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目的:随着糖尿病(diabetes mellitus,DM)患病人数逐年增长,糖尿病性心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)患者也在逐年增加,分子机制尚未阐明。因此,本课题利用H9c2心肌细胞建立DCM体外模型,结合转录组测序(RNA-seq)技术及生物信息学分析,以期揭示DCM的发病机制。此外,对于中医药治疗DCM潜在作用机制,相关研究涉及较少,已有研究也多为复方制剂,单药有效成分的研究相对偏少,无法明确作用靶点。临床试验研究结果显示,芪苈强心胶囊对DCM心功能不全及预后具有明显改善作用。因此,我们基于网络药理学及文献调研对芪苈强心胶囊功效化合物进行筛选,并获取各成分对应靶点,进一步与RNA-seq结果进行整合分析,寻找药物作用靶点与疾病靶点一致的化合物,并通过生物实验对药物功效进行验证。本课题探究了 DCM发病机制,以及芪苈强心胶囊活性成分对DCM的改善作用及相关机制,为芪苈强心胶囊治疗DCM提供理论和数据支持,推动中草药用于治疗DCM的进程。方法:(1)利用高糖((highglucose,HG)含33 mmol·L-1葡萄糖的DMEM培养基)培养H9c2细胞构建体外DCM模型,运用RNA-seq技术获得差异表达基因(differential genes,DGEs),并对这些基因进行 GO(Gene Ontology)富集及 KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,预测DGEs的功能及与DCM发生相关的关键通路。(2)通过检索中药系统药理数据分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)和查阅文献,筛选芪苈强心胶囊主要化合物成分,并整合各成分对应靶点,使用DAVID数据库对靶点进行KEGG富集分析,进一步与RNA-seq结果进行整合分析。通过分析得到芪苈强心胶囊中主要功效成分。(3)利用HG培养H9c2细胞构建DCM体外模型。CCK-8法测定HG、丹参酮ⅡA(Tanshinone ⅡA,TanⅡA)对细胞活力的影响;流式细胞术检测HG及药物干预后H9c2细胞周期变化情况。进一步通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)法检测周期相关mRNA的表达。结果:RNA-seq分析结果显示,HG组与对照组差异基因数1416个,其中上调基因数为546个,下调基因数为870个。KEGG生物通路富集结果显示,DGEs在核糖体(Ribosome)、细胞周期(Cell cycle)等通路中被富集。KEGG富集分类结果显示,DGEs在细胞生长与死亡(Cell growth and death)、运输和分解代谢(Transportand catabolism)等中被富集。GO富集分析结果显示,差异基因可能是通过参与细胞进程(Cellularprocess)等生物过程发挥作用。这些结果表明,DCM细胞的生长与死亡进程发生改变。网络药理学分析筛选出芪苈强心胶囊化合物230个,文献调研共获得入血成分56个,对二者进行整合,获得5个具有显著活性的药物(海帕乌头碱、槲皮素、丹参酮ⅡA、隐丹参酮、芒柄花黄素),其中槲皮素对应靶点154个,丹参酮ⅡA对应靶点41个,隐丹参酮对应靶点30个,芒柄花黄素对应靶点23个。对各单体成分靶点与RNA-seq差异基因进行比对分析,获得Tan ⅡA是芪苈强心胶囊中能够调控细胞周期通路的主要有效成分之一。通过生物实验验证Tan ⅡA对HG培养导致的大鼠H9c2细胞损伤的保护作用。研究结果提示,Tan ⅡA对HG培养导致的H9c2细胞损伤具有显著的保护作用。此外,Tan ⅡA可能是通过调控细胞周期通路来发挥这一作用。结论:本研究提供了 DCM体外模型的转录组数据,DGEs功能分析提示HG会影响细胞生长与死亡,进而影响细胞周期。网络药理学分析表明,芪苈强心胶囊中功效成分丹参酮ⅡA可能通过调控细胞周期相关mRNA的表达,从而改善HG诱导的细胞损伤。生物学实验结果显示,Tan ⅡA对能够通过上/下调细胞周期相关基因的表达,改善HG引起的细胞周期阻滞。