題目：抗焦慮和抗抑郁藥物-食品類(lèi)似物的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選、體外和體內(nèi)評(píng)估

英文名：Network pharmacology screening, in vitro and in vivo evaluation of antianxiety and antidepressant drug-food analogue

雜志：Phytomedicine

影響因子：6.7/Q1

發(fā)表時(shí)間：2024年9月

研究背景：抑郁癥和焦慮癥是常見(jiàn)的精神疾病，而目前使用的化學(xué)藥物通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)。中國(guó)擁有豐富的藥食兩用中草藥，以其安全有效而著稱(chēng)。本研究旨在利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等技術(shù)，從藥用和食用草本植物中開(kāi)發(fā)出具有更好抗抑郁和抗焦慮效果的新型制劑，并在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證其效果。

研究思路：利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接，確定具有抗焦慮和抗抑郁潛力的藥材。進(jìn)一步篩選出具有細(xì)胞保護(hù)作用和無(wú)毒特性的草藥，配制成草藥混合物。隨后，建立PC12細(xì)胞損傷模型和小鼠慢性不可預(yù)測(cè)輕度應(yīng)激（CUMS）模型，以評(píng)估配方的效果。結(jié)果初步篩選了十種藥材，其中六種適合配制混合物，即甘草、大棗、鉤藤、桑葉、黃芪和金銀花（GDGSHJ）。GDGSHJ配方可減少乳酸脫氫酶（LDH）的滲漏，減少細(xì)胞凋亡，并在CUMS小鼠模型中顯示出良好的抗抑郁和抗焦慮作用。此外，GDGSHJ還能上調(diào)血清中5-羥色胺（5-HT）的含量和腦組織中5-HT、γ-氨基丁酸（GABA）和多巴胺（DA）的水平。它還下調(diào)了小鼠海馬中SLC6A4和SLC6A3基因的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)了HTR1A、DRD1、DRD2和GABRA1基因的表達(dá)。該制劑具有強(qiáng)大的抗抑郁和抗焦慮作用，且不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重毒性，這種功效似乎是由小鼠海馬內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá)介導(dǎo)的，通過(guò)平衡血清中的5-HT水平和腦組織中的DA、GABA和5-HT水平來(lái)達(dá)到這一效果。

圖1

研究結(jié)果：

1、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索共確定了103個(gè)交叉靶標(biāo)（圖2A），構(gòu)建了一個(gè)PPI網(wǎng)絡(luò)（圖2B）。其中，度值在22或以上的49個(gè)節(jié)點(diǎn)被認(rèn)定為本研究的核心靶點(diǎn)。隨后生成了"焦慮和抑郁靶點(diǎn)-活性成分-同源草藥"網(wǎng)絡(luò)（圖2C）。在49個(gè)靶標(biāo)中，有26個(gè)可以與120種活性成分負(fù)匹配，相當(dāng)于來(lái)自同一來(lái)源的79種草藥。采用直接拓?fù)浞治鲇?jì)算中藥材節(jié)點(diǎn)及其相應(yīng)活性成分的度值之和，確定邊緣的數(shù)量。選取邊值maximum的前10種藥材，包括甘草、桑葉等，進(jìn)行進(jìn)一步研究（圖2D）。

圖2

從子網(wǎng)絡(luò)中提取的十種核心藥材被用于構(gòu)建"核心藥材-有效成分-抑郁和焦慮靶點(diǎn)"網(wǎng)絡(luò)（圖3A）。根據(jù)富集基因的數(shù)量，前十名結(jié)果以柱狀圖顯示（圖3B）。這些靶標(biāo)主要與G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)通路和化學(xué)突觸傳遞等生物過(guò)程有關(guān)。在細(xì)胞組成方面，它們與細(xì)胞質(zhì)膜組成等方面有關(guān)。分子功能則與蛋白質(zhì)結(jié)合、G蛋白偶聯(lián)受體活性等有關(guān)。KEGG富集分析共發(fā)現(xiàn)了9條通路，包括神經(jīng)活性配體-受體相互作用和鈣信號(hào)通路（圖3C）。

圖3

2、分子對(duì)接結(jié)果

在"核心藥用植物-活性成分-抑郁和焦慮靶標(biāo)"網(wǎng)絡(luò)中，以25個(gè)靶標(biāo)作為受體蛋白，以主要的7種核心成分作為配體，進(jìn)行了175次分子對(duì)接。一般來(lái)說(shuō)，較小的結(jié)合能表明配體與受體之間的結(jié)合活性更強(qiáng)。在25個(gè)抑郁和焦慮靶點(diǎn)中，大多數(shù)都表現(xiàn)出與關(guān)鍵活性成分的良好結(jié)合活性（圖4A）。其中，β-谷甾醇與HTR2C的結(jié)合活性highest，結(jié)合能為-10.7 kcal/mol，其次是豆甾醇與DRD2和美迪卡品與SLC6A4。三維圖形顯示了與目標(biāo)結(jié)合活性the best的活性成分的對(duì)接模式（圖4B）。

圖4

3、GDGSHJ制劑對(duì)皮質(zhì)酮處理的PC12細(xì)胞的保護(hù)作用

將400μM濃度的皮質(zhì)酮暴露于PC12細(xì)胞24小時(shí)后，PC12細(xì)胞的增殖率下降了50.80±3.69%，表明細(xì)胞受到了嚴(yán)重破壞（圖5）。在研究10草藥對(duì)皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞增值率的影響（圖6）。100mg/L甘草干預(yù)后的PC12細(xì)胞活性為63.93±7.6%。值得注意的是，400mg/L大灶、勾七子、桑燁、黃騏和金銀化的干預(yù)導(dǎo)致PC12細(xì)胞活性分別為72.38±7.04%、65.23±2.48%、72.11±4.63%、75.51±4.67%和75.46±1.73%。相反，獨(dú)中葉（200和400mg/L）、高梁江（200和400mg/L）和百果（400mg/L）對(duì)皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞表現(xiàn)出毒性作用。白編豆在0-400mg/L濃度范圍內(nèi)，對(duì)皮質(zhì)酮處理的PC12細(xì)胞無(wú)顯著影響。在50、100、200和400mg/L的濃度下，GDGSHJ制劑有效逆轉(zhuǎn)細(xì)胞損傷，降低LDH活性，改善皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞膜損傷，并以劑量依賴(lài)性方式抑制皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡（圖7）。

圖5

圖6

圖7

4、GDGSHJ制劑緩解小鼠的焦慮抑郁樣行為

模型制作完成后，模型組小鼠的體重增加明顯低于正常組，同時(shí)還出現(xiàn)了毛發(fā)凌亂。這些癥狀在中劑量GDGSHJ和文拉法辛組明顯逆轉(zhuǎn)。在糖水偏好實(shí)驗(yàn)中，模型組小鼠的糖水偏好率（42.04±7.72%）明顯低于空白組（84.59±4.36%）。開(kāi)闊地實(shí)驗(yàn)表明，與空白組（25064±4539mm，29.03±12.05s）相比，模型組小鼠在中心區(qū)的總行進(jìn)距離和停留時(shí)間（11830±6011mm，6.31±3.57s）均有所減少。EPM結(jié)果顯示，模型組的焦慮指數(shù)（86.80±6.44%）高于正常組（52.39±8.26%）。與正常對(duì)照組（82.6±10.57s，66.9±10.49s）相比，模型組的FST和TST顯示固定時(shí)間延長(zhǎng)（135.6±10.76s，115.4±9.43s），表明建模成功。GDGSHJ中劑量組和高劑量組明顯逆轉(zhuǎn)了這些情況，表明其具有很強(qiáng)的抗抑郁活性（圖8）。

圖8

5、GDGSHJ制劑可增加小鼠血清和腦組織中神經(jīng)遞質(zhì)的水平

在小鼠神經(jīng)遞質(zhì)水平方面，空白組的血清中5-HT和NE水平分別為185.75±11.83ng/mL和378.32±32.64pg/mL。CUMS刺激模型組的血清5-羥色胺（150.85±6.38ng/mL）和NE（294.84±20.01pg/mL）水平顯著下降。陽(yáng)性對(duì)照藥物文拉法辛明顯提高了血清5-HT和NE的水平。同時(shí)，中、高劑量的GDGSHJ對(duì)血清5-HT水平有明顯調(diào)節(jié)作用，但對(duì)NE水平無(wú)明顯影響。雖然有明顯的趨勢(shì)，但CUMS小鼠的血清GABA和DA與空白對(duì)照組沒(méi)有明顯差異（圖9）。在腦組織中，空白組的5-HT、NE、GABA和DA水平分別為195.39±12.88ng/mL、372.03±36.08pg/mL、301.06±21.92pg/mL和301.06±21.92。pg/mL和168.45±12.70pg/mL。模型組在接受CUMS刺激后，5-HT（160.64±8.27ng/mL）、NE（301.26±32.57pg/mL）、GABA（228.34±7.53pg/mL）和DA(134.43±6.30pg/mL）明顯下降。使用陽(yáng)性藥物文拉法辛可逆轉(zhuǎn)這些效應(yīng)，導(dǎo)致腦組織中的5-羥色胺、GABA和DA含量增加。同樣，與CUMS組相比，中劑量和高劑量GDGSHJ均能顯著提高腦組織中5-羥色胺、GABA和DA的含量。然而，GDGSHJ對(duì)腦組織中NE的影響不明顯（圖10）。

圖9

圖10

6、GDGSHJ制劑影響CUMS小鼠海馬部分預(yù)測(cè)靶基因的mRNA表達(dá)

在CUMS刺激后，小鼠海馬區(qū)SLC6A4和SLC6A3基因的mRNA表達(dá)明顯上調(diào)。相反，HTR1A、DRD1、DRD2和GABRA1基因的mRNA表達(dá)則明顯下調(diào)。相反，與模型組相比，給予中等劑量的GDGSHJ能顯著逆轉(zhuǎn)這些結(jié)果（圖11）。

圖11

總結(jié)：本文利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法推出雙疾病靶點(diǎn)有作用的中藥配方，并且在體外做的驗(yàn)證，思路值得學(xué)習(xí)，文章中的分析方法還可以更豐富，傲星生物有豐富的分析方案、完善的下游驗(yàn)證、機(jī)制研究服務(wù)，一對(duì)一專(zhuān)屬服務(wù)為您排憂(yōu)解難，助您輕松應(yīng)對(duì)畢業(yè)和晉升！