通过网络药理学和实验验证解析清肺化纤汤抗肺纤维化的作用

Network pharmacology and experimental verification to decode the action of Qing Fei Hua Xian Decotion against pulmonary fibrosis.

作者信息Hao-Liang Ke, Rui-Jie Li, Chao-Chao Yu, Xiu-Ping Wang, Chao-Yan Wu, Ying-Wen Zhang
PMID38913698
期刊PLoS One
发布时间2024-06
DOI10.1371/journal.pone.0305903

实验完整度

包含网络药理学预测、体内动物模型验证(Micro-CT、组织学染色、免疫组化、western blot)等独立证据层级,并明确验证了关键通路。

主要模型

博来霉素诱导的肺纤维化大鼠模型

重点核对

QFHXD剂量:413.3、826.6、1239.6 mg/kg,口服给药

摘要

背景 肺纤维化(PF)是一种常见的间质性肺炎疾病,也发生在COVID-19幸存者中。清肺化纤汤(QFHXD)是一种用于治疗COVID-19幸存者PF的中药复方,其抗PF作用的机制尚不清楚。本研究旨在通过网络药理学分析和实验验证,揭示QFHXD抗PF效应相关的机制。 方法 从公共数据库获取QFHXD的候选化合物及其治疗PF的推定靶点,从而建立了QFHXD的“草药-化合物-靶点”网络。还构建了潜在靶点的蛋白质-蛋白质相互作用网络,以筛选核心靶点。此外,使用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析来预测靶点和通路,然后通过体内实验进行验证。 结果 从数据库中鉴定出QFHXD中的188种活性化合物和50个靶基因。通过KEGG和GO分析,确定了QFHXD的关键治疗靶点,如PI3K/Akt、IL-6、TNF、IL-1β、STAT3、MMP-9和TGF-β1。在大鼠博来霉素诱导的PF模型中,通过HE、Masson染色和天狼星红染色以及体内Micro-CT和免疫组化分析,证实了QFHXD(呈剂量依赖性)和泼尼松的抗PF作用。此外,QFHXD显著抑制PI3K/Akt/NF-κB和TGF-β1/Smad2/3的活性。 结论 QFHXD通过抑制炎症和上皮间质转化,显著减轻博来霉素诱导的PF。PI3K/Akt/NF-κB和TGF-β1/Smad2/3通路可能是QFHXD治疗PF的潜在治疗效应机制。

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
清肺化纤汤(QFHXD)治疗肺纤维化(PF)的潜在分子机制是什么?
核心机制
QFHXD通过抑制PI3K/Akt/NF-κB通路介导的炎症和TGF-β1/Smad2/3通路介导的上皮间质转化(EMT),从而减轻肺纤维化。
主要证据
网络药理学预测关键靶点(IL-6、AKT1、TNF、IL-1β等),并在博来霉素诱导的PF大鼠模型中验证:QFHXD降低胶原沉积、炎症因子和EMT标志物,抑制p-PI3K、p-Akt、p-NF-κB、p-Smad2/3等蛋白表达。
研究意义
研究表明QFHXD可能是治疗肺纤维化的有前景的治疗方法。

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QFHXD活性成分及其抗PF的潜在靶点和通路。

利用TCMSP、SwissTargetPrediction、Disgenet、Drugbank、OMIM和TTD数据库鉴定活性化合物和靶点,构建“草药-化合物-靶点”网络和PPI网络,进行GO和KEGG富集分析。

2

动物模型建立与给药

验证QFHXD对博来霉素诱导的PF大鼠模型的保护作用。

大鼠气管内注射博来霉素(5 mg/kg)建立PF模型,分组给予不同剂量QFHXD或泼尼松,连续28天,评估肺纤维化程度。

3

体内影像学与组织学评估

评估QFHXD对肺纤维化程度和病理变化的影响。

通过Micro-CT扫描、HE染色、Masson染色和天狼星红染色评估肺纤维化程度,并通过免疫组化检测胶原蛋白I、III和α-SMA的表达。

4

分子机制验证

验证QFHXD对PI3K/Akt/NF-κB和TGF-β1/Smad2/3信号通路及EMT相关蛋白的影响。

通过western blot检测肺组织中EMT标志物(E-cadherin、vimentin、fibronectin、α-SMA)、炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)及通路蛋白(p-PI3K、p-Akt、p-NF-κB、TGF-β1、p-Smad2/3)的表达。

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
中药系统药理学数据库----
SwissTargetPrediction----
Disgenet----
DrugBank----
OMIM----
TTD----
Cytoscape----
DAVID----
STRING----
博来霉素Yeasen BiotechnologyY0125051
泼尼松片Zhejiang Xianju Pharmaceutical Co. Ltd.--
布鲁克microCT SkyScan 1276Bruker--
α-SMA抗体ABclonalA17910
I型胶原抗体Abcamab270993
III型胶原抗体Proteintech22734-1-AP
RIPA裂解液Beyotime Institute of Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
PVDF膜Millipore--
抗TGF-β1抗体Abcamab215715
抗Smad2抗体Abcamab40855
抗磷酸化Smad2抗体Abcamab280888
抗Smad3抗体Abcamab40854
抗磷酸化Smad3抗体ABclonalAP0727
抗PI3K抗体Abcamab133595
抗磷酸化PI3K抗体Abcamab182651
抗Akt抗体CST#9272
抗磷酸化Akt抗体CST#9272
抗NF-κB抗体CST#8242
抗磷酸化NF-κB抗体CST#3033
抗TIMP-1抗体Proteintech16644-1-AP
抗MMP-9抗体ABclonalA0289
抗纤连蛋白抗体Abcamab268020
抗E-钙黏蛋白抗体ABclonalA20798
抗波形蛋白抗体ABclonalA19607
抗α-SMA抗体ABclonalA17910
抗IL-6抗体ABclonalA0286
抗TNF-α抗体ABclonalA11534
抗IL-1β抗体ABclonalA1112
HRP标记的山羊抗兔IgGBiosynthesis Biotechnology Co., Ltd.--
HRP标记的山羊抗大鼠IgGBiosynthesis Biotechnology Co., Ltd.--
ECL试剂盒GE Healthcare--

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
网络药理学分析
活性化合物筛选标准(OB≥30%,DL≥0.18);靶点数据库来源;PPI网络构建参数
阅读提示:Materials and methods, Part I
动物模型建立
动物品系、性别、体重、周龄;博来霉素剂量和给药途径;各组样本量(10只/组);给药剂量(QFHXD: 413.3, 826.6, 1239.6 mg/kg;泼尼松: 0.25 mg/kg)和给药方式(口服)及持续时间(28天)
阅读提示:Materials and methods, Sections 7 and 8
影像学与组织学评估
Micro-CT参数(85kV,200μA);组织学染色方法(HE, Masson, Sirius red);免疫组化抗体及稀释度;胶原定量方法
阅读提示:Materials and methods, Sections 9, 11, 12
分子机制验证
Western blot抗体及稀释度;蛋白上样量(40μg);内参(β-actin);MPO测定底物和条件
阅读提示:Materials and methods, Sections 10 and 13
统计分析
统计方法(one-way ANOVA, Dunnett's t, Tukey, Kruskal-Wallis);显著性水平P<0.05;数据表示方式(mean±SD)
阅读提示:Materials and methods, Section 14