基于网络药理学探讨防风调控铁死亡干预砷暴露所致小鼠肝肾损伤的作用机制

摘要

目的 基于网络药理学方法，探讨防风在砷暴露引起的小鼠肝肾损伤中的作用机制，特别是其对铁死亡的调控效应。方法 通过中药系统药理学数据库与分析平台（traditional chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform, TCMSP）、中药综合数据库（traditional Chinese medicine integrated database, TCMID）、中药百科全书数据库（encyclopedia of traditional chinese medicine, ETCM）数据库收集防风中18味中药有效成分及预测靶点；通过GeneCards数据库获取肝损伤、肾损伤及砷中毒靶点，并在铁死亡数据库（ferroptosis database, FerrDb）中获取铁死亡靶点；确定交集靶点后，构建蛋白质-蛋白质相互作用网络（protein-protein interaction, PPI）,进行基因本体论（gene ontology, GO）功能注释，京都基因与基因百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG）分析；为验证上述预测，将36只昆明小鼠随机分为正常对照组（Control）、亚砷酸钠（Sodium arsenite, NaAsO₂）模型组、防风低剂量（NaAsO₂+L）组、防风中剂量（NaAsO₂+M）组、防风高剂量（NaAsO₂+H）组以及二巯基丙磺酸钠（sodium dimercaptopropanesulfonate, DMPS）阳性药（NaAsO₂+D）组，共6组；通过对应药物灌胃30 d后，HE染色观察小鼠肝、肾病理变化，Western blot检测肝、肾组织中炎症因子[核因子E2相关因子2（anti-nuclear factor erythroid 2-related factor 2 antibody, Nrf2）、白细胞介素-1β（anti-interleukin-1 beta antibody, IL-1β）、IL-18]、铁死亡相关蛋白[谷胱甘肽过氧化物酶4（anti-Glutathione peroxidase 4 antibody, GPX4）、溶质载体家族7成员11（anti-solute carrier family 7 member 11 antibody, SLC7A11）、环氧合酶2（anti-cyclooxygenase-2 antibody, COX2）]以及PI3K/AKT通路蛋白[磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶（anti-phosphorylated Phosphoinositide 3-kinase antibody, p-PI3K）、磷脂酰肌醇3-激酶（anti-phosphoinositide 3-kinase antibody, PI3K）、磷酸化蛋白激酶B（anti-phospho-AKT antibody, p-AKT）、蛋白激酶B（anti-AKT antibody, AKT）]的表达，采用生化试剂盒检测各组小鼠肝、肾组织中Fe²⁺、丙二醛（malondialdehyde, MDA）、谷胱甘肽（glutathione, GSH）的含量。结果 网络药理学显示，氯霉素A、亥矛酚苷、川白酯内酯等18种防风化合物被筛选出来；筛选出2 655个肝损伤靶点，2 300个肾损伤靶点，防风活性成分靶点72个，2 224个砷靶点，1 546个铁死亡靶点，PPI分析预测AKT1、ESR1、CASP8、IL6、TP53等可能是其治疗砷致肝、肾铁死亡的重要靶点；KEGG富集分析预测PI3K/AKT与防风调节砷诱导肝、肾铁死亡密切相关；动物实验结果显示，与Control相比，NaAsO₂处理小鼠肝、肾细胞边界不清、细胞肿胀、炎性细胞大量浸润，炎症细胞因子（IL-1β、IL-18）、MDA、Fe²⁺、COX2含量增加，Nrf2、GSH、GPX4、SC7A11、p-PI3K以及p-AKT水平降低（P<0.05）;与NaAsO₂模型组相比，防风高、中、低剂量组和NaAsO₂+D组小鼠肝、肾组织中细胞损伤、炎性细胞浸润、炎性细胞因子、铁死亡相关蛋白、PI3K/AKT通路蛋白、Fe²⁺、MDA及GSH水平的变化均被不同程度逆转（P<0.05）。结论 防风调控铁死亡缓解NaAsO₂暴露介导的小鼠肝、肾组织损伤，其作用机制可能与抑制炎症反应和激活PI3K/AKT信号通路有关。

关键词

防风 / NaAsO₂ / 肝 / 肾 / 炎症因子 / 铁死亡 / PI3K/AKT