基于TLR4/TNF⁃α/MMP⁃9信号通路研究马钱子水提物改善类风湿关节炎大鼠疼痛的作用机制

基于Toll样受体4(Toll⁃like receptors 4,TLR4)/肿瘤坏死因子⁃α(tumor necrosis factor⁃α,TNF⁃α)/基质金属蛋白酶⁃9(matrix metalloproteinase⁃9,MMP⁃9)信号通路探索马钱子水提物(aqueous extract of Strychni Semen,SA)改善类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)大鼠疼痛的作用机制。首先通过TCMSP、TCMID、ETCM等数据库以及相关文献查找马钱子的主要化学成分;借助TargetNet和SwissTargetPrediction等数据库查找马钱子化学成分的主要作用靶点;通过GeneCards、OMIM和TTD等数据库获取RA和疼痛的主要靶点;Venny 2.1.0平台获取三者的交集靶点;利用STRING平台和Cytoscape 3.6.1软件构建蛋白互作网络。随后利用AutoDock Vina软件进行分子对接验证。最后建立Ⅱ型胶原诱导型关节炎(typeⅡcollagen⁃induced arthritis,CIA)大鼠模型,up⁃down法和丙酮法检测大鼠机械痛敏及冷痛敏反应,评价SA对CIA大鼠的镇痛作用;通过苏木素⁃伊红(hematoxylin⁃eosin,HE)染色评价CIA大鼠关节组织病理学变化。采用免疫组织化学法、蛋白免疫印迹法(Western blot)检测关键靶点蛋白的表达水平,实时荧光定量聚合酶链式反应法(real⁃time PCR)检测关键靶点mRNA的表达水平。网络预测结果表明,马钱子可能通过作用于TLR4/TNF⁃α/MMP⁃9信号通路发挥镇痛作用。进一步分子对接结果显示,SA主要活性成分马钱子碱与TLR4、TNF⁃α、MMP⁃9蛋白受体均有较强结合能力。实验验证结果显示,SA对CIA大鼠的机械刺激痛敏及丙酮刺激冷痛敏反应均具有较好的改善作用(P<0.05,P<0.01),且可显著降低CIA大鼠关节组织病理学评分(P<0.01);此外,SA中、高剂量可显著降低TNF⁃α、TLR4、MMP⁃9蛋白和mRNA表达水平(P<0.05,P<0.01)。综上,SA对CIA大鼠机械刺激痛敏、丙酮刺激冷痛敏反应及关节组织病理改变均具有较好的改善作用,其作用机制可能与抑制TLR4/TNF⁃α/MMP⁃9信号通路过度活化有关。

川芎嗪联合神经干细胞移植干预脑缺血再灌注大鼠的作用机制研究

该文旨在研究川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)联合神经干细胞(neural stem cells,NSCs)移植对大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型大鼠的干预作用,并基于干细胞生物学行为调控探讨TMP联合NSCs移植对缺血性脑卒中的作用机制。将MCAO大鼠按神经功能评分随机分为模型组、TMP组、神经干细胞移植(NSCs)组和TMP联合神经干细胞移植(TMP+NSCs)组,同时设立假手术组。以神经功能评分来评价TMP联合NSCs移植对MCAO大鼠神经功能的改善情况;分别以BrdU、BrdU/DCX、BrdU/NeuN和BrdU/GFAP免疫荧光标记法评价NSCs的增殖、迁移、分化情况;蛋白免疫印迹检测基质细胞衍生因子1(SDF-1)、趋化因子C-X-C-基元受体4(CXCR4)的蛋白表达及氧化应激通路核因子E2相关因子2(Nrf2)、胞浆蛋白伴侣分子1(KEAP1)、血红素加氧酶1(HO-1)、醌氧化还原酶1(NQO1)的蛋白表达,研究TMP联合NSCs发生迁移的作用机制。结果发现,TMP联合NSCs移植可以显著改善MCAO大鼠神经功能评分;免疫荧光染色结果显示TMP组、NSCs组、TMP+NSCs组的BrdU^(+)、BrdU^(+)/DCX^(+)、BrdU^(+)/NeuN^(+)、BrdU^(+)/GFAP^(+)细胞数均明显升高,且以联合治疗组最明显;进一步的蛋白免疫印迹结果分析发现TMP组、NSCs组、TMP+NSCs组的CXCR4蛋白表达均显著升高,Nrf2、HO-1、NQO1的蛋白表达上调,KEAP1蛋白表达降低。该研究表明TMP以及NSCs移植均可促进NSCs增殖、迁移和分化,进而促进神经功能恢复,两者联合作用更佳,其作用机制可能与激活Nrf2/HO-1/CXCR4通路有关。

体外诱导中性粒细胞胞外诱捕网形成条件的优选及验证

旨在优选体外诱导中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)形成的条件,以建立相对稳定的实验技术平台。通过比较不同条件,包括大鼠和小鼠等常用的实验动物,利用percoll密度梯度离心法分离骨髓中性粒细胞、外周血中性粒细胞等多种细胞来源,采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)和佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯(phorbol 12-myristate 13-acetate,PMA)不同诱导剂体外诱导,通过MPO/CitH3/DAPI免疫荧光标记法以及细胞培养上清游离DNA(cell free DNA,cfDNA)含量检测综合评价,筛选体外诱导NETs形成的优选条件;在上述平台选择基础上,进一步通过给予中药有效单体川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)进行验证,综合评估优选的体外NETs诱导条件的稳定性。结果显示,包被多聚赖氨酸可一定程度促进小鼠骨髓中性粒细胞NETs形成。LPS和PMA均可显著促进小鼠骨髓中性粒细胞MPO、CitH3蛋白表达,并提高大鼠外周血中性粒细胞培养上清中cfDNA含量;且与LPS相比,PMA诱导cfDNA水平升高更显著(P<0.05)。与PMA共孵育后小鼠骨髓中性粒细胞、大鼠骨髓中性粒细胞和大鼠外周血中性粒细胞中MPO、CitH3蛋白表达均显著升高,以大鼠外周血中性粒细胞升高最明显。TMP可以显著下调PMA诱导的大鼠外周血中性粒细胞中MPO、CitH3和NE蛋白的表达。综上,PMA诱导大鼠外周血中性粒细胞是体外诱导NETs形成的较优条件。该研究为基于NETs的体外研究提供优选平台,并为以调控NETs为靶标的中药作用研究提供前期基础。

川芎嗪激活Nrf2/HO-1/CXCR4通路调控神经干细胞迁移干预缺血再灌注大鼠的作用机制

以核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)/血红素加氧酶1(heme oxygenase 1,HO-1)/趋化因子C-X-C-基元受体4(C-X-C motif chemokine receptor 4,CXCR4)通路为切入点,探讨川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)干预大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型大鼠脑内神经干细胞(neural stem cells,NSCs)迁移的作用机制。SD大鼠分为假手术组、模型组、TMP 20 mg·kg^(-1)组和TMP 40 mg·kg^(-1)组;通过神经功能缺失评分评价神经功能损伤;免疫荧光法检测脑组织5-溴脱氧尿苷(5-bromodeoxyuridine,BrdU)/双皮质素(doublecortin,DCX)双标细胞;观察TMP对C17.2细胞迁移的影响;蛋白免疫印迹法检测脑组织和C17.2细胞中Nrf2、HO-1、p62、醌氧化还原酶1[NAD(P)H quinone oxidoreductase 1,NQO1]、基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived factor 1,SDF-1)、CXCR4蛋白表达。结果显示,大鼠脑缺血7、21 d后,神经功能损伤评分及BrdU+/DCX+细胞显著升高,脑组织中Nrf2及CXCR4表达均显著升高;与模型组相比,TMP 40 mg·kg-1可显著降低神经功能评分,进一步升高BrdU+/DCX+细胞数量及Nrf2、CXCR4及SDF-1表达;此外TMP可以显著促进C17.2细胞迁移,且时间以及剂量依赖性提高p62、Nrf2、HO-1、NQO1表达,TMP 50μg·mL^(-1)给药12 h表达量最高(P<0.01)。综上,TMP可通过活化Nrf2/HO-1/CXCR4通路,促进NSCs迁移从而发挥抗缺血再灌注损伤作用。该研究为TMP在缺血性脑卒中疾病中的应用提供了实验支持。

芪芎药对干预缺血性脑卒中网络调控作用特征及配伍功效分析

基于“药对-疾病”关联网络,探索黄芪-川芎(芪芎)药对改善气虚血瘀治疗缺血性脑卒中的作用特点及二者配伍机制。通过中药系统药理分析数据库(TCMSP)、SwissTargetPrediction数据库筛选芪芎药对的有效成分并预测候选靶标;检索人类基因(GeneCards)、DrugBank、在线人类孟德尔遗传(OMIM)及药物靶标(TTD)等数据库获取缺血性脑卒中的相关基因靶标;通过STRING与Cytoscape 3.9.1软件利用病证相关基因和药对候选靶标的相互作用信息构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络,根据网络拓扑特征值筛选核心靶点;并基于Metascape平台和DAVID数据库整合生物分子相互作用信息,进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析及生物功能挖掘,进一步探索芪芎药对作用机制及配伍特点。结果显示,候选生物学过程主要涉及免疫调节、血液循环调控、神经递质调控、氧化应激调节等功能模块,富集于血脂与动脉粥样硬化、钙信号通路和血小板活化等通路。且黄芪和川芎作用特点各有侧重,黄芪主要维持机体免疫平衡和生长因子调控反应,川芎则重在改善循环系统并参与激素代谢功能,提示芪芎药对多靶点、多途径协同治疗缺血性脑卒中的配伍机制。进一步通过实验验证,发现芪芎药对可显著下调关键靶点TLR4、NF-κB、IL-1β、F2R、PLCβ1和MYLK的表达。该研究初步揭示芪芎药对可能通过矫正免疫失调、血液循环障碍及炎症反应以发挥活血行血、益气清络的精气血三补功效,进而为其后续改善气虚血瘀治疗缺血性脑卒中的临床研究提供了支持,也为中药“相须”七情配伍的现代生物学内涵解析提供新思路。

基于Src/PI3K/Akt信号通路研究草乌甲素抑制类风湿关节炎骨破坏的作用机制

基于非受体酪氨酸激酶(sarcoma receptor coactivator,Src)/磷脂酰肌醇3⁃激酶(phosphatidylinositol 3⁃kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信号通路探索草乌甲素改善实验性类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)骨破坏的作用机制。通过GeneCards、PharmGKB和OMIM数据库收集RA骨破坏的关键靶点,利用SwissTargetPrediction和PharmMapper数据库收集草乌甲素的潜在靶点,借助Venny 2.1.0平台获得交集靶点,运用STRING数据库及Cytoscape 3.8.0进行蛋白互作(protein⁃protein interaction,PPI)网络构建及拓扑分析。在DAVID数据库进行基因功能注释(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,运用AutoDock Vina对草乌甲素与关键靶点进行分子对接和结合能力预测。最后建立NF⁃κB配体受体激活物(receptor activator of nuclear factor⁃κB,RANKL)诱导体外破骨细胞分化模型,采用定量实时聚合酶连锁反应法(quantitative real⁃time polymerase chain reaction,qRT⁃PCR)检测相关靶点mRNA表达水平,免疫荧光法、蛋白免疫印迹法检测关键靶点蛋白表达水平。结果发现,药物⁃疾病靶点共29个,Src为草乌甲素抗RA骨破坏的核心靶点。KEGG富集分析发现草乌甲素可能通过调控Src/PI3K/Akt信号通路发挥抗RA骨破坏的作用。分子对接结果显示,草乌甲素与Src、磷脂酰肌醇⁃4,5⁃二磷酸3⁃激酶(phosphatidylinositol⁃4,5⁃diphosphate 3⁃kinase,PIK3CA)和Akt1均有较好的结合能力。实验验证结果显示,草乌甲素不仅剂量依赖性地抑制破骨细胞分化相关基因组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)、基质金属蛋白酶⁃9(matrix metalloproteinase⁃9,MMP⁃9)mRNA的表达(P<0.01),还显著降低体外破骨细胞中p⁃c⁃Src、PI3K及p⁃Akt的表达(P<0.01)。综上,草乌甲素可能通过调控Src/PI3K/Akt信号通路抑制RA骨破坏。该研究为草乌甲素改善RA骨破坏提供实验支撑,也将为草乌甲素的临床应用奠定基础。