龐夏云,任美,蘇潔,周瑞*,劉妍如,宋忠興,唐志書(shū),2*
1.陜西中醫(yī)藥大學(xué) 陜西中藥資源產(chǎn)業(yè)化省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心 陜西省創(chuàng)新藥物研究中心,陜西 咸陽(yáng) 712083;2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院,北京 100700
肝纖維化是存在于病毒性肝炎、酒精性肝炎等各種慢性肝臟疾病發(fā)展中的過(guò)程中,同時(shí)也是發(fā)展為肝硬化甚至肝癌的必經(jīng)環(huán)節(jié)[1]。研究表明,肝臟慢性損傷后,處于靜息狀態(tài)的肝星狀細(xì)胞活化為肌成纖維細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過(guò)度積累形成肝纖維化[2-3]。肝纖維化為多數(shù)慢性肝病的共有病理特征,研發(fā)治療肝纖維化的藥物具有重要的意義。臨床上治療肝纖維化的藥物有免疫抑制劑、糖皮質(zhì)激素和非特異性抗炎藥等,但此類(lèi)藥物不良反應(yīng)明顯,不宜長(zhǎng)期服用[4];傳統(tǒng)中醫(yī)藥治療疾病具有多層次、多靶點(diǎn)、多途徑、不良反應(yīng)較小等特點(diǎn),在肝纖維化防治方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[5]。
正源方是臨床經(jīng)驗(yàn)方,由西洋參、當(dāng)歸、仙鶴草、南沙參、桔梗和重樓組成,臨床上已應(yīng)用多年,具有扶正解毒、生血止血、益氣養(yǎng)陰等功效。本課題組前期完成了正源方提取工藝的研究及高效液相色譜法(HPLC)指紋圖譜的建立[6],同時(shí)證實(shí)了正源方可以改善過(guò)氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷,緩解放化療引起的白細(xì)胞減少及相關(guān)的氣血虧虛證[7-9]。中醫(yī)認(rèn)為濕熱瘀毒和肝郁氣滯是肝纖維化的病因病機(jī),治療肝纖維化需以肝論治,遵循“方從法立,以法統(tǒng)方”的基本原則[10]?;谡捶椒稣舛?、生血止血、益氣養(yǎng)陰的功效,推測(cè)其可能通過(guò)促進(jìn)肝細(xì)胞增殖和改善肝的氧化損傷,調(diào)暢氣機(jī)、化瘀通絡(luò),多方面發(fā)揮養(yǎng)肝護(hù)肝的作用。本研究探討正源方是否具有抗肝纖維化的作用,采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接方法預(yù)測(cè)正源方抗肝纖維化的有效成分、作用靶點(diǎn)和相關(guān)通路,并利用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,探究正源方抗肝纖維化的作用機(jī)制,為其臨床應(yīng)用提供依據(jù)。
人肝星狀細(xì)胞LX2 購(gòu)于上海冠導(dǎo)生物工程有限公司。
西洋參(批號(hào):20200701,產(chǎn)地:吉林)、南沙參(批號(hào):20210301,產(chǎn)地:江蘇)、桔梗(批號(hào):20210501,產(chǎn)地:陜西)、重樓(批號(hào):20210102,產(chǎn)地:云南)、仙鶴草(批號(hào):20200501,產(chǎn)地:陜西)、當(dāng)歸(批號(hào):20201201,產(chǎn)地:甘肅)均購(gòu)于陜西興盛德藥業(yè)有限責(zé)任公司,經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學(xué)劉世軍教授鑒定,分別為五加科植物西洋參Panax quinquefoliumL.的干燥根、桔??浦参锷硡denophora strictaMiq.的干燥根、桔??浦参锝酃latycodon grandiflorum(Jacq.)A.DC.的干燥根、百合科植物云南重樓Paris polyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.)Hand.-Mazz.的干燥根莖、薔薇科植物龍芽草Agrimonia pilosaLedeb.的干燥地上部分、傘形科植物當(dāng)歸Angelica sinensis(Oliv.)Diels 的干燥根。青霉素和鏈霉素(批號(hào):J1600077,美國(guó)Hyclone 公司);磷酸鹽緩沖液(PBS,批號(hào):02B09A21)、胎牛血清(FBS,批號(hào):2001003)、胰蛋白酶(批號(hào):0055019)、DMEM 高糖培養(yǎng)基(批號(hào):2030099)均購(gòu)于以色列Biological Industries 公司;二甲基亞砜(DMSO,批號(hào):D-5879,美國(guó)Sigma 公司);重組人轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1,批號(hào):rcyc-htgfb1,美國(guó)InvivoGen 公司);噻唑藍(lán)(MTT,批號(hào):C0009S)、RIPA 裂解液(批號(hào):P0013B)、蛋白酶磷酸酶抑制劑(批號(hào):P1046)均購(gòu)于上海碧云天生物技術(shù)有限公司;BCA蛋白定量試劑盒(批號(hào):PA115-01,天根生化科技有限公司);甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH,批號(hào):TA-09)、PI3K(批號(hào):60225-1-Ig)、兔二抗(批號(hào):20000258)、鼠二抗(批號(hào):20000144)均購(gòu)于武漢三鷹生物技術(shù)有限公司;磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(p-PI3K,批號(hào):AF3241,江蘇親科生物研究中心有限公司);蛋白激酶B(Akt,批號(hào):4691S)、磷酸化Akt(p-Akt,批號(hào):4060S)均購(gòu)于美國(guó)Cell Signaling Technology;ECL 化學(xué)發(fā)光底物(批號(hào):180-5001,上海天能科技有限公司)。
CPA225D 型電子天平(北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司);LDZM-80KCS-Ⅱ型立式壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠);SW-CJ-2FD型超凈工作臺(tái)(蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);LD5-2A 型低速離心機(jī)(北京雷博爾有限公司);IX73 型倒置顯微鏡(奧林巴斯顯微光學(xué)技術(shù)公司);Multiskan GO 型全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀、I50i/240i型CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱、Micro17R 型微量冷凍離心機(jī)均購(gòu)于賽默飛世爾科技公司;164-5050 型電泳分析儀、ChemiDocXRS+型蛋白免疫印跡法(WB)曝光儀均購(gòu)于美國(guó)Bio-Rad有限公司。
2.1.1 正源方活性成分及作用靶點(diǎn)篩選 運(yùn)用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)(TCMSP)數(shù)據(jù)庫(kù)(https://tcmsp-e.com/),以類(lèi)藥性(DL)≥0.18 和口服生物利用度(OB)≥30%為篩選條件,檢索正源方中當(dāng)歸、仙鶴草、西洋參、桔梗、南沙參、重樓的活性成分,并查閱文獻(xiàn)進(jìn)行補(bǔ)充[11]。利用PubChem(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)、SwissTargetPrediction(http://www.swisstargetprediction.ch/)和Similarity Ensemble Approach(http://sea.bkslab.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索Canonical SMILES 號(hào),并通過(guò)UniProt 數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org/)對(duì)所收集的靶點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范化處理。
2.1.2 肝纖維化疾病靶點(diǎn)獲取 以“hepatic fibrosis”和“l(fā)iver fibrosis”為關(guān)鍵詞,在GeneCards(https://www.genecards.org/)和 OMIM(https://www.omim.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集肝纖維化疾病靶點(diǎn),整合篩選得到肝纖維化疾病靶點(diǎn),并運(yùn)用UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)肝纖維化疾病靶點(diǎn)進(jìn)行校正。
2.1.3 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建利 用Venny 2.1.0(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)在線平臺(tái)獲得藥正源方與肝纖維化共有靶點(diǎn),導(dǎo)入String 數(shù)據(jù)庫(kù)(https://String-db.org/)進(jìn)行分析,導(dǎo)出與靶點(diǎn)信息相關(guān)的.tsv 文件,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件,將network 文件導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1,使用插件CytoNCA 計(jì)算節(jié)點(diǎn)的連接度(degree)、介度(betweenness)和緊密度(closeness),篩選出大于二倍中位數(shù)值的靶點(diǎn),構(gòu)建PPI 網(wǎng)絡(luò)并對(duì)其進(jìn)行拓?fù)浞治觥?/p>
2.1.4 基因本體(GO)生物學(xué)和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)代謝通路富集分析 利用String 數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行GO 生物學(xué)分析和KEGG 代謝通路富集分析,并通過(guò)在線作圖平臺(tái)微生信(http://www.bioinformatics.com.cn/)繪制GO生物學(xué)功能氣泡圖(按P值從小到大排序的前5個(gè)條目)和KEGG 代謝通路富集分析氣泡圖(按P值從小到大排序的前20條通路)。
2.1.5 藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)格的構(gòu)建 將KEGG代謝通路結(jié)果與藥物、成分及靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1 軟件中,構(gòu)建正源方抗肝纖維化的藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)。
2.1.6 分子對(duì)接 選取藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)中較高度值的4 個(gè)活性成分木犀草素、槲皮素、熊果酸、擬人參皂苷RT5,6 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)信號(hào)傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(FGF2)、絲氨酸/蘇氨酸激酶1(Akt1)、Jun 原癌基因(JUN)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(VEGFA)和白細(xì)胞介素-2(IL-2),在PubChem 中獲取成分的3D 結(jié)構(gòu),保存為.sdf格式。并在UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)或PDB數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.rcsb.org/)獲取靶點(diǎn)的3D 結(jié)構(gòu),保存為.mol2 格式。將成分和靶點(diǎn)導(dǎo)入U(xiǎn)CSF Chimera 1.16 進(jìn)行分子對(duì)接,利用AutoDock Vina 插件驗(yàn)證成分與靶點(diǎn)的結(jié)合能,將結(jié)合能較高位點(diǎn)可視化處理。
2.2.1 正源方樣品處理 精密稱(chēng)取正源方粉末80 mg 于5 mL 離心管中,加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基高糖DMEM 4 mL溶解,用0.22 μm的濾膜濾過(guò),制成質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1的母液,并稀釋至合適的質(zhì)量濃度備用。
2.2.2 細(xì)胞培養(yǎng) 將LX2 細(xì)胞置于含有10% FBS和1%雙抗(青霉素和鏈霉素)的RPMI 1640培養(yǎng)基中培養(yǎng),待細(xì)胞相對(duì)密度至80%~90%時(shí),進(jìn)行傳代,3代后進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
2.2.3 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn) 將LX2 細(xì)胞以5×104個(gè)/mL密度培養(yǎng)于96 孔板,將其放入培養(yǎng)箱中過(guò)夜培養(yǎng),接著加入20、50、100、200、500 μg·mL-1的正源方培養(yǎng)24 h,將0.5 mg·mL-1MTT 加入到96 孔板中,在培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 h后棄上清液,加入DMSO 150 μL,10 min 后,在酶標(biāo)儀檢測(cè)490 nm 處各樣本吸光度(A),通過(guò)檢測(cè)不同質(zhì)量濃度正源方的細(xì)胞毒性,進(jìn)一步選擇正源方最適的質(zhì)量濃度進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
2.2.4 細(xì)胞分組 將LX2細(xì)胞分為對(duì)照組,模型組(TGF-β110 ng·mL-1),正源方低、中、高質(zhì)量濃度組(20、50、100 μg·mL-1)。
2.2.5 MTT 檢測(cè)正源方對(duì)TGF-β1誘導(dǎo)的LX2 細(xì)胞活力的影響 將LX2 細(xì)胞按照5×104個(gè)/mL 密度培養(yǎng)于96 孔板,將其放入培養(yǎng)箱中過(guò)夜培養(yǎng),隨后加入用完全培養(yǎng)基配制的10 ng·mL-1TGF-β1活化24 h,再分別加入不同質(zhì)量濃度正源方培養(yǎng)24 h 后,加入MTT,4 h 后棄上清液,加入DMSO 150 μL,酶標(biāo)儀檢測(cè)490 nm處各樣本A。
2.2.6 WB 分析檢測(cè)相關(guān)蛋白表達(dá) 利用WB 檢測(cè)細(xì)胞p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt 蛋白表達(dá)。收集6孔板中細(xì)胞,加入RIPA 裂解混合液(RIPA 裂解液+蛋白酶抑制劑+磷酸酶抑制劑)適量進(jìn)行細(xì)胞裂解提取總蛋白,使用BCA 試劑盒進(jìn)行蛋白定量。5%的濃縮膠和10%的分離膠進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分離蛋白,一抗稀釋比例按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行稀釋?zhuān)? ℃過(guò)夜,洗膜,孵育二抗,洗膜,曝光,置凝膠成像系統(tǒng)顯影。利用Image J 1.53k 軟件檢測(cè)蛋白條帶,以GAPDH 作為蛋白載量對(duì)照,平行實(shí)驗(yàn)3次。
采用SPSS 20.0 和GraphPad Prism 9.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)以()表示,組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
通過(guò)TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)檢索及結(jié)合文獻(xiàn)查詢(xún)的相關(guān)結(jié)果[12-13],收集得到正源方中西洋參、當(dāng)歸、仙鶴草、南沙參、桔梗和重樓6 味藥物的活性成分145個(gè),活性成分靶點(diǎn)1109個(gè),活性成分其中30個(gè)來(lái)自當(dāng)歸、34個(gè)來(lái)自西洋參、24個(gè)來(lái)自南沙參、26個(gè)來(lái)自桔梗、22 個(gè)來(lái)自仙鶴草、9 個(gè)來(lái)自重樓,部分活性成分基本信息見(jiàn)表1。
表1 正源方各藥味部分活性成分
通過(guò)OMIM 及GeneCards 疾病數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,篩選得到1573個(gè)肝纖維化相關(guān)靶點(diǎn)。
將正源方及肝纖維化靶點(diǎn)導(dǎo)入Venny 2.1.0進(jìn)行處理,得到共同靶點(diǎn)415 個(gè)。將共同靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1,使用插件CytoNCA 計(jì)算各靶點(diǎn)的度中心性(degree centrality)、介數(shù)中心性(betweenness centrality)及接近中心性(closeness centrality),通過(guò)設(shè)定度中心性>89、接近中心性>0.553、介數(shù)中心性>0.002 441 51,篩選得到的61個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn),見(jiàn)圖1。將其導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(kù),物種為“智人(Homo sapiens)”,Clusters選擇“kmeans clustering”選項(xiàng),設(shè)置3 個(gè)聚類(lèi)集群,獲取PPI 圖,見(jiàn)圖2。網(wǎng)絡(luò)中61 個(gè)節(jié)點(diǎn)、1538 條邊,平均度值50.4,可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)大小與其度值呈正相關(guān),PPI 富集P<0.01。通過(guò)網(wǎng)格分析,可得出核心靶點(diǎn)有Akt1、VEGFA、腫瘤壞死因子(TNF)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶3(MAPK3)、IL-1β、信號(hào)傳導(dǎo)和STAT3、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(EGF)、腫瘤蛋白P53(TP53)等。
圖1 正源方作用于肝纖維化關(guān)鍵靶點(diǎn)
圖2 正源方抗纖維化靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)
采用STRING 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)篩選的61 個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行GO 生物學(xué)功能富集分析,得到GO 條目共1753 個(gè)(P<0.05),其中生物過(guò)程(BP)條目1595 個(gè),細(xì)胞成分(CC)條目53 個(gè),分子功能(MF)條目105 個(gè),分別占比91%、3%、6%。分別對(duì)3 個(gè)類(lèi)別GO 分析中P值較小的前5 個(gè)條目以氣泡圖形式展現(xiàn),見(jiàn)圖3。由GO 分析結(jié)果可知,正源方抗肝纖維化關(guān)鍵靶點(diǎn)中CC 主要分布在膜筏(membrane raft)、小窩(caveola)、囊泡腔(vesicle lumen)及細(xì)胞外間隙(extracellular space)等部位,MF 主要涉及信號(hào)受體結(jié)合(signaling receptor binding)、蛋白質(zhì)結(jié)合(protein binding)及酶結(jié)合(enzyme binding)等,BP 主要有細(xì)胞死亡的調(diào)節(jié)(regulation of cell death)和細(xì)胞群增殖的調(diào)節(jié)(regulation of cell population proliferation)等。
圖3 正源方抗纖維化靶點(diǎn)GO富集分析
對(duì)61 個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行KEGG 代謝通路富集分析后得到174條信號(hào)通路(P<0.05),其中主要涉及癌癥信號(hào)通路(hsa05200)、乙型肝炎(hsa05161)、HIF-1信號(hào)通路(hsa04066)、PI3K-Akt 信號(hào)通路(hsa04151)、TNF 信號(hào)通路(hsa04668)等相關(guān)通路,由富集結(jié)果可知,這些通路可能為正源方抗肝纖維化的關(guān)鍵通路,前20 條相關(guān)KEGG 代謝通路的氣泡富集可視化結(jié)果,見(jiàn)圖4。
圖4 正源方抗纖維化靶點(diǎn)KEGG通路富集分析
借助Cytoscape 3.9.1 軟件構(gòu)建藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò),見(jiàn)圖5。拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的度值表示節(jié)點(diǎn)間連接數(shù),度值越高,則表示節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性越大[14]。從圖5中可知,西洋參、仙鶴草度值最高,說(shuō)明方中西洋參、仙鶴草可能為本方抗肝纖維化的主藥。導(dǎo)出數(shù)據(jù)后對(duì)度值進(jìn)行分析,得出度值靠前靶點(diǎn) 有STAT3、FGF2、Akt1、JUN、VEGFA 和IL-2等,說(shuō)明正源方可能通過(guò)這些作用靶點(diǎn)調(diào)控肝纖維化;此外度值靠前的藥物成分有木犀草素、槲皮素、熊果酸、擬人參皂苷RT5等,提示正源方可能通過(guò)這些成分作用于STAT3、FGF2、Akt1、JUN、VEGFA 和IL-2 等靶點(diǎn);PI3K-Akt、TNF 等信號(hào)通路在通路中度值靠前,說(shuō)明PI3K-Akt、TNF 等信號(hào)通路在正源方調(diào)控肝纖維化過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
圖5 正源方抗纖維化靶點(diǎn)藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)
對(duì)藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)格中所篩選出的活性成分和關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接,獲得主要活性成分與關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)結(jié)合能,見(jiàn)表2,將分子對(duì)接結(jié)果進(jìn)行可視化處理,見(jiàn)圖6。當(dāng)結(jié)合能<-5.0 kcal·mol-1(1 cal≈4.186 J)時(shí),主要活性成分與關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)具有較強(qiáng)的結(jié)合能力;當(dāng)結(jié)合能≤-7.0 kcal·mol-1時(shí),主要活性成分與關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)具有很強(qiáng)的結(jié)合能力,結(jié)合能越低,主要活性成分與關(guān)鍵靶點(diǎn)的結(jié)合能力越強(qiáng)[15]。分析圖表可知,木犀草素、槲皮素、擬人參皂苷RT5、熊果酸和木犀草素與STAT3、FGF2、Akt1、JUN、VEGFA和IL-2均有較強(qiáng)的結(jié)合能力,初步驗(yàn)證了正源方具有潛在治療肝纖維化的作用。
圖6 正源方抗纖維化靶點(diǎn)關(guān)鍵成分對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)分子對(duì)接可視化分析
表2 正源方抗纖維化靶點(diǎn)主要活性成分與關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)結(jié)合能 kcal·mol-1
不同濃度的正源方對(duì)LX2 細(xì)胞活力的影響,見(jiàn)圖7A。當(dāng)正源方質(zhì)量濃度為20~100 μg·mL-1時(shí),無(wú)明顯細(xì)胞毒性;當(dāng)正源方質(zhì)量濃度超過(guò)200 μg·mL-1時(shí),細(xì)胞活力降低,具有顯著差異(P<0.05,P<0.001)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇正源方質(zhì)量濃度為20、50、100 μg·mL-1進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
圖7 正源方對(duì)TGF-β1活化的LX2細(xì)胞活力影響(,n=3)
如圖7B 所示,10 ng·mL-1TGF-β1活化LX-2 后細(xì)胞活力明顯上升(P<0.001),不同質(zhì)量濃度的正源方顯著抑制TGF-β1激活的LX2 細(xì)胞活力,且具有差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。此結(jié)果表明正源方可抑制TGF-β1激活的LX2細(xì)胞活力。
與對(duì)照組相比,模型組p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt顯著升高(P<0.001)。與模型組相比,不同劑量的正源方給藥后,p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt 顯著降低(P<0.01,P<0.001),具有質(zhì)量濃度依賴(lài)性(圖8)。表明正源方可能通過(guò)抑制PI3K-Akt 信號(hào)通路降低活化的LX2細(xì)胞活力,發(fā)揮治療肝纖維化的作用。
圖8 正源方對(duì)p-PI3K、PI3K、p-Akt和Akt蛋白表達(dá)的影響(,n=3)
肝纖維化是各種致病因子(病毒、乙醇、自身免疫等)作用肝臟細(xì)胞,造成細(xì)胞外基質(zhì)合成與降解失衡的病理過(guò)程,在損傷因素持久刺激下,有可能進(jìn)一步進(jìn)展成肝硬化,甚至引發(fā)多種嚴(yán)重并發(fā)癥,包括靜脈曲張出血、腹水、肝性腦病甚至死亡[16-17]。因此,尋找有效延緩或逆轉(zhuǎn)肝纖維化的治療策略是重大的臨床需求,研究表明中藥可通過(guò)減少細(xì)胞外基質(zhì)的生成與沉積,抑制肝星狀細(xì)胞的活化等方面發(fā)揮抗肝纖維化作用,涉及PI3K-Akt 信號(hào)通路,Janus 激酶2(JAK2)-STAT3 的調(diào)控等[18-19]。正源方是由西洋參、當(dāng)歸、仙鶴草、南沙參、桔梗和重樓組成的臨床經(jīng)驗(yàn)方,方中西洋參、當(dāng)歸、南沙參的多糖類(lèi)化合物可保護(hù)肝臟[20-22],仙鶴草、重樓、桔??寡缀涂寡趸πэ@著,且仙鶴草不同部位提取物具有抗肝纖維化作用[23-25],全方共奏益氣養(yǎng)陰、清熱祛濕、解毒活血之功,緩解肝積癥狀。因此,推測(cè)正源方在抗肝纖維化方面有較大潛力。
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法篩選出正源方的活性成分作用靶點(diǎn)1109個(gè),肝纖維化疾病靶點(diǎn)1573個(gè),取得正源方活性成分作用靶點(diǎn)和肝纖維化疾病靶點(diǎn)共同靶點(diǎn)415 個(gè),同時(shí)篩選出正源方中的多種有效成分如槲皮素、木犀草素、熊果酸和擬人參皂苷RT5等。大量研究表明,槲皮素具有多種藥理作用,可用于治療肝腎疾病、減緩肝纖維化的發(fā)展、抑制肝星狀細(xì)胞增殖[26-27];木犀草素可抑制肝細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、抑制肝星狀細(xì)胞活化[28];熊果酸可能通過(guò)調(diào)控?zé)燉0废汆堰识塑账崃姿嵫趸?(NOX2)/ROS/Nod 樣受體蛋白3(NLRP3)活化,減少促炎因子IL-1β的釋放,保護(hù)肝細(xì)胞以減少肝內(nèi)膠原沉積[29]。綜上所述,上述成分可能是正源方抗肝纖維化的主要活性成分。此外,通過(guò)PPI 蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析,篩選核心靶點(diǎn)包括Akt1、IL-1B、TNF等,說(shuō)明正源方可能通過(guò)以上核心靶點(diǎn)對(duì)肝纖維化發(fā)揮直接或者間接的治療作用。其中Akt1是PI3K-Akt通路中的重要靶點(diǎn),且Akt1和Akt2異構(gòu)體在調(diào)節(jié)與酒精性肝病相關(guān)的炎癥和纖維化的發(fā)展中都能發(fā)揮作用[30-31]。PI3K-Akt 信號(hào)通路被激活后,Akt 可發(fā)生轉(zhuǎn)移并且與底物結(jié)合后可發(fā)揮作用,Akt 磷酸化活化后可影響靶蛋白活性,調(diào)節(jié)下游通路,促進(jìn)IL-1β、TNF-α炎癥因子的表達(dá),誘發(fā)并加劇炎癥反應(yīng),進(jìn)一步導(dǎo)致肝內(nèi)膠原過(guò)度分泌,加重肝纖維化病理進(jìn)程[32]。
KEGG和GO富集分析結(jié)果提示,正源方抗肝纖維化與多個(gè)靶點(diǎn)和多條生物途徑有關(guān),其中顯示HIF-1 和PI3K-Akt 信號(hào)通路起著重要作用。文獻(xiàn)報(bào)道HIF-1 信號(hào)通路主要是缺氧癌細(xì)胞發(fā)生代謝重編程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑,HIF-1通過(guò)減少氧氣消耗來(lái)抑制線粒體氧化代謝,確保缺氧時(shí)的氧穩(wěn)態(tài)[33],在TGF-β1活化的LX2 細(xì)胞中,HIF-1 信號(hào)通路報(bào)道較少。研究發(fā)現(xiàn)PI3K-Akt 信號(hào)通路是肝星狀細(xì)胞活化與增殖導(dǎo)致肝纖維化發(fā)生的主要信號(hào)通路,可以調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡、代謝等多個(gè)環(huán)節(jié),并在乙肝病毒基因的轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮作用[34-35]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),正源方可能通過(guò)抑制PI3K-Akt 信號(hào)通路的激活,提高H2O2誘導(dǎo)的人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的活力,并抑制其細(xì)胞凋亡[9],證實(shí)了正源方發(fā)揮血管內(nèi)皮的保護(hù)作用與PI3K-Akt 信號(hào)通路有關(guān),并且有文獻(xiàn)指出PI3K-Akt信號(hào)通路在TGF-β1誘導(dǎo)的LX2 細(xì)胞活化中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用[36-38]。因此,本研究驗(yàn)證了正源方對(duì)PI3K-Akt信號(hào)通路的調(diào)控作用。
肝星狀細(xì)胞在肝纖維化的形成中起著核心作用,在正常情況下肝星狀細(xì)胞為靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)出現(xiàn)炎癥或機(jī)械刺激損傷時(shí),靜止的肝星狀細(xì)胞被激活轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,并進(jìn)一步分泌細(xì)胞外基質(zhì),影響肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞的重建,最終形成瘢痕組織,進(jìn)而演變?yōu)楦卫w維化[39]。TGF-β1是肝星狀細(xì)胞的一種有效的促纖維化細(xì)胞因子,能誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞[40]。在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測(cè)分析基礎(chǔ)上,本研究構(gòu)建TGF-β1誘導(dǎo)的LX2 細(xì)胞活化模型,進(jìn)行細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果顯示正源方可顯著抑制TGFβ1激活的LX2 細(xì)胞活力,并降低p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt水平,說(shuō)明正源方抗肝纖維化作用機(jī)制與抑制PI3K-Akt 信號(hào)通路的激活,影響肝星狀細(xì)胞的活化有關(guān),具體表現(xiàn)為下調(diào)p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt水平,抑制活化后的LX2 細(xì)胞活力。然而,本研究?jī)H采用正源方提取物在細(xì)胞水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,具有一定的局限性,本課題組后續(xù)將進(jìn)一步分析正源方的入血成分,并進(jìn)行正源方動(dòng)物水平抗肝纖維化的作用研究。
綜上所述,本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法建立正源方抗肝纖維化的藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò),接著運(yùn)用分子對(duì)接技術(shù)對(duì)部分作用靶點(diǎn)進(jìn)行初步驗(yàn)證,最后采用體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)對(duì)PI3K-Akt 信號(hào)通路進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn),正源方抗肝纖維化機(jī)制可能與抑制肝星狀細(xì)胞活化,調(diào)控PI3K-Akt信號(hào)通路有關(guān)。