基于整合方法学的黄芪甲苷IV通过多靶点、多信号通路及多代谢途径改善脊髓损伤的机制研究

《Scientific Reports》：Integrated network pharmacology, in vivo experiment, computational biology, and metabolomics to explore the mechanism of astragaloside IV against spinal cord injury

　　

摘要

脊髓损伤已成为全球性的公共卫生挑战。黄芪甲苷IV已被证明具有神经保护作用。然而，黄芪甲苷IV对抗脊髓损伤的潜在机制仍知之甚少。本研究采用整合方法，结合网络药理学、体内实验验证、分子对接、分子动力学模拟和代谢组学，探讨了黄芪甲苷IV对抗脊髓损伤的潜在机制。网络药理学结果表明，IL6、IL1B、AKT1、TNF和PTGS2可能是关键靶点，而TNF信号通路、IL17信号通路和C型凝集素受体信号通路可能是黄芪甲苷IV对抗脊髓损伤机制中涉及的关键信号通路。体内研究表明，黄芪甲苷IV显著改善了脊髓损伤小鼠模型的BBB评分和Rivlin斜面测试表现，同时降低了TNF-α、IL1B、IL6和PTGS2水平，增加了AKT1表达。分子对接结果表明，黄芪甲苷IV与IL1B、IL6、PTGS2和AKT1表现出强结合亲和力。分子动力学模拟进一步表明，黄芪甲苷IV能与AKT1形成稳定复合物，结合自由能为-27.17±3.21 kcal/mol。代谢组学分析进一步阐明，黄芪甲苷IV对抗脊髓损伤的机制可能涉及上调能量代谢、核苷酸代谢、氨基酸代谢等，以及下调脂质代谢，包括亚油酸代谢、脂肪酸生物合成和α-亚麻酸代谢。黄芪甲苷IV可通过多靶点、多信号通路和多代谢途径改善脊髓损伤，为脊髓损伤的分子和代谢机制网络提供了新的视角，并为黄芪甲苷IV用于治疗脊髓损伤提供了强有力的实验证据。