基于“脉盛脉衰”与血管形成探究四物汤改善卵巢早衰的作用机制

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第一部分基于网络药理学探索四物汤治疗卵巢早衰的潜在靶点及作用通路目的:对四物汤(Siwu Tang,SWT)进行定性和定量分析,以明确其主要的化合物基础,并结合网络药理学研究,深入挖掘SWT治疗卵巢早衰(Premature ovarian failure,POF)的潜在靶点及作用通路。方法:(1)应用HPLC对本研究中所使用的SWT进行药物质量鉴定和主要化合物成分的定量分析;(2)结合网络药理学相关数据库的信息对SWT和POF进行潜在靶点预测,对相关研究靶点进行GO、KEGG和DO等富集分析。结果:(1)在SWT中总计鉴定并定量分析了 9个关键化合物;(2)共筛选得到SWT的26个主要化合物成分和对应的124个预测靶点,以及POF相关的2910个疾病预测靶点,取二者交集得到80个共有作用靶点;(3)GO富集分析显示,SWT可能通过参与对雌激素的响应、对缺氧的响应、血管形成等生物过程对改善POF发挥作用;(4)KEGG富集分析显示,SWT治疗POF可能参与调控的信号通路有:雌激素信号、卵巢类固醇合成、HIF-1信号通路、凋亡相关通路和VEGF信号通路等。(5)DO富集分析显示,SWT可能对POF患者的相关并发症阿尔茨海默病、动脉硬化性心血管疾病、骨密度降低相关疾病等有潜在治疗作用。结论:(1)SWT 可能通过 IL6、TNF、BCL2、BAX、CASP3、CASP9、TP53 等靶点调控POF中凋亡相关的通路;(2)SWT可能通过HIF1A、VEGFA、HMOX1等靶点调控POF中血管形成相关的通路;(3)SWT可能通过ESR1、ESR2、AKR1C3、CYP1A1、CYP1B1、PIK3CG等靶点调控卵巢类固醇合成和雌激素信号通路,从而对POF激素水平的调节及其相关并发症发挥作用。第二部分基于血管形成研究四物汤改善卵巢早衰小鼠卵巢功能的作用机制目的:通过构建POF小鼠模型,观察SWT对改善POF小鼠卵巢功能和生育能力的治疗效果,并揭示其改善卵巢血管形成的作用机制。方法:(1)将实验所用的C57BL/6雌鼠随机分入正常组(Control)、模型组(Model)、SWT低剂量组(L-SWT)、SWT中剂量组(M-SWT)、SWT高剂量组(H-SWT)和脱氢表雄酮组(DHEA),通过单次腹腔注射环磷酰胺(Cyclophosphamide,Cy)来建立POF小鼠模型;(2)运用苏木素-伊红染色制作卵巢组织切片以进行各级卵泡计数,使用ELISA试剂盒检测血清激素水平和各项生化指标,应用离体组织透明化技术进行卵巢血管三维构建,使用免疫组织化学染色进行卵巢微血管计数和血管形成相关因子的定位分析,运用RT-qPCR方法检测Sod1、Keap1、Nfe212、Homox1、Vegfa、Fgfb、Pdgfb、Angpt1、Angpt2、Stat3 和 Hif1a 的 mRNA 水平,使用蛋白质免疫印迹方法检测Nrf2、HO-1、VEGF、bFGF、PDGFB、Ang1、Ang2、STAT3、p-STAT3和HIF-1α的蛋白水平;(3)对各组小鼠孕产情况,包括血清激素水平、妊娠率、平均着床位点数、活产乳鼠数量和平均乳鼠体重进行统计分析。结果:(1)与Control组相比,Model组小鼠动情周期明显紊乱,其体重和卵巢湿重显著降低,SWT或DHEA治疗能够恢复POF小鼠的规律动情周期、体重和卵巢湿重;(2)与Control组相比,Model组小鼠卵巢中各级卵泡计数显著减少、闭锁卵泡数量显著增加,血清E2水平显著降低、血清FSH水平显著增加,SWT或DHEA治疗能够增加POF小鼠各级卵泡计数、减少闭锁卵泡数量,恢复血清E2水平、降低异常升高的FSH水平;(3)在抗氧化水平方面,与Control组相比,Model组小鼠的卵巢中Nrf2和HO-1的mRNA水平及蛋白水平均显著降低,SWT或DHEA治疗能够促进POF小鼠卵巢中Nrf2/HO-1的表达激活;(4)在血管形成方面,与Control组相比,Model组小鼠卵巢血管的分布延伸显著受限,且血管数量显著减少,STAT3/HIF-1α/VEGF信号通路显著受到抑制,SWT或DHEA治疗能够改善POF小鼠卵巢血管形成与延伸,并激活STAT3/HIF-1α/VEGF信号通路,从而促进VEGF的产生,同时还能增加其他血管形成相关因子(VEGF、bFGF、PDGFB、Ang1)的表达;(5)在孕产水平,与Control组相比,Model组小鼠妊娠率显著降低、平均着床位点数显著减少、活产乳鼠数量减少且平均乳鼠体重降低,H-SWT治疗能够显著增加POF小鼠妊娠率、平均着床位点数、活产乳鼠数量和平均乳鼠体重。结论:(1)SWT能够改善POF小鼠卵巢中的卵泡发育,并提高妊娠率,且对胚胎发育和子代健康有潜在的保护作用;(2)SWT通过激活Nrf2/HO-1信号通路改善POF小鼠卵巢局部微环境,提高其抗氧化能力;(3)SWT通过激活STAT3/HIF-1α/VEGF信号通路、增加相关促血管生成因子的产生来改善POF小鼠的卵巢血管生成。第三部分 基于转录组学探究四物汤保护HUVEC的作用机制目的:观察 4-过氧氢环磷酰胺(4-hydroperoxy cyclophosphamide,4-OOH-CY)和SWT提取液在单独或联合作用下对HUVEC细胞活力的影响,并揭示SWT对4-OOH-CY造成化疗损伤的HUVEC发挥保护作用的具体机制。方法:(1)将HUVEC用不同浓度的SWT预处理24h,再使用4-OOH-CY建立化疗损伤HUVEC模型,将其分为模型组(Model)、低剂量的SWT提取液组(MLSWT,2mg/mL)和高剂量的SWT提取液组(MHSWT,4mg/mL),并设置正常组(Control)和正常加低剂量的SWT提取液组(CLSWT,2mg/mL);(2)运用CCK8试剂盒测定各个组的细胞活力,并在光学显微镜下观察各个组细胞形态的改变;(3)使用转录组测序技术对各个组进行全转录组定量检测,并对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。(4)运用RT-qPCR对关键靶基因进行验证。结果:(1)CCK8结果显示,与Control组相比,Model组细胞活力显著减少,CLSWT组细胞存活力显著增加;与Model组相比,MLSWT组和MHSWT组的细胞活力显著增加;(2)差异表达基因检测结果表明,Model组和Control组的比较组中有1806个差异表达基因,MLSWT组和Model组的比较组中有217差异表达基因,MHSWT组和Model组的比较组中有481个差异表达基因,CLSWT组和Control组的比较组中有59个差异表达基因;(3)GO富集分析的结果揭示了两条关键的生物过程,分别是DNA模板转录调控过程和对未折叠蛋白反应过程,其中DNA模板转录调控过程涉及的主要差异表达基因有ATF3、CELSR2、ZFHX4、ZFHX3、POU2F1、L3MBTL1、KMT2D、FOS、DDIT3、TEAD1、ZNF587、NFIX、NSD1、ZFP90、ZNF141、ZNF37A、ZNF425、ZNF483 和 ZNF596,对未折叠蛋白反应过程涉及的主要差异表达基因有 CHAC1、DDIT3、DNAJB1、DNAJB4、HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L和HSPA6;(4)KEGG富集分析的结果显示了在MAPK信号通路中有最显著的富集,此外,在本研究中,另一条显著富集到的通路是内质网中蛋白质加工通路。其中MAPK信号通路涉及的主要差异表达基因有CACNG8、FOS、DDIT3、DUSP1、GADD45B、HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L、HSPA6、PDGFRB和TAOK1,内质网中蛋白质加工通路涉及的主要差异表达基因有DDIT3、HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L、HSPA6 和 DNAJB1;(5)RT-qPCR 结果显示,与 Control 组相比,Model 组中 DDIT3、FOS、GADD45A、GADD45B、DNAJB1、HSPA1L 和 SOCS3 的 mRNA 水平显著升高,与Model组相比,MLSWT组和MHSWT组中的上述基因mRNA水平显著降低;另一方面,BCL2的mRNA水平在Model组中显著降低,而在MLSWT组和MHSWT组中显著升高。结论:(1)SWT预处理能够改善4-OOH-CY对HUVEC造成的化疗损伤;(2)SWT 通过降低 DDIT3、FOS、GADD45A、GADD45B、DNAJB1、HSPA1L 和 SOCS3等基因的水平抑制4-OOH-CY诱导的HUVEC中细胞凋亡的发生;(3)SWT可能通过调控p38MAPK和JNK信号通路、调节内质网应激状态来改善4-OOH-CY诱导的细胞凋亡过程。
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