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導讀
背景
心臟是對急性低氣壓缺氧暴露最為敏感的器官,急性高原低氧心肌損傷(AHMI)通常發生在從平原地區快速進入高海拔地區的人群中。針對AHMI的有效干預策略備受關注,其中升陷湯 (SXD)作為一種潛在的治療藥物引起了研究興趣,但其作用機制尚不明確。
研究目的
本研究旨在探索SXD在改善AHMI中的有效成分、潛在靶點及其調控機制。
研究設計
本研究創新性地采用了網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學、分子對接及分子生物學等多學科聯合策略,分析升陷湯(SXD)在改善AHMI中的作用靶點和機制通路。采用超高效液相色譜/Q Exactive HFX質譜聯用技術(UHPLC-QE-MS)和網絡藥理學方法鑒定活性成分并分析其功能。在此基礎上,整合轉錄組學和蛋白質組學技術,進一步探究并驗證基因和蛋白水平上的作用機制。此外,構建了包含5味中藥、13種活性成分、146個靶點和20條信號通路的“藥材-成分-靶點-通路”(HCTP)網絡進行探索和分析。利用分子對接技術深入研究篩選成分與靶點之間的結合活性。最后,應用分子生物學技術重新確認涉及的靶點和機制。
研究結果
升陷湯(SXD)有效降低了心臟的異常電活動,抑制了多種心肌酶、肌鈣蛋白和炎癥因子釋放入血。網絡藥理學、轉錄組學和蛋白質組學研究揭示炎癥反應在升陷湯 (SXD)對AHMI的作用中具有重要意義。網絡藥理學、轉錄組學和蛋白質組學的聯合分析構建了HCTP網絡,闡明了升陷湯 (SXD)對AHMI的作用機制,進一步分析表明升陷湯 (SXD)通過調控IL-17、MAPK/ERK和Ras信號通路來緩解AHMI。
研究結論
升陷湯(SXD)對急性高原低氧心肌損傷(AHMI)的積極效應是通過調控炎癥相關通路(IL-17、MAPK/ERK和Ras信號通路)、抑制炎癥因子釋放以及調節炎癥反應實現的。
亮點:
1、本研究創新性地采用網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學、分子對接及分子生物學等多學科聯合策略,對升陷湯(SXD)的成分、作用靶點及作用機制進行了深入分析。
2、初步闡明了升陷湯 (SXD)對阿霉素誘導的心肌損傷(AHMI)的成分、作用靶點及作用機制。
3、構建了包含5味中藥、13種活性成分、146個靶點及20條信號通路的升陷湯 (SXD)治療阿霉素誘導的心肌損傷(AHMI)的“藥材-成分-靶點-通路”網絡。
4、首次揭示炎癥反應及炎癥相關信號通路(如IL-17、MAPK/ERK和Ras信號通路)在升陷湯 (SXD)對阿霉素誘導的心肌損傷(AHMI)的治療作用中具有重要意義。
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論文ID
原名:The exploration of the effect and mechanism of Shengxian decoction inhibiting acute high-altitude myocardial injury
譯名:探討升陷湯對急性高原性心肌損傷抑制作用的效果及機制
期刊:Phytomedicine
IF:8.3
發表時間:2025.5
通訊作者:陳芷涵、王一童、唐健元
通訊作者單位:成都中醫藥大學
實驗設計
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實驗結果
1 SXD對AHMI的抑制作用
升陷湯(SXD)是一種傳統中藥復方,由5味中藥組成,分別是黃芪(Astragalus Propinquus)、升麻(Cimicifugae Rhizome)、桔梗(Platycodon Grandifloras)、柴胡(Radix Bupleuri)和知母(Anemarrhenae Rhizoma)(圖2A)。心電圖(ECG)、心肌酶譜和肌鈣蛋白的檢測結果表明,升陷湯(SXD)在抑制急性高原低氧心肌損傷(AHMI)方面具有顯著效果(圖2B-E)。值得注意的是,僅升陷湯高劑量組(SXD-H)在上述指標中表現出顯著的積極結果。進一步的Spearman相關性分析結果顯示,除心率(HR)外,升陷湯的劑量與校正后的QT間期(QTc)、QRS波群時限、T波面積、乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CKMB)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、肌鈣蛋白T(cTnT)和肌鈣蛋白Ⅰ(cTnⅠ)之間存在相關性(表S1)。上述結果表明,升陷湯劑量為14.04 g/kg時,處于最佳治療范圍,因此后續實驗均采用該劑量。
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圖1.動物分組示意圖。本研究中,將大鼠隨機分配至空白、SXD、AHMI、SXD-l、SXD-M、SXD-H、Dex、SR0987、SR0987-SXD、KRA533、KRA533-SXD組。該圖由Figdraw繪制。
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圖2. 升陷湯 (SXD)的組成及其作用。(A)升陷湯 (SXD)的中藥材組成(黃芪、升麻、桔梗、柴胡和知母)。(B)通過四通道獸用心電圖系統獲取心電圖(ECG)。(C)使用LabScribe心電圖分析軟件分析心率(HR)、校正后的QT間期(QTc)、QRS波群時限和T波面積(每組n=6)。(D)通過酶聯免疫吸附測定(ELISA)檢測血清中乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CKMB)和天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)的含量(每組n=6)。(E)通過酶聯免疫吸附測定(ELISA)檢測血清中肌鈣蛋白T(cTnT)和肌鈣蛋白Ⅰ(cTnⅠ)的含量(每組n=6)。#p< 0.05與空白組相比,*p< 0.05與急性高原低氧心肌損傷(AHMI)組相比。
2 UHPLC-QE-MS與網絡藥理學分析SXD在AHMI中的作用
采用超高效液相色譜-質譜聯用(UHPLC-QE-MS)分析技術,共鑒定出升陷湯(SXD)中的83種化學成分(表S2、圖3A、B)。隨后,從DrugBank和Uniprot數據庫中篩選出109個潛在靶點,并構建升陷湯成分-靶點網絡(CCS),直觀呈現升陷湯成分與靶點之間的復雜關聯(圖3C)。該網絡顯示,槲皮素、棕櫚酸、α-亞麻酸和腺嘌呤是升陷湯中與靶點關聯數量排名前四的成分。從GeneCards數據庫中識別出451個與AHMI相關的靶點(表S3),并將升陷湯與AHMI的靶點進行整合(圖3D-F)。蛋白質-蛋白質相互作用(PPI)網絡表明,PPARG蛋白在該網絡中與69%的蛋白質存在相互作用,是網絡中相互作用蛋白數量最多的節點,涉及CEBPB、ESR1、PPARD、HSP90AA1、PPARA、ESR2、ADORA1、SHBG、ACHE等蛋白(見圖3F)。為闡明合并基因的生物分子功能,進行了KEGG通路富集分析和GO基因功能富集分析。KEGG富集分析結果顯示,過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)信號通路、雌激素信號通路和胞葬作用(p< 0.05且富集倍數>14)是與合并基因密切相關的主要通路(圖3G、表S4)。GO富集分析發現共有59個顯著富集的GO條目(p< 0.05,表S5),其中排名前10的條目在圖3H中展示,包括脂質代謝和激素相關信號通路。GO富集分析結果進一步證實,升陷湯可通過調節雌激素來改善AHMI。
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圖3. SXD對AHMI的UHPLC-QE-MS和網絡藥理學分析。(A)正離子模式下的TIC色譜圖(1:腺嘌呤;2:升麻酮醇-3-O-L-阿拉伯糖苷;3:柴胡皂苷B2;4:美迪紫檀苷;5:甜菜堿;6:芒柄花素;7:膽堿;8:西菱皂甙A;9:腺苷;10:α-亞麻酸)。(B)負離子模式下的TIC色譜圖(1:秦皮素;2:棕櫚酸;3:知母皂苷A-Ⅲ;4:柴胡皂苷B1;5:芒果苷;6:新芒果苷;7:毛蕊異黃酮;8:異鼠李素;9:蔗糖;10:異甘草素)。(C)SXD成分與靶點之間復雜關聯的CCS網絡。(D)CCS靶點的PPI網絡。(E)AHMI靶點的PPI網絡。(F)SXD對AHMI的候選靶點。(G)候選靶點的KEGG富集分析。(H)候選靶點的GO富集分析。
3 轉錄組學揭示SXD抑制AHMI的作用機制
采用轉錄組學方法鑒定AHMI組與SXD+AHMI組的差異表達基因(DEGs)。結果顯示,在AHMI組與SXD+AHMI組之間,共鑒定出336個上調的差異表達基因和398個下調的差異表達基因(圖4A、表S6和表S7)。通過火山圖展示了差異表達基因的整體分布情況(圖4B)。在空白組與AHMI組中,排名前5的差異表達基因分別為Reg3b、Mt2A、Ucp3、AC128848.1和Bud31;而在AHMI組與SXD+AHMI組之間,排名前5的差異表達基因分別為Rfx4、Tuft1、RT1-N2、Olr1424和Clec3a。對AHMI組與SXD+AHMI組中鑒定出的總共734個差異表達基因進行了KEGG和GO基因功能富集分析。上述差異表達基因顯著富集了37個KEGG條目(表S8)。圖4C展示了在刪除與瘧疾、Ⅰ型糖尿病、非洲錐蟲病等無關的條目后,其余顯著富集的KEGG條目。圖4D和圖4E展示了KEGG通路中上調和下調基因的分布及關聯情況。從基因功能富集分析中總共獲得了207個GO條目(表S9),圖4F和圖4G展示了排名前10的GO條目。在KEGG和GO分析中,炎癥反應、脂質代謝、糖代謝、雌激素、巨噬細胞趨化、吞噬體以及一些信號通路(如PI3K-Akt、松弛素信號通路)與SXD在AHMI中的作用顯著相關。
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圖4. SXD對AHMI的轉錄組學分析。(A)AHMI組與SXD+AHMI組中差異調控基因的數量。(B)AHMI組與SXD+AHMI組之間差異調控基因的火山圖。(C)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異基因的KEGG通路氣泡圖。(D)在KEGG通路中,AHMI組與SXD+AHMI組之間上調和下調基因的分布情況。(E)在KEGG通路中,AHMI組與SXD+AHMI組之間上調和下調基因的關聯情況。(F)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異基因的前10個GO條目。(G)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異基因的GO富集分析。
4 蛋白質組學揭示SXD抑制AHAH引起CI的作用機制
通過蛋白質組學分析鑒定差異表達蛋白(DEPs)。結果顯示,共鑒定出355種差異表達蛋白(圖5A、表S10和表S11)。火山圖展示了AHMI組與SXD+AHMI組之間的比較情況(圖5B)。運用KEGG和GO基因功能富集分析對AHMI組與SXD+AHMI組之間的差異表達蛋白進行分析。在剔除與耶爾森菌感染、胰腺癌和酗酒等無關的條目后,共有23個KEGG條目顯著富集,并在圖5C和表S12中展示,這些條目中蛋白的分布和關聯情況在圖5D和圖5E中呈現。顯著富集的GO條目在表S13中列出,排名前10的GO條目及其富集信息在圖5F和圖5G中展示。在KEGG和GO分析中,SXD抑制AHMI的效果與炎癥反應、對葡萄糖的響應、程序性細胞死亡(PCD)以及一些信號通路(如Ras、MAPK、VEGF、Rap1等)顯著相關。
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圖5. SXD對AHMI的蛋白質組學分析。(A)AHMI組與SXD+AHMI組中差異調控蛋白的數量。(B)AHMI組與SXD+AHMI組之間差異調控蛋白的火山圖。(C)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異蛋白的KEGG通路氣泡圖。(D)在KEGG通路中,AHMI組與SXD+AHMI組之間上調和下調蛋白的分布情況。(E)在KEGG通路中,AHMI組與SXD+AHMI組之間上調和下調蛋白的關聯情況。(F)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異蛋白的前10個GO條目。(G)AHMI組與SXD+AHMI組之間顯著差異蛋白的GO富集分析。
5 網絡藥理學與多組學聯合分析
為深入探究SXD改善AHMI的潛在機制,研究人員開展了網絡藥理學與多組學的聯合分析。基于AHMI組與SXD+AHMI組的差異表達基因(DEGs)和差異表達蛋白(DEPs),構建了靶點-網絡(TN)關聯網絡(圖6A)。通過TN網絡篩選出核心靶點,并在核心靶點網絡(CTR網絡,圖6B)中呈現。其中,排名靠前的核心靶點包括IL1b、Mmp9、Calml3、Itgb1、Ren和Hmox1,這些靶點被預測為SXD抑制AHMI的潛在作用靶點。為了進一步探索CTR網絡的功能,將CTR網絡中的所有基因輸入DAVID數據庫進行通路富集分析。結果顯示,共有20個生物學條目顯著富集(圖6C和表S14),包括IL-17、MAPK、Ras信號通路等。
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圖6. SXD對AHMI的核心靶點分析。(A)結合差異表達基因(DEGs)和差異表達蛋白(DEPs)的靶點-網絡(TN)分析(AHMI組與SXD+AHMI組對比)。(B)核心靶點的靶點-網絡(TN)分析(AHMI組與SXD+AHMI組對比)。(C)AHMI組與SXD+AHMI組之間核心靶點的富集分析。
隨后,本研究進行了HCTP網絡分析。SXD的主要活性成分通過調節146個靶點(如IL1b、MMP3、MMP9和ESR1)作用于20條相關生物通路(圖7)。在HCTP的主要活性成分中,槲皮素在度中心性(DC)、介數中心性(BC)、接近中心性(CC)和特征向量中心性(EC)的值上均排名第一,因此被認為是SXD中改善AHMI最重要的活性成分(表2)。此外,棕櫚酸、蔗糖、α-亞麻酸、腺嘌呤和膽堿也被視為SXD中的核心活性成分,因為它們在至少兩個類別的DC、EC、BC和CC結果中排名均在前5位。
表2.基于HCTP網絡的SXD中活性成分的拓撲分析
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圖7. 藥材-成分-靶點-通路復雜網絡。黃色節點代表SXD中的藥材。藍色節點代表SXD中藥材的成分。紫色節點表示化合物的直接靶點,而綠色節點則代表與這些直接靶點相互作用的通路。
靶點主要分布于IL-17、MAPK、Ras信號通路(圖8)。轉錄組學結果顯示,SXD通過調控GF、RTK、RasGAP、MAPKs、CXCL1、CXCL2、G-CSF、LCN2、MMP3、MMP9、MMP13和IL-1β來抑制AHMI,而蛋白質組學分析則顯示GF、RTK、PLCγ、TBK1、MAPKs、Raf1、IKKβ、RSK2和MAX受到調控。
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圖8. SXD對AHMI的主要作用通路。圖中紅色標記的靶點為差異表達基因(DEGs),黃色標記的靶點為差異表達蛋白(DEPs)。
6 SXD對AHMI潛在通路的調控作用
為深入驗證SXD在IL-17、MAPK/ERK、Ras信號通路中對AHMI的調控作用,采用Western blot檢測了IL-17A、IL-17RA、MEK1/2、ERK1/2、KRAS和Raf1的蛋白水平。結果顯示,AHMI顯著上調了IL-17A、IL-17RA、MEK1/2、ERK1/2、KRAS和Raf1的蛋白水平,而SXD則有效下調了這些蛋白的表達(圖9)。因此,SXD能夠抑制由AHMI激活的IL-17、MAPK/ERK和Ras信號通路。
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圖9. SXD對AHMI潛在通路的調控作用。(A)采用Western blot分析IL-17A和IL-17RA的蛋白表達水平(每組n=3)。(B)采用Western blot分析MEK1/2和ERK1/2的蛋白表達水平(每組n=3)。(C)采用Western blot分析KRAS和Raf1的蛋白表達水平(每組n=3)。
7 SXD中成分與信號通路靶點的結合活性
分子對接分析結果顯示,槲皮素與IL-17A、IL-17RA、MEK1/2、ERK1/2、KRAS和Raf1的對接活性最高(表3),對接模式如圖10所示。此外,共有10個蛋白-配體復合物的結合能低于-6 kcal/mol,表明其結合概率較高。這些發現進一步證實了槲皮素是SXD中抑制AHMI的最重要成分。此外,棕櫚酸、蔗糖和α-亞麻酸與核心通路中的多個靶點也表現出良好的親和力。
表3. 核心成分與信號通路靶點的結合能(kcal/mol)
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圖10. 槲皮素與核心信號通路靶點的對接模式圖。(A)槲皮素與IL-17A的分子對接。(B)槲皮素與IL-17RA的分子對接。(C)槲皮素與MEK1/2的分子對接。(D)槲皮素與ERK1/2的分子對接。(E)槲皮素與KRAS的分子對接。(F)槲皮素與Raf1的分子對接。
8 SXD對AHMI的抗炎作用
鑒于網絡藥理學、多組學及其聯合分析結果中持續顯示出SXD與AHMI之間的顯著相關性,本研究采用蘇木精-伊紅(HE)染色和酶聯免疫吸附試驗(ELISA)來驗證SXD在抑制AHMI中的抗炎作用。HE染色結果如圖11A所示。結果顯示,空白組的心肌細胞結構完整,形態規則,未見空泡樣變性、間質水腫或炎性細胞浸潤。相比之下,AHMI組的心肌細胞形態不規則,表現為明顯的空泡樣變性、間質水腫和炎性細胞浸潤。SXD組的細胞狀況顯示出相對改善,尤其是在SXD-H組中,改善最為顯著。進一步的ELISA結果顯示,AHMI顯著提高了血清中IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的水平;而SXD則有效降低了這些炎癥因子的含量(圖11B)。SXD對AHMI的抗炎作用呈現出劑量依賴性(表S15)。這些結果表明,SXD具有減輕與AHMI相關炎癥的潛在治療作用。
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圖11. SXD對AHMI的抗炎作用。(A)蘇木精-伊紅(HE)染色及心肌細胞形態。箭頭所指為心肌細胞的空泡樣變性、間質水腫和炎性細胞浸潤。(B)通過酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測血清中IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的含量(每組n=6)。與空白組比較,#p<0.05;與AHMI組比較,*p<0.05。
9 SR0987和KRA-533削弱了SXD在AHMI中的保護作用
為深入探究SXD在IL-17、MAPK/ERK、Ras信號通路中的調控作用,本研究使用SR0987激活IL-17通路,并采用KRA-533激活Ras-Raf-MEK-ERK通路,從而形成MAPK酶聯反應。心肌酶和肌鈣蛋白的檢測結果顯示,SR0987和KRA-533均削弱了SXD在AHMI中的心臟保護作用(圖12A和B)。HE染色結果顯示,在所有4組大鼠的心肌組織中均觀察到明顯的空泡樣變性、間質水腫和炎性細胞浸潤(圖12C)。進一步的炎癥因子檢測結果表明,在注射SR0987和KRA-533后,SXD的抗炎作用被削弱(圖12D)。
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圖12. SR0987和KRA-533對SXD在AHMI中保護作用的影響。(A)通過ELISA檢測血清中LDH、CK、CKMB和AST的含量(每組n=6)。(B)通過ELISA檢測血清中cTnT和cTnI的含量(每組n=6)。(C)HE染色及心肌細胞形態。箭頭所指為心肌細胞的空泡樣變性、間質水腫和炎性細胞浸潤。(D)通過ELISA檢測血清中IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α的含量(每組n=6)。與AHMI組比較,*p<0.05;與SXD-H組比較,□p<0.05。
討論與結論
本研究通過綜合運用網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學、分子對接和分子生物學等多種方法,驗證了SXD在改善AHMI中的有效性,并探討了其作用靶點和機制(圖13)。首先,本研究證實了SXD在改善AHMI中的有效性。急性高原暴露(HH)會導致心臟異常電活動和心肌細胞損傷。本研究結果表明,SXD能夠有效減輕心臟異常電活動,減少多種心肌酶和肌鈣蛋白釋放到血液中。同時,SXD的治療效果隨劑量增加而增強。
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圖13. SXD作用機制的示意圖。
本研究通過綜合運用網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學、分子對接和分子生物學等多種方法,揭示了SXD在改善AHMI中的作用機制,并驗證了其有效性(圖13)。研究結果表明,抑制炎癥反應是SXD緩解AHMI的主要途徑。網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學及聯合分析的結果均表明,炎癥反應以及與炎癥相關的信號通路(如IL-17、MAPK、Ras、PPAR、PI3K-Akt、VEGF、Rap1等)在SXD對AHMI的作用中發揮著重要作用。如前所述,HH可激活小膠質細胞,并通過分泌多種炎癥介質和趨化因子參與細胞間信息傳遞,進而參與AHMI的病理發展過程。先前的研究顯示,AHMI動物模型中IL-1β、IL-6、TNF-α等炎癥因子水平顯著升高。本研究結果也證實了這些現象,同時發現SXD能夠有效抑制這些炎癥因子釋放到血液中,且抑制效果呈劑量依賴性。此外,動物實驗結果進一步證實,SXD通過調節IL-17A、IL-17RA、MEK1/2、ERK1/2、KRAS和Raf1的表達來抑制由AHMI激活的IL-17、MAPK/ERK和Ras信號通路,這些通路與炎癥反應密切相關。IL-17作為一種多功能的促炎細胞因子,在宿主防御、組織修復以及炎癥性疾病的發生發展中發揮著關鍵作用。由于其在調節免疫反應方面的功能,IL-17信號通路在免疫學和炎癥研究領域備受關注。SXD能夠有效下調IL-17A和IL-17RA的表達,這兩種因子在IL-17信號通路中頻繁表達且傳導能力較強,從而抑制由AHMI激活的IL-17信號通路。MAPK信號通路是細胞生長、發育和分化的核心,與炎癥和程序性細胞死亡(如凋亡和自噬)相關。MAPK信號通路的基本信號傳遞步驟遵循三級MAPK酶聯反應:MAP3K、MAP2K和MAPK。ERK作為MAPK家族的一員,在信號級聯反應中發揮重要作用,有助于將細胞外信號傳遞至細胞內靶點。Ras信號通路與MAPK信號通路相關。Ras作為MAPK信號通路的上游蛋白,通過與MAP3K和Raf激酶結合至細胞膜來促進信號轉導。在此通路中,Ras、Raf、MEK、ERK依次作為上游激活蛋白、MAP3K、MAPKK和MAPK,形成Ras-Raf-MEK-ERK通路。本研究結果表明,SXD通過依次調節KRAS、Raf1、MEK1/2和ERK1/2來影響MAPK酶聯反應,進而抑制由AHMI激活的MAPK通路。因此,SXD對炎癥反應和炎癥相關信號通路的調節作用對于有效改善AHMI至關重要。
除炎癥反應外,網絡藥理學、轉錄組學和蛋白質組學的結果還表明,脂質代謝、糖代謝、程序性細胞死亡(如吞噬凋亡細胞)、激素相關信號通路(如雌激素)是SXD對抗AHMI的潛在途徑。先前的研究也表明,急性高原暴露與葡萄糖和脂肪酸代謝密切相關。在急性高原暴露中,相對非必需的功能,如運動或精確的體溫調節,會受到限制,以優先分配能量給更重要的器官。在這種情況下,減少這些不太重要器官的能量需求有助于節省氧氣和燃料供應。本研究結果支持SXD通過調節葡萄糖和脂質代謝來限制AHMI。程序性細胞死亡,包括凋亡、焦亡、自噬、鐵死亡等,參與多種疾病和治療干預。先前的研究表明,焦亡和鐵死亡參與了與AHMI相關的病理過程。本研究結果表明,程序性細胞死亡是SXD改善AHMI的重要機制,尤其是吞噬凋亡細胞。吞噬凋亡細胞的破壞可導致凋亡細胞的積累,隨后引發繼發性壞死和促炎因子的釋放,最終導致組織炎癥。心血管疾病相關研究表明,吞噬凋亡細胞有助于心臟修復和減輕心肌損傷。在AHMI中,SXD能夠誘導吞噬凋亡細胞,并調節相關通路中的靶點,如PPAR信號通路。激素相關信號通路對于SXD對抗AHMI也非常重要,尤其是雌激素。在健康的高原適應過程中,雌激素及其受體(ESR1和ESR2)可增強eNOS活性和NO的可用性,有助于高原適應。同時,本研究結果表明,ESR1和ESR2是SXD的調節靶點,旨在改善AHMI。因此,葡萄糖和脂質代謝、程序性細胞死亡以及激素相關信號通路為SXD和AHMI的進一步研究提供了思路和方向。
槲皮素是緩解AHMI的最重要化學成分,在網絡藥理學、HCTP網絡和分子對接分析中均排名第一。它是一種植物來源的多酚,具有廣泛的生物活性,包括抗癌、抗炎和抗病毒活性。先前的研究表明,槲皮素有助于適應低氧水平。槲皮素具有改善血細胞恢復和減少炎癥因子的功能,可改善多種急性高原相關疾病和癥狀,如高原肺水腫、高原睡眠障礙、高原腦水腫。此外,槲皮素還被證明是高原環境中有效的心臟保護劑。此外,棕櫚酸、蔗糖和α-亞麻酸也是SXD改善AHMI的重要化學成分。盡管這些化合物與IL-17信號通路的對接效果有限,但它們對參與SXD改善AHMI過程的Ras-Raf-MEK-ERK信號通路表現出良好的親和力。因此,SXD的活性成分可直接與這些與炎癥相關的信號通路結合,即IL-17、MAPK/ERK、Ras信號通路。
本研究創新性地采用包括網絡藥理學、轉錄組學、蛋白質組學、分子對接和分子生物學在內的綜合策略,分析了SXD改善AHMI的作用機制。構建了一個涵蓋5種中藥、13種活性成分、146個靶點和20條信號通路的全面HCTP網絡,以闡明SXD對AHMI的作用機制。SXD有效減輕了心臟異常電活動,并抑制了心肌酶和肌鈣蛋白釋放到血液中。在這個過程中,槲皮素是關鍵的化學成分。此外,SXD主要調節了幾條與炎癥相關的信號通路,如IL-17、MAPK/ERK和Ras,抑制了炎癥因子的釋放,調節了炎癥反應,從而緩解了AHMI。本研究結果表明,SXD作為一種潛在的治療AHMI的藥物具有很大的前景。
https://doi.org/10.1016/j.phymed.2025.156896
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