基于血清代谢组学和网络药理学研究马鞍藤治疗类风湿关节炎的作用机制

Investigating the Mechanism of Action of Ipomoea pes-caprae in the Treatment of Rheumatoid Arthritis Based on Serum Metabolomics and Network Pharmacology.

作者信息Fangfei Zhong, Siwei Li, Xianglong Pan, Juan Wen, Jinling Xie, Zhengcai Du, Erwei Hao, Jiagang Deng, Xiaotao Hou
PMID40137300
期刊Mar Drugs
发布时间2025-03-07
DOI10.3390/md23030114

实验完整度

包含动物模型(WCM/WHM和CII模型)的药效评价、血清代谢组学、网络药理学和分子对接验证,证据层级独立且包含机制验证。

主要模型

风热痹(WHM)大鼠模型 风寒痹(WCM)大鼠模型 胶原诱导关节炎(CII)大鼠模型

重点核对

大鼠品系:雄性SD大鼠,SPF级,6周龄,体重200±10 g,每组10只 模型构建:CII与CFA等体积混合乳化,皮下注射0.3 mL,第7天左后足趾注射0.1 mL加强 给药方案:IPE灌胃13.5 g/kg,每日1次,连续28天;阳性药Duhuo/Fangji颗粒9.0 g/kg 代谢组学分析:UPLC-MS,血清样本前处理(甲醇:乙腈=1:1沉淀蛋白),QC样本 分子对接:AutoDockTools-1.5.7,结合能阈值及氢键残基

摘要

马鞍藤(Ipomoea pes-caprae (L.) Sweet,旋花科)是中国南方沿海地区常用的一种海洋中药。传统上,它被用于治疗类风湿关节炎(RA)。然而,其抗RA的作用机制仍不清楚。本研究旨在通过血清代谢组学和网络药理学探讨马鞍藤水提取物(IPE)治疗RA的作用机制。建立了风湿寒痹(WCM)和风湿热痹(WHM)大鼠模型,以评估IPE对RA的治疗效果。采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)技术分析IPE在两种模型大鼠血浆中的入血成分。采用血清代谢组学方法鉴定IPE治疗RA的潜在生物标志物和代谢途径。通过网络药理学筛选RA的关键靶点及相关通路,并利用分子对接进行验证。结合代谢组学和网络药理学绘制了生物标志物-通路-靶点网络。从WHM大鼠血浆中鉴定出10种化学成分,从WCM大鼠血浆中鉴定出8种化学成分。血清代谢组学研究确定了20种内源性潜在生物标志物,以及与WHM和WCM密切相关的10条主要代谢途径。网络药理学分析获得65个重叠靶点,核心靶点为ALB、AKT1、EGFR和CASP3。分子对接显示,血浆中4种入血成分与ALB和AKT1具有较强的结合活性。结合代谢组学和网络药理学,确定了两个主要生物标志物和两条主要通路。IPE能有效缓解RA的症状,并初步阐明了IPE治疗RA的潜在机制。这些结果可为进一步的药物研发和临床应用提供科学依据。

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
马鞍藤水提取物(IPE)治疗类风湿关节炎(RA)的潜在作用机制是什么?
核心机制
IPE通过调节多种代谢途径(如组氨酸代谢、苯丙氨酸代谢等)和靶向核心蛋白(ALB、AKT1)来发挥抗RA作用,可能涉及SLC介导的跨膜转运和C型凝集素受体信号通路。
主要证据
动物实验显示IPE减轻关节炎症和病理损伤;血清代谢组学鉴定出20种生物标志物;网络药理学和分子对接验证了核心靶点与入血成分的结合。
研究意义
为IPE治疗RA的进一步药物研发和临床应用提供科学依据。

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

构建RA病证结合模型

模拟风湿寒痹和风湿热痹的RA病理状态,用于评估IPE的治疗效果。

使用牛II型胶原和完全弗氏佐剂乳化后皮下注射建立CII模型,并分别置于寒冷潮湿和湿热环境诱导WCM和WHM模型。

2

评估IPE的体内药效

评估IPE对RA大鼠关节炎症和病理损伤的改善作用。

通过AI评分、左后足趾肿胀度、踝关节组织病理学(HE染色)和micro-CT检测,比较各组治疗效果。

3

分析IPE入血成分

鉴定IPE吸收进入血浆的活性成分,作为药理物质基础。

采用UPLC-Q-TOF-MS/MS分析给药后血浆样品,与IPE提取物成分比对鉴定入血原型成分。

4

开展血清代谢组学研究

寻找IPE干预后改变的代谢物及通路,揭示代谢调控机制。

使用UPLC-MS分析血清样本,通过PCA、OPLS-DA区分组间差异,筛选生物标志物,并进行通路富集分析。

5

进行网络药理学分析

预测IPE入血成分的潜在靶点及作用通路。

从PharmMapper和TCMSP数据库获取靶点,与GeneCards和OMIM的疾病靶点取交集,进行GO和KEGG富集,构建PPI网络。

6

分子对接验证

验证入血成分与核心靶点的结合能力。

将10种入血成分与核心靶点进行分子对接,计算结合能,并可视化相互作用。

7

综合分析代谢组学与网络药理学

整合多组学数据,提出IPE抗RA的关键网络。

构建生物标志物-通路-靶点网络,筛选关键信号通路、生物标志物和核心靶点。

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
天然牛II型胶原Merck--
完全弗氏佐剂Sigma--
独活配方颗粒PuraPharm--
防己配方颗粒PuraPharm--
白介素-6Elabscience--
肿瘤坏死因子-αElabscience--
咖啡酸Shanghai Acmec BiotechnologyMUST-22062118
东莨菪内酯Shanghai Acmec BiotechnologyMUST-21032415
原儿茶酸Shanghai Acmec BiotechnologyMUST-22041413
丁香酸Shanghai Acmec BiotechnologyMUST-22052411
阿魏酸Shanghai Acmec BiotechnologyMUST-22052411
超高效液相色谱仪 (ExionLC AC)SCIEX--
四极杆飞行时间质谱仪 (X500R)SCIEX--
Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18色谱柱Waters--
微型计算机断层扫描系统----
Open Babel 3.1.1----
AutoDockTools-1.5.7----
PyMOL 2.5.2----

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
动物模型
大鼠品系、性别、周龄、体重、动物来源及许可证号;分组及每组数量(n=10);模型诱导时间、CII与CFA比例、注射部位和体积;环境条件(温度、湿度、风速)及持续时间。
阅读提示:Material and Methods:4.3和4.4
给药方案
IPE剂量(13.5 g/kg)、给药体积(20 mL/kg)、给药途径(口服灌胃)、给药频率(每日1次)和持续时间(28天);阳性药(Duhuo/Fangji)剂量(9 g/kg)及来源。
阅读提示:Material and Methods:4.3
药效评价
AI评分标准(0-4分/足,总分16分);足趾肿胀测量工具(游标卡尺)及计算方法;病理切片和micro-CT参数。
阅读提示:Material and Methods:4.5和4.7
入血成分分析
给药后取血时间点(5 min至12 h);血浆样品前处理步骤;UPLC-MS条件(色谱柱、流动相、梯度、流速、柱温、质谱参数)。
阅读提示:Material and Methods:4.6、4.8和4.9
代谢组学
血清样品制备方法;UPLC-MS条件(流动相组成、梯度、流速、质谱参数);数据处理软件及参数(centWave、peak width等);潜在标志物筛选标准(VIP>1,p<0.05)。
阅读提示:Material and Methods:4.10和4.11
网络药理学
数据库版本及查询日期;靶点获取和交集方法;PPI网络构建工具(STRING);核心靶点筛选标准(degree值)。
阅读提示:Material and Methods:4.12
分子对接
使用的软件版本和算法;配体和受体结构来源;对接参数和结合能阈值。
阅读提示:Material and Methods:4.13