岐黄热点文章分享: 破译千年智慧:网络药理学与多组学揭秘“健脾益肾方”治疗慢性肾病机制
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2025-09-28 10:42:53
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研究物种:大鼠

发表期刊:Frontiers in lmmunology

发表时间:2025年

影响因子:5.7

文章亮点

1. 研究策略的先进性:从“经验”到“科学”的典范

传统中药复方作用机制不明确是制约其现代化和国际化的关键瓶颈。本研究采用了网络药理学 + 多组学验证的整合策略,这正是当前中药复方研究的黄金标准。

文章没有停留在传统的经验描述或单一的药效学验证上,而是先利用计算生物学方法(网络药理学)进行高通量、系统性的预测,再通过先进的实验技术(多组学)对预测结果进行严格验证,使中药“整体观”和“辨证论治”的思想有了现代科学的量化依据。

2. 网络药理学分析的深度与系统性

不仅仅是简单地罗列活性成分和靶点,而是构建了复杂的“成分-靶点-通路-疾病”交互网络。

核心活性成分筛选:通过ADME(吸收、分布、代谢、排泄)参数筛选出真正可能发挥药效的化合物,而非简单地罗列中药中的所有化学成分,使预测结果更可靠。

蛋白互作网络(PPI)分析:通过分析靶点蛋白之间的相互作用,识别出网络中的核心枢纽靶点(如AKT1, TP53, IL-6, TNF等),这些靶点很可能是JPYS发挥治疗作用的关键。

通路富集分析:将作用靶点映射到生物学通路上,预测JPYS可能通过调控PI3K-Akt信号通路、细胞凋亡、炎症反应、氧化应激等关键过程来治疗CKD。这为后续的实验验证提供了明确的方向。

3. 多组学实验验证的全面性与说服力

亮点:这是文章最核心的亮点之一。它没有止步于计算机预测,而是利用体内动物模型,从转录组学(Transcriptomics) 和代谢组学(Metabolomics) 两个层面进行验证。

转录组学验证:通过RNA-seq等技术,在基因表达层面证实了JPYS确实能够逆转CKD模型动物中与预测通路(如PI3K-Akt、凋亡、炎症)相关的异常基因表达。这直接验证了网络药理学的预测。

代谢组学验证:通过检测血液或组织中的代谢物变化,揭示了JPYS对CKD整体代谢紊乱的调节作用(如氨基酸代谢、能量代谢等)。这提供了网络药理学未能覆盖的新证据,从代谢层面补充了其作用机制。

多组学整合:将转录组和代谢组的数据进行关联分析,可能构建出“基因-代谢物”的调控网络,从而更系统地描绘JPYS如何通过调节基因表达来影响下游代谢功能,最终改善CKD病理状态。这种整合分析极大地增强了结论的深度和可靠性。

4. 对中药复方“整体调节”特点的科学阐释

文章有力地证明了JPYS并非作用于单个靶点,而是通过多个活性成分协同作用,作用于多个核心靶点和通路,实现对CKD复杂病理网络(如肾纤维化、炎症、氧化损伤、细胞凋亡等)的多维度、系统性调节。

这一发现完美契合了中医治疗CKD“健脾益肾、活血化瘀”的治则,从现代科学角度解释了为何一个复方能够对疾病的多个环节同时产生疗效。

研究背景

慢性肾脏病(CKD)是一个严重的公共卫生问题CKD在全球范围内发病率持续攀升,但早期知晓率低,导致许多患者发现时已进入中晚期。CKD会进展至终末期肾病(尿毒症),需要依赖透析或肾移植来维持生命,这不仅给患者带来巨大痛苦,也造成了沉重的社会经济负担。虽然西医有ACEI/ARB(普利/沙坦类药物)、SGLT2抑制剂等手段,但它们仍存在局限性(如不能完全阻止疾病进展、副作用、个体差异等)。因此,开发新的、有效的治疗策略至关重要。从中医理论角度,CKD的核心病机常与“脾肾两虚”兼夹“湿浊瘀血”有关。治疗上强调“健脾益肾、活血泄浊”等根本性原则。像健脾益肾方(Jianpi-Yishen Formula) 这样的复方在长期临床实践中被证明能够改善CKD患者的肾功能、减轻临床症状、延缓疾病进展,显示了其独特价值。中药复方具有“多成分、多靶点、多通路”协同作用的特点,其具体的作用机制如同一个“黑箱”,难以用现代药理学语言阐释。这种“说不清、道不明”的状况严重阻碍了中药的现代化、国际化发展和更广泛的临床应用。

研究思路

研究方法

网络药理学 转录组 蛋白组

研究结果

1. 网络药理学表明,JPYS可以通过不同的目标和途径降低CKD的进展

通过TCMSP数据库检索了933个JPY的活性成分,并使用OB≥30%的参数进行了进一步筛选,并且DL≥0.18揭示了224个潜在的活性成分。之后,通过TCMSP数据库预测了JPY.的227个潜在目标,并通过GeneCards和OMIM数据库收集了14,946个与CKD相关的目标。通过这两种方法鉴定的目标的比较揭示了224个重叠目标。将JPY.和慢性肾脏疾病的224个常见目标进口到弦数据库中,以获得PPI蛋白质相互作用网络数据。之后,将数据进口到Cytoscape 3.7.1软件中,以分析和获得药物酶共同目标的连通性(程度),BC和CC。

网络药理学筛选和JPY.中有效化学成分的预测

2JPYS在CKD大鼠中表现出重新保护作用

CKD组的大鼠表现出更高水平的血清肌酐(CRE)和血尿素氮(BUN),它们在JPYS.治疗后恢复了。 H&E染色显示CKD组表现出炎症性损伤和纤维化变化,而CKD + JPYS组显示出病理损伤的显着降低,这与肾功能的改善一致。

为了确认JPYS.的肾脏保护作用是否与巨噬细胞的调节有关,进行了免疫组织化学以测量肾脏组织中CD68和CD86的表达。 CKD组比对照组表现出更高的CD68和CD86表达水平,而JPYS组的表达水平低于CKD组。另外,各组之间的综合光密度(IOD)值存在明显的统计差异。这些结果表明JPY治疗下调了巨噬细胞,包括CKD大鼠肾脏中的M1和M2巨噬细胞。

JPY对CKD大鼠肾功能和病理损伤的影响。

大鼠肾脏中CD68,CD86和CD206表达的代表性免疫组织化学图像和IOD值。

3 氨基酸代谢可能是JPY延迟CKD进展的核心目标

进行了RNA富集分析,以比较RNA-Seq中CKD和CKD+JPYS组之间的差异(每组n = 4)。 CKD组和JPYS组之间有132个不同的基因。热图在CKD和JPYS组之间显示出不同的簇。 RNA-seq中GO分类的聚类分析表明,CKD和JPYS.之间的代谢过程显着富集。

在基因和基因组(KEGG)途径的京都百科全书中糖酵解/糖异生(碳水化合物代谢)富集。这表明JPY.调整了CKD大鼠的代谢功能。

此外,包括PCA和热图可视化在内的蛋白质组学分析表明,JPYS大鼠可以与CKD大鼠分开。Volcanoplot显示,与CKD相比,JPYS配方奶粉显示上调了260种蛋白质,下调了339种蛋白质。对Reactome数据库中途径功能条目的富集分析表明,免疫系统和代谢途径对于涉及JPYS的干预至关重要。

CKD和JPYS组之间的RNA-seq。

肾脏组织中的蛋白质组学分析。

4.BETAIN在巨噬细胞极化中对氨基酸代谢的调节可能是JPYS延迟CKD进展的潜在目标

为了鉴定代谢途径,我们在肾脏样品中进行了代谢组学,以进一步研究JPYS大鼠和CKD大鼠之间的代谢。在代谢组学领域进行的部分最小二乘判别分析(PLSDA)表明JPY大鼠和CKD大鼠之间的分离明显不同。 JPYS干预后对肾脏代谢的检查确定了七个代谢产物,这些代谢产物表现出显着升高的水平,即Betaine,甘氨酸,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,肌酸,肌酸和谷氨酰胺。

两组之间观察到的与差异代谢功能相关的KEGG途径的鉴定。

相关的差分途径包括甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢,以及氨基酸的生物合成,与从RNA测序获得的结果保持一致。此外,交互式网络图分析表明,甜菜碱在甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢,代谢途径和ABC转运蛋白中起着调节作用。

肾脏组织中的代谢组分析,以进一步研究JPY大鼠和CKD大鼠之间的代谢

为了确认巨噬细胞中的氨基酸代谢,我们利用THP-1细胞并孵育巨噬细胞,然后刺激产生M1和M2极化巨噬细胞,以进行进一步的代谢分析。在CCK-8中,我们观察到1mg/ml,2mg/ml和4mg/ml在THP-1细胞中显示出积极影响,而8mg/mL JPYS.下调了THP-1增殖。使用巨噬细胞UPLC-MS/MS,我们观察到氨基酸代谢途径的变化。用JPYS处理后,色氨酸被上调。用jpys.处理后,贝特因被上调。

与JPY孵育的M1巨噬细胞极化中的代谢途径发生了变化。

与JPY孵育的M2巨噬细胞极化中的代谢途径发生了变化。

结 论

综上所述,我们的发现表明,JPYS.通过多种机制发挥其治疗作用。这些机制包括调节炎症,免疫反应和巨噬细胞极化,以及影响代谢变化。氨基酸代谢与极化之间的相互作用,特别是色氨酸在M1极化中的参与和M2极化中的参与,是JPYS.在减少CKD炎症损伤并减速其进展方面的关键机制。

参考文献

Li Y, Luo Y, Hu Y, Li S, Li G, Zhang W, Gu X, Wang J, Li S, Cheng H. Network pharmacology and multi-omics validation of the Jianpi-Yishen formula in the treatment of chronic kidney disease. Front Immunol. 2025 Jan 14;15:1512519. doi: 10.3389/fimmu.2024.1512519. PMID: 39877349; PMCID: PMC11772200.

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