PI3K/AKT信号通路参与菖蒲参麦方改善急性脑梗死后神经功能缺损的分子机制

[目的]基于网络药理学、分子对接技术探讨菖蒲参麦方治疗急性脑梗死(ACI)的潜在分子机制,并通过动物实验初步验证。[方法]通过中医药系统药理学平台(TCMSP)、中药分子机制生理信息学分析工具(BATMAN-TCM)数据库检索菖蒲参麦方活性成分及成分靶点,通过人类基因数据库(GeneCards)、在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)、遗传药理学与药物基因组学数据库(PharmGkb)、DrugBank数据库获取ACI的潜在靶点,映射后通过Cytoscape 3.9.1软件构建菖蒲参麦方治疗ACI的“活性成分-潜在作用靶点”网络图。利用蛋白互作网络数据库(STRING)构建蛋白互作用网络图(PPI)并筛选得到核心靶点基因。运用R语言软件进行基因本体(GO)富集分析及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。最后采用Autodock软件进行分子对接处理,用Pymol软件对其绘图观察核心靶点与核心活性成分氢键的形成情况。构建大鼠大脑中动脉梗死(MCAO)模型,通过改良神经功能评分(mNSS)、抓力实验、转棒实验、2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)染色、免疫蛋白印迹(Western Blot)实验初步验证药效、药理学及分子对接结果。[结果]菖蒲参麦方活性成分靶点与ACI靶点相映射得到270个菖蒲参麦方治疗ACI潜在靶点,对应55个活性成分。PPI网络分析计算后筛选得到ESR1、MAPK14、AKT1、Caspase-3、Caspase-9共5个核心靶点。GO功能富集分析得到3 129个条目,富集后发现其主要参与对氧气的反应、对异物的反应等生物过程。KEGG通路富集分析共筛选得到188条信号通路筛选后提示其机制可能与AGE-RAGE、PI3K-AKT等信号通路相关。分子对接结果显示核心成分与核心靶点对接结果良好。动物实验表明菖蒲参麦方可改善大鼠神经功能,差异具有统计学意义(P<0.05),抓力及在转棒上的运动时间,减少脑梗死面积,差异均具有统计学意义(P<0.001);可上调p-AKT/AKT的比值、下调Caspase-9的表达,差异均具有统计学意义(P<0.001),其脑保护作用随着PI3K抑制剂LY294002的使用而被削弱。[结论]菖蒲参麦方治疗ACI的药理作用是通过多成分、多靶点及多通路的调控而实现的,其机制可能与激活PI3K/AKT信号通路相关。