利用分子对接和网络药理学探讨麻黄附子细辛汤治疗阿尔茨海默病的机制

Exploring the Mahuang Fuzi Xixin Decoction's mechanism for treating Alzheimer's disease using molecular docking and network pharmacology.

作者信息Che Chen, Qianfeng Shao, Sheng Zhou
PMID41450541
发布时间2025-12-10
DOI10.3389/fnagi.2025.1688316

实验完整度

包含网络药理学、分子对接及体外细胞实验(PC12细胞)和功能验证(CCK-8、Western blot、ELISA),但缺乏体内动物模型验证。

主要模型

PC12细胞(Aβ25–35诱导的AD细胞模型) Wistar大鼠(用于制备含药血清)

重点核对

MFXD给药剂量:18 g/kg(大鼠灌胃) Aβ25–35诱导浓度:250 μM,处理4天 槲皮素浓度:20、40、60 μM,处理24小时 木犀草素浓度:50、70、90 μM,处理24小时 15% MFXD含药血清处理24小时

摘要

目的:利用网络药理学、分子对接方法探讨麻黄附子细辛汤(MFXD)治疗阿尔茨海默病(AD)的潜在机制,并通过体外实验验证其疗效。方法:从TCMSP、BATMAN-TCM和TCMID中筛选MFXD的活性成分,相应的靶点从SwissTargetPrediction和TCMSP中获得。从GEO中检索AD相关的差异基因。通过维恩图识别交集靶点,随后进行GO/KEGG富集分析、PPI网络构建和分子对接。使用Aβ25–35诱导的PC12细胞进行体外验证实验,以模拟AD的病理状态。对于细胞活力的检测,采用CCK-8法评估MFXD及其活性成分对受损PC12细胞的保护作用。使用Western blot分析测定AD相关信号通路中关键分子的蛋白表达水平,包括磷酸化p-NF-κB p65、NF-κB p65、p-GSK-3β、GSK-3β、MMP-9、p-Tau和Tau。此外,利用ELISA检测Aβ25–35诱导的PC12细胞上清液中TNF-α的分泌水平,以评估MFXD的抗炎作用。结果:共鉴定出MFXD的37种活性成分和230个靶点,以及来自GEO数据集GSE122063的4913个AD相关差异表达基因,产生47个交集靶点。GO注释将这些靶点富集在活性氧代谢等生物过程、细胞外基质等细胞组分以及神经递质结合等功能;KEGG分析富集了多个通路,如TNF信号通路、钙信号通路和NF-κB信号通路。交集靶点PPI网络确定MMP9、EGFR、FOS为核心靶点。分子对接结果显示,槲皮素与三个核心靶点(MMP9、EGFR、FOS)结合,而木犀草素优先结合EGFR和MMP9。体外实验表明,经槲皮素/木犀草素处理的Aβ25–35诱导的PC12细胞活力呈浓度依赖性增加(均P < 0.001);含15% MFXD血清将细胞活力恢复至≥95%(与AD模型相比P < 0.001,与DHCL相当)。Western blot显示,AD模型组p-NF-κB p65/NF-κB p65、MMP9/β-actin、p-Tau/Tau升高,p-GSK-3β/GSK-3β降低(均P < 0.05);MFXD逆转了这些变化(均P < 0.05),而DHCL仅抑制p-NF-κB p65/NF-κB p65。ELISA显示MFXD和DHCL均降低了AD模型的TNF-α(均P < 0.001)。结论:MFXD可能通过多组分、多靶点、多通路的方式发挥抗AD作用。其关键活性成分(槲皮素、木犀草素)可能通过调节核心靶点MMP9发挥作用。此外,MFXD可同时调节多个通路,如TNF信号通路、钙信号通路和NF-κB信号通路,并通过恢复GSK-3β的磷酸化水平来抑制Tau的异常过度磷酸化,从而靶向Tau蛋白相关病理,减轻AD的病理损伤。

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
麻黄附子细辛汤治疗阿尔茨海默病的潜在机制是什么?
核心机制
MFXD通过多成分、多靶点、多通路发挥抗AD作用,关键活性成分(槲皮素、木犀草素)可能通过调节核心靶点MMP9,同时调节TNF信号通路、钙信号通路和NF-κB信号通路,并通过恢复GSK-3β的磷酸化水平抑制Tau的异常过度磷酸化。
主要证据
网络药理学和分子对接鉴定出核心靶点MMP9、EGFR、FOS;体外实验显示槲皮素和木犀草素浓度依赖性增加细胞活力并下调MMP9表达;MFXD逆转AD模型细胞中p-NF-κB p65/NF-κB p65、MMP-9/β-actin、p-Tau/Tau的升高和p-GSK-3β/GSK-3β的降低,并降低TNF-α分泌。
研究意义
该研究为MFXD治疗AD提供了定量证据,并揭示其潜在机制,但未来需在AD动物模型中验证疗效。

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

活性成分筛选与网络构建

识别MFXD的活性成分及其对应靶点。

从TCMSP、BATMAN-TCM、TCMID数据库筛选MFXD的活性成分,并通过SwissTargetPrediction和TCMSP获取靶点,在UniProt中标准化基因名,利用Cytoscape构建成分-靶点网络。

2

疾病靶点筛选

获取AD相关的差异表达基因。

从GEO数据库获取GSE122063数据集,通过差异基因分析筛选AD相关DEGs,并用火山图和热图展示。

3

交集靶点与富集分析

确定MFXD与AD的交集靶点,并分析其功能和通路富集。

通过维恩图获取交集靶点,利用DAVID或clusterProfiler进行GO和KEGG富集分析,并构建通路-靶点网络。

4

PPI网络分析

识别核心靶点。

使用STRING数据库构建PPI网络,在Cytoscape中进行拓扑分析,结合cytoHubba插件筛选核心靶点。

5

分子对接

验证关键活性成分与核心靶点的结合亲和力。

从PubChem下载成分3D结构,从PDB获取靶点蛋白结构,使用AutoDock Vina进行分子对接,评估结合能。

6

体外细胞实验验证

验证MFXD及核心成分(槲皮素、木犀草素)对Aβ25–35诱导PC12细胞损伤的保护作用及机制。

建立Aβ25–35诱导的AD细胞模型,给予不同浓度槲皮素、木犀草素、MFXD含药血清或DHCL处理,通过CCK-8检测细胞活力,Western blot检测蛋白表达,ELISA检测TNF-α。

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。

网络药理学分析
分子对接
细胞活力检测
蛋白表达检测
炎症因子检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco30022.01
胎牛血清GibcoFB25015
青霉素-链霉素Invitrogen--
Aβ25–35肽AladdinA104154
盐酸多奈哌齐AladdinD108180
CCK-8试剂盒WanleibioWLA074
MMP-9抗体Abcamab228402
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0002
p-NF-κB p65抗体CST3033
NF-κB p65抗体CST3034
p-GSK-3β抗体Biossbs-0028R
GSK-3β抗体Biossbs-0027R
p-Tau抗体Biossbs-5571R
Tau抗体Biossbs-0056R
RIPA裂解液SolarbioR0010
HRP标记的山羊抗兔IgGBoster--
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBoster--
TNF-α ELISA试剂盒酶联生物MM-0132M1
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

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
活性成分筛选
OB≥30%,DL≥0.18;数据库版本
阅读提示:Materials and methods 2.1
AD差异基因筛选
数据集GSE122063;|log(FC)|>0.5,调整后P<0.05
阅读提示:Materials and methods 2.2
分子对接
蛋白结构PDB ID;结合口袋坐标;结合能阈值
阅读提示:Materials and methods 2.7, Table 3
体外细胞实验
PC12细胞株来源;Aβ25–35浓度250μM,处理4天;槲皮素浓度20,40,60μM;木犀草素浓度50,70,90μM;MFXD含药血清浓度5,10,15,20%;DHCL浓度50μM;处理时间24小时;CCK-8检测波长450nm
阅读提示:Materials and methods 2.8.1-2.8.4
Western blot
抗体稀释比例(如MMP9 1:1000);蛋白上样量;内参β-actin
阅读提示:Materials and methods 2.8.5
ELISA
TNF-α检测试剂盒型号;样品稀释倍数
阅读提示:Materials and methods 2.8.6