黄连-红曲药对通过NF-κB/NLRP3通路改善小鼠非酒精性脂肪性肝病:网络药理学、分子对接和实验验证

Huanglian-Hongqu herb pair improves nonalcoholic fatty liver disease via NF-κB/NLRP3 pathway in mice: network pharmacology, molecular docking and experimental validation.

作者信息Zheng Wang, Hairong Qiu, Yang Yang, Yueyu Zhang, Taiguo Mou, Xiaobo Zhang, Yong Zhang
PMID38566171
期刊Hereditas
发布时间2024-04-03
DOI10.1186/s41065-024-00316-0

实验完整度

研究包括网络药理学预测、分子对接验证和体内动物实验,且体内实验包含功能验证(血脂、肝功能和病理)和机制验证(Western blot、qPCR)。

主要模型

C57BL/6小鼠高脂饮食诱导NAFLD模型 高脂饮食喂养小鼠

重点核对

动物模型:雄性C57BL/6小鼠,6周龄,高脂饮食(HFD)诱导NAFLD,对照组给予标准饮食 分组与剂量:分为对照组、NAFLD组、HH低剂量组(250 mg/kg)、中剂量组(500 mg/kg)、高剂量组(1000 mg/kg),口服给药6周 检测指标:血清脂质(TC、TG、LDL-C、HDL-C)、肝功能(ALT、AST)、肝脏脂质(TC、TG、FFA) 炎症因子检测:ELISA检测血清IL-6和TNF-α,qPCR检测肝脏IL-18、IL-1β、IL-6 mRNA表达 机制检测:Western blot检测NF-κB、p-NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1、Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β蛋白表达

摘要

黄连-红曲药对(HH)是一种精心配制的传统中药复方,旨在解决葡萄糖和脂质代谢相关疾病,主要用于治疗高脂血症和脂肪肝。本研究通过网络药理学、分子对接和体内动物实验探讨了HH治疗非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的潜在机制。采用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱质谱(UPLC-Q-TOF-MS)鉴定HH的化学成分。利用网络药理学分析HH影响的相关信号通路。随后,通过动物实验验证预测结果。最后,我们在HH中鉴定出29个成分。网络药理学揭示了HH与153个NAFLD相关靶点的相互作用,强调HH可能通过NF-κB信号通路缓解NAFLD。分子对接分析阐明了HH成分与关键调控蛋白(包括NF-κB、NLRP3、ASC和Caspase-1)的结合相互作用。体内实验表明,HH通过降低血清和肝脏脂质水平、改善肝功能、降低血清炎症细胞因子水平来缓解NAFLD。此外,HH给药下调了NF-κB/NLRP3通路的mRNA和蛋白水平。总之,我们的研究结果表明,HH通过靶向NF-κB/NLRP3通路在改善NAFLD方面具有潜在治疗益处,促进HH在NAFLD领域的更广泛应用。

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
本研究探讨黄连-红曲药对(HH)治疗非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的潜在分子机制,特别是其是否通过NF-κB/NLRP3信号通路发挥治疗作用。
核心机制
HH通过抑制NF-κB/NLRP3信号通路,下调下游炎症因子(如IL-1β、IL-18、IL-6)的表达,从而减轻肝脏炎症和脂质沉积。
主要证据
体内实验显示,HH降低HFD喂养小鼠的血清和肝脏脂质水平、改善肝功能,并减少肝脏脂肪变性和炎症;Western blot和qPCR结果显示HH下调p-NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1、Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β及炎症因子mRNA水平。
研究意义
研究结果表明HH通过靶向NF-κB/NLRP3通路在改善NAFLD方面具有潜在治疗益处,促进HH在NAFLD领域的更广泛应用。

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

HH化学成分鉴定

鉴定HH中的主要活性成分,为后续网络药理学分析提供基础。

采用UPLC-Q-TOF-MS对HH冻干粉进行分析,鉴定出29个化学成分。

2

网络药理学分析

预测HH治疗NAFLD的潜在靶点和信号通路。

通过Swiss TargetPrediction预测HH成分靶点,与DisGeNET和GeneCards数据库获取的NAFLD靶点取交集,获得153个共同靶点;构建PPI网络和药物-成分-靶点-疾病网络;进行GO和KEGG富集分析。

3

分子对接验证

验证HH中主要化合物与NF-κB/NLRP3通路关键蛋白的结合活性。

选取7个高峰化合物与NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1进行分子对接,计算结合能。

4

动物模型建立与HH给药

建立NAFLD小鼠模型并评估HH的治疗效果。

雄性C57BL/6小鼠适应性喂养7天后,随机分为对照组(标准饮食)和模型组(高脂饮食),喂养16周后评估模型,再将模型组随机分为NAFLD组和HH低、中、高剂量组,口服给药6周。

5

血清和肝脏指标检测

评估HH对小鼠血脂、肝功能和肝脏脂质的影响。

检测血清TC、TG、LDL-C、HDL-C、ALT、AST水平和肝脏TC、TG、FFA水平。

6

肝脏组织病理学分析

评估HH对肝脏脂肪变性和炎症的改善作用。

通过HE染色和油红O染色观察肝脏病理变化,并计算NAS评分和油红O面积。

7

炎症因子检测

评估HH对炎症反应的影响。

ELISA检测血清IL-6和TNF-α水平;qPCR检测肝脏IL-18、IL-1β、IL-6的mRNA表达。

8

机制蛋白表达检测

验证HH对NF-κB/NLRP3信号通路蛋白表达的影响。

Western blot检测肝脏中NF-κB、p-NF-κB、NLRP3、ASC、Caspase-1、Cleaved-Caspase-1、Cleaved-IL-1β蛋白水平。

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
黄连四川国强中药颗粒有限公司21,090,101
红曲雅安迅康药业有限公司210,501
高脂饮食成都派尚菲克生物科技有限公司D12492
总胆固醇检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000448-00
甘油三酯检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000449-00
低密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000464-00
高密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000463-00
谷丙转氨酶检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000442-00
谷草转氨酶检测试剂盒Mindray Biomedical Electronics Co., Ltd.105-000443-00
NF-κB抗体CST8242
NLRP3抗体Biossbs-0169R
Caspase-1抗体Biossbs-0169R
ASC抗体Biossbs-6741R
β-肌动蛋白抗体Abcamab8226
磷酸化NF-κB抗体Abcamab76302
Cleaved-Caspase-1抗体江苏亲科生物研究中心有限公司AF4005
Cleaved-IL-1β抗体江苏亲科生物研究中心有限公司AF4006
UltiMate 3000 RS色谱仪Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd.--
Q Exactive高分辨质谱仪Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd.--
AQ-C18色谱柱Welch150×2.1
IL-6和TNF-α ELISA试剂盒Multi Sciences--
qPCR引物Sangon Biotech--

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
HH制备
黄连和红曲各10 g,10倍量水煎煮两次,每次30分钟,冻干粉得率16.25%。
阅读提示:Materials and methods, Materials and 'Identifier of active ingredients and targets of HH'部分
网络药理学
Swiss TargetPrediction预测靶点,DisGeNET和GeneCards数据库获取NAFLD靶点,取交集获得153个共同靶点;STRING数据库PPI分析(最小combined score 0.700,物种为Homo Sapiens)。
阅读提示:Materials and methods, 'Acquisition of NAFLD-associated targets', 'PPI analysis', 'Network construction', 'GO and KEGG pathway enrichment analysis'部分
分子对接
使用Autodock Vina 1.2.2,蛋白质结构PDB ID:NF-κB (1LE9), NLRP3 (6NPY), ASC (6N1H), Caspase-1 (2FQQ);结合能阈值<-4.25 kcal/mol表示有结合活性,<-5.0 kcal/mol表示良好。
阅读提示:Materials and methods, 'Molecular docking'部分
动物模型及给药
雄性C57BL/6小鼠,6周龄;HFD(60 kcal% fat)或标准饮食喂养16周建模;对照组n=6,NAFLD组n=6,HH-L 250 mg/kg,HH-M 500 mg/kg,HH-H 1000 mg/kg;口服给药6周;处死使用10%戊巴比妥钠。
阅读提示:Materials and methods, 'Animal experiment'和'HH preparation and NAFLD modeling'部分
血清生化检测
禁食12小时后采集尾静脉血,使用Mindray自动生化分析仪检测TC、TG、LDL-C、HDL-C、ALT、AST。
阅读提示:Materials and methods, 'Serum levels of TC, TG, LDL-C, HDL-C, ALT, and AST'部分
肝脏脂质检测
肝组织用9倍冰冷生理盐水匀浆,离心3000 r/min,4°C 20分钟;用BCA法测蛋白浓度;检测TC、TG、FFA。
阅读提示:Materials and methods, 'Liver levels of TC, TG, and free fatty acid (FFA)'部分
组织病理学
肝组织用4%多聚甲醛固定,HE染色;另一部分用30%蔗糖处理48小时,OCT包埋,切片5 μm,油红O染色;计算NAS评分和油红O面积。
阅读提示:Materials and methods, 'Histopathology'部分
炎症因子检测
ELISA检测血清IL-6和TNF-α;qPCR检测肝脏IL-18、IL-1β、IL-6 mRNA表达,使用2-ΔΔCT法计算相对表达量,引物序列见表1。
阅读提示:Materials and methods, 'ELISA for serum IL-6 and TNF-α'和'qPCR analysis'部分
Western blot
肝组织(100 mg)冰上裂解,BCA法测蛋白,SDS-PAGE电泳,PVDF转膜,5%脱脂牛奶封闭1小时,一抗(NF-κB, p-NF-κB, NLRP3, ASC, Caspase-1)1:1000稀释,4°C孵育过夜,二抗37°C孵育2小时;内参β-Actin;至少重复三次。
阅读提示:Materials and methods, 'Western blot analysis'部分