基于网络药理学初步探讨益气活血药延缓血管衰老的作用机制

发布时间：2020-04-12 08:43

【摘要】：血管衰老是各种心血管疾病(cardiovascular diseases,CVDs)的主要危险因素,这导致心血管疾病的发病率和死亡率急剧升高。因此,开展延缓血管衰老的研究具有重要的临床意义。多年的实践表明,益气活血中药,如由人参、三七和川芎三味中药组成的人参三七川芎(Renshen Sanqi Chuanxiong,RSC),在延缓血管衰老方面具有显着的疗效。然而,RSC延缓血管衰老的作用机制尚未完全阐明。本论文分成两个部分来初步探讨RSC延缓血管衰老的作用机制。第一部分是运用网络药理学方法研究RSC延缓血管衰老的作用机制,第二部分是结合上述的网络药理学预测结果和前期文献调研,以RSC的活性成分—人参皂苷Rg1为研究对象,基于microRNA-34a/SIRT1/p53通路探讨人参皂苷Rg1对血管内皮细胞衰老的影响。第一部分基于网络药理学研究人参三七川芎延缓血管衰老的作用机制目的:网络药理学是一种基于系统生物学、网络信息学、多向药理学、药代动力学和各种组学等技术,揭示“药物-靶点-基因-疾病”之间复杂的相互作用网络关系,系统地探索药物作用机制的方法。此方法体现出的系统性、整体性特点与中医药的整体观不谋而合。本研究以人参三七川芎为研究对象,旨在运用网络药理学的方法来研究RSC延缓血管衰老的作用机制。方法:首先,从中药系统药理学分析平台(TCMSP)收集RSC中三味药的所有化学成分,并以类药性(DL)值≥0.18作为进一步筛选活性化合物的标准。其次,上述化合物通过对已知的药物-靶点相互作用(DTIs)进行映射来识别相应的靶点,并运用平衡的基于子结构-药物-靶点网络推理(bSDTNBI)方法来预测新靶点。然后,通过NCBI基因数据库、AgeFactDB数据库和HAGR数据库,构建了人血管衰老相关基因,并与上述化合物的靶点进行匹配,进一步获得RSC中与血管衰老相关的靶点。最后,运用Cytoscape软件构建化合物-靶点网络和靶点-功能网络,并进行ClueGo分析和KEGG通路整合和分析RSC对血管衰老的作用。结果:1、RSC共有498种化学成分,经过剔除DL值小于0.18的化合物,筛选出122个活性成分,并通过靶点预测和靶点识别获得692个靶点;2、这些靶点与构建出的146个人类血管衰老相关基因进行匹配,得出RSC中有49个与血管衰老相关的基因;3、化合物-靶点网络分析结果表明大多数活性化合物能作用于共同的靶点显示出协同作用,这提示RSC可能通过作用于这些共同靶点增强其延缓血管衰老的效果。靶点-功能网络分析结果显示每个靶点都涉及了多个功能模块,这提示RSC对于血管衰老的防治是发挥多种功能的综合性结果。ClueGo分析结果表明大多数靶点与缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)信号传导途径,甲状腺激素信号传导途径和FOXO信号传导途径密切相关;4、KEGG通路分析的结果表明RSC对血管衰老作用的相关整合通路主要与血管生成调节模块、细胞存活模块、氧化应激耐受模块和DNA修复模块有关。结论:该研究表明,运用网络药理学方法能初步阐明RSC延缓血管衰老的和作用机制,RSC作用的49个血管衰老相关靶点为课题组后期的工作提供一定的指导。第二部分基于microRNA-34a/SIRT1/p53通路探讨人参皂苷Rg1对血管内皮细胞(vascular endothelial cells,VECs)衰老的影响目的:结合上述的网络药理学预测结果和前期文献调研,本研究主要以RSC中最具代表性的活性成分—人参皂苷Rg1为研究对象,旨在探讨人参皂苷Rg1对衰老VECs的干预作用以及其能否通过调控microRNA-34a/SIRT1/p53通路发挥延缓H_2O_2诱导的VECs衰老的作用。方法:以人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)作为研究对象,建立H_2O_2诱导的衰老模型,以白藜芦醇作为阳性对照药,实验分为青年对照组、H_2O_2模型组、人参皂苷Rg1组、白藜芦醇组。药物组提前加入人参皂苷Rg1(20μmoL·L~(-1))或白藜芦醇(10μmoL·L~(-1))干预24 h,然后用H_2O_2(100μmoL·L~(-1))造模4 h,最后换成完全培养基培养24 h。采用衰老特异性β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)染色法测定内皮细胞的衰老程度,CCK-8法检测细胞增殖能力,流式细胞仪分析细胞周期,WST-1法检测细胞内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力,QRT-PCR检测microRNA-34a、SIRT1和p53的核酸表达,western-blot技术检测SIRT1、p53和衰老相关蛋白p21、p16的蛋白表达。结果:与模型组相比,人参皂苷Rg1组和白藜芦醇组可有效减低衰老内皮细胞的β-半乳糖苷酶染色阳性率,增强细胞增殖能力和SOD活力,减少G_0/G_1期细胞比例,增加G_2/M期细胞比例,抑制microRNA-34a和p53的核酸表达,促进SIRT1的核酸表达,此外抑制p53、p21和p16的蛋白表达,促进SIRT1的蛋白表达,差异均有统计意义(P0.05)。结论:该研究表明,H_2O_2诱导的衰老的内皮细胞可以作为衰老研究的模型,人参皂苷Rg1延缓VECs衰老的效果明显,其机制可能是通过调控microRNA-34a/SIRT1/p53通路延缓VECs衰老的进程。
【图文】：

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人参三七川芎延缓血管衰老作用的网络药理学研究流程图

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广东药科大学硕士研究生学位论文人源血管衰老相关基因美国国立生物技术信息中心（National Center for Biote, NCBI)基因数据库（www.ncbi.nlm.nih.gov/gene）收集了 172因。NCBI 基因数据库整合了多个数据源的基因特异性信息[40]老数据库：JenAge 衰老因子数据库(the JenAgeAgeing Factor , http://agefactdb.jenage.de)[41]和人类老龄化基因组资源数ing Genomic Resources, HAGR, http://genomics.senescence.info衰老相关基因。AgeFactDB 将衰老表型数据与实验验证和计GR只从实验验证中收集衰老相关基因。本研究只收集来自A衰老相关基因。在删除两个数据库之间的重复基因之后，获因。最后，，汇集 1726 个血管相关基因和 309 个衰老相关基因血管衰老相关基因（图 2.2）。
【学位授予单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R285.5

【参考文献】