基于网络药理学和实验验证的黄芪桂枝五物汤治疗缺血性中风的作用机制

The mechanisms of Huangqi Guizhi Wuwu decoction in treating ischaemic stroke based on network pharmacology and experiment verification.

作者信息Weiguo Liao, Minchun Wang, Ying Wu, Jinyan Du, Yaxin Li, Anyu Su, Lanying Zhong, Zi Xie, Mingyu Gong, Junhui Liang, Pengcheng Wang, Zai Liu, Lisheng Wang
PMID37410583
发布时间2023-12
DOI10.1080/13880209.2023.2230477

实验完整度

包含网络药理学预测、分子对接、MCAO大鼠模型体内实验、组织病理学、ELISA、Western blot等多层级验证,并明确机制通路。

主要模型

MCAO大鼠模型 SD大鼠

重点核对

HGWD给药剂量:低剂量5 g/kg、高剂量20 g/kg,灌胃,每日一次,连续7天 MCAO模型建立:线栓法阻塞右侧大脑中动脉1.5小时后恢复血流 对照药物:尼莫地平20 mg/kg灌胃 神经功能评分采用Longa标准,24小时后评分,排除0分和4分大鼠 Western blot检测PI3K/AKT和HIF-1通路蛋白表达

摘要

背景 黄芪桂枝五物汤(HGWD)对缺血性中风(IS)的治疗有效。然而,其作用机制仍不清楚。 目的 采用网络药理学结合体内实验阐明HGWD治疗IS的潜在机制。 材料与方法 利用TCMSP、GeneCards、OMIM和STRING检索并构建关键靶点的可视化蛋白质相互作用网络。使用AutoDock工具进行关键靶点与活性化合物的分子对接。在大脑中动脉闭塞(MCAO)模型大鼠中验证HGWD的神经保护作用。将Sprague-Dawley(SD)大鼠分为假手术组、模型组、低剂量组(5 g/kg,灌胃)、高剂量组(20 g/kg,灌胃)和尼莫地平组(20 mg/kg,灌胃),每天1次,连续7天。评估神经功能评分、脑梗死体积、脂质过氧化、炎症细胞因子、尼氏小体、凋亡神经元和信号通路。 结果 网络药理学鉴定出117个与IS相关的HGWD靶点和36个候选化合物。GO和KEGG分析表明,HGWD抗IS的作用主要与PI3K-Akt和HIF-1信号通路相关。HGWD有效减少了MCAO大鼠的脑梗死体积(19.19%)、凋亡神经元数量(16.78%)和炎症细胞因子的释放等。此外,HGWD降低了HIF-1A、VEGFA、Bax、cleaved caspase-3、p-MAPK1和p-c-Jun的水平,同时增加了p-PI3K、p-AKT1和Bcl-2的表达。 讨论与结论 本研究初步阐明了HGWD抗IS的机制,这有助于HGWD在临床上的进一步推广和二次开发。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
HGWD治疗缺血性中风的作用机制是什么?
核心机制
HGWD通过调节PI3K/AKT和HIF-1信号通路,抑制炎症、氧化应激和细胞凋亡,发挥神经保护作用
主要证据
网络药理学预测、分子对接亲和力< -5 kcal/mol、MCAO大鼠体内实验证实HGWD减小脑梗死体积、改善神经功能、降低TNF-α、IL-6、IL-1β水平,调节Bax、Bcl-2、cleaved caspase-3等蛋白表达
研究意义
初步阐明HGWD抗IS的机制,有助于其在临床中的进一步推广和二次开发

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

网络药理学分析

预测HGWD活性成分、作用靶点及信号通路

通过TCMSP数据库和文献挖掘收集HGWD中5种药材的活性成分(OB>30%,DL>0.18),利用SwissTargetPrediction预测靶点,与GeneCards和OMIM获取的IS相关靶点取交集,构建PPI网络、GO和KEGG富集分析,并构建网络图

2

分子对接验证

验证关键活性成分与核心靶点的结合亲和力

选取排名前10的活性成分与12个关键靶点进行分子对接,使用AutoDock Vina计算结合能,并绘制热图展示结果

3

HGWD制备与质量控制

制备HGWD并确保其质量一致性

按1:1:1:2:1比例混合五种药材,水提两次,浓缩至2.5 g/mL,采用HPLC检测特征成分含量

4

MCAO模型建立与分组

建立缺血性中风大鼠模型并进行药物干预

采用线栓法建立MCAO模型,大鼠分为假手术、模型、低剂量、高剂量和尼莫地平组,连续灌胃给药7天

5

神经功能评分与脑梗死体积检测

评估HGWD对神经功能缺损和脑梗死的影响

神经功能评分采用Longa标准评分,TTC染色检测脑梗死体积,HE和尼氏染色观察神经病理变化

6

氧化应激与炎症因子检测

检测HGWD对氧化应激和炎症反应的影响

使用生化试剂盒检测脑组织中LDH、MDA、SOD水平,ELISA检测血清TNF-α、IL-6、IL-1β水平

7

凋亡检测与机制蛋白表达

验证HGWD对细胞凋亡及相关信号通路的影响

TUNEL染色检测凋亡神经元,Western blot检测PI3K/AKT和HIF-1通路蛋白表达

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
黄芪广州至信药业股份有限公司--
桂枝广州至信药业股份有限公司--
白芍广州至信药业股份有限公司--
生姜广州至信药业股份有限公司--
大枣广州至信药业股份有限公司--
SD大鼠北京华阜康生物科技股份有限公司--
尼莫地平----
AKT1一抗AffinityAF0836
磷酸化AKT1一抗AffinityAF0016
MAPK1一抗AffinityBF0412
磷酸化MAPK1一抗AffinityAF1015
c-Jun一抗AffinityAF6090
磷酸化c-Jun一抗AffinityAF3095
磷酸化PI3K一抗AffinityAF3242
PI3K一抗AffinityAF6242
Bcl-2一抗AffinityAF6139
Bax一抗AffinityAF0120
β-肌动蛋白抗体AffinityT0022
β-微管蛋白抗体AffinityT0023
山羊抗兔IgG二抗AffinityS0001
VEGFA抗体Proteintech66828-1-Ig
HIF-1A抗体Proteintech66730-1-Ig
caspase-3抗体Cell Signalling Technologies9662s
二抗Sino Biological, Inc.--
LDH检测试剂盒南京建成生物工程研究所A020-2-2
MDA检测试剂盒南京建成生物工程研究所A003-1-2
SOD检测试剂盒南京建成生物工程研究所A001-3-2
TNF-α ELISA试剂盒江苏酶免实业有限公司MM-0180R1
IL-6 ELISA试剂盒江苏酶免实业有限公司MM-0190R1
IL-1β ELISA试剂盒江苏酶免实业有限公司MM-0047R1
TUNEL试剂盒凯基生物--
沃特世C18色谱柱Waters--
PVDF膜Millipore--
Tanon 5200成像系统天能科学技术有限公司--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
HGWD制备
药材来源、比例、提取方法(10倍水浸泡0.5小时,煎煮2次各1小时,浓缩至2.5 g/mL)
阅读提示:Chemicals and reagents部分
MCAO模型建立
线栓直径、插入深度、阻塞时间(1.5小时)、麻醉方式(2%戊巴比妥钠40 mg/kg腹腔注射)
阅读提示:Animal experiment部分
分组与给药
动物随机分组、给药剂量(HGWD低/高剂量5/20 g/kg、尼莫地平20 mg/kg)、给药频次(每日一次,连续7天)、给药方式(灌胃)
阅读提示:Establishment of MCAO model and experimental design部分
神经功能评分
评分时间(术后24小时)、评分标准(Longa分级)、排除标准(评分0或4分排除)
阅读提示:Neurological deficit evaluation部分
脑梗死体积检测
TTC染色浓度(1%)、时间(20分钟)、温度(37℃避光)、切片厚度(2mm)
阅读提示:TTC staining部分
Western blot
抗体稀释比(一抗1:1000,二抗1:2000)、封闭条件(5%脱脂牛奶1小时)、孵育条件(一抗4℃过夜,二抗4℃1小时)
阅读提示:Western blotting部分