柽柳来源的代谢物通过调节MAPK信号通路、缓解氧化应激和炎症改善吲哚美辛诱导的大鼠胃溃疡:体内研究并辅以药理网络分析。

Tamarix aphylla derived metabolites ameliorate indomethacin-induced gastric ulcers in rats by modulating the MAPK signaling pathway, alleviating oxidative stress and inflammation: In vivo study supported by pharmacological network analysis.

作者信息Faisal H Altemani, Abeer H Elmaidomy, Dalia H Abu-Baih, Azza M Abdel Zaher, Fatma Alzahraa Mokhtar, Naseh A Algehainy, Hussain T Bakhsh, Gerhard Bringmann, Usama Ramadan Abdelmohsen, Omnia Hesham Abdelhafez
PMID38728332
期刊PLoS One
发布时间2024-05-10
DOI10.1371/journal.pone.0302015

实验完整度

包含体外抗氧化实验(H2O2和超氧自由基清除)、网络药理学分析、体内大鼠胃溃疡模型(宏观和组织学评估、胃酸度、氧化应激标志物、细胞因子mRNA、Western blot验证MAPK通路)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

成年雄性Wistar大鼠(180-200g)吲哚美辛诱导胃溃疡模型 柽柳叶粗提物体外抗氧化实验体系

重点核对

大鼠品系:成年雄性Wistar大鼠,体重180-200g 分组:4组,每组6只,包括对照组(0.5% CMC)、吲哚美辛组(40 mg/kg)、法莫替丁组(10 mg/kg)+吲哚美辛、柽柳叶提取物组(250 mg/kg)+吲哚美辛 给药方案:提取物或法莫替丁连续给药7天,第7天给予吲哚美辛(40 mg/kg,口服) 检测终点:给药后6小时处死,检测胃溃疡指数、胃酸pH、MDA、GSH、IL-1β、IL-6、TNF-α mRNA水平、MAPK通路蛋白(p/t-ERK1/2,p/t-p38,p/t-JNK)表达 统计方法:one-way ANOVA 和 Tukey's post hoc test,数据以mean ± SD表示

摘要

大自然已被证明是生物活性代谢物的宝贵资源。在此方面,研究了柽柳(柽柳科)叶粗提物对吲哚美辛诱导的胃黏膜损伤的胃保护作用。此外,对甲醇提取物的植物化学研究获得了八种黄酮类衍生物(1-8)。在药理学网络研究中,分离的化合物确定了123个独特靶点,其中只有45个靶点与消化性溃疡疾病相关,这45个靶点包括11个与胃溃疡特别相关的靶点。蛋白质-蛋白质相互作用将PTGS2基因定义为高度相互作用的基因之一,完整的药理学网络将PTGS2基因定义为最具代表性的基因。根据折叠富集分析,排名最高的KEGG信号通路是EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药通路。因此,这些发现强调了使用柽柳叶粗提物作为抗胃溃疡候选药物的意义,它为以不良副作用闻名的化学抗分泌药物提供了更安全的选择。我们的发现阐明了柽柳有效的抗炎和抗氧化作用,这可能是通过抑制IL-1β、IL-6、TNF-α和MAPK信号通路介导的,而不影响胃酸度。

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
柽柳叶粗提物是否对吲哚美辛诱导的大鼠胃溃疡具有胃保护作用,其潜在机制是否涉及调节MAPK信号通路、氧化应激和炎症?
核心机制
柽柳叶粗提物通过抑制MAPK信号通路(ERK1/2、p38、JNK的磷酸化)以及下调促炎细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表达,并增强抗氧化能力(升高GSH,降低MDA),从而发挥胃保护作用。
主要证据
体内大鼠模型显示,提取物显著降低溃疡指数(UI从7.5降至0.25),改善组织病理学损伤,降低胃酸度(pH从2.6升至4.3),升高GSH(5.16 mmol/g),降低MDA(15.4 nmol/g),抑制IL-1β(1.67倍)、IL-6(1.38倍)、TNF-α(2.27倍)mRNA表达,并抑制p/t-ERK1/2(1.44倍)、p/t-p38(1.71倍)、p/t-JNK(2.01倍)蛋白表达。
研究意义
柽柳叶粗提物可能作为一种有前景的、更安全的治疗炎症和NSAIDs诱导胃溃疡的替代疗法,以规避传统抗分泌药物的副作用。

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

提取与分离黄酮类化合物

从柽柳叶粗提物中分离并鉴定具有潜在活性的黄酮类化合物。

将柽柳叶(2.0 kg)干燥、粉碎,用70%甲醇冷浸提取,得到粗提物。依次用正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,获得不同极性部位。对乙酸乙酯部位(IV)进行硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱和C-18反相HPLC分离,得到8个化合物(1-8)。通过NMR和UV光谱及文献比对鉴定结构。

2

体外抗氧化活性测定

评估柽柳叶粗提物的抗氧化活性。

采用比色法测定柽柳叶粗提物对H2O2和超氧阴离子的清除活性,计算IC50值,并与标准品(抗坏血酸)比较。

3

网络药理学分析

预测柽柳叶中8个黄酮类化合物抗胃溃疡的潜在靶点和通路。

使用SwissTargetPrediction数据库预测化合物靶点;使用DisGeNET数据库筛选胃溃疡相关靶点;利用STRING数据库构建PPI网络;使用Cytoscape构建完整网络;进行GO和KEGG富集分析。

4

体内胃溃疡模型的建立与药物预处理

在吲哚美辛诱导的胃溃疡大鼠模型中评估柽柳叶粗提物的胃保护作用。

将24只雄性Wistar大鼠分为4组(每组6只):对照组(0.5% CMC)、吲哚美辛组、法莫替丁组(10 mg/kg)、柽柳叶提取物组(250 mg/kg)。除对照组外,其余组在第7天给予吲哚美辛(40 mg/kg)诱导胃溃疡,6小时后处死动物。

5

胃黏膜损伤和组织病理学评估

评估柽柳叶粗提物对胃黏膜损伤的保护作用。

测量胃溃疡指数(UI)和溃疡抑制率,并进行H&E染色观察组织病理学变化。

6

胃酸度和氧化应激标志物测定

评估柽柳叶粗提物对胃酸分泌和氧化应激的影响。

离心胃内容物测定pH值;比色法测定胃组织MDA和GSH水平。

7

炎症因子和MAPK通路基因/蛋白表达分析

探索柽柳叶粗提物对炎症因子和MAPK信号通路的影响。

RT-qPCR检测IL-1β、IL-6、TNF-α的mRNA水平;Western blot检测总ERK1/2、p38、JNK及其磷酸化形式的蛋白表达。

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
OC-60B/60B粉碎机--OC-60B/60B
旋转蒸发仪R-300BuchiR-300
Sephadex LH-20凝胶----
C-18反相高效液相色谱----
吲哚美辛----
法莫替丁----
硫喷妥钠----
羧甲基纤维素(CMC)----
福尔马林盐水----
pH计FisherbrandAB315
TRIzol试剂Invitrogen--
Revert Aid H Minus第一链cDNA合成试剂盒Thermo Scientific--
Maxima SYBR Green试剂盒Thermo Scientific--
StepOne™实时荧光定量PCR检测系统Applied Biosystems--
PVDF膜----
抗Erk1/2抗体Affinity bioscienceAF0155
抗磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology9102
抗p38抗体Cell Signaling Technology9212
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology9211
抗JNK抗体ElabscienceE-AB-31853
抗磷酸化JNK抗体ABclonalAP0631
GAPDH抗体Boster Biological TechnologyM01263
HRP标记二抗Cell Signaling Technology--
ECL化学发光试剂盒GE Healthcare--
图像分析仪LAS-4000FujifilmLAS-4000
ImageJ软件----
GraphPad Prism 8软件GraphPad Software--
Cytoscape 3.9.0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
提取与分离
提取方法(70%甲醇冷浸,3次,每次7天)、分离柱(硅胶、Sephadex LH-20、C-18 HPLC)及洗脱条件、所得化合物纯度
阅读提示:Methods 2.1和2.2节,图4
体外抗氧化实验
样品浓度范围(62.5-1000 μg/mL)、阳性对照(抗坏血酸)、检测波长(505nm和560nm)、IC50计算方法
阅读提示:Methods 2.3节,图2和图3
动物模型
动物品系(Wistar雄性,180-200g)、分组(4组,n=6)、给药剂量(IND 40mg/kg,法莫替丁10mg/kg,提取物250mg/kg)和时间(7天预处理,第7天诱导)、处死时间(6小时)、麻醉药(硫喷妥钠50mg/kg)
阅读提示:Methods 2.5.1和2.5.2节,图1
溃疡指数和组织病理学
溃疡指数计算方法(UI=溃疡面积/胃总表面积×100%)、组织固定(10%福尔马林)、切片厚度(5μm)、染色(H&E)
阅读提示:Methods 2.5.4和2.5.5节,图10和11
胃酸度和氧化应激
胃内容物离心条件(5000rpm,10分钟)、pH计型号、MDA和GSH测定方法(比色法,单位nmol/g和mmol/g)、样本处理
阅读提示:Methods 2.5.6和2.5.7节,图12和13
基因和蛋白表达
RNA提取方法(TRIzol)、cDNA合成和qPCR试剂盒、内参基因(GAPDH)、Western blot抗体及稀释度(文中未明确)、蛋白上样量(40μg)、ECL显色和图像分析(ImageJ)
阅读提示:Methods 2.5.8和2.5.9节,图14和15