中医药人又幸福了！网络药理学+分子对接+多组学的绝佳组合，上中医团队2个月拿下药学TOP刊！码住收藏！

文摘 2024-11-21 10:00 上海

最近中医药真的是越来越火爆了，中医药的研究现在已经被越来越多的国内外学者广泛研究。大海哥作为一个中医药学子，真的是太自豪了。趁着这波热度，大海哥也来给大家分享一篇关于中成药结合网络药理学与多组学分析的文章，快来看看吧！

这是一篇由上海中医药大学张卫东团队发表在Phytomedicine期刊上的文章，影响因子6.7。Phytomedicine不仅聚焦了众多药理研究、临床疗效的相关文章，而且审稿速度快，录用率高，可谓是众多药学生的“梦中情刊”。

本文看点：

1.研究结合了网络药理学和多组学分析联用的方法，这在对白细胞减少症的研究中是比较新颖的。

2.研究首次揭示了白三烯途径在白细胞减少症的发生中发挥了关键作用，并证实了白三烯途径的干预可以有效缓解白细胞减少症，为白细胞减少症的治疗提供了新策略。

3.研究发现白三烯途径中的ALOX5是芪胶升白胶囊（QSC）治疗白细胞减少症的活性靶点，这是白细胞减少症活性靶点研究中的首次发现。

（ps：中成药是我国医药产业的重要组成部分，具有极高的研究价值。但因其配方多，成分复杂，药理作用广泛且涉及多靶点，因此对于药物机制的研究思路相对复杂，但没关系！如果你也有这方面的困扰，欢迎来联系大海哥，这里有专业团队为您提供方案设计、定制分析、项目评估等多种服务，全程为您的科研之路保驾护航！）

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题目：芪胶升白胶囊通过干扰白三烯途径缓解白细胞减少症：多组学集成网络研究

期刊：Phytomedicine

影响因子：6.7

发表日期：2024年6月

研究背景

化疗会引起人体白细胞减少，抑制骨髓形成，影响癌症的治疗进展。芪胶升白胶囊（QSC）在临床上已用于治疗白细胞减少症，但其活性成分和作用机制尚未阐明。

研究思路

图1 本研究分析思路

主要结果

1.QSC 中原型和代谢物的表征

为了确定QSC的可吸收成分，研究者利用大鼠的血清、尿液和粪便样本进行UPLC-QTOF-MS分析，分析共鉴定出 45 种原型和76 种代谢物。

2.QSC可增加白细胞减少小鼠的白细胞数量和骨髓造血面积

研究者在成功建立白细胞减少症的小鼠模型后（图2A）对其进行为期15天的QSC治疗，结果发现，与模型组相比QSC组显著增加了白细胞数量（图2B）。同时通过不同剂量的QSC治疗，发现15天是QSC最佳治疗时长（图2C）。此外，QSC治疗能够显著增加了淋巴细胞数量、胸腺指数和骨髓细胞（BMCs）的集落数量（图2D-F）。H&E染色结果显示，与正常组（Con）相比，模型组（Mod）显示出造血组织的不均匀性，空腔和造血区域显著减少，QSC治疗组则显示出更接近正常组的组织结构（图2G）。

图2 QSC对白细胞减少的影响

3.QSC调控BMC造血相关基因的表达

研究通过主成分分析（PCA）发现Con、Mod和QSC三组之间存在显著（图3A）。DEG分析发现在Mod与Con组中鉴定出1589个DEGs，其中1081个上调，508个下调（图3B-C）；QSC处理后，QSC与Mod组之间鉴定出1010个DEGs，其中268个上调，742个下调，表明QSC能够部分逆转模型组中的基因表达变化（图3D-E）。交叉分析表明Mod组与Con组和QSC组与Mod组之间有415个重叠DEG，其中包括314个反向表达基因（图3F）。基于KEGG富集通路分析发现两组的 DEG 均富集了16条与造血调节相关的通路（图3G）。

图3 转录组实验分析BMC中的DEGs和失调通路

4.QSC 调节 BMC 中与白细胞生成和功能相关的蛋白质表达

研究通过DIA分析蛋白质的差异表达，发现Mod与Con组之间有1014个DEPs，其中491个上调，523个下调（图4B-C）；QSC处理后，QSC与Mod组之间有124个DEPs，其中88个上调，36个下调（图4D-E）。交叉分析发现两组间有79个DEP重叠，其中49个在Mod与Con组和QSC与Mod组中表达相反（图 4F）。此外，在两组中发现了24条涉及白细胞生成或功能的生物过程的通路（图4G）。

图4 蛋白质组学分析BMC中的DEPs和失调通路

5.QSC 改变了血清代谢组

研究通过PLS-DA模型分析，发现Mod组与Con组以及QSC组之间的血清样本在正离子模式和负离子模式下有明显的分离（图5A），表明QSC对血清代谢物有显著影响。DMs分析在Mod与Con组间鉴定出151个代谢物，在QSC与Mod组间鉴定出114个代谢物，其中有67个代谢物是共同调节的，66个代谢物在QSC干预后发生反向调节（图5C-E）。在已鉴定的内源性DM中脂质、氨基酸、脂肪酸和有机杂环化合物是最受调控的代谢物（图5F），功能富集分析结果表明脂质代谢和氨基酸代谢是QSC调控的两种主要途径（图5G）。

图5 血清内源性DMs和途径富集分析

6.QSC 改变了尿液代谢组

研究发现在阳性和阴性两种模式下，三组在 PLS-DA 评分图上有显著差异（图 6A）。维恩图显示尿液中存在 141 种内源性差异代谢物，其中Mod与Con 组中存在85种代谢物，QSC与 Mod组中存在94种代谢物（图6B-C)，有38个DM在不同组之间共同改变且均受到QSC的反向调节（图6D-E）。在这13类DM中，脂质、氨基酸和脂肪酸是主要物质（图 6F），功能富集分析结果显示，白细胞减少症在治疗过程中，尿液中DM主要富集在氨基酸代谢、嘌呤代谢和脂质代谢途径（图6G）。

图6 尿液的内源性DMs和途径富集分析

7.整合转录组和蛋白质组分析揭示了 QSC 调控的关键生物过程

研究基于 RNA-seq 和蛋白质组学结果进行了网络药理学研究，并在GR网络上绘制QSC假定靶标的小鼠直系同源物（图7A）。研究发现髓系白细胞分化、髓系细胞分化、白细胞分化、白细胞激活和白细胞激活与白细胞产生的生物过程相关（图7B）。

8.代谢组学和网络药理学方法揭示了 QSC 的核心靶点和机制

研究通过KEGG通路富集分析血清和尿液中鉴定出QSC靶点和DMs共同调节的4条途径，其中花生四烯酸代谢途径最丰富（图7C-D）。研究者将QSC的靶标和DM映射到该途径上（图7E），发现几乎所有该通路中的 DM 在 Mod vs. Con 组中均上调，而在 QSC vs. Mod 组中下调（图 7F），表明 QSC 抑制该通路的作用。通过代谢物-基因相互作用网络分析，识别了6个关键靶标：ALOX5、LTB4R、CYSLTR1、FOS、JUN和IL1β。这些靶标可能是QSC治疗白细胞减少症的主要作用靶点（图7G）。在QSC治疗显著调节受白细胞减少症影响的14条通路，大部分可以参与免疫和炎症过程，其中MAPK通路最为显着（图7H）。以上结果表明白三烯途径和MAPK途径是QSC显着减轻白细胞减少症的主要途径。

图7 利用网络药理学对多组学实验的综合分析

9.分子对接鉴定出QSC的潜在药物成分

研究整合了分子对接的鉴定结果，为 QSC 的关键目标构建了一个草药-化合物目标-路径网络，其中包括 6 个目标、13 个原始成分和 12 个路径（图 7I）。这个网络中的草药、成分和靶点构成了QSC对白细胞减少症发挥治疗作用的关键物质。

10.QSC对炎症细胞因子和造血细胞因子的影响

研究对血清细胞因子的变化进行了评估，发现与对照组相比，Mod组中炎症因子（如IL-34和IL-6）的含量显著增加，而造血因子（如TGF-β1和CXCL12）的含量显著减少。QSC处理后，这些细胞因子的水平显著逆转，接近Con组的水平（图8A）。

11.调节白三烯途径影响白细胞生成

网络药理学分析表明在QSC干预后，JUN的基因表达略有下降，而ALOX5、LTB4R和CYSLTR1的基因表达趋于上调（图8B）。同时，蛋白质组学分析也表明白细胞减少症小鼠的骨髓细胞中ALOX5蛋白表达增加，但在给予QSC后没有显着变化（图8C），白细胞减少症小鼠的白细胞计数在用20 mg/kg/d在连续治疗15天后恢复至60%（图8D）。

图8 QSC对血清细胞因子和白三烯通路靶点的影响

12.白三烯途径的靶标

通过上述结果，研究认为白三烯途径是QSC改善白细胞减少症的主要途径。而ALOX5作为白三烯生物合成的限速酶，直接影响其下游代谢物的合成。因此研究者对 ALOX5 和 CYSLTR1 进行了蛋白质印迹和分子对接，结果显示化疗损伤的BMCs中ALOX5的表达增加，但QSC干预后ALOX5和CYSLTR没有明显变化（图8E-F）。

文章小结

本研究结合了血清药物化学、多组学、网络药理学和验证性实验对QSC在白细胞减少症小鼠模型中的作用。中医药一直是国家大力扶持的产业，已被越来越多的国内外学者广泛研究。而网络药理学、分子对接和多组学分析更是为中医药的探索带来了更多的可能性。本文内容丰富、思路清晰，逻辑严谨，只需根据研究方向换一种中成药，就能轻松复现，欢迎对这一思路感兴趣的小伙伴来找大海哥聊一聊！此外，如果有小伙伴想做更深入的研究，大海哥这里还提供方案设计、个性化数据分析、项目评估等服务供大家选择哦！

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