通过网络药理学和分子对接鉴定高血压中肠道微生物群的代谢物

Identification of metabolites from the gut microbiota in hypertension via network pharmacology and molecular docking.

作者信息Wenjie Zhang, Yinming Zhang, Jun Li, Jiawei Tang, Ji Wu, Zicong Xie, Xuanchun Huang, Shiyi Tao, Tiantian Xue
PMID39433698
发布时间2024-10-21
DOI10.1186/s40643-024-00815-y

实验完整度

包含网络药理学、分子对接、药物相似性评估、毒理学预测和体外细胞实验验证,但缺乏动物模型和体内验证。

主要模型

H9c2大鼠心肌母细胞系 苯肾上腺素诱导的H9c2心肌肥大细胞模型

重点核对

H9c2细胞购自Procell(CL-0089) 细胞培养于DMEM低钠碳酸氢盐基础培养基(HAKATA) 分组:对照组、100 μM PE + 6种浓度S-Equol(0、0.1、0.5、1、5、10 μM)、100 μM PE + 50 μM celecoxib组 细胞处理时间为48小时 Western blot检测IL-17A(1:1000,A0688,ABclonal)和PTGS2(1:2000,CY8852,Abways)蛋白表达

摘要

高血压是最常见的心血管疾病,影响三分之一的成年人。所有抗高血压药物都有潜在的副作用。肠道代谢物影响高血压。本研究的目的是通过网络药理学和分子对接技术鉴定抗高血压肠道代谢物,并通过体外实验验证其抗高血压机制。共鉴定出10个核心抗高血压靶点和18种作用于高血压的肠道代谢物。发现四组蛋白质-代谢物复合物,即CXCL8-黄芩素、CXCL8-黄芩苷、CYP1A1-尿石素A和PTGS2-雌马酚,其结合能分别为-7.7、-8.5、-7.2和-8.8 kcal·mol⁻¹,具有相对较高的亲和力。基于其计算机药物相似性和毒理学性质,雌马酚被确定为潜在的抗高血压代谢物。根据网络药理学和分子对接的结果,雌马酚可能通过调节IL-17信号通路和PTGS2发挥抗高血压作用。随后利用苯肾上腺素诱导的H9c2细胞模型验证了雌马酚通过抑制IL-17信号通路和PTGS2抑制细胞肥大(P < 0.05)(P < 0.05)。这项研究表明,雌马酚有潜力被开发为治疗高血压的新型治疗剂。

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
哪些肠道代谢物具有抗高血压潜力,其作用和机制是什么?
核心机制
雌马酚通过抑制IL-17信号通路及其下游靶点PTGS2,从而抑制心肌细胞肥大,发挥抗高血压作用。
主要证据
网络药理学和分子对接鉴定出雌马酚与PTGS2有强结合(结合能-8.8 kcal·mol⁻¹),体外实验显示S-Equol显著降低PE诱导的H9c2细胞中IL-17A和PTGS2蛋白水平(P < 0.05),并减少细胞表面积(P < 0.05)。
研究意义
雌马酚有潜力被开发为治疗高血压的新型治疗剂,为高血压治疗提供新思路。

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

获取肠道代谢物和靶点

鉴定与高血压相关的肠道代谢物及其作用靶点。

从gutMGene数据库获取208种代谢物和223个靶点,通过SEA和STP预测靶点,交集后获得727个共同靶点。

2

鉴定核心靶点

确定肠道代谢物作用于高血压的核心靶点。

从GeneCards、OMIM、TTD获取高血压靶点,与代谢物靶点交集,最终获得18个核心靶点。

3

网络药理学分析

探索核心靶点的信号通路。

使用DAVID进行GO和KEGG富集分析,构建PPI网络和MMTS网络。

4

分子对接验证

验证代谢物与核心靶点的结合亲和力。

使用AutoDock Vina对10个靶点和18种代谢物进行分子对接,筛选结合能< -5 kcal·mol⁻¹的构象。

5

药物相似性和毒理学评估

筛选具有药物开发潜力的候选代谢物。

使用SwissADME评估药物相似性,ADMETlab 2.0评估毒理学参数。

6

体外细胞实验验证

验证候选代谢物雌马酚对细胞肥大和相关蛋白表达的影响。

使用PE诱导H9c2细胞肥大模型,CCK-8检测细胞活力,WGA染色检测细胞表面积,Western blot检测IL-17A和PTGS2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
H9c2细胞ProcellCL-0089
DMEM低钠碳酸氢盐基础培养基HAKATA--
塞来昔布SelleckS1261
S-雌马酚DAICEL100152
细胞计数试剂盒-8MeilunBio--
酶标仪Bio-Rad--
麦胚凝集素InvitrogenW32464
激光扫描共聚焦显微镜----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
PVDF膜Merck Millipore--
牛血清白蛋白----
一抗IL17AABclonalA0688
一抗PTGS2AbwaysCY8852
二抗山羊抗兔IgG-HRPNANOLABSGRb1000H
ECL试剂盒EMD MilliporeWBULS0500
化学发光成像仪NatureGene Corp--
GraphPad Prism----

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
细胞培养与处理
H9c2细胞来源、培养基、细胞密度、处理分组、药物浓度、处理时间
阅读提示:Methods and materials 中的 Cell culture and cell proliferation assay 部分
分子对接
靶点蛋白结构来源、配体结构来源、对接软件版本、网格盒中心坐标
阅读提示:Methods and materials 中的 Docking testing of metabolites and targets for molecular 部分
Western blot分析
一抗、二抗的稀释比例、来源及货号,上样量,封闭时间,抗体孵育条件
阅读提示:Methods and materials 中的 Western blot analysis 部分
统计分析
统计方法、多重比较方法、显著性阈值
阅读提示:Methods and materials 中的 Statistical analysis 部分