通过网络药理学、分子动力学模拟和实验验证的整合方法阐明附子合剂对抗脓毒症诱导的急性呼吸窘迫综合征的机制

Elucidating the Mechanism of Fusu Agent Against Sepsis-Induced Acute Respiratory Distress Syndrome via an Integrated Approach Combining Network Pharmacology, Molecular Dynamics Simulations, and Experimental Validation.

作者信息Ni Jin, Xiangting Wang, Mei Lai, Jiaxi Zou, Liying He, Gan Luo, Xiujuan Zhou, Peiyang Gao
PMID41913790
发布时间2026-03-25
DOI10.2147/JIR.S572866

实验完整度

包含网络药理学、分子对接、分子动力学模拟、LC-MS成分鉴定和E. coli诱导的ARDS小鼠模型体内验证,并进行了功能验证(炎症因子、通路蛋白)和机制探讨。

主要模型

C57BL/6小鼠E. coli诱导的脓毒症相关ARDS模型 E. coli ATCC 25922菌株

重点核对

E. coli ATCC 25922尾静脉注射剂量2×10^8 CFU/只 FSHJ给药剂量:低剂量1.59 g/kg/天,中剂量3.18 g/kg/天,高剂量6.36 g/kg/天,感染后3小时首次给药,24小时后第二次给药 FSHJ给药方式:口服灌胃,每次300 μL 动物分组:Con (n=11), E. coli (n=13), L-FSHJ (n=12), M-FSHJ (n=12), H-FSHJ (n=12) 检测终点:感染后36小时处死

摘要

背景:脓毒症是一种严重的医学状况,常常进展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。虽然中药附子合剂(FSHJ)在临床上有效,但其在脓毒症诱导的ARDS中的确切机制仍不清楚。方法:为了阐明FSHJ在脓毒症诱导的ARDS中的治疗机制,我们实施了一种整合的多方法策略,结合网络药理学、分子动力学模拟(MDS)、液相色谱-质谱联用(LC-MS)和体内验证。从Batman-TCM 2.0中鉴定了FSHJ的活性化合物和靶点,随后通过STRING构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络。使用R中的clusterProfiler进行了京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体论(GO)富集分析。使用AutoDock Vina进行分子对接评估结合亲和力,并使用GROMACS进行MDS验证复合物稳定性。LC-MS确认了预测的生物活性成分,而动物模型实验验证了相关的信号通路。结果:在FSHJ、ARDS和脓毒症之间共定位了537个共享治疗靶点。蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络以及GO和KEGG富集分析的综合评估强调,FSHJ的抗脓毒症诱导的ARDS活性主要通过炎症反应调节介导。对接模拟结合分子动力学分析表明,关键生物活性化合物槲皮素与特定蛋白靶点表现出稳健且持续的相互作用。LC-MS分析进一步证实了预期活性化合物的存在,特别是糖苷衍生物槲皮素-3β-D-葡萄糖苷。此外,所有三种剂量的FSHJ均有效减轻了由大肠杆菌(E. coli)感染引起的病理肺组织损伤和全身炎症反应。与对照组(模型组)相比,FSHJ显著抑制了炎症细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的mRNA表达,并降低了TLR4和NF-κB p65的蛋白表达水平。结论:我们的研究结果表明,FSHJ在E. coli诱导的脓毒症相关ARDS小鼠模型中发挥保护作用,可能通过调节TLR4/NF-κB介导的炎症信号通路实现。

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
FSHJ在脓毒症诱导的ARDS中的治疗机制是什么?
核心机制
FSHJ通过调节TLR4/NF-κB介导的炎症信号通路,抑制促炎细胞因子(IL-6, IL-1β, TNF-α)的表达,从而减轻肺损伤和全身炎症反应。
主要证据
通过E. coli诱导的ARDS小鼠模型,FSHJ处理降低了肺组织病理损伤、肺水肿、血清和肺组织炎症因子水平,并下调TLR4和NF-κB p65蛋白表达。
研究意义
该研究为FSHJ治疗脓毒症诱导的ARDS提供了科学依据,并提示其潜在分子机制,为后续临床应用和机制深入研究奠定基础。

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

网络药理学预测

识别FSHJ活性成分及潜在靶点,并筛选与脓毒症诱导ARDS相关的交集靶点。

利用Batman-TCM 2.0数据库获取FSHJ成分靶点,GeneCards、OMIM、TTD数据库获取疾病靶点,取交集得到537个共同靶点,并构建成分-靶点-疾病网络和PPI网络。

2

GO/KEGG富集分析

确定共同靶点的功能富集和通路,揭示FSHJ抗脓毒症诱导ARDS的主要机制。

使用R包clusterProfiler对共同靶点进行GO和KEGG富集分析,并可视化重要条目和通路。

3

分子对接和分子动力学模拟

预测关键活性成分(槲皮素)与核心炎症靶点(IL-1β, CXCL8, TNF, IL-6)的结合亲和力和复合物稳定性。

使用AutoDock Vina进行分子对接,GROMACS进行100 ns分子动力学模拟,分析RMSD, Rg, RMSF, 氢键等。

4

LC-MS成分鉴定

鉴定FSHJ中的实际活性成分,验证网络药理学预测。

对FSHJ样品进行LC-MS分析,鉴定出25种化合物,其中槲皮素-3β-D-葡萄糖苷被确认为关键活性成分。

5

体内动物实验验证

验证FSHJ对E. coli诱导的脓毒症相关ARDS小鼠模型的保护作用及其对TLR4/NF-κB通路的调节。

建立E. coli尾静脉注射诱导的ARDS模型,FSHJ灌胃给药,评估体重变化、肺组织病理(H&E)、肺水肿(W/D比)、血清细胞因子(ELISA)、肺组织炎症因子mRNA(qRT-PCR)和TLR4/NF-κB p65蛋白表达(WB)。

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
超高效液相色谱-Q Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Accucore™ C18色谱柱----
大肠杆菌ATCC 25922TestobioLot No. TS275207
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
动物总RNA提取试剂盒--RE-03014
AccuRT基因组DNA去除试剂盒ABMG492
5× All-In-One预混液----
EvaGreen Express 2× qPCR预混液(无染料)ABMMasterMix-ES
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
TLR4抗体Proteintech10745-1-AP
NF-κB p65抗体AffinityAF7021
GAPDH抗体ServicebioGB11519
化学发光成像系统Clinx--

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
动物模型建立
E. coli ATCC 25922的剂量为2×10^8 CFU/只,通过尾静脉注射;小鼠品系为雄性C57BL/6,SPF级;分组及样本量:Con (n=11), E. coli (n=13), L-FSHJ (n=12), M-FSHJ (n=12), H-FSHJ (n=12)。
阅读提示:Materials and Methods - Animals and Experimental Design
药物处理
FSHJ给药剂量:低剂量1.59 g/kg/天,中剂量3.18 g/kg/天,高剂量6.36 g/kg/天;给药方式:口服灌胃,每次300 μL;给药时间:感染后3小时首次,24小时后第二次。
阅读提示:Materials and Methods - Animals and Experimental Design
组织病理学检测
肺组织固定、脱水、石蜡包埋、切片厚度4 μm,H&E染色后评估。
阅读提示:Materials and Methods - Histopathological Examination by Hematoxylin and Eosin (H&E) Staining
肺水肿评估
肺湿干比(W/D)测量方法:右中叶湿重和干重(60°C烘干)计算。
阅读提示:Materials and Methods - Evaluation of Pulmonary Edema by Lung Wet-to-Dry (W/D) Weight Ratio
ELISA
血清IL-6和TNF-α水平,使用Elabscience ELISA试剂盒(IL-6: E-EL-M0044; TNF-α: E-EL-M3063)。
阅读提示:Materials and Methods - Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)
qRT-PCR
肺组织IL-6、IL-1β、TNF-α mRNA表达,内参β-actin,使用ABM试剂盒,循环条件:95°C 5min;95°C 10s, 60°C 30s, 40个循环。
阅读提示:Materials and Methods - RNA Extraction and Quantitative Real-Time PCR (qRT-PCR)
Western blot
TLR4、NF-κB p65蛋白表达,一抗来源:TLR4 (Proteintech, 10745-1-AP), NF-κB p65 (Affinity, AF7021), GAPDH (Servicebio, GB11519);使用化学发光成像系统检测。
阅读提示:Materials and Methods - Western Blot (WB)