基于网络药理学、分子对接和实验验证，揭示鸢尾素在中风中的神经保护机制

《Letters in Drug Design & Discovery》：Revealing the neuroprotective mechanism of irisin on stroke based on network pharmacology, molecular docking and experimental validation

本研究通过网络药理学、分子对接及细胞实验，揭示irisin治疗脑卒中的分子机制。共筛选出85个irisin与脑卒中相关的共同靶点，结合STRING和Cytoscape分析确定TNF、HIF1A、TLR4等8个核心靶点，并通过分子动力学验证irisin与这些靶点的结合能均低于-6.4 kcal/mol。实验证实irisin能显著抑制OGD/R诱导的SK-N-SH细胞凋亡（凋亡率降低38.7%±2.1%）和炎症因子分泌（IL-6降低至0.32 ng/mL±0.05），同时上调HSP90AB1和NFE2L2表达。研究首次阐明irisin通过调控ERK信号通路、HIF-1炎症轴及能量代谢网络发挥神经保护作用，为开发新型脑卒中治疗策略提供理论依据。

　　这项研究探讨了irisin（一种由运动引起的骨骼肌分泌的新蛋白质）在治疗中风中的潜在作用及其分子机制。通过结合网络药理学、分子对接分析和实验验证的方法，研究者系统地分析了irisin的可能作用靶点，并揭示了其在中风治疗中的多重靶点和多通路调节机制。

中风是一种严重的脑血管疾病，主要表现为脑部缺血或出血性损伤，具有发病迅速、病情变化快、高发病率、高致残率和高死亡率等特点。在中国，中风已成为第二大死亡原因，给社会医疗系统带来了巨大的负担。因此，开发新的治疗策略对于改善中风患者的预后至关重要。尽管已有多种治疗方法，如手术治疗和中西医结合疗法，但目前尚无特效药物能够有效干预中风的病理过程。

irisin最初因其在运动中促进白色脂肪组织褐变、提高能量消耗等代谢调节功能而受到关注。近年来，越来越多的研究表明，irisin在改善胰岛素抵抗、调节骨代谢以及神经保护方面具有重要作用。特别是在神经系统疾病中，irisin表现出显著的抗炎和神经保护效果。然而，其在中风中的具体作用机制仍未完全阐明。因此，本研究旨在通过系统分析irisin的潜在作用靶点和相关信号通路，为中风的治疗提供新的理论依据。

研究首先利用SwissTargetPrediction和superpred数据库筛选出irisin的100个潜在分子靶点，并通过GeneCards和OMIM数据库获取与中风相关的8376个分子靶点。通过Venn图分析，研究人员确定了85个irisin与中风之间的共同靶点。接下来，使用STRING数据库构建这些靶点的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，以揭示这些靶点之间的潜在联系。进一步的GO（基因本体）和KEGG通路富集分析表明，这些共同靶点主要富集于氮代谢、cAMP信号通路、脂肪细胞因子信号通路以及HIF-1信号通路等生物学过程和通路中。

在筛选关键靶点方面，研究者通过Cytoscape 3.9.0软件构建了药物-疾病-靶点模型，并基于度值、最大团中心性（MCC）和MCODE评分筛选出8个核心靶点：TNF、HIF1A、TLR4、HSP90AB1、NFKB1、NFE2L2、IL2和KEAP1。这些靶点在中风的病理过程中可能发挥重要作用。例如，TNF是一种促炎性细胞因子，可能加剧中风的损伤；HIF1A在缺血性中风中被认为是潜在的标志物；TLR4通过识别损伤相关分子模式（DAMPs）激活NF-κB通路，导致促炎性细胞因子的过度释放；HSP90AB1在丘脑出血引起的中枢性中风疼痛中具有关键作用；NFKB1与缺血性中风的炎症反应密切相关；KEAP1是NFE2L2（Nrf2）的特异性抑制剂，而NFE2L2在中风模型中被激活；IL-2可能通过其与IL-2抗体的复合物改善缺血性中风的预后。

为了进一步验证这些靶点与irisin的相互作用，研究者进行了分子对接分析和分子动力学模拟。通过AutoDockTools 1.5.7和PYMOL软件，研究人员分析了irisin与上述8个核心靶点之间的结合能，发现这些靶点与irisin具有较高的结合亲和力，且结合构型稳定。分子动力学模拟结果显示，这些靶点与irisin结合后表现出较高的灵活性，这表明irisin可能通过稳定的结合方式影响这些靶点的功能。此外，实验部分通过CCK8检测、流式细胞术和ELISA技术，评估了irisin对OGD/R（缺氧/葡萄糖剥夺/再氧合）诱导的SK-N-SH细胞（人神经母细胞瘤细胞）存活率、凋亡率和炎症因子水平的影响。结果显示，irisin能够显著抑制OGD/R引起的细胞凋亡和炎症反应，验证了其在中风中的神经保护作用。

进一步的qRT-PCR实验表明，irisin能够调节8个核心靶点的表达水平。具体而言，irisin降低了TNF、HIF1A、TLR4、NFKB1、IL2和KEAP1的表达，同时提高了HSP90AB1和NFE2L2的表达。这一结果进一步支持了irisin通过影响多个靶点和通路来发挥其治疗中风的作用。研究还指出，尽管irisin在中风治疗中表现出良好的潜力，但其生物利用度仍是一个值得关注的问题。此前的研究表明，通过纳米结构脂质载体包覆的姜黄素能够有效提高其生物利用度，避免肝脏首过效应。因此，未来可能需要开发类似的纳米载体来提高irisin的治疗效果。

在讨论部分，研究者提到近年来，中西医结合在中风治疗中的临床研究取得了显著进展，特别是在改善预后、降低复发率和提升患者生活质量方面。中西医结合的治疗模式正在从经验性医学向循证医学转变，其核心在于充分发挥西医急救和中医整体调节的优势。随着对irisin作用机制的深入研究以及临床治疗方案的不断优化，这种多靶点、多通路的治疗策略有望成为全球中风管理的新模式。

此外，研究还强调了进一步研究的必要性。虽然irisin在体外实验中表现出良好的神经保护效果，但在体内实验和临床试验中的表现仍需进一步验证。同时，irisin的具体作用机制，包括其在不同细胞类型和组织中的表达变化及其对其他相关信号通路的影响，仍需深入探讨。研究者还指出，需要关注irisin的药物递送方式和生物利用度，以确保其在临床应用中的有效性和安全性。

总之，这项研究通过综合运用网络药理学、分子对接和实验验证的方法，揭示了irisin在治疗中风中的潜在作用机制，为开发新的中风治疗策略提供了重要的理论依据。研究结果表明，irisin可能通过调节多个靶点和信号通路，发挥其神经保护作用，从而减轻中风带来的损伤。未来的研究需要进一步验证这些发现，并探索更有效的药物递送方式，以推动irisin在临床中的应用。