组大鼠每周进行1次针刀治疗,共治疗4周。治疗4周后,对各组大鼠膝关节进行Micro CT扫描,对关节软骨进行苏木精-伊红染色、番红O-固绿染色及Mankin评分,采用Elisa法检测血清炎症因子水平,对软骨样本进行转录组测序,采用R软件进行差异基因生物信息学分析,采用蛋白互作网络和Cytoscape软件筛选核心靶点并进行RT-qPCR验证。结果与结论:①相较于假手术组,模型组大鼠关节软骨表面粗糙不平、关节间隙狭窄,关节表层结构破坏,Mankin评分升高,血清白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、基质金属蛋白酶13水平显著上升(P<0.05);与模型组相比,针刀组大鼠关节软骨表面较为光滑,关节间隙增宽,关节表面轻微不规则,Mankin评分降低,血清白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、基质金属蛋白酶13水平显著降低(P<0.05)。②基因本体论及京都基因组和基因组百科全书分析涉及蛋白分解代谢、自噬、丝裂原活化蛋白激酶、核因子kB及Wnt信号通路等,蛋白互作网络及Cytoscape筛选出共济失调毛细血管扩张突变、类Myb SWIRM和MPN结构域蛋白1、热休克蛋白90α1、NIPBL粘连蛋白负载因子4个关键基因。③模型组大鼠关节软骨中共济失调毛细血管扩张突变、类Myb SWIRM和MPN结构域蛋白1、热休克蛋白90α1、NIPBL粘连蛋白负载因子mRNA表达均低于假手术组(P<0.05),针刀组大鼠关节软骨中共济失调毛细血管扩张突变、类Myb SWIRM和MPN结构域蛋白1、热休克蛋白90α1、NIPBL粘连蛋白负载因子mRNA表达均高于模型组(P<0.05)。④针刀干预可能作用于丝裂原活化蛋白激酶、核因子kB及Wnt等信号通路来促进软骨修复,并与共济失调毛细血管扩张突变、类Myb SWIRM和MPN结构域蛋白1、热休克蛋白90α1、NIPBL粘连蛋白负载因子基因的表达密切相关。

BK7玻璃磨削加工平台构建与实验验证

磨削颤振是砂轮与工件间的强烈振动,它的存在降低了工件的表面质量,加速砂轮磨损,解决的关键是加工过程稳定。首先搭建磨削加工实验平台,并为了研究不同参数对加工稳定性的影响,定义了状态向量,通过Runge-Kutta法求解微分方程。其次以加工BK7玻璃为例,选取进给速度和砂轮长度2个参数的稳定和不稳定点进行实验。最后使用Matlab将采集到的数据生成时域信号图和功率谱图,对于进给速度,不稳定区域点的时域信号图和功率谱图峰值分别高达0.620 2 mm和0.128 5 dB,而稳定区域点的峰值仅为0.295 4 mm和0.009 9 dB;对于砂轮长度,不稳定区域点的时域信号图和功率谱图峰值分别高达2.011 9 mm和0.160 4 dB,而稳定区域点的峰值仅为0.225 8 mm和0.006 9 dB。分析时域信号图可以判断颤振情况,观察功率谱图可以发现能量的变化规律,二者结合有助于判定系统稳定状态,指导加工参数的合理选择,有效减少加工颤振。

基于网络药理学和实验验证研究黄芪-党参药对干预动脉粥样硬化的作用机制

基于网络药理学、分子对接及实验验证探究中药药对黄芪-党参(Astragali Radix-Codonopsis Radix,AR-CR)治疗动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的分子作用机制。首先通过检索TCMSP、PubChem、SwissTargetPrediction、UniProt、GeneCards等数据库,获取中药药对AR-CR的活性成分,预测该药对的作用靶点,筛选动脉粥样硬化的相关靶点基因,然后利用Venny平台、STRING数据库、Cytoscape(Version 3.8.2)软件进行拓扑分析获取AR-CR治疗动脉粥样硬化的关键靶点,使用DAVID数据库对所获得的关键靶点进行GO和KEGG富集分析,并借助Auto Dock tools、Auto Dock cina对核心蛋白与活性成分完成分子对接,最后,利用氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)诱导人脐静脉内皮细胞,建立AS细胞模型进行体外生物学验证。AR-CR共检索到34个活性化合物,并预测潜在化合物靶点426个,通过与875个AS靶点进行交际映射,获得AR-CR治疗AS关键靶点69个,筛选出3,9-二邻甲基苯胺、7-甲氧基-2-甲基异黄酮、5α-豆甾烷-3,6-二酮、木犀草素4个主要活性化合物,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine-protein kinase,AKT1)、肿瘤蛋白p53(tumor protein p53,TP53)、丝裂原激活蛋白激酶3(mitogen-activated protein kinase 3,MAPK3)等25个核心靶点。KEGG通路富集分析得到关键通路为糖基化终末产物(advanced glycation end-product,AGE)/糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation endproduct,RAGE)信号通路和脂质与动脉粥样硬化信号通路等。分子对接结果显示4个主要活性化合物与核心靶点蛋白均能连接,其中与TP53的结合活性最强。体外实验结果表明低、中、高剂量的AR-CR能够促进动脉粥样硬化模型细胞增殖,抑制其凋亡,并促进TP53 mRNA及TP53蛋白表达。综上,该研究初步揭示AR-CR治疗AS的作用机制,与网络药理学及分子对接预测的TP53因子相关,通过调控TP53因子促进AS模型细胞增殖,抑制其凋亡,为临床治疗AS提供了理论基础。

N6-甲基腺苷相关调节因子与骨关节炎:生物信息学和实验验证分析

背景:越来越多证据表明N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)调节因子与骨关节炎密切相关,被认为是防治骨关节炎新方向,但具体作用机制不明。目的:通过对骨关节炎基因芯片数据集进行生物信息学分析,探讨m6A对骨关节炎的作用,解析骨关节炎发病机制。方法:首先利用R软件提取GEO数据库中GSE1919数据集中骨关节炎相关m6A调节因子及其表达量,进而对提取结果行基因差异分析及GO、KEGG富集分析;接着对PPI网络拓扑学分析结果和机器学习结果取交集得到m6A关键调节因子,并通过体外细胞实验验证。结果与结论:①提取得到16个骨关节炎相关m6A调节因子表达量,通过差异分析获得ZC3H13、YTHDC1、YTHDF3、HNRNPC等11个m6A差异调节因子;②GO富集分析显示,骨关节炎相关m6A差异调节因子在生物过程中主要于mRNA转运、RNA分解代谢、胰岛素样生长因子受体信号通路调控等发挥作用;③KEGG富集分析显示,差异调节因子主要参与p53、白细胞介素17和AMPK信号通路;④综合PPI网络拓扑学分析和机器学习结果获得m6A关键调节因子——YTHDC1;⑤体外细胞实验结果表明,m6A关键调节因子——YTHDC1在对照组与骨关节炎组中表达存在显著差异(P<0.05);⑥结果显示,YTHDC1与骨关节炎发生发展密切相关,有望成为m6A治疗骨关节炎的分子靶点。

基于数据挖掘探析吴献群治疗卵巢储备功能下降的用药规律及实验验证

目的探析吴献群治疗卵巢储备功能下降(DOR)的用药规律,并通过动物实验验证。方法基于古今医案云平台构建数据库,收集2019年至2021年经吴献群诊治的DOR病案,进行用药规律进行分析并筛选基础方。在此基础上,复制DOR大鼠模型,给予基础方干预,通过阴道涂片观察模型大鼠排卵周期;伊红-苏木素(HE)染色评估卵巢功能;酶联免疫法(ELISA)检测血清抗弥勒氏激素(AMH)、雌二醇(E2)水平;蛋白印迹法(WB)检测缺氧诱导因子1α(HIF-1α)、血管内皮生长因子A抗体(VEGF)蛋白水平。结果治疗DOR的中药共有49味,以当归使用频次最高为138次;功效以补血活血的频次最高;药物组合关联规则分析甘草-当归、当归-甘草、山药-当归常见;基础方核心药物由山药、山茱萸、炒白术、熟地黄、枸杞子、川芎、当归、白芍、甘草、香附组成。动物实验证实,与空白组比较,模型组大鼠动情周期紊乱,各级卵泡数量显著降低,血清E2显著升高、AMH显著降低,卵巢中HIF-1α、VEGF表达显著升高(P<0.01);与模型组比较,中药基础方高剂量组以上指标均发生逆转(P<0.01)。结论挖掘吴献群教授治疗DOR基础药物确之有效,其机制可能是通过HIF-1α/VEGF信号通路提高卵泡生成数。

基于网络药理学和实验验证分析逍遥散治疗黄褐斑作用机制研究

目的基于网络药理学技术及实验验证分析逍遥散治疗黄褐斑的作用机制。方法应用TCMSP等数据库和相关的文献资料,检索逍遥散的生物活性成分及相关作用靶点,构建逍遥散的药物-有效成分-作用靶点网络。基于Drugbank和Genecards等数据库建立与黄褐斑相关的疾病靶点,与逍遥散的有效成分靶点匹配获得潜在治疗靶点。根据Metascape数据库和DAVID数据库对潜在的治疗靶点进行GO生物过程、KEGG信号通路和蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)分析,PPI网络的拓扑分析用Cytoscape软件进行。并用实验验证上述结果。结果逍遥散中有效化学成分有928种,包括白芍85种,白术55种,柴胡349种,当归125种,茯苓34种,甘草280种,有效成分作用靶点基因155个。在药物-有效成分-靶点网络内重要性前10的有效成分中,来源自柴胡4种,白芍3种,白术1种,甘草2种。共收集到49个黄褐斑相关疾病靶点,其中有24个是逍遥散治疗黄褐斑的潜在靶点基因。KEGG富集分析表明,在全部的20调信号通路中得到10条较为靠前的信号通路。GO功能富集分析显示,前10个生物过程包括分子调节功能、磷酸化等;前10个分子功能包括细胞传递部分、生物膜等;前10个细胞定位包括核苷酸、嘌呤核苷酸等。PPI网络经提取后获得了包含36个节点的核心网络,其中HSP90AA1、HSP90AB1、NTRK1、CUL3、APP、EGFR、TP53、UBC、MCM2、PRKACA基因是核心靶点。实验验证表明,逍遥散可显著改善大鼠黄褐斑情况;能升高血清SOD水平,降低血清Tyr和MDA含量;改善黄褐斑处皮肤组织结构和皮肤HMB45表达情况。结论逍遥散可通过多成分、多靶点和多通路治疗黄褐斑,起治疗作用的有效成分主要来源自柴胡、白芍、白术和甘草,而核心靶点主要有HSP90AA1等基因。

基于网络药理学、分子对接及实验验证探讨参附益心颗粒治疗心力衰竭的作用机制

目的基于网络药理学、分子对接及实验验证探讨参附益心颗粒治疗心力衰竭的作用机制。方法(1)通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)检索、筛选参附益心颗粒组方中药的有效活性成分;利用PubChem数据库、Swiss Target Prediction平台进行作用靶点预测;通过GeneCards、OMIM数据库检索、筛选心力衰竭疾病相关靶点;通过Venny 2.1.0平台对参附益心颗粒活性成分作用靶点与心力衰竭疾病相关靶点取交集(共同靶点),即为参附益心颗粒抗心力衰竭的潜在作用靶点。将潜在作用靶点导入STRING数据库,构建蛋白互作(PPI)网络,筛选参附益心颗粒治疗心力衰竭的核心靶点。通过Cytoscape 3.6.1软件构建“药物-活性成分-疾病-靶点”网络,筛选参附益心颗粒治疗心力衰竭的关键活性成分。利用DAVID数据库对潜在作用靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析。利用AutoDock Vina软件对关键活性成分和核心靶点进行分子对接验证。(2)将SD大鼠随机分为假手术组、模型组、参附益心颗粒组(5.28 g·kg^(-1))及阳性药组(沙库巴曲缬沙坦组,20.8 mg·kg^(-1)),每组8只。采用结扎左冠状动脉前降支的方法复制急性心肌梗死后心力衰竭大鼠模型。灌胃给药,每日1次,连续4周。采用超声心动图检测大鼠心功能:左室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(LVFS);HE、Masson染色法观察大鼠心脏组织病理变化;ELISA法检测血清脑钠素(BNP)、心钠肽(ANP)、醛固酮(ALD)水平;qPCR及Western Blot法检测心脏组织CAV1、F2、MAPK1 mRNA及蛋白表达水平。结果(1)共获得参附益心颗粒的活性成分210个,作用靶点1196个,心力衰竭疾病相关靶点801个;通过Venny 2.1.0平台取交集,共得到参附益心颗粒治疗心力衰竭的潜在作用靶点(共同靶点)97个。通过“药物-活性成分-疾病-靶点”网络分析得到槲皮素、木犀草素、花生四烯酸、山柰酚、丹参醛等关键活性成分。通过潜在作用靶点的PPI网络分析得到MAPK1、F2、CAV1、EDN1、GJA1等核心靶点。潜在作用靶点主要集中在基因表达的正向调节、心脏发育及对MAPK级联的正向调节等生物过程,涉及MAPK信号通路、HIF-1信号通路和PI3K/Akt等关键通路。MAPK1、CAV1、EDN1、F2与槲皮素、木犀草素、山柰酚、丹参醛以及MAPK1、F2与花生四烯酸均具有较好的结合活性。(2)与假手术组比较,模型组大鼠的LVEF、LVFS显著降低(P<0.01),心脏质量指数明显升高(P<0.05);心肌组织病理损伤明显,间质纤维化程度严重,心脏胶原容积分数显著升高(P<0.01);血清BNP、ANP、ALD水平显著升高(P<0.01);心肌组织中CAV1、F2、MAPK1 mRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.05,P<0.01)。与模型组比较,参附益心颗粒组、阳性药组大鼠的LVEF、LVFS均显著升高(P<0.01),但是心脏质量指数下降不明显(P>0.05);心肌组织病理损伤明显改善,间质纤维化程度明显减轻,心脏胶原容积分数显著降低(P<0.01);血清BNP、ANP、ALD水平显著降低(P<0.01);心肌组织中CAV1、F2、MAPK1 mRNA及蛋白表达水平显著下降(P<0.05,P<0.01)。结论参附益心颗粒可能是通过槲皮素、木犀草素、花生四烯酸、山柰酚、丹参醛等活性成分,作用于MAPK1、F2、CAV-1、EDN1等靶点,调控MAPK信号通路、PI3K/Akt信号通路等相关通路,从而改善心力衰竭大鼠的心功能及心肌纤维化。

基于网络药理学方法及实验验证探讨复方金钱草颗粒对前列腺增生的防治作用及机制

目的基于网络药理学方法及实验验证探讨复方金钱草颗粒(JQC)对前列腺增生(BPH)的防治作用及机制。方法(1)通过TCMSP数据库检索广金钱草、车前草、光石韦、玉米须的活性成分,同时通过文献检索进行补充;利用PubChem、Swiss Target Prediction、CTD数据库筛选JQC活性成分作用靶点。通过GeneCards、CTD、DRUGBANK、DisGeNET数据库筛选BPH疾病相关靶点。对JQC活性成分作用靶点与BPH疾病相关靶点进行映射取交集,即得JQC治疗BPH的潜在作用靶点。利用STRING 11.5数据库对JQC治疗BPH的潜在作用靶点进行蛋白互作(PPI)网络分析。利用Metascape平台对潜在作用靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析。采用Cytoscape 3.9.1软件构建“药物-成分-靶点-通路”网络,预测JQC治疗BPH的关键活性成分及核心靶点。利用AutoDock Vina软件进行关键活性成分与核心靶点的分子对接验证。(2)将60只SD雄性大鼠随机分为空白组、模型组、前列舒通胶囊组(0.324 g·kg^(-1))及JQC高、中、低剂量组(3.24、1.62、0.81 g·kg^(-1)),每组10只。采用去势联合注射丙酸睾酮诱导建立BPH大鼠模型。灌胃给药,每天1次,连续给药30 d。摘取大鼠前列腺组织,称定质量并计算前列腺湿质量指数;采用ELISA法检测血清COX-2、VEGF、PGE2的含量;HE染色法观察大鼠前列腺组织的病理变化;Western Blot法检测前列腺组织中AKT1、p-AKT1、PI3K、p-PI3K、COX-2、VEGF蛋白表达水平。结果(1)共得到JQC活性成分作用靶点260个,疾病相关靶点1584个,JQC治疗BPH的潜在作用靶点(交集靶点)125个。PPI网络分析发现AKT1、TNF、TP53、IL1β、EGFR、CASP3、PTGS2等靶点可能是JQC治疗BPH的重要靶点。JQC治疗BPH的潜在作用靶点主要与IL-17、HIF-1、TNF及PI3K-Akt通路相关。得到关键活性成分为木犀草素、芹菜素、车前子苷、芒果苷、夏佛塔苷、异牡荆苷,核心靶点为PTGS2、AR、CASP3、IL6、PTGS1、AKT1等。共有24对“关键活性成分-核心靶点”的分子结合能均≤-6 kcal·mol^(-1);PTGS2蛋白受体与木犀草素、芹菜素等配体结合活性最好;AKT1与车前子苷、芒果苷、木犀草素、芹菜素、夏佛塔苷、异牡荆苷等均具有较好的亲和力。(2)与模型组比较,JQC高、中剂量组大鼠的前列腺湿质量与湿质量指数均明显降低(P<0.05,P<0.01);大鼠前列腺腺体基底细胞肥大有明显缓解,腺腔大小相对规则,上皮细胞增生情况均有所改善;血清COX-2、VEGF、PGE2水平明显降低(P<0.05,P<0.01);前列腺组织中的p-AKT1、p-PI3K、PI3K、COX-2、VEGF蛋白表达明显下调(P<0.05,P<0.01)。结论JQC对BPH具有明显防治作用,其机制可能是通过车前子苷、芒果苷、木犀草素等活性成分来调控PI3K/Akt信号通路,抑制COX-2的表达,减少PGE2释放,进而导致VEGF表达下调,抑制前列腺细胞增殖。

基于网络药理学及细胞实验验证探讨补肾益心片治疗糖尿病肾病的作用机制

【目的】探讨补肾益心片治疗糖尿病肾病的作用机制。【方法】应用网络药理学预测补肾益心片治疗糖尿病肾病的关键靶点。构建高糖处理MPC-5细胞模型,应用酶联免疫吸附法(ELISA)、实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)法和Western Blot法验证补肾益心片治疗糖尿病肾病的潜在作用靶点及通路。【结果】获得补肾益心片24个有效成分。补肾益心片治疗糖尿病肾病涉及靶点131个,通路富集分析结果显示关键靶点可能主要集中在炎症通路、脂质与动脉粥样硬化等。进一步实验验证结果发现:与高糖组比较,补肾益心片含药血清中、高剂量组MPC-5细胞上清中基质金属蛋白酶1(MMP-1)分泌水平升高(P<0.001),组织金属蛋白酶抑制因子1(TIMP-1)和转化生长因子β1(TGF-β1)分泌水平降低(P<0.001);补肾益心片含药血清高剂量组MMP-1和BCL-2蛋白及mRNA表达水平升高(P<0.001),磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和蛋白激酶B(AKT)蛋白及mRNA表达水平降低(P<0.001)。【结论】补肾益心片可能是通过调节PI3K/AKT/BCL-2通路抑制肾小球系膜细胞增殖,促进细胞外基质的降解,从而发挥对糖尿病肾病的治疗作用。

基于网络药理学、分子对接和实验验证探讨白虎汤治疗急性肺损伤作用机制

目的 基于网络药理学、分子对接技术探讨白虎汤治疗急性肺损伤的作用机制,并进行实验验证。方法 通过TCMSP、BATMAN-TCM数据库检索白虎汤的药物活性成分和靶点,通过GeneCards、NCBI、OMIM数据库检索急性肺损伤相关靶点,通过蛋白相互作用网络构建及GO、KEGG通路富集分析确定白虎汤治疗急性肺损伤的重要信号通路,对主要活性成分与核心靶点蛋白进行分子对接,通过动物实验观察白虎汤对急性肺损伤致死模型小鼠生存率及炎症因子含量的影响。结果 筛选得到白虎汤与急性肺损伤共同靶点211个,筛选出槲皮素、山柰酚、豆甾醇等主要活性成分。KEGG通路富集分析表明,白虎汤通过Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路、T细胞受体信号通路和MAPK信号通路等多种信号通路发挥其治疗急性肺损伤的药理作用。分子对接结果显示,白虎汤有效成分与MAPK14、STAT3、JUN、MAPK1、MAPK3、FOS、RELA有很好的结合能力。动物实验结果显示,与模型组比较,白虎汤组小鼠生存率显著升高,肺组织病理损伤程度减轻,血清白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α含量明显降低(P<0.05)。结论 白虎汤可通过减轻肺组织病理损伤和减少炎症因子释放有效治疗急性肺损伤。

夏桑菊防治干眼症的网络药理学机制及实验验证

采用网络药理学、分子对接及细胞实验探究了夏桑菊防治干眼症的作用机制。通过超快速高效液相色谱串联三重四极杆飞行时间质谱(UFLC-Triple-TOF-MS/MS)分析夏桑菊的化学成分,借助网络药理学相关数据库与分析平台预测夏桑菊有效成分靶点及检索疾病相关靶点,并利用cytoscape软件及STRING平台构建网络。采用DAVID数据库进行GO和KEGG通路富集分析,将关键靶点前4位与其对应活性成分进行分子对接。体外构建干眼症高渗模型验证核心靶点。共鉴定出61种化学成分,筛选得到24种有效成分可能与干眼症相关的315个潜在的靶点蛋白具有相互作用;筛选出夏桑菊作用的关键活性成分迷迭香酸、蒙花苷及绿原酸等和关键靶点为TNF-α、Caspase1、IL-6以及IL-1β;富集结果表明,夏桑菊治疗干眼症靶点主要集中在AGE-RAGE、TNF等多个信号通路。3种有效成分在细胞实验中不仅显著抑制人角膜上皮细胞活性降低,提升高渗下细胞的移行能力,而且有效抑制高渗诱导下人角膜上皮细胞中Caspase1、IL-1β基因的表达及TNF-α蛋白分泌水平。结果表明夏桑菊中的迷迭香酸、蒙花苷及绿原酸3种主要的活性成分,发挥了高渗诱导下对人角膜上皮细胞保护及修复作用,降低了细胞TNF-α蛋白水平及Caspase1、IL-1βmRNA的相对表达。

基于网络药理学与实验验证探讨麻桂柴石方治疗发热的作用机制

目的运用网络药理学探究麻桂柴石方治疗发热的潜在靶点,并通过分子对接和实验验证其解热的作用机制。方法通过数据库结合文献查找麻桂柴石方中每味药的化合物、潜在靶点及发热的相关靶点,并对靶点进行GO注释、KEGG富集分析和分子对接。通过临床试验和动物实验,验证网络药理学分析结果。结果筛选出麻桂柴石方化合物265个,潜在靶点435个,与发热的交集靶点110个,涉及到的通路为IL-17、TNF、Toll样受体、NF-κB信号通路等。分子对接显示NOS2、GABRA1、BCL2三个靶点与其相对应的活性成分能结合成稳定构象。临床试验表明,麻桂柴石方治疗外感发热疗效确切。动物实验表明麻桂柴石方能明显降低感染性发热大鼠体温并抑制TLR4、NF-κB p65、COX2、NOS2、GABRA1 mRNA基因表达及TNF-α、IL-1β、IL-6、NOS2、GABRA1血清水平,进一步改善下丘脑组织炎症状态。结论麻桂柴石方能通过多成分、多靶点、多途径发挥解热作用,实验证实了麻桂柴石方能抑制TLR4/NF-κB/NOS2信号通路mRNA相对表达量,降低SD大鼠炎症因子水平,为深入研究经方合方客观化诊疗提供科学依据。

半枝莲种素抗结直肠癌作用机制的生物信息学分析与实验验证

目的 结合生物信息学分析与体内、外实验探索半枝莲种素抗结直肠癌的作用及机制。方法 利用药物与疾病相关公共数据库分别获得半枝莲种素和结直肠癌的相关靶点,对二者交集靶点进行蛋白相互作用分析和功能富集分析以构建“药物-疾病”调控网络;利用机器学习算法筛选核心基因,并进行分子对接验证;利用人结肠癌细胞系(HCT116)开展细胞实验,验证半枝莲种素体外抗结直肠癌的作用;利用裸鼠皮下瘤模型验证半枝莲种素体内抗结直肠癌作用并探索相关分子机制。结果 共获得246个半枝莲种素药物靶点和3 658个结直肠癌相关靶点,利用50个交集基因构建了蛋白相互作用网络和“药物-疾病”调控网络。通过机器学习算法筛选出5个半枝莲种素抗结直肠癌的核心靶点。分子对接结果显示,所有核心靶点与半枝莲种素间的结合能均低于-5 kcal/mol。细胞实验显示,半枝莲种素处理组HCT116细胞的增殖、迁移及侵袭能力较对照组更弱。动物实验显示,半枝莲种素处理组裸鼠的皮下异种移植瘤生长速度较对照组更慢,且肿瘤组织中MET和磷酸化AKT的表达水平更低(P<0.05)。结论 半枝莲种素可通过下调MET的表达,影响PI3K/AKT通路的磷酸化状态,从而发挥抗结直肠癌作用。

基于数据挖掘、网络药理学及实验验证探讨中药治疗变应性鼻炎的用药规律及相关药理分析

基于中国知网、万方、维普数据库,以“中药+变应性鼻炎”“中药+过敏性鼻炎”“中药+鼻鼽”为主题,选取2000年1月至2022年2月公开发表的期刊文献,按照纳入与排除标准筛选临床治疗AR的中药方剂,统计高频药物的用药频次、剂量、药味、药性、归经、功效等,并进行关联规则和系统聚类分析,共筛选符合标准的中药方剂有252首,共223味中药,其中用药频次≥30的高频中药有21种,以解表药和补虚药为主,药性以辛温为主,关联规则挖出21对频次≥64的药物组合,其中黄芪-辛夷药对出现频次最高。利用网络药理学对黄芪-辛夷药对的活性成分、靶点蛋白和通路等进行分析,结果显示黄芪-辛夷药对共有48个有效成分,对应的潜在靶点共306个,包括PTGS2、HSP90、CALM1、NOS2、CHRM1等;GO富集和KEGG通路分析显示核心靶点参与对外源性刺激的反应、氧化还原酶活性等多项进程,并通过神经活性配体-受体相互作用通路、钙离子信号通道等通路作用于AR,分子对接结果显示黄芪-辛夷可能通过细辛素、芒柄花素、山柰酚、槲皮素作用于PTGS2、CHRM1、CYP1B1等靶点发挥治疗AR的作用。基于上述结论进行体内实验验证,结果证实黄芪-辛夷药对能够有效降低AR小鼠血清、肺泡灌洗液以及鼻腔灌洗液中组胺、总IgE、RW特异性IgE、TNF-α和IL-6等炎性因子的水平,升高抗炎因子IL-10的水平,抑制炎症反应的发展,显著改善AR小鼠挠鼻和喷嚏症状,并降低肺组织中PTGS2、HSP90、NOS2蛋白的表达水平。因此,本研究表明黄芪-辛夷药对可能是通过抑制HSP90/PTGS2/NOS2通路进而抑制炎症反应、缓解AR小鼠的症状从而发挥治疗AR的作用。

基于整合药理学和实验验证探讨健脾除痰解毒方干预肺癌的作用机制

基于整合药理学和实验验证探讨健脾除痰解毒方(Jianpi Chutan Jiedu Decoction,JCJD)干预肺癌的作用机制。采用中医药整合药理学研究平台(Integrative Pharmacology-based Research Platform of Traditional Chinese Medicine,TCMIP)V2.0,检索并获取健脾除痰解毒方靶标及功能信息,以及肺癌疾病靶标及功能信息,借助中医关联网络挖掘平台构建“疾病-方剂”关联网络,并通过网络拓扑特征计算、自定义多维关联网络可视化(方剂-中药材-核心靶标-通路-疾病)以及基因本体(GO)功能和依托Reactome数据库的Pathway信息进行富集分析,发现健脾除痰解毒方干预肺癌的关键网络靶标及其作用机制。最后通过动物实验进一步验证整合药理学结果。结果共获得健脾除痰解毒方干预肺癌的核心靶标53个;GO富集分析得到生物过程有20种条目,细胞组分有11种条目,分子功能有20种条目;Reactome Pathway富集分析得到11个条目,主要涉及呼吸电子传递、TP53调节代谢基因、细胞内受体的SUMO化、白细胞介素(IL)-4和IL-13通路等信号通路。动物实验结果显示与模型组比较,联合组肿瘤组织中乳酸含量明显下降(P<0.05),联合组可明显上调肿瘤组织中磷酸酯酶与张力蛋白同源物(PTEN)蛋白平均光密度值(P<0.05),降低丙酮酸激酶M2(PKM2)和己糖激酶2(HK2)蛋白平均光密度值(P<0.05);与模型组比较,联合组可明显上调肿瘤组织中肿瘤抑制蛋白(P53)、PTEN mRNA及蛋白表达(P<0.01,P<0.05),降低肿瘤组织中TP53诱导的糖酵解与凋亡调控因子(TIGAR)、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)、PKM2、HK2 mRNA及蛋白表达(P<0.01)。综上,健脾除痰解毒方通过TP53调节代谢基因来下调葡萄糖代谢,从而抑制肺癌增殖。

基于网络药理学和实验验证探讨麦门冬汤治疗特发性肺纤维化的作用机制

目的:利用网络药理学方法并结合实验研究,深入探究麦门冬汤对特发性肺纤维化的治疗作用及其机制。方法:采用中药系统药理学数据库TCMSP、中国传统医学百科全书ETCM和SwissADME筛选并确定麦门冬汤中的活性成分。接着利用PubChem、SwissTargetPrediction和Uniport数据库挑选出中药活性成分的潜在作用靶标。借助GeneCards和OMIM数据库获取特发性肺纤维化的靶点基因。Venn diagrams绘图工具筛选出中药与疾病的交集靶点,利用Cytoscape3.9.1软件构建“中药-活性成分-疾病-靶点”网络关系图,并通过CytoNCA插件构建蛋白质相互作用网络,筛选得到核心靶点蛋白。运用DAVID进行GO及KEGG通路富集分析。最后使用博来霉素建立SD大鼠肺纤维化模型,观察大鼠肺组织肉眼标本及病理切片,并对其进行实时荧光定量PCR分析,比较治疗组与对照组TGF-β1、α-SMA、IL-4、IFN-γ、LC3-Ⅱ、beclin1的mRNA表达水平。结果:本研究共筛选得到麦门冬汤治疗IPF的作用靶点402个,其中核心靶点50个,对应5种中药的159种有效成分。GO富集分析和KEGG富集分析涉及PI3K-AKT信号通路、MAPK信号通路等信号通路治疗特发性肺纤维化。动物实验结果显示,与模型对照组相比,麦门冬汤治疗组可显著下调TGF-β1、α-SMA、IL-4 mRNA的相对表达水平(P<0.05),显著上调LC3-Ⅱ、beclin1、IFN-γmRNA的相对表达水平(P<0.05)。结论:本研究提示,麦门冬汤中关键活性成分可能在细胞自噬、炎症反应、巨噬细胞极化等生物过程方面发挥作用,发挥改善肺纤维化的作用。

基于网络药理学、分子对接及实验验证探讨滋肾健脾化瘀片对糖尿病视网膜病变的干预机制

目的运用网络药理学方法和分子对接技术探讨滋肾健脾化瘀片(山萸肉、三七、黄芪、葛根、鸡血藤、生地黄)治疗糖尿病视网膜病变(DR)的作用机制,并通过体外实验进行验证。方法(1)利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)及BATMAN-TCM数据库筛选滋肾健脾化瘀片的有效成分及其对应的靶点蛋白。利用GeneCards、OMIM及TTD数据库检索DR疾病相关靶点。利用VENNY 2.1.0平台对药物活性成分靶点与DR疾病相关靶点取交集(共同靶点),即为滋肾健脾化瘀片治疗DR的潜在作用靶点。构建“中药-活性成分-共同靶点”网络,筛选出滋肾健脾化瘀片治疗DR的关键活性成分。将共同靶点导入STRING数据库,获取PPI网络关系,并筛选出核心靶点。运用Metascape平台对共同靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析。将关键活性成分及核心靶点通过Autodock 4软件进行分子对接验证。(2)制备滋肾健脾化瘀片含药血清及空白血清。将人视网膜微血管内皮细胞(HRmECs)随机分成5组:对照组(低糖DMEM培养基+10%空白血清)、高糖组(高糖DMEM培养基+10%空白血清)及滋肾健脾化瘀片含药血清低、中、高剂量组(高糖DMEM培养基+10%低、中、高剂量含药血清),培养48 h后进行检测。采用CCK-8法检测HRmECs细胞增殖活性;RT-qPCR法检测HRmECs细胞中IL-1β、AKT1、VEGFA、TP53 mRNA表达水平。结果(1)共筛选出滋肾健脾化瘀片治疗DR的潜在作用靶点(共同靶点)74个;9个关键活性成分包括槲皮素、芒柄花黄素、毛地黄黄酮、β谷甾醇、山柰酚、毛蕊异黄酮、γ-氨基丁酸、豆甾醇、异鼠李亭;12个核心靶点:IL-1β、PPARG、NOS3、CXCL8、IL-6、AKT1、TNF、INS、EGF、VEGFA、TP53、PTGS2。GO功能及KEGG富集分析显示核心靶点主要参与了炎症反应、蛋白质磷酸化的正调控、细胞迁移等生物过程,以及NF-κB信号通路、AGE-RAGE信号通路、HIF-1通路、TNF通路、PI3K-AKT通路等。关键活性成分与核心靶点均具有较好的结合亲和力。(2)与对照组比较,高糖组HRmECs细胞活性显著降低(P<0.01);细胞中VEGFA、TP53、IL-1βmRNA表达水平显著升高(P<0.01),AKT1 mRNA表达水平显著降低(P<0.01)。与高糖组比较,滋肾健脾化瘀片含药血清低、中、高剂量组的HRmECs细胞活性均显著升高(P<0.05,P<0.01),并呈浓度依赖性;含药血清高剂量组细胞的VEGFA、TP53、IL-1βmRNA表达水平显著降低(P<0.05,P<0.01),而AKT1 mRNA表达水平显著升高(P<0.01)。结论滋肾健脾化瘀片可能通过槲皮素、山柰酚、毛地黄黄酮等多种活性成分,作用于IL-1β、IL-6、VEGFA等核心靶点,以及NF-κB信号通路、AGE-RAGE信号通路、PI3K-AKT通路等关键通路,从而发挥对DR的治疗作用。

基于生物信息学和体外实验验证的肾康注射液治疗肾纤维化作用机制研究

目的 利用生物信息学及体外实验探讨肾康注射液(Shenkang injection, SKI)治疗肾纤维化(renal fibrosis, RF)的作用机制与物质基础。方法 利用GEO数据库筛选RF差异表达基因,借助CMAP数据库,基于基因表达谱相似性原理,重定位出具有调控RF作用的药物,然后通过分子指纹相似性分析筛选出SKI潜在治疗RF的成分;同时基于网络药理学预测SKI调控RF的核心靶点及通路;最后,通过分子对接和细胞实验进行验证。结果 基于GEO数据库筛选到2个RF相关的数据集,CMAP重定位到3个共同的RF治疗药物(saracatinib、dasatinib、PP-2),分子指纹相似性分析发现,RF治疗药物与salvianolic acid B、hydroxysafflor yellow A等5个SKI成分的结构相似性较高。分子对接结果发现,salvianolic acid B、hydroxysafflor yellow A等成分与SKI调控的潜在治疗RF的核心靶标MMP1、MMP13等均有良好的结合能力。网络药理学分析提示,SKI核心靶点主要富集在Relaxin和AGE-RAGE等信号通路。细胞实验表明,SKI可显著降低RF模型细胞AGE-RAGE信号通路中AGER、NFKB1、COL1A1、SERPINE1、VEGFC和Relaxin信号通路中MMP1、MMP13的mRNA表达水平,显著升高RXFP1的mRNA表达水平。结论 SKI可通过调控Relaxin和AGE-RAGE信号通路来发挥治疗RF的作用,其物质基础可能为salvianolic acid B、hydroxysafflor yellow A等成分。

单边双针双线摆动缝合轨迹设计及实验验证

针对单边双针双线缝合头插刺机构无法缝制3 mm以上厚度预制体的问题,提出一种不对称的8字形运动轨迹并对插刺机构的运动轨迹进行了设计。首先,基于单边双针双线缝合工艺对插刺机构运动学进行分析,确定摆动插刺机构各构件的尺寸;其次,在ADAMS中构建机构模型并进行轨迹分析;最后,通过实验样机进行缝合实验。实验结果表明,设计的缝合机构可将实际缝合厚度不足3 mm提高到8 mm,并在缝合过程中形成稳定线环,验证了不对称8字形缝合工艺及摆动插刺机构的可靠性。

基于UPLC-Q-TOF-MS结合网络药理学和实验验证探讨扶正化纤方治疗肝纤维化的作用

目的基于UPLC-Q-TOF-MS联合网络药理学和实验验证探究扶正化纤方有效化学成分,探究其治疗肝纤维化的作用机制。方法通过UPLC-Q-TOF-MS/MS技术分析扶正化纤方的有效成分。从药物代谢动力学、靶点信息、GO富集及KEGG Pathway等方面进行分析扶正化纤方潜在靶点及作用机制。采用四氯化碳(CCl_(4))诱导肝纤维化小鼠,给予扶正化纤方验证网络药理学筛选的关键通路及靶点,进一步提升其预测结果的准确性。结果共鉴定出35种有效化学成分,主要为皂苷类及有机酸类化合物。网络药理学经筛选获得药物靶点669个,共同靶点440个,获取核心靶点5个,关键有效成分11个。预测主要作用的信号转导通路为PI3K-Akt、FOXO、NF-κB信号通路等;体内实验证实扶正化纤方通过PI3K/AKT、FOXO、NF-κB信号通路改善小鼠肝纤维化。结论扶正化纤方抗肝纤维化具有多通路、多靶点的特点,可通过下调PI3K、AKT、NF-κB、上调FOXO起到抗肝纤维化的作用。