基于生物信息学和实验对茯苓酸抗腺性膀胱炎作用及其靶点的研究

作     者：冯子豪 

作者单位：桂林医学院 

学位级别：硕士

导师姓名：葛波

授予年度：2022年

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：茯苓酸 腺性膀胱炎 生物信息学 靶点 验证 

摘      要：目的:茯苓酸(PA)是从茯苓(PCW)中分离得到的一种生物活性成分,具有潜在的抗炎、抗氧化作用。腺性膀胱炎(CG)是一种由于膀胱感染、梗阻和结石等尿路慢性刺激引起的正常膀胱尿路上皮发生化生病理变化的膀胱组织炎症。据推测,PA可能对抗CG有潜在的好处。本研究旨在通过网络药理学和分子对接分析,揭示PA的具体抗CG作用靶点和作用机制,并通过临床和动物样本对生物信息学结果进行验证。方法:(1)通过Swiss Target Prediction、BATMAN和HITPICK数据库完成PA靶点的筛选和收集,利用Dis Ge NET、Genecards和Malacards数据库筛选出CG靶点,在维恩图中显示并识别PA和CG的交叉靶点。(2)以PA与CG的交叉靶点为基础,利用STRING数据库构建功能蛋白关联网络,利用Cytoscape进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络图的绘制,通过Cytoscape软件的算法方法确定PA对CG的所有核心靶点,并进行核心靶点可视化。(3)从Pub Chem数据库获取茯苓酸化合物的结构,从PDB数据库获得对应的蛋白结构,通过分子对接方法鉴定PA与CG核心靶点结合能力。(4)使用包括“Cluster Profiler、“Reactome PA、“Annotation Hub在内的R-Language软件包对核心靶点进行基因本体论(GO)、生物过程(BP)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。(5)根据PA抗CG核心靶点的GO、BP和KEGG结果,利用Cytoscape软件和R-Language的PAthview软件包构建药物-靶点-GO功能-途径-疾病的可视化图形。(6)选取4例临床诊断为CG的患者,原位切取CG样本储存制片,进行免疫荧光染色分析。(7)建立ICR小鼠CG模型,采集血液进行生化检测,采集膀胱样本被迅速分离并储存制片,进行免疫染色。结果:(1)网络药理学方法的数据显示,确定了CG和PA的303个和243个报告靶点,以及CG和PA的其他共享靶点。(2)筛选出PA抗CG的最高靶点:环氧酶-2(PTGS2)、表皮生长因子受体(EGFR)、肿瘤抗原p53(TP53)、肿瘤坏死因子-α(TNF)、白细胞介素-1β(IL1B)、原癌基因c-Jun(JUN)。(3)分子对接实验表明PA与CG中的TNF、TP53蛋白有很强的结合能力。(4)在人体研究中,研究结果表明,在CG样本中检测到过度激活的TNF-α表达和抑制TP53激活。(5)在动物实验中,PA处理的小鼠膀胱内白细胞介素-1(IL-1)、IL-6水平和乳酸脱氢酶(LDH)含量降低,膀胱标本中TNF-α的下调和TP53的上调。结论:(1)综上所述,我们的生物信息学和实验结果确定了PA抗CG的关键生物靶点和机制。(2)更明显的是,PA抗CG的这些关键药理作用靶点已经被筛选出来,经鉴定,TNF-α、TP53等分子对接蛋白被认为可能是PA抗CG的主要药理靶点。并通过计算和实验分析进行了验证。