“药食同源”拿下“神仙”TOP刊！“代谢组学+网药分析+分子对接”王炸出街，做完直接毕业爽歪歪!

甄博每日都在忙忙碌碌寻好物！！这次为药学和植物科学方向的小伙伴们挖掘到一本宝藏期刊——《Journal of Ethnopharmacology》，收稿范围广，影响因子持续飙升突破5分大关，药理学Top，国人发文量稳坐第一！投稿到接收一般2到3个月，年发表量约为1281篇（OA发表可选）。非常适合聚焦于药学与植物科学相关的传统研究等方向的小伙伴踊跃投稿（别再愁中医药发不了SCI啦）如果生信部分结合得很好，接收机会更是大大的~

今天甄博给大家带来的这篇文章于2024年5月发表在Journal of Ethnopharmacology杂志上，题目为“Integrating metabolomics and network pharmacology analysis to explore mechanism of Pueraria lobata against pulmonary fibrosis: Involvement of arginine metabolism pathway”。这篇文章首先通过病理实验探究葛根治疗肺纤维化的效果，接着通过LC--MS分析葛根的有效成分，同时通过代谢组学分析血浆中的差异代谢物和代谢途径；随后通过网络药理学分析葛根治疗肺纤维化的靶点，分子对接探究靶点与药物活性成分对接，分子实验验证葛根治疗肺纤维化的关键基因表达和代谢物含量。逻辑缜密，证据链完整，可信度高。PS：如果你也想要丝滑发表网药文章，突出创新性，快来扫码联系甄博吧！甄博这里有无数高分文章套路可复现！    

题目：结合代谢组学和网络药理学分析探讨葛根抗肺纤维化的机制：精氨酸代谢途径的参与

杂志：J Ethnopharmacol

影响因子：IF=4.8

发表时间：2024年5月    

研究背景

肺纤维化（Pulmonary fibrosis, PF）是一种慢性进行性肺部疾病。PF发病机制复杂，通常伴随着成纤维细胞的增殖、胶原的沉积和炎症反应等，目前治疗选择有限。非必需氨基酸的代谢异常可以驱动纤维化细胞，促进PF中胶原蛋白的分泌，而精氨酸异常影响PF患者胶原合成并导致气道重塑障碍。葛根（Pueraria lobata）作为一种药食同源植物，因其解表退热，生津及升阳止泻等多种生物功能而被应用于纤维化疾病的研究和治疗，然而，葛根在肺纤维化疾病过程中氨基酸代谢途径尚不明确，本研究综合网络药理学和代谢组学分析，深入探讨葛根通过调控精氨酸代谢途径缓解肺纤维化的分子机制，为肺纤维化的治疗提供新途径。

研究思路

实验设计

研究结果

1.葛根缓解博来霉素诱导的PF大鼠的病理损伤

通过博来霉素诱导构建肺纤维化的大鼠模型。在本研究中，葛根显著改善了PF大鼠体重，逆转了动态肺顺应性（Cdyn）、呼气流量50%呼气量（EF50）和峰值呼气流量（PEF）。此外，葛根对肺组织的病理损伤具有显著的改善作用，减轻炎性细胞浸润，保护肺泡组织结构免受博来霉素破坏并降低胶原纤维在肺组织中的沉积。这些结果初步验证了葛根能够改善PF大鼠的病理症状。

图1 葛根对PF大鼠的药效学作用。（A）实验期间大鼠的体重变化。（B）所有实验组的PEF比较。（C）所有实验组的EF50比较。（D）所有实验组的Cdyn比较。（E）HE染色观察大鼠肺组织学变化。（F）用Masson染色法观察葛根对大鼠胶原沉积的影响。CON组：对照组，PF组：模型组，YG-M：葛根3.2g/kg组，YG-H:葛根6.4g/kg组。

2.代谢组学分析葛根治疗PF的潜在生物标志物和代谢途径

本研究共筛选出20种差异代谢产物，同时，血浆代谢组学鉴定出12种与葛根调节PF相关的血浆生物标志物。此外，葛根干预后的代谢途径主要富集于精氨酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢、氮代谢、外源物质的细胞色素P450代谢、花生四烯酸代谢和色氨酸代谢等6条代谢途径。    

图2 差异代谢产物的相关性分析结果与代谢途径分析图。（A）各组血浆中差异代谢产物相对丰度比较柱状图。（B）葛根的差异代谢产物热图。（红色，上调；蓝色，下调）。（C）代谢途径分析图。

3.网络药理学分析葛根治疗PF的活性成分

从葛根中共获得16种化学成分。基于OMIM、Disgenet和Drugbank数据库以“肺纤维化”作为关键词，共筛选了6249个靶点。通过PPI网络分析发现NOS2、TNF-α、MMP-9等20个葛根治疗PF的关键基因。    

图3 葛根治疗PF的网络药理学结果。（A）葛根和PF靶点交叉点的维恩图。（B）葛根的核心成分以及PF通路网络的核心靶点。（C）葛根和PF靶点相交PPI网络。

4.葛根治疗PF的GO和KEGG富集分析

为了进一步探索葛根活性成分的多种药效机制，本研究进行了GO和KEGG功能富集分析。研究发现这些基因显著富集于精氨酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢，与从代谢组学分析结果一致，进一步证实了葛根可以通过精氨酸代谢途径发挥PF治疗作用。

图4 GO和KEGG富集分析。（A）潜在治疗靶点的GO富集分析。（B）潜在治疗靶点的KEGG通路富集分析。

5.分子对接分析葛根活性成分与核心靶点的结合能力

研究活性成分与核心靶点之间的相互作用，我们进行了分子对接。选择六种活性成分与八个核心靶点对接。结果显示，葛根素与NOS2靶点的最低结合能为−9.3 kcal mol−1，而其他成分与相应靶点的结合能大多小于−5 kcal mol−1。此外，葛根的核心成分，特别是7，8，4′-三羟基异黄酮和葛根素与核心靶点具有很高的亲和力（图5）。最后，我们选择6组进行可视化，包括染料木黄酮和NOS2、葛根素和MMP9、葛根素与TP53、芒柄花素和PTGS2、西托糖苷和FOS、葛根素和TNF-α（图6）。

图5. 葛根核心成分与核心靶点的结合能热图    

图6 葛根核心成分与核心靶点分子相互连接

6.生化分析和实验验证葛根治疗PF的作用效果

为了明确葛根治疗PF的机制和效果，本研究构建了活性成分、候选靶点、代谢物相关基因、代谢物和与PF相关的代谢途径等多级网络。结果表明，葛根可能通过作用于4个候选靶点（NOS2、TNF-α、MMP-9、NOS3）来调节精氨酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢。此外，本研究结果发现葛根可以显著降低PF大鼠的TNF-β、MMP-9 和NOS2 基因表达水平，同时降低TNF-α和MMP-9蛋白水平、NO和羟脯氨酸的含量以及NOS2和L-OT的含量。这些结果证明了葛根可以通过调节精氨酸代谢途径，减轻BLM诱导的大鼠PF。    

图7 葛根改善PF的多级网络及其实验验证。（A）葛根改善PF的多级网络。（B）TNF-α mRNA的相对水平。（C）MMP-9mRNA的相对水平。（D）NOS2 mRNA的相对水平。（E–G）通过蛋白质印迹法测定MMP-9和TNF-α的蛋白表达。（H）大鼠血浆NOS2含量。（I）大鼠血浆NO含量。（J）大鼠血浆中L-OT含量。（K）所有实验组羟脯氨酸含量的比较。

文章小结

本研究综合代谢组学和网络药理学分析葛根治疗PF的分子机制，通过分子对接和动物实验验证，明确了葛根通过调控精氨酸代谢途径发挥PF的治疗效果。这篇研究突破传统网药+转录组学的舒适圈，代谢组学、网络药理学、分子对接动物实验完美闭合！有想法没思路快来联系甄博呦！甄博每日都在提供新思路，帮你挖掘数据信息，突破研究瓶颈！