基于GCMS技术及网络药理学探讨醒脑静

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摘要:目的基于气相色谱-质谱联用技术(gaschromatography-massspectrometry,GC-MS)、网络药理学及分子对接技术识别并探究醒脑静注射液入脑成分及其治疗脑缺血损伤的作用机制,为其药效物质基础研究提供参考依据。方法调研文献获取醒脑静入脑成分并采用GC-MS技术对其入脑成分进行补充,在此基础上,利用中药系统药理学数据库与分析平台(traditionalChinesemedicinesystemspharmacologydatabaseandanalysisplatform,TCMSP)和Swiss数据库对醒脑静注射液入脑成分进行靶点预测;同时通过CTD、OMIM、GeneCards等数据库获取脑缺血靶点;进一步利用OmicShare平台对药物与脑缺血共有靶点进行基因本体(geneontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes,KEGG)通路富集分析;采用String数据库和Cytoscape3.7.2软件构建蛋白互作(protein-proteininteraction,PPI)网络图及“入脑成分-脑缺血靶点-通路”网络图,并对入脑成分与核心靶点进行分子对接验证。结果鉴定出龙脑、麝香酮、樟脑、莪术二酮等13种醒脑静注射液入脑成分;通过网络药理学技术得到93个醒脑静注射液治疗脑缺血的作用靶点,包括MPO、PPARG、HMOX1、MMP2等。通路富集分析表明神经营养蛋白信号通路(neurotrophinsignalingpathway)、雌激素信号通路(estrogensignalingpathway)及血管内皮生长因子信号通路(vascularendothelialgrowthfactorsignalingpathway)等可能是醒脑静注射液发挥抗脑缺血损伤的主要途径。通过分子对接技术验证得出代表性成分(栀子苷、莪术二酮、麝香酮)与治疗脑缺血潜在靶点具有较好的亲和。结论明确了醒脑静注射液的入脑成分,预测了入脑成分治疗脑缺血损伤的作用机制并初步验证了其靶点,为深入阐明醒脑静注射液的药效物质基础及作用机制提供了实验及理论依据。

脑卒中是一种急性脑血管疾病,是我国成年人群致死、致残的首位病因,具有发病率高、致残率高、死亡率高和复发率高的特点[1]。脑卒中可分为缺血性和出血性卒中,其中缺血性脑卒中占比85%以上[2]。众所周知,脑缺血损伤机制是一个复杂的过程,包括兴奋毒性、自由基损伤、炎症反应、细胞凋亡等[3]。化学药主要通过神经保护、抗炎、清除自由基等途径来治疗脑缺血,但结果不尽人意。中药具有多成分、多靶点、多效应的特点,在治疗复杂的脑缺血疾病中具有优势;临床用药大多数为中药制剂,如补阳还五汤、四君子汤、醒脑静注射液等[4]。

醒脑静注射液(简称醒脑静)是经典凉开方剂安宫牛黄丸的减方,是由麝香Moschus、冰片BorneolumSyntheticum、栀子GardeniaeFructus、郁金CurcumaeRadix4味药材经过2次水蒸气蒸馏法制得[5-6]。临床上其常用于气血逆乱、脑脉瘀阻所致的中风昏迷、偏瘫口喎等的治疗。研究表明,醒脑静能减轻意识障碍严重程度、改善神经功能缺损症状,并能加强日常生活活动[7-8];还可降低脑缺血再灌注损伤大鼠血脑屏障通透性[9],缓解再灌注损伤引起的各种炎症反应[10],调节细胞凋亡及自噬[11-12]。但其药效物质基础仍然不明,质量不可控,严重限制其临床应用[13]。

网络药理学融合多个学科,结合多种高新技术平台、软件,将数据进行可视化,从而直观阐述中药复方与复杂疾病之间的关联,也能充分体现中药及其复方多成分、多靶点、多途径的优势[14]。血脑屏障(bloodbrainbarrier)为正常的神经元功能和突触传递维持安全稳定的环境,相反,血脑屏障也是药物进入中枢神经系统的主要障碍[15]。因而本研究拟采用气相色谱-质谱联用技术(gaschromatography-massspectrometry,GC-MS)识别醒脑静入脑成分,同时运用网络药理学及分子对接技术,构建“药物-成分-靶点-通路”网络,探索醒脑静治疗脑缺血药效物质基础及潜在分子机制,为其临床使用提供一定的理论依据。

1材料

1.1仪器及试剂

醒脑静注射液(批号),大理药业有限公司;GCMS-TQ气相色谱质谱联用仪、SH-Rxi-5Sil弱极性色谱柱(日本岛津公司);正己烷(色谱级)。

1.2实验动物

SPF级雄性8周龄左右SD大鼠,动物合格证号SCXK(陕)-,体质量(±20)g,由西安交通大学医学院动物研究中心提供。购回后适应性喂养1周,实验间饲养环境的温度为(25±1)℃,湿度(55±5)%。所有实验动物方案都通过了西北大学动物伦理委员会,所有程序均符合相关道德规范,动物实验伦理证明决议编号:NWU-AWC-M。

1.3网络药理学数据库及软件

中药系统药理学数据库与分析平台(traditionalChinesemedicinesystemspharmacologydatabaseandanalysisplatform,TCMSP,



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