基于网络药理学的扶正化瘀方治疗肝硬化及抑制肝纤维化的作用机制研究

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目的:从临床病证分型结合动物模型干预,评价扶正化瘀方改善肝硬化及抑制肝纤维化的疗效,并采用网络药理学方法,与数据库预测相结合,探讨扶正化瘀方可能的作用靶点,分析扶正化瘀方及其成分抑制肝纤维化的分子生物学机制。  方法:采用meta分析对扶正化瘀方相关的临床研究进行系统评价,评估其治疗肝纤维化和肝硬化的临床疗效;在扶正化瘀方有效改善肝硬化证候表现的基础上,采用人全基因组芯片,考察其治疗肝硬化肝郁脾虚证、湿热内蕴证和肝肾阴虚证血白细胞的基因谱变化,分析差异基因的功能,并与TCMSP等预测的药物靶点相结合,分析扶正化瘀方可能的作用机制,采用MTS、Western blot和实时荧光定量RT-PCR技术对相关的分析结果进行实验验证;采用CCl4建立大鼠肝纤维化模型,以扶正化瘀方、组分(虫草多糖、苦杏仁皂甙、绞股蓝总皂甙)及组分配伍进行干预,用药后3周处死大鼠,取肝组织,进行HE染色和天狼猩红染色,观察各组大鼠肝组织病理学变化,检测羟脯氨酸(HyP)含量,提取肝组织总RNA及蛋白,采用大鼠全基因组芯片和iTRAQ同位素标记液相色谱-质谱串联蛋白定量技术,考察用药组与对照组基因表达谱及蛋白表达的差异,进一步进行本体论(GO)、信号通路分析、网络药理学分析,并采用Western blot和实时荧光定量RT-PCR技术进行实验验证。  结果:1.荟萃分析显示,服用扶正化瘀方后,肝纤维化和肝硬化患者的肝功能及肝纤维化指标显著改善,肝硬化Child-Pugh得分和生活质量均得到有效改善;基因表达谱中,扶正化瘀方治疗前后共有108个差异基因,参与了12个GO Terms,主要为细胞凋亡、程序性细胞死亡、细胞老化等;数据库预测分析,扶正化瘀方中根据(OB>30%、DL>0.18)筛选出106个成分,作用于259个靶点,与329种疾病相关,这些靶点主要与细胞凋亡相关。扶正化瘀方治疗前后的差异基因所富集的GO与预测的靶点的GO之间有5条GO存在交集,分别为凋亡、程序性细胞死亡、细胞死亡、死亡和第二信使调节的信号通路;扶正化瘀方可以抑制CCl4诱导的肝纤维化大鼠肝细胞凋亡,与模型组比较,扶正化瘀方组Bcl2表达上调,Bax,Erk的表达下降,JNK的表达在各组之间没有明显变化。2.扶正化瘀方治疗肝硬化6个月后,肝肾阴虚型患者的中医证候积分显著下降(P<0.05);基因表达谱分析显示,肝郁脾虚证有917个差异基因,与预测扶正化瘀方的154个靶点,存在18个交集;湿热内蕴证有1830个差异基因,与预测靶点存在17个交集,其中10个差异基因存在于PPI网络中,但湿热内蕴治疗前后与预测的靶点未发现交集;肝肾阴虚证有834个差异基因,与预测靶点,存在12个交集,其中5个差异基因存在于PPI网络中,为KCNK2,FASN,ITGB3,CYP1A2,JUN。实时荧光定量RT-PCR验证结果显示,服用扶正化瘀方后,肝硬化肝肾阴虚证和湿热内蕴证的FASN表达显著下降(P<0.05),肝郁脾虚证的KCNK、ITGB3显著升高(P<0.05),肝肾阴虚证的CYP1A2显著升高(P<0.05)。3.扶正化瘀方、组分及组分配伍进行干预CCl4诱导的大鼠肝纤维化模型结果显示,与正常组比较,模型组肝组织病理出现显著的肝损伤和肝纤维化,肝组织HyP含量显著升高(P<0.01)。与模型组相比,扶正化瘀方组显著改善肝组织病理,降低肝组织HyP含量(P<0.01),其他用药组均有不同程度改善肝纤维化的效果。基因表达谱分析显示,扶正化瘀方组与模型组相比,差异表达基因数量为397个(P<0.05,|Fold Change|>1.5),富集160条GO Term,涉及对上皮细胞增殖的调节,对细胞外基质刺激物的应答,维生素A/视黄醇代谢过程等。参与调节的信号通路有17条,包括药物代谢,P450外源性物质的代谢,花生四烯酸代谢等;各组基因表达谱均与视黄醇代谢通路,ECM受体相互作用通路,PPAR信号通路和花生四烯酸代谢通路具有一定的相关性。通过各用药组核心蛋白的比较,组分配伍组有48个核心蛋白在抑制肝纤维化中起到了关键作用,扶正化瘀方组有40个核心蛋白,明显多于秋水仙碱及其他组分组。扶正化瘀方干预的基因组与蛋白组数据整合分析显示,有18个基因/蛋白存在交集,参与对细胞外的刺激做出反应,氧化还原,视黄醇代谢通路,通过细胞色素P450的外源性物质的代谢,药物代谢途径等功能,其中视黄醇通路中的Ugt2a3(P=0.017),Cyp2b1(P=0.021)和Cyp3a18(P=0.043)从基因水平,蛋白水平在扶正化瘀方组中的表达均升高,可能为扶正化瘀方抑制肝纤维化的关键作用靶点。  结论:通过证候分型,扶正化瘀方有效改善了肝硬化,且扶正化瘀方组分及其配伍能够通过多成分、多靶点、多通路抑制肝纤维化病变,其中,扶正化瘀方疗效最显著,其作用机制主要为(1)通过抑制肝细胞的凋亡改善肝纤维化;(2)通过调节KCNK2、FASN、ITGB3、CYP1A2和JUN的表达,对肝硬化的肝郁脾虚证、湿热内蕴证和肝肾阴虚证产生不同的治疗效果,对肝肾阴虚证疗效最好;(3)通过上调视黄醇代谢通路中Ugt2a3,Cyp2b1和Cyp3a18的表达,增加视黄酸含量,抑制肝纤维化。
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