基于网络药理学和细胞实验探索山奈酚治疗阿尔茨海默病的作用机制

目的 基于网络药理学和细胞实验探讨山奈酚治疗阿尔茨海默症的作用机制。方法 使用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)获取山奈酚相关靶点,基因表达综合数据库(GEO)获取阿尔茨海默病(GSE5281)的差异表达基因。使用DAVID数据库进行两者交集靶点的基因本体(GO)功能富集分析和京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。通过Autodock Vina实现分子对接。将SH-SY5Y细胞分为对照组、Aβ组和山奈酚组。对照组未经任何处理,Aβ组使用10μmol/L Aβ1-42干预处理,山奈酚组使用10μmol/Aβ1-42处理后再使用10μmol/L山奈酚干预处理。AnnexinⅤ-PI双染色法检测细胞凋亡,实时定量PCR和Western blot检测细胞中钙调蛋白1(CALM1)、毒蕈碱型乙酰胆碱受体M1(CHRM1)和蛋白磷酸酶3催化亚基α(PPP3CA)的表达水平。结果 共得到山奈酚相关靶点60个,阿尔茨海默病差异表达基因2 155个,山奈酚治疗阿尔茨海默病的潜在作用靶点6个。山奈酚治疗阿尔茨海默病潜在作用靶点的GO功能富集分析主要涉及磷蛋白磷酸酶活性的正向调节,突触后膜电位的调节,对钙离子的反应和G蛋白偶联受体信号通路的生物过程。KEGG通路富集分析主要包括钙信号通路,阿尔茨海默病和神经退行性疾病等。分子对接结果显示,山奈酚与CHRM1,CALM1和PPP3CA的结合能均<-5.0 kcal/mol。与对照组相比,Aβ组细胞凋亡增加(P<0.05);与Aβ组相比,山奈酚组细胞凋亡减少(P<0.05)。与Aβ组相比,山奈酚组细胞中CHRM1,CALM1和PPP3CA的mRNA和蛋白表达显著上调(P<0.05)。结论 山奈酚可能通过调节钙信号通路中的关键基因(CHRM1,CALM1和PPP3CA)改善SH-SY5Y细胞凋亡,从而发挥治疗阿尔茨海默病的作用。

基于网络药理学探讨淫羊藿治疗阿尔茨海默病的作用机制

目的基于网络药理学探索淫羊藿治疗阿尔茨海默病(AD)的分子机制。方法通过TCMSP数据库、BATMAN数据库筛选淫羊藿化学成分及主要活性成分,在TCMSP数据库中预测可能的靶点,与DrugBank和DisGeNET数据库中AD相关的基因相映射,获得淫羊藿调节AD的可能作用靶点。利用systemsDock进行分子对接,以验证靶点预测的可靠性。运用Cytoscape 3.6.1建立活性成分-靶点网络、蛋白相互作用(PPI)网络。进行Gene Ontology(GO)和通路分析以揭示淫羊藿治疗AD可能的作用机制。结果共筛130个化合物,11个活性成分,68个靶点,AD相关靶点35个。活性成分与核心靶点分子对接score值大于5的46个。按照错误发现率(FDR)<0.05的标准,GO分析得到BP条目175个,CC条目11个,MF条目22个,通路富集分析得到4条密切相关的通路,包含钙信号通路、神经活性配体-受体相互作用信号通路、血清素能突触、胆碱能突触。结论淫羊藿通过多活性成分、多靶点、多途径发挥AD治疗作用。

基于网络药理学和分子对接技术探讨羌活对心律失常的作用机制

目的基于网络药理学及分子对接技术探索羌活治疗心律失常的作用机制。方法采用中药系统药理数据库和分析平台(TCMSP)筛选羌活的有效成分及作用靶点;借助Genecards、OMIM数据获得心律失常疾病相关基因;应用STRING平台构建共同靶点蛋白互作网络(PPI);采用cytoscape 3.6.1软件构建药物-成分-靶点互作用网络,同时进行网络分析筛选分子对接的候选成分和靶点;通过cytoscape插件ClueGo对共同靶点进行GO(生物过程)富集分析,并应用R语言进行KEGG(京都基因与基因组百科全书)通路分析。最后,通过Autodock软件进行分子对接。结果从TCMSP中获取羌活有效成分10种,有效靶点138个,从Genecards、OMIM数据库种获取心律失常相关基因2048个,构建共同靶点的PPI网络以及“药物-成分-靶点”网络,获得羌活治疗心律失常的关键潜在靶点26个,包含CASP、PTGS2、JUN等。这些靶点主要涉及循环系统中的血管过程、神经元死亡的正调控、磷脂C活性的正调控等生物学过程;通路富集显示,这些靶点与心律失常和其他多种疾病(如乙型肝炎、1型人体免疫缺陷病毒感染等)同时相关,此外,钙信号通路(Calcium signaling pathway)与对心律失常的发生、发展具有关键作用。分子对接结果显示羌活中的β-谷甾醇和印度榅桲素与关键靶点PTGS2、HSP90AA1结合能力较强,具有潜在的抗心律失常作用。结论本研究初步验证了羌活治疗心律失常的“多成分-多靶点-多通路”作用特点,为羌活的临床应用及进一步研究提供依据。

基于网络药理学的山豆根神经毒性机制探讨

目的建立山豆根活性成分-靶点及相关的通路网络,探讨山豆根神经毒性的作用机制。方法利用TCMSP和CTD数据库筛选山豆根有毒化合物,通过Swiss Target Prediction平台预测靶点;与GeneCards数据库中神经毒性蛋白进行比对,筛选山豆根潜在的神经毒性靶点,构建山豆根毒性成分-靶点网络。确定山豆根神经毒性的特异性靶点,并进行信号通路富集分析。结果山豆根中筛选到15种有毒候选成分,涉及89个神经毒性作用靶点,其中ACHE、CHRNA3、CHRNA4、MAOA、PARP1、PTGS1、PTGS2等可能是山豆根神经毒性的关键靶点。KEGG通路分析表明,山豆根作用于神经系统相关的信号通路,如含血清素的神经突触、多巴胺能神经突触、胆碱能突触等,还对PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、TNF信号通路和钙离子信号通路等进行调控。结论研究初步揭示山豆根神经毒性作用的关键靶点及涉及的信号通路,为进一步研究其神经毒性作用机制研究提供参考和依据。

基于网络药理学研究黄芪治疗逼尿肌无力的作用机制

目的采用网络药理学技术预测黄芪有效成分在治疗膀胱逼尿肌无力的主要作用靶点及相关信号通路。方法通过检索中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)获取黄芪相关的有效化学成分和作用靶点,运用GeneCards数据库筛选逼尿肌无力相关靶点。采用Cytoscape软件构建药物-靶点-基因-疾病之间相互作用的网络关系并进行分析。基于STRING数据库绘制治疗靶点间蛋白相互作用的PPI网络。运用R软件对疾病与药物交集靶点进行GO生物学过程富集分析和KEGG通路注释分析。结果预测得到黄芪有效成分11种,关键靶点17个,并通过通路富集分析推测黄芪治疗膀胱逼尿肌无力的作用机制可能和钙信号通路、PI3K-Akt信号通路、Neuroactive配体-受体相互作用、细胞衰老等信号通路有关,并发现白介素-6、雄激素受体、细胞周期蛋白D1、酪氨酸激酶受体2等靶点基因可能在治疗膀胱逼尿肌无力中起到关键作用。结论通过网络药理学分析,预测黄芪可能通过多成分、多靶点的方式作用于膀胱逼尿肌,为研究治疗膀胱逼尿肌无力药物提供了新的理论依据。

星形胶质细胞和嗅鞘细胞之间的Panglial缝隙连接介导Ca^(2+)瞬变的传递和神经血管耦合

星形胶质细胞排列在有高度组织性的缝隙连接耦合网络中,通过Ca^(2+)波的传播进行通信。星形胶质细胞不仅与邻近的星形胶质细胞结合,而且还与少突胶质细胞偶联,形成panglial合胞体。但panglial合胞体中的神经胶质细胞是否通过Ca^(2+)信号传递信息尚不清楚。我们使用共聚焦Ca^(2+)成像来研究小鼠嗅球中星形胶质细胞和嗅鞘神经胶质细胞(OECs)之间的细胞间通讯。研究结果表明,通过"笼状" ATP和"笼状" tACPD的局部光解可引起的肾小球旁星形胶质细胞中的Ca^(2+)瞬变,导致OEC中随之而来的Ca^(2+)反应。这种从星形胶质细胞到OEC的Ca^(2+)反应的传递在神经元抑制的情况下持续存在,但是当用甘珀酸抑制缝隙连接偶联时消失。当通过DHPG的抽吸在OEC中直接诱发Ca^(2+)瞬变时,它们导致肾小球星形胶质细胞中的Ca^(2+)反应延迟,表明Ca^(2+)信号的panglial传递以双向方式发生。此外,从星形胶质细胞到OEC的Ca^(2+)信号的panglial传递导致嗅觉神经层中OEC相关血管的收缩。本研究结果证明了在缝隙连接耦合的panglial网络中,不同类别的神经胶质细胞之间通过Ca^(2+)进行信号传递,并借此调节嗅球中血管的直径。

胞内钙信号作用的神经模型(英文)

细胞溶质内的游离钙离子在许多细胞活动中发挥着重要的作用。对于神经元,细胞膜上的神经电信号和胞内钙离子化学信号之间有着复杂的相互作用,每个神经元都可看作为一个含有细胞膜和内质网膜的双膜系统,而神经细胞的内质网则可视为神经元内的神经元。本综述探讨了神经元膜上神经电信号与内质网钙通道释放的胞内钙信号相耦合的动力学模型。我们认为,计算神经动力学的一个研究方向是考虑包含胞内钙动力学的神经元模拟,而且该研究前沿转向考虑胞内钙波扩散运动的空间神经元模型。包含内质网钙动力学的神经模型,尤其是考虑胞体和树突内钙扩散的空间神经元模型,将加深我们对神经动力学的认识。

GPCR和CaCC信号传导中的钙信号网络

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)作为最大的一类人膜蛋白受体家族和最重要的药物靶标而倍受关注,其中钙离子在细胞内信号传导级联放大中起了关键的作用。阐述了GPCR和钙激活的氯离子通道蛋白(calcium-activated chloride channel,CaCC)中的钙信号网络与生理功能以及如何干扰阻断该网络,为药物设计和很多疾病的治疗提供了依据。

早老素与阿尔茨海默病:钙信号通路机制

早老素(presenilin,PS)基因是家族性阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的主要致病基因。PS基因突变可以促使淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)加工成有毒形式的β淀粉样蛋白(amyloid beta protein,Aβ),在AD发病机制中发挥重要作用。然而,目前针对Aβ的靶向治疗对AD尚未能产生良好的效果,这表明可能存在其他的致病机制。近年来,钙稳态异常及其在AD中的病理作用引起了人们的关注。钙信号通路受PS的调节,PS基因突变的神经元中钙调节受损,导致其处理氧化应激的能力降低,从而导致细胞死亡促进AD的发生。PS基因突变引起内质网钙含量的部分耗尽也会导致自噬功能受损。此外,最近的研究表明PS基因突变导致的Ca2+稳态失衡会引起线粒体代谢受损及大脑网络活动缺陷。本文以钙信号通路为中心,从自噬受损、内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡及大脑网络活动缺陷等方面综述PS通过调节钙信号参与AD的致病机制,为AD的病因学研究及药物靶点的发现提供思路。