摘要 目的:在活血化瘀理論指導(dǎo)下,運用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對接方法研究大黃-三七-蒲黃治療ICH的潛在作用機制。方法:通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(TCMSP)、UniPort數(shù)據(jù)庫獲取大黃-三七-蒲黃活性成分及靶點蛋白,利用GEO數(shù)據(jù)庫獲得GSE24265芯片基因表達(dá)譜,運用R軟件篩選ICH疾病差異基因,并獲取藥物與ICH交集靶點。運用Cytoscape軟件與STRING數(shù)據(jù)庫獲得與靶點相關(guān)有效成分及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)。通過R Cluster Profiler對交集基因進行基因本體(GO)和京都基因與基因組百科全書(KEGG)富集分析。使用Cytoscape軟件構(gòu)建“藥物有效成分-靶基因-KEGG網(wǎng)絡(luò)”,獲得藥物核心成分及作用靶點。運用GSEA進一步富集核心靶點作用途徑。運用Autodock軟件分子對接以驗證核心成分、靶點的結(jié)合活性。結(jié)果:篩選獲得大黃-三七-蒲黃治療ICH的核心成分為槲皮素、人參皂苷Rh2、蘆薈大黃素等;核心靶點為白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、CXC趨化因子配體8(CXCL8)、趨化因子配體2(CCL2)。核心靶點共同富集于NOD樣受體信號通路。分子對接顯示,藥物核心成分與核心靶點之間具有結(jié)合活性。結(jié)論:大黃-三七-蒲黃有效成分可通過IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2等靶點,調(diào)節(jié)NOD樣受體信號通路參與調(diào)控炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等過程,起到對ICH的治療作用。
關(guān)鍵詞 腦出血;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對接;大黃;三七;蒲黃;作用機制
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2023.13.007
Exploring the Mechanism of Rhubarb-Sedum Aizoon-Pollen in the Treatment of Intracerebral Hemorrhage Based on Network Pharmacology and Molecular Docking
SU Zhuoyi, CAO Ran, CHEN Xingyu, ZHAO Dexi
Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130117, Jilin, China
Corresponding Author "" ZHAO Dexi, E-mail: Dexizhao1006@163.com
Abstract Objective:Under the guidance of the theory of promoting blood circulation and removing blood stasis,the potential mechanism of rhubarb-Sedum aizoon-Pollen in the treatment of intracerebral hemorrhage(ICH) was studied by network pharmacology and molecular docking method.Methods:The active components and target proteins of rhubarb-Sedum aizoon-Pollen were obtained by Traditional Chinese Medicines Systems Pharmacology Platform(TCMSP) and UniPort database.The gene expression profile of GSE24265 chip was obtained by GEO database.The differential genes of ICH disease were screened by R,and the intersection targets of drugs and ICH were obtained.Cytoscape software and STRING database were used to obtain the target related active components and protein-protein interaction(PPI) network.Gene ontology(GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) enrichment analysis of intersecting genes was performed by R Cluster Profiler.Cytoscape software was used to construct the \"drug active component-target gene-KEGG network\" to obtain the drug core components and targets.GSEA was used to further enrich the core target pathways.Autodock software was used for molecular docking to verify the binding activity of core components and targets.Results:The core components of rhubarb-Sedum aizoon-Pollen for ICH treatment were quercetin,ginsenoside Rh2,aloe emodin,etc.The core targets were interleukin(IL)-1β,IL-6,CXC chemokine ligand 8(CXCL8),and CC chemokine ligand 2(CCL2).The core targets were enriched in NOD like receptor signaling pathway.Molecular docking showed that there was binding activity between drug core components and core targets.Conclusion:The active components of rhubarb-Sedum aizoon-Pollen can regulate NOD-like receptor signaling pathway to participate in the regulation of inflammatory response and apoptosis through IL-1β,IL-6,CXCL8,CCL2,and other targets,and play a therapeutic role in ICH.
Keywords intracerebral hemorrhage; network pharmacology; molecular docking; rhubarb; Sedum aizoon; Pollen Typhae; mechanism of action
基金項目 國家自然科學(xué)基金項目(No.81774224);吉林省衛(wèi)生健康科技能力提升項目(No.2021JC070)
作者單位 1.長春中醫(yī)藥大學(xué)(長春 130117);2.長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬傳統(tǒng)診療醫(yī)院;3.長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院(長春 130021)
通訊作者 趙德喜,E-mail:Dexizhao1006@163.com
引用信息 蘇卓異,曹然,陳星宇,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對接探究大黃-三七-蒲黃治療腦出血的作用機制[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2023,21(13):2372-2382.
自發(fā)性腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是指非創(chuàng)傷性腦內(nèi)血管破裂,導(dǎo)致腦實質(zhì)內(nèi)血液聚集,其在腦卒中各亞型中的發(fā)病率僅次于缺血性腦卒中,
在我國全部腦卒中的比例高達(dá)18.8%~47.6%,是具有高致死率、高致殘率的疾病[1]。2015年美國心臟病協(xié)會《自發(fā)性腦出血診療指南》指出,良好的內(nèi)科治療可降低ICH病人的殘疾率。而對于無需手術(shù)處理的高血壓性腦出血,目前尚無理想的??浦委熕幬?sup>[2]。因此,探尋有效的內(nèi)科干預(yù)方法仍舊是ICH研究的重點。
中醫(yī)學(xué)認(rèn)為瘀血停滯無以運行,是出血性中風(fēng)發(fā)病機制的關(guān)鍵[3]。唐容川《血證論》云:“凡離經(jīng)之血,既為死血,治以活血化瘀為要……否則瘀血留滯,血出不止”,這為以活血化瘀法治療出血性中風(fēng)提供了理論依據(jù)。臨床研究證實,在常規(guī)治療基礎(chǔ)上應(yīng)用活血化瘀藥物可有效縮小血腫體積,提高臨床療效[4]。國醫(yī)大師任繼學(xué)教授自擬腦出血方治療出血性中風(fēng),該方經(jīng)過多年應(yīng)用及嚴(yán)格的臨床實驗,證實其可加速血腫吸收,療效確切[5]。大黃-三七-蒲黃是本方活血化瘀功效的藥物配伍,其中,大黃祛瘀血,可推陳出新,具有逐瘀通經(jīng)之功效;蒲黃活血消瘀,三七通脈行瘀,兼具活血、止血之功,去瘀血而不傷新血,止血而不留瘀,與蒲黃、大黃共具活血散瘀止血之效?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究指出,三七皂苷可以提高腦血流量、抗血栓栓塞、舒張腦血管,用于急性ICH,可改善病人預(yù)后[6]。大黃可以有效降低ICH后血腦屏障的通透性,具有抗炎、抗氧化的作用[7]。蒲黃可以降低血小板聚集、促進纖溶、抗血栓,還可以拮抗自由基損傷起到腦保護作用[8]。目前,對于大黃-三七-蒲黃配伍治療ICH發(fā)揮作用的分子機制尚不明確,其潛在作用靶點、有效成分及關(guān)鍵信號通路仍有待進一步研究。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)結(jié)合了人工智能、系統(tǒng)生物學(xué)、大數(shù)據(jù)分析等前沿學(xué)科,從系統(tǒng)層次和生物網(wǎng)絡(luò)的整體角度出發(fā),為中藥復(fù)雜體系的研究提供了新思路[9]。本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對接方法探究大黃-三七-蒲黃治療ICH的作用機制,為以活血化瘀法治療ICH提供可靠的科學(xué)依據(jù)。
1 資料與方法
1.1 藥物化學(xué)成分信息及靶點的收集與篩選
運用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)檢索大黃、三七、蒲黃,獲取藥物化學(xué)成分信息。以口服生物利用度(OB)≥30%、類藥性(DL)≥0.18為條件篩選上述藥物的有效活性成分。通過TCMSP檢索上述藥物有效活性成分對應(yīng)靶點,利用UniPort數(shù)據(jù)庫(https://www.Uniprot.org/)檢索有效活性成分靶標(biāo)基因?qū)?yīng)人類基因的名稱。
1.2 ICH差異表達(dá)基因篩選
運用GEO數(shù)據(jù)庫檢索“Intracerebral hemorrhage”,篩選獲得與ICH相關(guān)的基因芯片數(shù)據(jù)集GSE24265,下載基因芯片矩陣文件及平臺注釋信息文件。數(shù)據(jù)集包括ICH組(GSM596842、GSM596845、GSM596848、GSM596850,4個樣本)與對照組(GSM596843、GSM596844、GSM596846、GSM596847、GSM596849、GSM596851、GSM596852,7個樣本)。通過R軟件繪制數(shù)據(jù)集歸一化箱式圖、主成分分析圖。通過limma包篩選表達(dá)矩陣中差異基因,以經(jīng)貝葉斯檢驗的P-value≤0.05,|logFC|>0.5(FC,F(xiàn)old Change,差異倍數(shù))得到樣本表達(dá)的差異基因(differentially expressed genes,DEGs),通過R plot及pheatmap包繪制火山圖及熱圖,對差異基因進行可視化。
1.3 藥物-活性成分-靶基因網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
通過R軟件獲取ICH差異基因與藥物靶基因的交集靶標(biāo),通過Cytoscape 3.8.0軟件構(gòu)建“藥物活性成分-靶基因”可視化網(wǎng)絡(luò)。并通過Cytoscape插件Analyze Network評估拓?fù)鋮?shù)度值(Degree),篩選藥物核心成分。
1.4 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
將篩選獲取的藥物-疾病共同靶點基因?qū)隨TRING在線數(shù)據(jù)庫平臺(https://tring-db.org/),限定物種為人,以高置度性0.4為篩選條件構(gòu)建PPI關(guān)系。將所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape 3.8.0軟件進行可視化,據(jù)此篩選獲得藥物-疾病關(guān)鍵作用靶點。
1.5 富集分析
應(yīng)用R軟件Cluster Profiler包進行基因本體(gene ontology,GO)及京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,以矯正后P-value<0.05為篩選條件獲得富集分析結(jié)果,通過Complex Heatmap包繪制GO富集分析圖,通過ggplot和ggforce包對KEGG前20條通路進行可視化分析,得到大黃-三七-蒲黃治療ICH的關(guān)鍵通路及可能的作用機制。
1.6 大黃-三七-蒲黃有效成分-靶基因-KEGG網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
通過Cytoscape軟件構(gòu)建“藥物核心成分-靶基因-KEGG”可視化網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)Degree值,得到大黃-三七-蒲黃發(fā)揮作用的主要成分、關(guān)鍵通路、核心基因。
1.7 GSEA核心基因富集分析
利用基因芯片數(shù)據(jù)集GSE24265表達(dá)矩陣文件及注釋信息文件,以核心基因表達(dá)量將樣品分成高低表達(dá)組,通過Java GSEA進行富集分析。以P-value<0.05為篩選條件,獲得與ICH相關(guān)的富集通路。運用R語言繪制多GSEA富集圖。
1.8 分子對接
通過分子對接對篩選得到的藥物核心成分及作用靶點進行驗證。通過PubChem(http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)數(shù)據(jù)庫檢索得到藥物核心成分化合物結(jié)構(gòu),運用Chem 3D將得到的2D化合物結(jié)構(gòu)進行3D處理。核心靶點的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)通過RCSB PDB數(shù)據(jù)庫(http://www.rcsb.org/)檢索獲取。運用PyMOL軟件去掉蛋白質(zhì)原有水分子并分離配體與受體。通過Autodock Vina軟件進行分子對接,得到藥物核心成分與和核心靶點分子對接結(jié)合能。運用PyMOL和Discovery Studio 4.5軟件將對接結(jié)果可視化。
2 結(jié) 果
2.1 大黃-三七-蒲黃活性成分信息
應(yīng)用 TCMSP數(shù)據(jù)庫檢索大黃、三七、蒲黃化學(xué)成分信息,將得到的數(shù)據(jù)以O(shè)B≥30%,DL≥0.18為條件進行篩選。整合去重后,最終得到大黃有效活性成分15個、三七有效活性成分8個、蒲黃有效活性成分8個。其中蒲黃、三七均含有槲皮素,大黃、蒲黃、三七均含有β-谷甾醇。
2.2 ICH疾病差異基因
應(yīng)用GEO數(shù)據(jù)庫,獲取GSE24265基因芯片數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)經(jīng)歸一化處理,表達(dá)強度處于同一數(shù)量級,詳見圖1。PCA主成分分析芯片中各樣本數(shù)據(jù)具有差異性(見圖2)。可進行綜合分析。ICH組與對照組差異基因分析顯示,共獲得ICH差異表達(dá)基因1 535個,其中上調(diào)基因976個,下調(diào)基因559個,繪制火山圖(見圖3)。根據(jù)P-value值對差異表達(dá)明顯的前300個基因進行聚類分析,繪制聚類熱圖(見圖4)。
2.3 藥物-活性成分-靶基因網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建與分析
通過R將藥物活性成分對應(yīng)的205個靶點基因與ICH疾病差異基因映射取交集。通過韋恩圖交集得到40個共同作用靶點,詳見圖5。將40個靶點基因與其對應(yīng)的15個藥物有效活性成分通過Cytoscape 軟件構(gòu)建“大黃-三七-蒲黃有效活性成分-靶點基因”可視化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(見圖6)。其中,橙色節(jié)點代表藥物與ICH交集基因;藍(lán)色代表蒲黃有效活性成分;淡藍(lán)色代表三七有效活性成分;紅色代表大黃有效活性成分。網(wǎng)絡(luò)中共有55個節(jié)點、66條邊。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中Degree值對藥物活性成分節(jié)點排序,節(jié)點越大,Degree值越高,與靶點關(guān)聯(lián)度越強,圖中大黃-三七-蒲黃有效活性成分排序前8位結(jié)果見表1。
2.4 藥物與疾病交集靶點PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析
將40個交集靶點基因上傳到 STRING在線數(shù)據(jù)庫平臺,設(shè)置高置度性0.4,顯示一級交互蛋白20個、二級交互蛋白50個,獲得PPI網(wǎng)絡(luò)圖。網(wǎng)絡(luò)涉及110個節(jié)點、1 394條邊,通過Cystocape 軟件cytoHubba插件進行可視化分析,按照Degree值前50篩選關(guān)鍵靶點網(wǎng)絡(luò),通過最大鄰近聯(lián)通密度(maximum neighborhood component,MNC)篩選獲得核心網(wǎng)絡(luò)靶點。最終得到10個關(guān)鍵靶基因為白細(xì)胞介素6(IL-6)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、血管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)、CXC趨化因子配體8(CXCL8)、缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)、白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、p53基因(TP53)、表皮生長因子受體(EGFR)、表皮生長因子(EGF)、趨化因子配體2(CCL2),可能在網(wǎng)絡(luò)中起到了關(guān)鍵作用。詳見圖7。
2.5 GO及KEGG富集分析
通過GO富集分析圈圖顯示分析結(jié)果,對交集靶點富集共獲得769個條目。按照生物過程富集分?jǐn)?shù),生物過程(BP)條目719個,主要包括細(xì)胞對脂多糖的反應(yīng)(GO:0071222)、血管生成的積極調(diào)控(GO:0045766)、細(xì)胞對細(xì)菌來源分子的反應(yīng)(GO:0071219)等;細(xì)胞成分(CC)條目16個,主要涉及三級顆粒膜(GO:0070821)、膜筏(GO:0045121)、膜微區(qū)(GO:0098857)等;分子功能(MF)條目34個,主要包含類固醇綁定(GO:0005496)、整合素結(jié)合(GO:0005178)、細(xì)胞因子活性(GO:0005125)、細(xì)胞因子受體結(jié)合(GO:0005126)等。詳見圖8。KEGG富集分析獲得38個條目,矯正P -value值較小,富集基因數(shù)目較多的代謝過程主要涉及脂質(zhì)和動脈粥樣硬化(Lipid and atherosclerosis)、流體剪切應(yīng)力和動脈粥樣硬化(Fluid shear stress and atherosclerosis)等;富集作用通路主要涉及TNF信號通路(TNF signaling pathway)、IL-17信號通路(IL-17 signaling pathway)、NF-κB信號通路(NF-κB signaling pathway)等。詳見圖9。
2.6 藥物有效成分-靶基因-KEGG網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析
將富集獲得的KEGG通路,靶基因及對應(yīng)的藥物有效成分通過Cystocape軟件進行可視化,獲得78個靶點、386條邊,根據(jù)Degree值顯示節(jié)點的大小。結(jié)果顯示,槲皮素(quercetin,MOL000098)、人參皂苷Rh2(ginsenoside Rh2,MOL005344)、蘆薈大黃素(aloe-emodin,MOL000471)可能通過多種作用途徑治療ICH。PPI關(guān)鍵靶點中IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2與較多作用通路相關(guān),可能是中藥多途徑發(fā)揮作用的核心靶點。詳見圖10。
2.7 核心靶點GSEA富集分析
通過GSEA分析方法對GSE24265芯片高表達(dá)樣本和低表達(dá)樣本的核心基因進行富集分析。確定核心靶點IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2發(fā)揮作用的主要途徑。核心靶點主要參與造血細(xì)胞譜系、補體系統(tǒng)和炎癥反應(yīng)。其中,NOD樣受體信號通路為4個核心靶點共同參與的信號通路。詳見圖11。
2.8 分子對接驗證
運用Autodock Vina軟件對上述大黃-三七-蒲黃中有效活性成分槲皮素、人參皂苷Rh2、蘆薈大黃素與核心靶點IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2進行分子對接。若結(jié)合能力小于-20.93 kJ/mol表示受體與配體之間可以結(jié)合;若結(jié)合能力小于-29.30 kJ/mol表示受體與配體之間具有較好的結(jié)合活性,結(jié)合能越小,對接結(jié)果越好[10]。詳見表2。Discovery Studio和PyMOL可視化分析見圖12。結(jié)果表明,大黃-三七-蒲黃有效成分與核心靶點可以結(jié)合,并具有較好的結(jié)合活性。
3 討 論
中醫(yī)認(rèn)為,出血性中風(fēng)發(fā)病機制主要為臟腑功能失調(diào),風(fēng)火相煽,氣血逆亂,上沖于腦,使脈絡(luò)受損,血溢脈外,遂而成瘀。血不循經(jīng),瘀阻腦府,腦髓壅滯,臟腑失司,肢體失和,發(fā)為本病。離經(jīng)之血,雖清血鮮血,亦為瘀血。瘀血不去,阻礙氣血生化運行,神失所用,引發(fā)變證?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究指出,ICH腦損傷包括原發(fā)和繼發(fā)性損傷。原發(fā)性損傷是指血腫形成對周圍腦組織造成的機械性壓迫,使出血局部組織缺血、缺氧,形成占位效應(yīng)。繼發(fā)性損傷主要為細(xì)胞功能障礙及滲出血液成分引起的興奮性毒性、炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)[11]。研究表明,血腫體積是腦出血后結(jié)局的主要決定因素,血腫體積越大,對神經(jīng)系統(tǒng)的損傷越大,預(yù)后越差[12]。因此,加快血腫吸收是治療腦出血疾病的關(guān)鍵。活血化瘀中藥可以加快顱內(nèi)血腫的吸收及清除,減輕出血部位血管壓力,防止再出血。臨床聯(lián)合應(yīng)用,可提高ICH病人的生存質(zhì)量[13-14]。本研究通過GEO數(shù)據(jù)庫聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討活血化瘀藥串大黃-三七-蒲黃治療ICH的作用機制,為中藥在ICH治療中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
有效成分網(wǎng)絡(luò)圖顯示,大黃-三七-蒲黃有效成分中槲皮素、人參皂苷Rh2及蘆薈大黃素與ICH疾病緊密相關(guān)。槲皮素為三七、蒲黃共有活性成分,是一種天然黃酮類化合物,研究證實,槲皮素具有有效的抗炎、抗氧化、緩解血栓形成的作用[15]。此外,其可通過抑制大腦中動脈Cx43的表達(dá)改善大腦中動脈肌張力,舒張血管[16]。ICH模型大鼠實驗研究表明,槲皮素可降低腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-1β、IL-6等炎性因子的表達(dá)量,抑制ICH過程中的炎癥反應(yīng)。并通過調(diào)節(jié)Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)參與減輕ICH后神經(jīng)細(xì)胞凋亡過程,發(fā)揮神經(jīng)保護作用[17-18]。人參皂苷Rh2屬于天然原形人參皂苷代謝物。一項臨床隨機對照試驗指出,人參皂苷可以通過促進轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)減少重組組織型纖溶酶原激活劑(rt-PA)導(dǎo)致的癥狀性腦出血的發(fā)生[19]。ICH發(fā)生后,外滲的血液成分增強局部炎癥反應(yīng),加重神經(jīng)元損傷,并通過級聯(lián)反應(yīng)激活小膠質(zhì)細(xì)胞,加重ICH后的繼發(fā)性損傷。人參皂苷Rh2可通過Toll樣受體4(TLR4)/核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)信號通路阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞的激活,并特異性地減少炎癥介質(zhì)的釋放,其或可在減輕ICH后的繼發(fā)性損傷中發(fā)揮作用[20]。顱內(nèi)血管動脈粥樣硬化是ICH的病理基礎(chǔ),高血壓是ICH主要病因[21]。蘆薈大黃素衍生物可增強自噬蛋白1(AMBRA1)介導(dǎo)的內(nèi)皮自噬產(chǎn)生抗動脈粥樣硬化作用。此外,蘆薈大黃素可通過抑制NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NLRP3)炎癥小體的活化保護血管內(nèi)皮細(xì)胞,改善血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓[22-23]。
PPI及有效成分-靶基因-KEGG網(wǎng)絡(luò)顯示,大黃-三七-蒲黃治療ICH的核心作用靶點為IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2。IL-1β是ICH后補體介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥主要分泌的促炎細(xì)胞因子,依賴NLRP3炎癥體介導(dǎo)ICH后神經(jīng)炎癥的發(fā)生[24]。ICH大鼠實驗證實,血清IL-1β水平與腦水腫程度正相關(guān),可作為ICH后腦水腫進展的觀察指標(biāo)及治療方向[25]。臨床研究發(fā)現(xiàn),ICH病人神經(jīng)元凋亡與腦組織中IL-1β、TNF-α的表達(dá)相一致,推測TNF-α與IL-1β的分泌可能加重神經(jīng)細(xì)胞的凋亡,增加ICH后神經(jīng)功能損害[26]。促炎細(xì)胞因子IL-6是急性腦損傷中已經(jīng)確立的炎癥生物標(biāo)志物。大型臨床多中心FAST實驗指出,ICH病人血清中高水平的IL-6與血腫周圍水腫體積擴大及90 d時神經(jīng)功能結(jié)果不佳正相關(guān)[27]。鐵調(diào)素可以減輕ICH后鐵介導(dǎo)的繼發(fā)性神經(jīng)元損傷[28]。IL-6對鐵調(diào)素的調(diào)節(jié)至關(guān)重要,研究指出,IL-6可通過JAK/STAT信號通路與BMP/SMAD信號網(wǎng)絡(luò)的相互作用調(diào)節(jié)鐵調(diào)素的分泌[29]。趨化因子CCL2在調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞運動及其向炎癥部位的募集中起到重要作用,是最有效的小膠質(zhì)細(xì)胞化學(xué)誘導(dǎo)劑之一。研究證明,CCL2通過其受體CCR2及P38 MAPK信號通路參與ICH過程中血腦屏障(BBB)的破壞及腦水腫的發(fā)生[30]。CXCL8是小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的趨化因子,研究發(fā)現(xiàn)CXCL8功能抑制可通過PI3K/AKT/NF-κB信號通路促進神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化并抑制神經(jīng)炎癥[31]。尚未有文獻(xiàn)研究其在ICH病理機制中的調(diào)控作用。由此看出,大黃-三七-蒲黃核心靶點主要集中表達(dá)在ICH后炎癥反應(yīng)、鐵的調(diào)控過程中,并可能參與ICH后腦水腫、血腦屏障破壞等過程。
GO富集分析結(jié)果顯示,大黃-三七-蒲黃作用靶點分布于多種細(xì)胞組分中,通過多種作用途徑干預(yù)治療ICH,其中主要涉及細(xì)胞對脂多糖的反應(yīng)、對細(xì)菌來源分子的反應(yīng)、血管生成的積極調(diào)控等生物過程。KEGG富集分析表明大黃-三七-蒲黃通過腫瘤壞死因子(TNF)信號通路、白細(xì)胞介素17(IL-17)信號通路、NF-κB信號通路參與ICH的治療。核心靶點GSEA富集分析顯示,NOD樣受體信號通路是大黃-三七-蒲黃治療ICH的主要作用機制。細(xì)胞內(nèi)NOD樣受體家族在細(xì)胞內(nèi)配體的識別中發(fā)揮關(guān)鍵作用,負(fù)責(zé)檢測病原體產(chǎn)生先天免疫反應(yīng),NOD1和NOD2是典型的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域nod樣受體(NLRs),通過激活NF-κB、p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路,產(chǎn)生細(xì)胞因子及凋亡。此外,NLRs通過炎癥小體誘導(dǎo)Caspase-1的激活,調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-18的成熟,誘發(fā)焦亡。多項研究指出,NLRP3炎癥小體參與了ICH后腦損傷機制,介導(dǎo)了神經(jīng)炎癥的發(fā)生[32-33]。TNF通過巨噬細(xì)胞分泌的TNF-α結(jié)合TNFR1和TNFR2激活包括c-Jun氨基末端激酶(JNK)、MAPK、NF-κB等信號通路,產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)[34]。TNF-α可激活骨間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)分泌腫瘤壞死因子刺激基因6(TSG-6)抑制NF-κB,拮抗星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng),改善ICH后血腦屏障的損傷[35]。IL-17是一種主要由T細(xì)胞受體(TCR)γδ細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,來自TCRγδ的IL-17對ICH后的神經(jīng)干細(xì)胞具有神經(jīng)毒性作用,可抑制其分化為神經(jīng)元及星形膠質(zhì)細(xì)胞,加重腦損傷[36]。NF-κB作為關(guān)鍵因子參與介導(dǎo)了ICH過程中的炎癥反應(yīng)及壞死性凋亡[37]。ICH早期生長反應(yīng)蛋白1(EGR1)表達(dá)上調(diào),通過STAT3/NF-κB加重ICH后的腦損傷及血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[38]。實驗證明,中藥補陽還五湯通過抑制NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)介導(dǎo)的非經(jīng)典NF-κB信號通路減輕了大鼠ICH恢復(fù)過程的炎癥反應(yīng)[39]。以上結(jié)果反映,大黃-三七-蒲黃主要通過NOD樣受體信號通路,抑制神經(jīng)炎癥、減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡,減輕血管內(nèi)皮損傷,起到治療ICH的作用。
綜上所述,研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法預(yù)測了大黃-三七-蒲黃治療ICH的有效成分為槲皮素、人參皂苷Rh2及蘆薈大黃素等。其可通過NOD樣受體信號通路作用于IL-1β、IL-6、CXCL8、CCL2等核心靶點,參與調(diào)控炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等過程,在ICH后對神經(jīng)炎癥及血腦屏障破壞等方面起到改善作用。其中,槲皮素的作用已經(jīng)在實驗中得到了證實。藥物有效成分與分子對接技術(shù)驗證了分析結(jié)果的可靠性。研究揭示了活血化瘀藥串大黃-三七-蒲黃多成分多靶點多途徑的治療特點,為應(yīng)用活血化瘀藥物治療ICH提供了理論依據(jù)。其理論結(jié)果還需后續(xù)實驗加以驗證。
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(收稿日期:2022-09-13)
(本文編輯郭懷?。?/p>