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方法文章

利用网络药理学和实验性大鼠模型评估红景天苷作为血管钙化治疗剂的潜力

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DOI:

10.3791/67728

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2025年1月31日

 ,  ,  ,  ,  ,  , 

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本文内容

摘要

本研究建立了一种由高脂饮食(HFD)联合维生素D3(VD3)诱导的大鼠血管钙化模型。该模型用于评估红景天苷在预防和治疗血管钙化方面的治疗效果,并通过网络药理学和体内实验探讨其潜在的作用机制。

摘要

血管钙化(VC)是一种与高发病率和高死亡率密切相关的重要病理状态。本研究采用网络药理学与分子生物学相结合的方法,阐明红景天苷(SAL)——一种源自植物的活性化合物——的治疗机制 红景天,与VC对比。通过数据库挖掘和网络分析,鉴定出388个SAL靶点与2871个VC相关靶点的交集,得到208个共同靶点。构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络 通过 String数据库结合Cytoscape 3.9.1的拓扑学分析确定了10个关键靶点,包括IL6、TNF、TP53、IL1B、HIF1A、CASP3和STAT3等。这些鉴定出的基因主要集中于脂质与动脉粥样硬化通路,提示SAL对VC的改善作用可能通过调控脂质及炎症因子的异常表达实现。研究还发现,SAL可抑制炎症因子的异常表达,从而激活JAK2/STAT3通路,干预VC的进展。JAK2/STAT3通路是SAL防止VC进一步恶化的关键分子机制。功能富集分析显示,这些靶点参与了炎症反应和脂质代谢过程,而这两者正是VC中的核心通路。 在体 在大鼠中的研究表明,红景天苷(SAL)可有效缓解血脂异常和血管炎症,改善血清脂质谱,并减少血管钙沉积。基于Western blot分析的机制探索表明,红景天苷能够调控JAK2/STAT3信号通路,凸显其在此关键分子机制中的调节潜力,为血管钙化(VC)提供了潜在的治疗靶点。本研究的优势在于方法学的严谨性,将计算预测与实验验证相结合 体内 验证。这种综合方法为探索天然化合物在对抗血管钙化(VC)中的治疗机制建立了坚实的框架。

引言

血管钙化(VC)是指钙盐在血管壁内的异常沉积,可导致动脉僵硬度增加和弹性降低,最终损害血管功能。传统上,血管钙化分为两种类型:与脂质积聚相关的内膜钙化和中膜钙化。前者与炎症细胞浸润密切相关,可触发血管壁的成骨样转化,其特征是血管平滑肌细胞(VSMCs)迁移、增殖并分化为成骨细胞样细胞1。

血管平滑肌细胞(VSMCs)发生成骨分化的潜能受衰老、遗传以及糖尿病和慢性肾病等环境因素的影响,是年龄相关性血管钙化(VC)的主要促成因素。这种成骨细胞样转化会加剧动脉钙化和退变1。

血管钙化(VC)是一种多因素疾病,由退行性改变、代谢失衡以及多种全身性疾病共同驱动。约80%的血管损伤和90%的冠状动脉疾病病例中均出现VC,显著增加了严重心血管事件的风险1,2。因此,迫切需要发现能够有效减轻或逆转该病症的药理学治疗方法。

目前,血管钙化(VC)的治疗策略涉及多种药理学干预措施,但尚无专门为此设计的药物。对于轻度钙化的患者,通常会处方他汀类药物以稳定斑块。然而,尽管他汀类药物可能通过降低脂质水平来减轻冠状动脉狭窄,但其对钙化的影响有限2<....

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方案

该方案已获长春中医药大学实验动物伦理委员会批准(批准号:2023091)。本研究遵循国际指南,包括欧洲共同体指南和1986年欧洲经济共同体指令,确保实验过程中对动物的伦理对待。实验选用雄性Wistar大鼠(8–10周龄,体重200–220 g)。所用试剂与设备的详细信息列于下文 材料表.

1. 基于网络药理学预测潜在 红景天苷-VC 靶点

注意:网络药理学利用计算方法和大规模数据分析,研究药物分子与生物靶点(如生物通路、基因和蛋白质)在生物体内复杂的相互作用11,12。该方法有助于解析所研究实体的生物学功能及其相互关系。该方法包括数据库的使用、化学信息的处理、生物活性数据的获取、蛋白质数据的检索、基因表达谱的分析、相互作用网络的构建以及通路富集分析11。图1展示了红景天苷与血管钙化核心靶点之间的相互作用网络。

  1. 构建 "成分" 目标数据库
    1. 使用 "红景天苷" 作为搜索数据库的成分关键词1....

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结果

网络药理学分析

利用 HERB、TCMSP、Pubmed、SwissTargetPrediction、CTD、PharmMapper、SEA 和 STITCH 等数据库,共鉴定出红景天苷的 388 个潜在靶基因。此外,从 GeneCards、OMIM、PharmGkb 和 DrugBank 等数据库中检索到与 VC 相关的 2871 个潜在靶基因。交集分析 通过 维恩图显示了208个重叠靶点,被认为是红景天苷干预血管钙化(VC)的关键靶点。图1A).

蛋白质相互作用网络分析

采用 STRING 平台分析 208 个关键靶点之间的相互作用,并从中筛选出前 100 个节点。随后将这些节点导入 Cytoscape 3.9.1 以构建详细的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络。通过使用 EC、BC、NC、LAC、CC 和 DC 等参数进.......

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讨论

血管钙化(VC)的特征是血管细胞和组织发生退行性改变,血管内出现病理性矿物质沉积,导致血管壁僵硬或形成动脉粥样硬化斑块,进而引发阻塞性血管疾病25。研究表明,约85%的VC斑块可能发展为血栓,从而诱发急性心血管事件。此外,VC是潜在急性心血管事件、脑卒中及外周血管疾病的重要指征26。目前的治疗方法主要集中在抗凝、降脂药物以及血管张力调节,但这些方法往往疗效有限且存在副作用,尤其是在钙化晚期阶段。

红景天苷(Salidroside,SAL)是一种被鉴定为对羟基苯乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷的化合物,在影响神经系统、心血管系统和免疫系统的多种血管疾病以及慢性肾病中已显示出显著的治疗潜力27,28。现代研究已证实其具有抗氧化、抗衰老、免疫调节和抗炎作用29,30<.......

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披露

确保所有作者均已披露任何及所有利益冲突。

致谢

本工作得到吉林省科学技术厅项目(YDZJ202301ZYTS460)和吉林省教育厅项目(JJKH20230991KJ)的经费支持。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
30% (29:1) 丙烯酰胺/双丙烯酰胺溶液北京索莱宝科技有限公司 &安普科技有限公司,中国A1010
4% 多聚甲醛固定液碧云天生物技术股份有限公司(碧云天),中国P0099
5*上样缓冲液北京索莱宝科技有限公司 &安普科技有限公司,中国P1040
碱性磷酸酶检测试剂盒碧云天生物技术股份有限公司(Beyotime),中国P0321S
AlphaView 软件Proteinsimple 公司,美国AlphaView SA
BCA 蛋白检测试剂盒碧云天生物技术有限公司(Beyotime),中国P0012
蓝染液北京索莱宝科技有限公司 &安普科技有限公司,中国G1866
钙比色法检测试剂盒碧云天生物技术股份有限公司(Beyotime),中国S1063S
胶原纤维与弹性纤维染色试剂盒(EVG-Verhoeff 法)北京索莱宝科技有限公司 &安普科技有限公司,中国G1597
脱水机迪亚帕斯生物科学公司  有限公司,意大利Donatello
嵌入机中国武汉俊杰电子有限公司JB-P5
酶标仪 Biotek Co., Ltd, USA时期
无水乙醇GHTECH  有限公司,中国64-17-5
辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgG(H+L)中国博奥生物技术有限公司BS20242-Y
GraphPad Prism 软件GraphPad Software,美国GraphPad Prism 9.0
苏木精-伊红染色试剂盒北京索莱宝科技有限公司 &安普科技有限公司,中国G1120
高密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒中国南京建成生物工程研究院有限公司A112
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)广州赛国生物科技有限公司A0208
Image J 软件美国国立卫生研究院(NIH)Image J 
我κB Alpha 多克隆抗体Proteintech Group, Inc.A,美国10268-1-AP
JAK2 抗体Affinity Biosciences Co., Ltd,中国AF6022
低密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒中国南京建成生物工程研究院有限公司A113
NF-κB p65 抗体Proteintech Group, Inc.A,美国10745-1-AP
病理切片机Leica Biosystems,美国RM2016
磷酸酶抑制剂混合物配方表瑞士罗氏制药有限公司04906845001
磷酸化-JAK2(Tyr931)抗体Affinity Biosciences Co., Ltd,中国AF3024
磷酸化-NF-κB p65(Ser276) 抗体Affinity Biosciences Co., Ltd,中国AF2006
磷酸化-STAT3(S727) 抗体Abways  科学 &安普科技有限公司,中国CY5291
蛋白酶抑制剂混合物 瑞士罗氏制药有限公司11873580001
PVDF膜瑞士罗氏制药有限公司3010040001
大鼠IL-1β ELISA试剂盒碧云天生物技术股份有限公司,中国PI303
大鼠IL-6 ELISA试剂盒碧云天生物技术有限公司(Beyotime),中国PI328
大鼠 TNF-α ELISA试剂盒碧云天生物技术股份有限公司,中国PT516
RIPA裂解缓冲液碧云天生物技术有限公司(Beyotime),中国P0013B
Salisoroside中国上海源叶生物科技有限公司S25475
SDS中国广州赛国生物科技有限公司3250KG001
碳酸钠中国医药集团有限公司,中国1001921933
碳酸氢钠中国医药集团有限公司,中国10018960
硫代硫酸钠中国医药集团有限公司,中国20042518
STAT3 抗体Proteintech Group, Inc.,美国10253-2-AP
TBST(10×)碧云天生物技术有限公司(Beyotime),中国ST673
总胆固醇检测试剂盒中国南京建成生物工程研究院有限公司A111
甘油三酯检测试剂盒中国南京建成生物工程研究院有限公司A110
Tris碱广州赛国生物科技有限公司1115GR500
直立式光学显微镜日本尼康公司Eclipse E100
冯科萨溶液 中国武汉服务生物技术有限公司G1043
Western Blotting Luminol 试剂Santa Cruz Biotechnology, Inc.,美国SC-2048
β-肌动蛋白抗体 Cell Signaling Technology, Inc., 美国E4967

参考文献

  1. Sutton, N. R., et al. Molecular mechanisms of vascular health: Insights from vascular aging and calcification. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 43 (1), 15-29 (2023).
  2. Henein, M. Y., Owen, A. Statins moderate c....

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