基于网络药理学与实验验证探讨肉桂酸治疗慢性心力衰竭的作用机制

目的采用网络药理学、分子对接及体外实验验证的方法,探讨肉桂酸治疗慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)的潜在靶点及作用机制。方法通过网络药理学在线数据库预测肉桂酸靶点及CHF靶点,取交集靶点于String数据库构建蛋白互作网络,通过Cytoscape 3.7.2软件进行可视化分析,筛选出核心靶点,使用Metascape数据库进行GO和KEGG富集分析,预测肉桂酸治疗CHF的作用机制,采用分子对接技术及体外实验验证上述结果。结果网络药理学分析结果发现,肉桂酸潜在靶点187个,与6094个CHF疾病靶点相交,得到132个交集靶点,涉及CASP3、JUN、PTGS2、MMP9、TLR4等10个核心靶点。GO和KEGG富集分析显示,肉桂酸治疗CHF的作用主要与细胞对活性氧的反应、对氧化应激的反应等生物过程有关,涉及细胞凋亡等信号通路。分子对接结果显示,肉桂酸与10个核心靶点均具有良好的结合活性。体外实验结果显示,肉桂酸能显著降低心肌细胞H9c2凋亡率及活性氧水平(P<0.05),降低c-Jun、PTGS2、MMP9、TLR4 mRNA表达水平(P<0.05)和caspase-9、caspase-3、Bax蛋白表达水平(P<0.05),升高Bcl-2蛋白表达水平(P<0.05);使用乙酰半胱氨酸后,细胞凋亡率、活性氧水平及Bax蛋白表达水平显著降低(P<0.05),Bcl-2蛋白表达水平显著升高(P<0.05),与肉桂酸作用一致。结论肉桂酸能够调节多个信号靶点、抑制心肌细胞氧化应激损伤及细胞凋亡,发挥治疗CHF的作用,肉桂酸是苓桂术甘汤防治CHF的重要物质基础之一。

基于PI3K/Akt信号通路探讨肉桂酸保护H_(2)O_(2)诱导H9c2细胞损伤的作用机制

目的:探讨肉桂酸对H_(2)O_(2)诱导的心肌细胞H9c2损伤的保护作用及与PI3K/Akt信号通路的关系。方法:借助生物信息学预测慢性心力衰竭的作用机制,利用H_(2)O_(2)(100μmol/L)诱导心肌细胞H9c2构建氧化应激损伤模型,设正常组、模型组、肉桂酸(1、2、4μmol/L)组,采用CCK8法检测肉桂酸(1、2、4μmol/L)对H2O2诱导的H9c2细胞活力的影响,Hochest33342/PI双染色法和流式细胞术检测细胞凋亡,流式细胞术检测细胞ROS水平,比色法检测氧化应激标志物SOD、MDA、LDH、GSH和CAT水平,RTqPCR法检测细胞PI3K、Akt、caspase9、caspase3、Bax、Bcl2 mRNA水平,Western blot法检测细胞PI3K、pPI3K、Akt、pAkt、caspase3蛋白表达。加入LY294002(PI3K抑制剂)后对细胞凋亡率、ROS、SOD、MDA、LDH、GSH、CAT水平,PI3K、pPI3K、Akt、pAkt、caspase3蛋白表达进行检测。结果:生物信息学分析出慢性心力衰竭的发生、发展主要与PI3K/Akt信号通路有关。体外实验结果显示,肉桂酸能显著提高H_(2)O_(2)诱导后心肌细胞活力(P<0.01),降低细胞凋亡率和ROS、MDA、LDH水平(P<0.01),提高SOD、GSH、CAT水平(P<0.01),下调caspase9、caspase3、Bax mRNA水平和caspase3蛋白表达(P<0.05),上调PI3K、Akt、Bcl2mRNA水平和pPI3K、pAkt蛋白表达(P<0.05)。加入LY294002后,逆转了对肉桂酸对心肌细胞H9c2的上述作用(P<0.05)。结论:肉桂酸可通过调控PI3K/Akt信号通路抑制H_(2)O_(2)诱导的心肌细胞H9c2氧化应激损伤和细胞凋亡,保护心肌细胞。

基于网络药理学与体外实验探讨茯苓酸治疗心肌纤维化的作用机制

目的:基于网络药理学与体外验证实验探讨茯苓酸治疗心肌纤维化(myocardial fibrosis,MF)的作用机制。方法:借助SwissTargetPrediction、GeneCards等数据库预测茯苓酸、氧化应激及MF靶点,取三者交集靶点于STRING数据库构建蛋白互作(PPI)网络,借助Cytoscape 3.7.2软件进行可视化分析,筛选出核心靶点,使用Metascape数据库进行GO和KEGG富集分析,预测茯苓酸治疗MF的作用机制,采用分子对接技术及大鼠心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts,CFs)实验加以验证。结果:预测发现,茯苓酸潜在靶点164个、氧化应激靶点3040个、MF靶点4441个,三者交集靶点84个,涉及Bcl-2、PTGS2、Bcl-2L1、MMP-2等9个核心靶点。GO分析发现,生物过程主要作用于抗氧化活性、对缺氧的反应。KEGG分析显示,茯苓酸治疗MF的主要信号通路为PI3K/Akt。分子对接结果显示,茯苓酸与Bcl-2、PTGS2、Bcl-2L1、MMP-2等9个核心靶点均具有良好的结合活性。体外实验结果显示,茯苓酸(5、10、20μmol/L)能显著抑制CFs迁移能力(P<0.01),降低ROS、MDA水平(P<0.05),升高SOD水平(P<0.05),下调CollagenⅠ、CollagenⅢ、MMP-9、MMP-2、PTGS2 mRNA水平(P<0.05)和CollagenⅠ、CollagenⅢ、α-SMA蛋白表达(P<0.05),上调PI3K、Akt、Bcl-2、Bcl-2L1 mRNA水平(P<0.05)和p-PI3K、p-Akt蛋白表达(P<0.05)。采用PI3K抑制剂(LY294002)后,茯苓酸对CFs细胞中ROS、SOD、MDA、CollagenⅠ、CollagenⅢ、α-SMA、p-PI3K、p-Akt作用被逆转(P<0.05)。结论:表明茯苓酸能够抑制CFs氧化应激损伤和心肌纤维化,该作用与其调控PI3K/Akt信号通路密切相关。

苓桂术甘汤对心梗后慢性心衰大鼠线粒体分裂-融合及Sirt3/AMPK信号通路的影响

目的:探讨苓桂术甘汤对心肌梗死(MI)后慢性心力衰竭(CHF)大鼠线粒体分裂-融合及沉默信息调节因子3(Sirt3)/单磷酸腺苷依赖的蛋白激酶(AMPK)信号通路的影响。方法:SD大鼠随机分为假手术组(生理盐水,仅穿线不结扎)、模型组(生理盐水,结扎冠状动脉左前降支近心端)、苓桂术甘汤组(4.2 g·kg^(-1))、卡托普利组(0.00257 g·kg^(-1)),每组10只,连续给药28 d。彩色多普勒超声成像仪检测大鼠心功能参数变化;苏木素-伊红(HE)染色观察心脏病理学改变;免疫荧光法检测活性氧(ROS)水平;JC-1法检测线粒体膜电位;比色法检测三磷酸腺苷(ATP)水平、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ);原位末端标记法(TUNEL)染色检测心肌组织细胞凋亡率;蛋白免疫印迹法(Western blot)检测Sirt3、磷酸化(p)-AMPK、磷酸化动力相关蛋白1(p-Drp1)、线粒体分裂蛋白1(Fis1)、线粒体分裂因子(MFF)、视神经萎缩蛋白1(OPA1)蛋白表达水平。结果:与假手术组比较,模型组大鼠左室舒张末期内径(LVIDd)、左室收缩末期内径(LVIDs)显著升高(P<0.01),左室短轴缩短率(LVFS)、左室射血分数(LVEF)显著降低(P<0.01);心肌组织出现炎性细胞浸润,病理损伤明显,ROS、MDA水平与心肌细胞凋亡率显著升高(P<0.01),SOD水平、ATP含量、膜电位显著降低(P<0.01);线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ)显著降低(P<0.01);p-Drp1、Fis1、MFF蛋白水平显著上调(P<0.01),Sirt3、p-AMPK、OPA1蛋白水平显著下调(P<0.01)。与模型组比较,苓桂术甘汤组与卡托普利组LVIDd和LVIDs显著降低(P<0.01),LVEF和LVFS显著升高(P<0.01),心肌组织炎性细胞浸润与病理损伤明显减轻,ROS、MDA水平与心肌细胞凋亡率显著降低(P<0.01),SOD水平、ATP含量、膜电位显著升高(P<0.01);线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ)显著升高(P<0.01);p-Drp1、Fis1、MFF蛋白表达显著下调(P<0.01),Sirt3、p-AMPK、OPA1蛋白表达显著上调(P<0.01)。结论:苓桂术甘汤可缓解心肌细胞氧化应激与细胞凋亡损伤,改善线粒体功能,其作用可能与线粒体分裂-融合、Sirt3/AMPK信号通路有关。

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