通过网络药理学方法和实验验证揭示延胡索对心肌梗死的作用及机制

Uncovering the Effect and Mechanism of Rhizoma Corydalis on Myocardial Infarction Through an Integrated Network Pharmacology Approach and Experimental Verification.

作者信息Jingyan Li, Junxuan Wu, Junying Huang, Yuanyuan Cheng, Dawei Wang, Zhongqiu Liu
PMID35935870
发布时间2022-07-13
DOI10.3389/fphar.2022.927488

实验完整度

包含网络药理学分析(PPI网络、GO/KEGG富集)、分子对接、体外OGD模型实验验证(细胞活力、Western blot、RT-qPCR、TUNEL)等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

H9c2大鼠心肌细胞系 氧-葡萄糖剥夺(OGD)体外模型

重点核对

H9c2细胞在35mm培养皿中1×10^6细胞密度培养,使用含10%FBS的DMEM培养基 OGD处理3小时作为损伤条件 THP预处理48小时,浓度15、30、60μM PI3K/Akt通路抑制剂LY294002使用浓度10μM 细胞活力检测使用CCK-8试剂盒

摘要

背景:心肌梗死(MI)以心脏血流减少为特征,是心血管疾病中发病率和死亡率最高的冠状动脉疾病。因此,迫切需要寻找治疗MI的有效药物。延胡索(RC)是延胡索(Corydalis yanhusuo W.T. Wang)的干燥块茎,在中国临床上广泛用于治疗MI。其潜在的药理机制尚不清楚。本研究旨在通过网络药理学和实验验证阐明RC对MI的分子机制。方法:基于网络药理学,从数据库中收集RC成分的潜在靶点和MI相关靶点。进一步,通过蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络鉴定RC对MI的核心靶点,并进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。使用分子对接验证核心靶点与生物活性成分之间的结合亲和力。在H9c2细胞上进行氧-葡萄糖剥夺(OGD)以模拟体外MI。使用细胞计数试剂盒-8测定评估活性成分对OGD的心脏保护作用。使用Western blot分析和RT-qPCR测量H9c2细胞的细胞凋亡和炎症水平。结果:网络药理学获得了RC的60种生物活性成分、431个潜在靶点和1131个MI相关靶点。根据拓扑分析筛选出总共126个核心靶点。KEGG结果显示RC与磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(PKB,也称为Akt)信号通路密切相关。实验验证数据显示,四氢帕马丁(THP)预处理在OGD暴露后保持细胞活力。THP抑制OGD诱导的心肌细胞凋亡和炎症,而LY294002阻止了THP对OGD诱导的H9c2细胞损伤的抑制作用。此外,分子对接结果表明,THP与Akt的结合亲和力强于小檗碱、黄连碱、巴马亭和槲皮素。结论:RC的活性成分THP可以通过激活PI3K/Akt通路抑制OGD诱导的H9c2细胞损伤,从而为MI治疗和RC应用的新策略提供科学依据。

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
延胡索(RC)对心肌梗死(MI)的作用及分子机制是什么?
核心机制
RC活性成分四氢帕马丁(THP)通过激活PI3K/Akt信号通路抑制OGD诱导的H9c2细胞凋亡和炎症反应。
主要证据
网络药理学预测PI3K/Akt通路为核心通路;分子对接显示THP与Akt结合强;体外实验证实THP提高Akt磷酸化水平并抑制凋亡和炎症,而LY294002可阻断其保护作用。
研究意义
为MI治疗和RC应用提供新的策略和科学依据。

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

网络药理学筛选RC活性成分及靶点

筛选RC的活性成分并预测其潜在靶点,获取MI相关靶点。

从TCMSP、ETCM、TCMID数据库筛选出60种活性成分(OB≥30%, DL≥0.18),从PharmMapper获得431个人类靶蛋白,从DisGeNET、GeneCards等数据库获得1131个MI靶点。

2

PPI网络构建与核心靶点筛选

构建RC靶点与MI靶点的蛋白质相互作用网络,筛选核心靶点。

使用Cytoscape插件BisoGenet构建PPI网络,CytoNCA进行拓扑分析,经两次过滤后获得126个核心靶点。

3

GO和KEGG富集分析

分析核心靶点的生物学功能及通路富集情况。

使用DAVID工具对126个核心靶点进行GO功能注释和KEGG通路富集分析,发现PI3K/Akt信号通路显著富集。

4

分子对接验证核心靶点结合亲和力

预测核心靶点AKT1与生物活性成分的结合亲和力。

从PDB获取Akt晶体结构(6HHG),从PubChem获取配体结构,使用AutoDockTools进行分子对接,PyMOL展示结果。

5

细胞活力检测验证THP保护作用

评估THP对OGD损伤的H9c2细胞的保护作用及细胞毒性。

H9c2细胞经不同浓度THP(3.75-240μM)处理24小时检测细胞毒性;OGD处理1、3、6小时确定损伤时间;THP预处理48小时后再OGD处理3小时,检测细胞活力。

6

Western blot和RT-qPCR检测凋亡与炎症

检测THP对OGD诱导的凋亡和炎症因子的影响。

Western blot检测p-Akt、Akt、caspase-3、cleaved-caspase-3蛋白表达;RT-qPCR检测Bax、Bcl-2、p53、IL-6、IL-1β、TNF-α的mRNA水平。

7

TUNEL染色检测细胞凋亡

验证THP对OGD诱导的H9c2细胞凋亡的抑制作用。

使用TUNEL凋亡检测试剂盒,H9c2细胞固定后与TUNEL检测液孵育,DAPI染色,共聚焦显微镜观察并计数TUNEL阳性细胞。

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
四氢帕马丁Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.B74569
地佐西平Adamas-beta01131863
LY294002SelleckS1105
DMEM培养基----
胎牛血清----
CCK-8试剂盒GLPBIO--
抗磷酸化Akt抗体Cell Signaling Technology4060
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4691
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology9692
抗cleaved-caspase-3抗体Biossbsm-33199M
抗β-actin抗体ServicebioGB12001
PVDF膜Millipore--
ECL增强化学发光试剂Tanon--
RNAex Pro试剂Accurate BiologyAG21102
Evo M-MLV逆转录试剂盒Accurate Biotechnology--
SYBR Green qPCR试剂盒Accurate Biotechnology--
QuantStudio 5实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒Beyotime--
DAPI----
酶标仪Thermo Varioskan LUX--
共聚焦扫描显微镜Leica TCS SP8--
AutoDockTools软件----
PyMOL软件----
OpenBabel软件----
ImageJ软件----

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
细胞培养
H9c2细胞在35mm培养皿中1×10^6细胞密度,含10%FBS的DMEM培养基,5%CO2,37℃培养
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture and Treatment
OGD模型
OGD处理时间3小时
阅读提示:Results: THP Protected H9c2 Cells Against OGD-Induced Injury
THP处理
THP浓度15、30、60μM,预处理48小时
阅读提示:Results: THP Protected H9c2 Cells Against OGD-Induced Injury
机制验证
LY294002浓度10μM,与THP共同处理48小时
阅读提示:Results: THP Exhibited Anti-Apoptotic and Anti-Inflammatory Effects via the PI3K/Akt Signaling Pathway
细胞活力检测
CCK-8溶液10μl/孔,37℃孵育2小时,450nm测量吸光度
阅读提示:Materials and Methods: Cell Viability Assay
Western blot
蛋白上样量20μg,SDS-PAGE浓度8%-12%,一抗4℃孵育过夜
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot Analysis
RT-qPCR
RNA提取使用RNAex Pro试剂,RNA量2μg,逆转录和qPCR试剂盒品牌,定量方法2^-ΔΔCt
阅读提示:Materials and Methods: Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction
TUNEL染色
TUNEL检测液50μl/孔,37℃孵育1小时,DAPI染色10分钟,共聚焦显微镜观察
阅读提示:Materials and Methods: TdT-Mediated dUTP Nick-End Labeling Staining