基于GEO数据库的玉液汤防治糖尿病肾病lncRNA-miRNA-mRNA转录网络的整合研究

目的:挖掘玉液汤防治糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)的三元转录网络,预测其防治DN的生物标志物及作用机制。方法:利用TCMSP、Pharmmapper、Uniprot数据库预测玉液汤的关键活性成分及其靶蛋白,采用GEO数据库筛查正常及DN患者的差异表达的信使核糖核酸(mRNA)和微小RNA(miRNA),将玉液汤预测靶点与DN差异表达的mRNAs(DEmRNAs)取交集得到玉液汤防治DN的靶点,利用String在线平台对其绘制蛋白质相互作用(PPI)网络,并利用Metascape平台对其进行基因本体GO功能富集分析和京都基因与基因组百科全书KEGG通路富集分析;利用Cytoscape 3.6.1软件构建玉液汤防治DN的活性成分-靶点网络。将PPI网络中的玉液汤治疗DN的靶点导入Cytoscape软件进行拓扑分析,利用Cytohubba插件筛选核心靶点,使用miRDB、miRWalk和TargetScan数据库预测核心靶点相关的miRNAs并与DN差异表达的miRNAs(DEmiRNA)取交集,将交集miRNAs导入Starbase数据库预测与之相关的长链非编码核糖核酸(lncRNA),筛选与DN有关的lncRNA;利用Discovery Studio 2019软件进行核心化合物-核心靶点的分子对接验证。链脲佐菌素(STZ)联合高脂高糖饲料诱导DN大鼠模型,给予玉液汤2.6 g/kg干预,观察各组大鼠体质量变化、空腹血糖水平及肾脏组织病理形态,检测尿蛋白、血肌酐和尿素氮含量;采用荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)验证差异基因,利用Cytoscape软件构建玉液汤防治DN的lncRNA-miRNA-mRNA的竞争性内源RNA(ceRNA)网络。结果:预测获得玉液汤防治DN的ceRNA网络由17个关键的lncRNAs、10个关键的miRNAs和13个关键的mRNAs构成。经实验验证,在ceRNA网络中,与模型对照组相比,玉液汤2.6 g/kg组大鼠尿蛋白、血肌酐和尿素氮的含量显著降低(P<0.01),核富集丰富转录本1(Neat1)、X非活性特异性转录本(Xist)、肺腺癌转移性相关转录本1(Malat1)的lncRNA表达和胱天蛋白酶1(Casp1)、组织蛋白酶B(Ctsb)、组织蛋白酶D(Ctsd)的mRNA表达显著下调,miR-361-3p、miR-193a-3p和miR-139-5p的miRNA表达显著上调(P<0.01);GO和KEGG分析发现关键靶点主要通过调控细胞凋亡、NOD样受体信号通路、MAPK信号通路、IL-17信号通路、TGF-β信号通路和PI3K-AKT信号通路等参与肾脏的炎症、纤维化、氧化应激、细胞凋亡和自噬等生物学过程,分子对接结果显示活性成分叶酸、毛蕊异黄酮、槲皮素、淫羊藿苷Ⅰ与核心靶点结合良好。结论:玉液汤可能通过影响糖尿病肾病大鼠lncRNA-miRNA-mRNA转录网络保护肾脏,抑制肾脏炎症,涉及多成分、多靶点、多途径协同作用。