基于网络药理学探究丹参中化合物激活T淋巴细胞的潜在作用机制

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目的:基于网络药理学筛选丹参中小分子化合物对T淋巴细胞的作用及作用机制,运用多种实验方法验证筛选所得化合物作用于T淋巴细胞的作用及机制,为中药中化合物开发应用研究提供新的思路。方法:1、利用网络药理学方法对丹参中小分子化合物作用于T淋巴细胞做出筛选,对机制做出预测。(1)利用中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)筛选丹参中小分子化合物,获得口服生物利用度(OB)>50%、肠上皮通透性(Caco-2)>0.4和类药性(DL)>0.2的小分子化合物;(2)利用Swiss TargetPrediction平台查找满足所设置药代动力学特征的小分子化合物的所有作用靶点;(3)将获取的靶点输入STRING平台,筛选作用于TCR信号通路的化合物,并得到靶点对应蛋白的相互作用关系,便于找到相互作用靶点对应的通路富集信息;(4)引用STRING数据库、运行R和Cytoscape软件梳理在TCR信号通路上富集的4种化合物相互作用靶点的功能。Cytoscape软件中京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析筛选4种化合物在TCR信号通路上富集的靶点;(5)应用Schr?dinger Suite软件进行分子对接,分析化合物与关键靶点的亲和力,得到小分子化合物与对应靶点的作用可能性;利用CytoScape软件中插件CentiScaPe进行化合物作用关键靶点分析;(6)应用BATMAN-TCM平台筛选绘制丹参作用于TCR信号通路的机制图。2、选取丹参中隐丹参酮验证网络药理学结果。(1)利用CCK-8法检测隐丹参酮对Jurkat和HUT-78两株T淋巴细胞活力的影响,检测不同药物浓度(1,2,4μmol·L-1)及作用时间(0,1,2,3 d)分别对Jurkat和HUT-78两株T淋巴细胞的作用;(2)流式细胞术检测隐丹参酮对Jurkat和HUT-78两株T淋巴细胞激活以及凋亡的影响;结果:1、网络药理学的分析结果通过数据筛选,得到丹参中符合药代动力学特点OB>50%、Caco-2>0.4、DL>0.2的小分子化合物有10种,依次为:丹参醇B(Danshenol B),拟丹参醛(tanshinaldehyde),(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮((6S)-6-(hydroxymethyl)-1,6-dimethyl-8,9-dihydro-7H-naphtho[8,7-g]benzofuran-10,11-dione),丹参醌新酮Ⅱ(miltiononeⅡ),醛基丹参酮(formyltanshinone),紫丹参素C(przewaquinone C),隐丹参酮(cryptotanshinone),异隐丹参酮(isocryptotanshinone),丹参螺旋酮内酯(danshenspiroketallactone),表丹参螺缩酮内酯(epidanshenspiroketallactone)。经检测,10种小分子化合物的作用靶点(相关性>0)个数依次为:丹参醇B 100个,拟丹参醛75个,(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮100个,丹参醌新酮Ⅱ55个,醛基丹参酮32个,紫丹参素C96个,隐丹参酮56个,异隐丹参酮21个,丹参螺旋酮内酯35个,表丹参螺缩酮内酯54个。GO富集分析4种化合物相互作用靶点均参与免疫进程。KEGG通路富集分析发现四种化合物作用于TCR信号通路的靶点。运用Schr?dinger Suite软件进行分子对接,化合物(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮、紫丹参素C和隐丹参酮与靶点PIK3CA分子对接得分<-5kcal·mol-1,与PIK3CA结合紧密,作用于PIK3CA激活T细胞。通过CentiScaPe拓扑分析,评价中介中心性与度发现,四种化合物对应各自作用靶点结合最好且靶点对应于TCR信号通路的是隐丹参酮,其作用的关键靶点为PIK3CA,中介中心性与度打分分别为2157.37,24。同时,筛检BATMAN-TCM得到丹参激活TCR是通过作用于PI3K/AKT信号通路。说明丹参中含有能够激活T淋巴细胞的小分子化合物,且是通过作用于PI3K激活T淋巴细胞,发挥免疫作用。2、体外验证实验结果与对照组(隐丹参酮浓度为0μmol·L-1)相比,2d、3d时,Jurkat、HUT-78细胞在不同浓度时均有明显增殖(P<0.01)且呈现浓度依赖性,差异具有统计学意义。经隐丹参酮处理1d时,Jurkat细胞无明显增殖,HUT-78细胞中仅高浓度(4μmol·L-1)时增殖明显(P<0.05)。同时,与对照组相比,实验组中每个浓度处理下Jurkat、HUT-78细胞中CD69表达量均增加,HUT-78细胞中在高浓度(4μmol·L-1)处理时,CD69表达量有明显增加。与对照组相比,实验组中每个浓度处理下Jurkat、HUT-78细胞凋亡数量没有增加。结论:1、丹参中满足TCMSP筛选条件的10种化合物能够作用于TCR信号通路的有4种,分别是(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮、紫丹参素C、隐丹参酮、丹参螺旋酮内酯。2、分子对接发现(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮、紫丹参素C、隐丹参酮与PIK3CA结合紧密(对接得分<-5kcal·mol-1),而丹参螺旋酮内酯与靶标PIK3R1结合不好(对接得分为-3.61kcal·mol-1>-5kcal·mol-1)。拓扑分析结果显示隐丹参酮优先与PIK3CA结合。表明(6S)-6-(羟甲基)-1,6-二甲基-8,9-二氢-7H-萘并[8,7-g]苯并呋喃-10,11-二酮、紫丹参素C和隐丹参酮都可以激活T细胞,隐丹参酮作用效果更好,复查BATMAN-TCM平台也支持上述结果。3、低中高浓度(1、2、4μmol·L-1)隐丹参酮处理2d、3d,能明显促进Jurkat、HUT-78细胞的增殖(P<0.01),同时低中高浓度(1、2、4μmol·L-1)隐丹参酮可能刺激激活Jurkat、HUT-78细胞,但并不影响Jurkat、HUT-78细胞的凋亡。
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