【寫在前面】：本期推薦的是由江西中醫(yī)藥大學(xué)研究生部、江西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院心內(nèi)科等研究團(tuán)隊(duì)合作近期發(fā)表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，多組學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證揭示丹霞調(diào)斑湯(音譯)治療動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

Multi-omics and experimental validation reveal the mechanism of DanxiaTiaoban decoction in treating atherosclerosis

背景

動(dòng)脈粥樣硬化（AS）是全球心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素，其特征是動(dòng)脈壁中脂質(zhì)和膽固醇的積聚，導(dǎo)致血管狹窄和硬化以及慢性炎癥；這會(huì)導(dǎo)致心臟病和中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)增加，嚴(yán)重影響患者的健康。丹霞調(diào)斑湯 (DXTB) 是一種中藥方劑，在治療AS方面顯示出積極的臨床療效；然而，其作用機(jī)制尚不清楚。

目的

通過多組學(xué)整合和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，探索DXTB治療AS的潛在作用機(jī)制。

方法

使用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫（TCMSP）、Batman、Herb和中藥綜合數(shù)據(jù)庫（TCMID）鑒定DXTB的活性成分及其靶點(diǎn)。使用超高效液相色譜-高分辨率質(zhì)譜（UHPLCHRMS）鑒定了與DXTB中活性成分最密切相關(guān)的化合物。此外，使用高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（LC-QQQ-MS/MS）對(duì)DXTB和高劑量口服灌胃后2小時(shí)收集的小鼠血清中的槲皮素、木犀草素和阿利醇C進(jìn)行了靶向定量。通過分析deCODE血漿蛋白數(shù)量性狀位點(diǎn)（pQTL）數(shù)據(jù)和多個(gè)基因表達(dá)綜合（GEO）數(shù)據(jù)集，鑒定了與AS相關(guān)的蛋白質(zhì)和差異表達(dá)基因（DEGs）。采用12種機(jī)器學(xué)習(xí)算法來選擇核心基因，然后使用列線圖和shapley加性解釋（SHAP）值對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，以評(píng)估其對(duì)疾病風(fēng)險(xiǎn)和模型輸出的影響。構(gòu)建藥物成分靶網(wǎng)絡(luò)，以識(shí)別藥物的核心活性成分。孟德爾隨機(jī)化（MR）分析用于驗(yàn)證核心基因與AS之間的因果關(guān)系，而分子對(duì)接和分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬用于評(píng)估DXTB活性成分和靶蛋白之間的相互作用，這些相互作用通過表面等離子體共振（SPR）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，在喂食高脂肪飲食并通過灌胃給予低、中、高劑量DXTB的載脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠中誘導(dǎo)AS。使用蘇木精和伊紅（H&E）染色、透射電子顯微鏡（TEM）和油紅O染色檢查主動(dòng)脈組織病理變化。逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）和蛋白質(zhì)印跡用于驗(yàn)證核心基因的表達(dá)和核心通路的激活，并使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）測量炎癥因子水平的變化。

結(jié)果

共鑒定出51個(gè)與DXTB和AS相關(guān)的共同靶基因，主要富集在脂質(zhì)和AS以及FcεRI（FcεRI）信號(hào)通路中，p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路可能是DXTB調(diào)節(jié)AS的關(guān)鍵機(jī)制。使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法選擇了六個(gè)核心基因——集落刺激因子1受體（CSF1R）、二肽基肽酶4（DPP4）、中性粒細(xì)胞溶質(zhì)因子1（NCF1）、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP9）、整合素α1（ITGAL）和LYN原癌基因（LYN）?；谶@些核心基因構(gòu)建了一個(gè)多元邏輯回歸模型，并通過SHAP值分析和Nomogram證明了它們的具體貢獻(xiàn)和診斷價(jià)值，突出了該模型在實(shí)現(xiàn)臨床決策方面的潛力。MR分析進(jìn)一步表明CSF1R與AS風(fēng)險(xiǎn)之間存在因果關(guān)系。AddModuleScore分析表明，核心基因集表達(dá)和MAPK信號(hào)通路在單核細(xì)胞中特別活躍。分子對(duì)接、MD模擬和SPR共同證實(shí)了活性成分與核心靶標(biāo)之間明顯的結(jié)合親和力，這與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)分析的結(jié)果一致。LC-QQQ-MS/MS定量證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了給藥后2小時(shí)核心成分的可測量全身暴露量。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，DXTB減少了脂質(zhì)積累，抑制了p38 MAPK信號(hào)通路的激活，調(diào)節(jié)了核心基因的表達(dá)，降低了炎癥因子白細(xì)胞介素-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α，導(dǎo)致斑塊面積減少 。

結(jié)論

本研究創(chuàng)新性地整合了多組學(xué)分析、先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)地闡明了DXTB治療AS的治療機(jī)制。我們的研究結(jié)果首次表明，DXTB可能通過調(diào)節(jié)關(guān)鍵的炎癥和脂質(zhì)相關(guān)通路，特別是p38 MAPK信號(hào)通路，以及CSF1R、DPP4和MMP9等核心基因來發(fā)揮其治療作用。此外，DXTB可能通過抑制單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞及其隨后轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞來緩解血管炎癥和脂質(zhì)積聚。將生物信息學(xué)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的綜合方法為DXTB的潛在臨床療效提供了強(qiáng)有力的支持，并為AS治療確定了新的候選靶點(diǎn)。這些見解增強(qiáng)了目前對(duì)DXTB作用機(jī)制的理解，并為未來心血管疾病的研究和治療開發(fā)提供了寶貴的參考。

【前言】

動(dòng)脈粥樣硬化（AS）是一種長期進(jìn)行性血管疾病，主要表現(xiàn)為內(nèi)膜下脂質(zhì)積聚、平滑肌細(xì)胞（SMC）增生和膠原纖維積聚增強(qiáng)。這種病理進(jìn)展最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化壞死斑塊的形成和血管壁的硬化。因此，動(dòng)脈管腔直徑減小，導(dǎo)致血流受限，這可能導(dǎo)致多種心腦血管疾病，包括冠狀動(dòng)脈疾病和腦梗死。AS已成為全球死亡率和殘疾率的主要因素，特別是在其患病率和死亡率明顯較高的發(fā)展中國家。在全球范圍內(nèi)，每年約有2000萬人死于AS，年輕人群的患病率越來越高，這對(duì)全球公共衛(wèi)生構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。盡管近年來在醫(yī)學(xué)和藥物干預(yù)方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，導(dǎo)致患者的生活質(zhì)量和預(yù)期壽命有所改善，但AS仍然是一種無法治愈的疾病，并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)很高。

在這項(xiàng)研究中，應(yīng)用了一種整合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和生物信息學(xué)的組合策略來鑒定DXTB的主要藥理活性成分，并在AS的背景下探索其潛在的分子機(jī)制，如圖1所示。為了評(píng)估預(yù)測的活性化合物與其相應(yīng)的蛋白質(zhì)靶標(biāo)之間的結(jié)合相互作用，進(jìn)行了分子對(duì)接、分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬和表面等離子體共振（SPR）分析。此外，還進(jìn)行了體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，為DXTB在預(yù)防和管理AS方面的潛在臨床應(yīng)用提供了大量證據(jù)和基礎(chǔ)支持。

在這項(xiàng)研究中，我們使用ACLT誘導(dǎo)的大鼠模型研究了BQTL對(duì)OA的治療作用和機(jī)制。我們?cè)u(píng)估了含BQTL血清（BQTLS）對(duì)RANKL刺激的體外破骨細(xì)胞生成和ROS產(chǎn)生的影響。此外，我們通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)模擬和深入的血液蛋白質(zhì)組學(xué)確定了BQTL的潛在活性成分和關(guān)鍵靶點(diǎn)。UHPLCHRMS和LC-MS用于檢測BQTL和BQTLS中的活性成分，而表面等離子體共振（SPR）用于研究主要活性成分與關(guān)鍵途徑靶點(diǎn)之間的相互作用，包括RAGE和下游MAPK/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)。這些發(fā)現(xiàn)為BQTL治療OA的機(jī)制提供了見解，并支持其作為疾病改善療法的潛力。

【結(jié)果部分】

1.分析的工作流程。

2.鑒定DXTB成分和AS相關(guān)靶基因。

3.與AS有因果關(guān)系的靶基因的MR結(jié)果森林圖。

4.整合GEO數(shù)據(jù)集并識(shí)別DEGs。

5.使用機(jī)器學(xué)習(xí)診斷模型識(shí)別常見靶標(biāo)中與AS相關(guān)的中樞基因。

6.Shapley加法解釋圖。

7.中樞基因的GSVA。

8.AS免疫浸潤分析。

9.GSE159677單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)分析。

10.中樞基因的孟德爾隨機(jī)化分析。

11.關(guān)鍵活性成分的鑒定和分子對(duì)接結(jié)果。

12.分子對(duì)接結(jié)果。

13.分子動(dòng)力學(xué)模擬。

14.LC-QQQ-MS/MS確認(rèn)DXTB和小鼠血清中槲皮素、木犀草素和阿利索C的存在（灌胃后2小時(shí)）。

15.SPR檢測、生化檢測和HE染色。

16.透射電子顯微鏡、油紅O染色和RT-qPCR結(jié)果。

17.Western blot和ELISA結(jié)果。

18.DXTB治療AS的潛在分子機(jī)制是通過調(diào)節(jié)p38 MAPK信號(hào)通路，氧化應(yīng)激和細(xì)胞增殖失衡。

注：本文原創(chuàng)表明為原創(chuàng)編譯，非聲張版權(quán)，侵刪！

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