基于代谢组学和网络药理学探讨参地颗粒防治系膜增生性肾炎的作用机制

1.目的:基于尿液代谢组学探讨脾肾亏虚证系膜增生性肾炎(Mesangial Proliferative Glomerulo-Nephritis,Ms PGN)患者与正常人代谢物表达差异,探讨其与脾肾亏虚证Ms PGN患者中医证候积分、24h尿蛋白定量的相关性。2.方法:收集5例Ms PGN患者和5例正常人的晨起中段尿,经液相色谱-质谱(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS)分析,筛选差异性代谢物及代谢通路,分析差异性代谢物与脾肾亏虚证Ms PGN患者中医证候积分、24h尿蛋白定量的相关性。3.结果:3.1筛选出32个差异代谢物(P<0.05,VIP>1),其中上调12个,下调20个,主要涉及脂质代谢、氨基酸代谢、三羧酸循环等代谢途径。上调的代谢物包括硫酸盐(Sulfate)、焦谷氨酸(Pyroglutamic acid)、烟酰胺(Niacinamide)、硫酸雄甾酮(Androsterone sulfate)、氨基异丁酸((R)-beta-Aminoisobutyric acid)等;下调的代谢物包括溶血磷脂胆碱(Lyso PC(22:1(13Z)/0:0))、磷脂酸(PA(0:0/16:0))、异柠檬酸(Isocitric acid)、四氢醛固酮3Β-葡萄糖苷酸(Tetrahydroaldosterone-3-gl ucuronide)、柠檬酸(Citric acid)、11b,17a,21-三羟基孕烯醇酮(11b,17a,21-Trihyd roxypreg-nenolone)等。3.2筛选出10条代谢通路(P<0.05),包括癌症中的胆碱代谢、类固醇激素生物合成、甘油磷脂代谢、柠檬酸循环、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化等代谢通路,其中癌症中的胆碱代谢(Choline metabolism in cancer)通路差异显著(P<0.01),涉及到的差异性代谢产物为溶血磷脂胆碱(Lyso PC(22:1(13Z)/0:0))、磷脂酸(PA(0:0/16:0))。3.3相关性分析发现,Ms PGN患者Lyso PC(22:1(13Z)/0:0)表达量与脾肾亏虚证中医证候积分呈负相关,即表达量随着脾肾亏虚证临床表现的加重而减少,PA(0:0/16:0)表达量与中医证候积分无相关性。Lyso PC(22:1(13Z)/0:0)、PA(0:0/16:0)表达量随着24h尿蛋白定量增加而减少,均呈负相关。4.结论:4.1脾肾亏虚证MsPGN患者与正常人的代谢物在尿液代谢中存在差异,主要涉及脂质代谢、氨基酸代谢、三羧酸循环等代谢途径。4.2 Ms PGN患者Lyso PC(22:1(13Z)/0:0)的表达量与脾肾亏虚证临床表现呈负相关;Lyso PC(22:1(13Z)/0:0)、PA(0:0/16:0)的表达量与24h尿蛋白定量呈负相关。1.目的:综合网络药理学和代谢组学,建立Ms PGN大鼠模型,经参地颗粒干预,探讨参地颗粒治疗Ms PGN作用机制。2.方法:将30只大鼠随机均分为正常组、模型组和治疗组,每组各10只。模型组和治疗组通过Thy-1抗体注射复制Ms PGN大鼠模型。抗体注射7天后,尿蛋白试纸检测阳性为模NSC125066抑制剂型成功标志。造模成功2周后予4g/kg·d参地颗粒水溶液灌胃,每天1次,连续给药12周,分别于第0周、4周、8周、12周用代谢笼收集大鼠24小时尿液,尿液收集管下端置于冰面或冰袋中,分别用于检测24小时尿蛋白定量,部分用于代谢组学检测;灌胃12周结束后,腹主动脉采血检测血肌酐,取肾脏组织用于病理学观察。尿液样本经LC-MS分析,筛选差异性代谢物及代谢途径。综合代谢组学与网络药理学,探讨其参地颗粒治疗Ms PGN的作用机制。3.结果:3.1 24h尿蛋白定量:模型组、治疗组大鼠较正常组大鼠24h尿蛋白定量明显升高(P<0.05);经参地颗粒干预第4周、8周、12周后,治疗组较模型组大鼠,24h尿蛋白定量明显下降(P<0.05)。3.2血肌酐:12周后,各组大鼠血肌酐Scr较基线水平无明显变化(P>0.05)。3.3肾脏病理结果:HE及PAS染色提示正常组毛细血管开放良好,未见系膜细胞增殖及系膜基质增多。模型组大鼠可见弥漫性系膜细胞增生,基质明显增多。治疗组大鼠系膜细胞增殖及系膜基质增多较模型组明显减轻。3.4经代谢组学筛选,共鉴定出4个经参地颗粒干预后显著变化的差异性代谢物。其中下调的差异代谢物四氢生物蝶呤(Tetrahydrobiopterin,BH4)、血栓素B2(Thromboxane B2,THB2)、溶血磷脂胆碱(Lyso PC(17occult hepatitis B infection:0/0:0))、溶血磷脂胆碱(L yso PC(18:0/0:0)),经参地颗粒干预后出现显著上调。3.5经网络药理学筛选,参地颗粒治疗Ms PGN潜在靶点为共38个,其物质基础包括山奈酚(kaempferol)、肉豆蔻酮(Myricanone)、β-谷甾醇(beta-sitosterol)等;GO富集分析发现生物学功能主要涉及细胞增殖、氧化应激等生物学过程;KEGG富集到143条信号通路,与代谢组学相关的主要涉及脂质与动脉粥样硬化信号通路、TNF信号通路、AGE-RAGE信号通路、癌症的胆碱代谢通路等通路;构建P PI网络,整合基因靶点发现AKT1、CASP3、PTGS2等14个靶点是参地颗粒治疗Ms PGN的核心靶点。3.6selleckchem MLN4924代谢组学筛选出16条代谢通路,网络药理学富集到143条信号通路,综合网络药理学及代谢组学,共识别出癌症中的胆碱代谢(Choline metabolism in cancer)1条共同通路,涉及到的差异代谢物为Lyso PC(17:0/0:0)、Lyso PC(18:0/0:0)。4.结论:4.1参地颗粒可降低Ms PGN模型大鼠尿蛋白水平,减轻肾脏病理损伤。4.2参地颗粒可能通过上调BH4、TXB2、Lyso PC(17:0/0:0))、Lyso PC(18:0/0:0)等差异性代谢物表达量,干预炎症反应、细胞凋亡、细胞增殖等生物学过程,从而改善Ms PGN的病理损伤。4.3综合代谢组学和网络药理学分析,参地颗粒治疗Ms PGN的作用机制可能是通过干预MAPK信号通路,从而上调Lyso PC(17:0/0:0)、Lyso PC(18:0/0:0)水平,减轻系膜细胞增殖而发挥作用。