最近,有朋友問,想通過中醫(yī)藥發(fā)文,周期長不長?如果單純通過實驗發(fā)文的話確實會面臨周期長的問題
那有什么能縮短發(fā)文周期的方法嗎?小編推薦大家結(jié)合生信技術(shù)!比如網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、分子對接等。有了這些分析方法的助攻,可以縮短發(fā)文周期!如果想更快,可以采用生信為主、實驗為輔的模式!
今天,小編給大家?guī)硪黄嗅t(yī)藥新思路。作者創(chuàng)新性地采用多種聯(lián)合分析(網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)(NP)與代謝組學(xué)聯(lián)合分析、腸道菌群測序技術(shù)與代謝組學(xué)聯(lián)合分析),探索中藥湯劑在慢性萎縮性胃炎伴肝郁脾虛中的治療作用。文章干濕結(jié)合,思路創(chuàng)新不老套。
題目:消化復(fù)寧湯通過腸道菌群重塑氨基酸代謝,干預(yù)肝郁脾虛證慢性萎縮性胃炎
研究背景
消花復(fù)寧湯(XHFND)是一種中藥湯劑,具有治療慢性萎縮性胃炎(CAG)伴肝郁脾虛(LDSD)的潛力,但其作用機制不清楚。本研究的目的是揭示XHFND對CAG和LDSD的整體協(xié)同作用機制。
研究思路
以LDSD CAG大鼠模型為基礎(chǔ),結(jié)合代謝組學(xué)、腸道菌群和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù),論證XHFND多組分、多靶點的作用機制。
研究結(jié)果
XHFND對LDSD大鼠CAG的影響
構(gòu)建CAG大鼠模型:模型組、對照組、XHFND組和Vit(維酶素)組。比較了各組的精神狀態(tài)、食欲,體重等。研究證明LDSD模型是成功的,XHFND和Vit可以改善LDSD大鼠的行為。
此外,還比較了各組大鼠胃粘膜組織中TNF-α和IL-1β/6水平。結(jié)果表明,XHFND和Vit可降低胃黏膜組織的炎癥反應(yīng),修復(fù)胃黏膜。H&E染色組織學(xué)評價結(jié)果顯示,模型組表現(xiàn)出CAG的病理特征,XHFND組和Vit組胃粘膜損傷明顯減輕。上述結(jié)果提示,XHFND可顯著改善模型大鼠LDSD癥狀及CAG病理癥狀,顯示出積極的治療作用(圖2)。
LDSD CAG大鼠XHFND代謝組學(xué)分析
與對照組相比,模型組有218種代謝物發(fā)生了顯著變化。與模型組相比,XHFND組有158種代謝物發(fā)生顯著變化,其中,XHFND組有40種特異性代謝生物標(biāo)志物在對照組和模型組之間發(fā)生逆轉(zhuǎn)。這40種代謝物是XHFND影響LDSD大鼠CAG的差異代謝物。對40種代謝物進行富集分析,結(jié)果表明,XHFND可能主要通過12種代謝途徑干預(yù)LDSD CAG。對40種代謝物溯源分析,鑒定出6種宿主代謝物、19種細菌代謝物、21種藥物代謝物、26種食物代謝物、11種環(huán)境代謝物和1種未知代謝物(圖3)。
XHFND對LDSD CAG大鼠腸道菌群的影響
通過Simpson均勻度指標(biāo)評估的腸道微生物α-多樣性在對照組、模型組和XHFND組中沒有顯著差異。采用基于加權(quán)UniFrac距離的主坐標(biāo)分析法(PCoA)評價β-多樣性。對照組和模型組完全分離,表明LDSD型CAG大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)和物種豐度存在顯著差異。XHFND與對照組相似,說明XHFND對腸道微環(huán)境具有調(diào)節(jié)作用。
采用線性判別分析效應(yīng)(LEfSe)分析識別不同群體間豐度存在統(tǒng)計學(xué)差異的生物標(biāo)志物。
這些變化可能導(dǎo)致模型組大鼠腸道菌群代謝作用發(fā)生改變,預(yù)計30條代謝途徑發(fā)生顯著變化。在XHFND的調(diào)控下,7條代謝途徑可能受到顯著干預(yù)(圖4)。
XHFND抗CAG的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究
為闡明XHFND多途徑干預(yù)CAG治療的機制,通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探索XHFND化學(xué)成分分析與CAG生物邏輯靶點相互作用的生物網(wǎng)絡(luò)。從XHFND中收集到357個潛在活性化合物和2334個相應(yīng)的基因靶點。還收集了777個與CAG相關(guān)的靶基因。從Venn交叉圖中,確定了244個XHFND作用于CAG的潛在靶點。PPI網(wǎng)絡(luò)在MCODE插件中形成了10個集群,作者展示了顯示了前三個集群。(圖5)
為了探究XHFND對CAG的作用機制,利用ClueGO插件對前三個基因簇的相互作用進行GO和KEGG富集分析。結(jié)果表明XHFND中的活性化合物可能主要通過脂多糖介導(dǎo)的信號通路調(diào)節(jié)單加氧酶活性,調(diào)節(jié)miRNA代謝,從而調(diào)節(jié)外源性凋亡信號通路,調(diào)節(jié)平滑肌細胞增殖,控制神經(jīng)炎癥反應(yīng),干預(yù)CAG(圖6)。
利用KEGG和GO信號通路構(gòu)建“Herbs-Compounds-Targets-Pathways-Disease”的復(fù)合網(wǎng)絡(luò),篩選關(guān)鍵化合物和靶點(圖7)。
為了研究XHFND是否干預(yù)模型大鼠Th17細胞分化,作者檢測了各組血清中Th17細胞產(chǎn)生的標(biāo)志物細胞因子IL-17A的含量。結(jié)果提示,模型組可能促進Th17細胞分化,導(dǎo)致IL-17A水平顯著升高,而XHFND干預(yù)可能抑制Th17細胞分化,導(dǎo)致IL-17A水平顯著降低。IL-6/1β/23是目前報道的可驅(qū)動致病性Th17細胞分化的環(huán)境。因此,為了了解模型組是否分化出致病性Th17細胞,檢測各組血清中IL-23水平。結(jié)果提示,XHFND干預(yù)后,顯著的環(huán)境變化可減少或抑制Th17細胞分化,從而抑制模型大鼠胃黏膜炎癥的進展,促進胃黏膜修復(fù)。此外,利用分子對接技術(shù)確認復(fù)合網(wǎng)絡(luò)中核心組分與關(guān)鍵靶點相互作用的可能性(圖8)。
作者通過Western blotting檢測模型大鼠PTGS2、TNF和NFKB1蛋白表達水平,探討PTGS2、AR和NFKB1的作用。模型組小鼠PTGS2、AR、NFKB1表達水平顯著升高,XHFND干預(yù)小鼠PTGS2、AR、NFKB1表達水平顯著逆轉(zhuǎn)。以上結(jié)果報道了XHFND的活性成分可能通過結(jié)合并干預(yù)PTGS2、TNF、IL1B、AR和NFKB1來調(diào)控Th17細胞的分化(圖8)。
代謝組學(xué)與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的結(jié)合分析
為了探究XHFND是否通過調(diào)節(jié)代謝網(wǎng)絡(luò)直接干預(yù)CAG,基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選的核心靶點和代謝組學(xué)篩選的差異回調(diào)代謝標(biāo)志物構(gòu)建了化合物-反應(yīng)-酶-基因-網(wǎng)絡(luò)。為了驗證XHFND的有效成分可能調(diào)控的關(guān)鍵靶點,采用分子對接技術(shù),對構(gòu)建的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)中與關(guān)鍵靶點關(guān)聯(lián)度值最高的成分進行分子對接驗證。結(jié)果表明,諾卡酮在GES-1細胞中與PIK3CA的結(jié)合能力顯著增強(圖9)。
代謝組學(xué)和腸道微生物群的綜合分析
基于MetOrigin平臺的MPEA分析結(jié)果顯示,在模型和XHFND組之間,分別有0、2和16條相關(guān)代謝途徑與宿主、細菌和共代謝途徑數(shù)據(jù)庫配對。其中,代謝組學(xué)研究中被認為與LDSD治療XHFND CAG相關(guān)的重要代謝途徑β-丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸和譜代謝屬于共代謝途徑。利用MetOrigin平臺的生物sankey網(wǎng)絡(luò)分析,計算微生物群落和代謝物之間的統(tǒng)計相關(guān)性和生物學(xué)相關(guān)性。
通過MetOrigin的網(wǎng)絡(luò)總結(jié),分析了三種重要代謝途徑之間的相互作用。XHFND顯著上調(diào)嗅桿菌、擬桿菌、phocaeicola和lachnospire,顯著下調(diào)腸單胞菌,促進天冬氨酸1代謝,從而干預(yù)了三條重要的代謝途徑(β-丙氨酸代謝、精氨酸生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝)(圖10)。
文章小結(jié)
本研究提示,XHFND可能從多個層面、多角度干預(yù)LDSD治療CAG,抑制致病的Th17細胞分化,符合中醫(yī)治療的特點。中醫(yī)藥思路翻新,到底該如何設(shè)計?我們每天更新創(chuàng)新思路,只要跟緊我的節(jié)奏,思路難題迎刃而解!不知道怎么復(fù)現(xiàn)?那就直接聯(lián)系康旭禾,專業(yè)團隊,個性化思路設(shè)計、生信分析都能做,多年經(jīng)驗,包您滿意~
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