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目的: 基于生物信息分析技术结合体内外实验研究分析川芎嗪及川芎嗪与来氟米特组合治疗类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的分子机制。 方法: 1.利用Pubchem和Gene公共数据库分别查找川芎嗪(Tetramethylpyrazine,TMP)、来氟米特(Leflunomide,LEF)的人类靶蛋白和RA人类相关基因。 2.借助IPA生物网络分析平台构建TMP靶蛋白与RA疾病的相互作用网络,并分析网络功能及相关的生物学通路,预测TMP治疗RA的优势生物学通络及关键分子靶点。 3.实验验证1:基于方法2分析结果研究TMP抑制血小板活化和炎症反应作用。体外实验:10ng/ml PMA诱导U937细胞为巨噬细胞,不同浓度TMP预处理1h后,与100ng/ml LPS共同孵育,24小时后收集细胞及培养上清。采用ELISA检测上清中RGS、IL-1β、IL-6、TNF-α、PAF和PAF-AH等蛋白的表达水平;Westernblot检测细胞内NF-κB磷酸化表达。动物实验:建立胶原诱导关节炎(Collagen-induced arthritis,CIA)大鼠模型,造模成功后采用TMP灌胃治疗,每4天记录一次模型组和给药组大鼠的关节炎评分指数,给药28天后处死取材。HE染色观察各组大鼠病理变化,ELISA法检测血浆GMP-140、VCAM-1、PDGF-BB和RGS蛋白水平变化。 4.借助IPA生物网络分析平台构建TMP+LEF组合靶蛋白与RA疾病的相互作用网络,并分析网络功能及相关的生物学通路,预测TMP+LEF组合治疗RA的优势生物学通络及关键分子靶点,尤其关注对C反应蛋白(CRP)调控的网络信号。 5.实验验证2:基于方法4分析结果研究TMP+LEF组合对CRP蛋白表达的调控机制。TMP、LEF和TMP+LEF组合药物预处理HepG2细胞1小时,之后各组加入IL-1β+IL-6(20ng/ml)共刺激,48小时后收集细胞;Real-time PCR方法检测细胞中CRP、JAK2、STAT3、P38、NF-IL-6 mRNA表达水平。TMP、LEF和TMP+LEF组合药物预处理U937细胞1小时,之后各组加入1μg/ml LPS刺激,48小时后收集细胞及培养上清,Westemblot方法检测细胞中RGS2蛋白表达和AKT、NF-κB磷酸化表达,ELISA方法检测细胞上清中IL-1β、IL-6和TNF-α蛋白表达。 结果: 1.在Pubchem公共数据库中共检索到TMP人类靶蛋白173个,LEF人类靶蛋白27个。在Gene数据库中共检索到RA人类相关基因832个。 2.借助IPA生物网络分析平台构建TMP靶蛋白与RA疾病的相互作用网络,并分析网络功能及相关的生物学通路,结果发现RA疾病信号通路主要涉及细胞免疫、体液免疫、细胞因子和第二信使信号四个方面。TMP主要参与RA疾病第二信使信号调控,其中最主要参与调控的信号通路是G蛋白偶联受体信号通路。生物信息分析结果提示,TMP可能通过RGS蛋白参与RA中G蛋白偶联受体信号的负调控。 3.体外实验结果显示,TMP剂量依赖性升高LPS诱导的U937细胞RGS蛋白水平(P<0.05),抑制了上清中IL-1β、IL-6、TNF-α、PAF的表达(P<0.05或P<0.01),促进了PAF-AH的表达(P<0.05或P<0.01)。Western blot结果显示,TMP显著下调了细胞内NF-κB的磷酸化。体内实验结果显示,与正常对照组比较,CIA大鼠关节存在明显的滑膜细胞增生、炎性细胞浸润和血管翳形成,血浆GMP-140、VCAM-1及PDGF-BB表达显著升高(P<0.01),血浆RGS蛋白表达显著下降(P<0.05);与CIA组比较,TMP显著改善CIA大鼠关节滑膜增生、炎性细胞浸润和血管翳形成及骨破坏;显著降低大鼠AI值(P<0.05或P<0.01),显著降低了可溶性GMP-140、VCAM-1及PDGF-BB蛋白表达(P<0.05或P<0.01),并促进了大鼠血浆RGS蛋白的表达(P<0.05)。 4.借助IPA生物网络分析平台构建TMP+LEF组合靶蛋白与RA疾病的相互作用网络,并分析网络功能及相关的生物学通路,结果发现TMP+LEF组合药物在RA疾病的细胞免疫、体液免疫、细胞因子和第二信使信号四个方面都有参与,其中参与分子靶点最多的是第二信使信号,与TMP单用作用于RA的网络功能类似。在炎症反应信号方面,TMP+LEF组合药物参与了Inflammatory Response网络信号中CRP释放的调控。 5.体外实验结果显示,TMP+LEF组合显著下调了CRP、JAK2和STAT3 mRNA表达(P<0.05或P<0.01),与TMP比较有统计学差异(P<0.05),与LEF组比较,除STAT3之外,均有统计学意义(P<0.05);TMP+LEF组合显著下调了P38MAPK和NF-IL-6 mRNA表达(P<0.05或P<0.01),与TMP和LEF组比较均无统计学差异(P>0.05)。TMP+LEF组合显著上调RGS2蛋白表达(P<0.01),且与LEF组比较有统计学差异(P<0.05);TMP+LEF组合显著下调了AKT和NF-κB磷酸化表达,且与TMP和LEF组比较差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01);TMP+LEF组合显著抑制了上清中IL-1β、IL-6和TNF-α蛋白表达(P<0.01),且与TMP和LEF组比较有统计学差异(P<0.05或P<0.01)。 结论: 1.TMP通过干扰G蛋白偶联受体信号减弱其对血小板活化以及炎性反应的发生,对RA血瘀证的治疗具有潜在应用价值。 2.TMP可以增强LEF对CRP蛋白表达的抑制作用;TMP+LEF组合可以抑制RA血小板活化和CRP蛋白表达,两药组合可通过抑制炎症-血小板活化网络的激活,用于RA血瘀证的治疗。