党参经PI3K/Akt干预溃疡性结肠炎黏膜细胞铁死亡-线粒体动力学失衡的机制研究

摘要：

目的 探究党参经磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)调控Kelch 样环氧氯丙烷相关蛋白 1(Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)/核因子 E 相关因子 2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf2)/谷胱甘肽过氧化物酶 4(glutathione peroxidase4,GPX4)、线粒体动力相关蛋白 1(dynamin-related protein 1,DRP1)信号通路抑制氧化应激干预溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)肠黏膜细胞铁死亡-线粒体动力学失衡的分子机制.方法 采用网络药理学京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析预测党参干预UC的关键信号通路.SD大鼠采用2,4,6-三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzene sulphonic acid,TNBS)-乙醇复合方法制备UC模型,随机分为对照组、模型组、柳氮磺胺吡啶(0.3g/kg)组、铁抑制剂Ferrostatin-1(0.8mg/kg)组和党参高、中、低剂量(18、9、4.5g/kg)组,每组12只;给予药物连续干预7d,收集各组大鼠血清、结肠组织.采用苏木素-伊红(HE)染色进行组织病理观察及结肠黏膜组织学损伤评分(tissue damage index,TDI);ELISA法检测血清中Fe2+、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosis factor-α,TNF-α)、IL-8、GPX4、C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、D-乳酸含量;生化法检测血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量,检测结肠组织三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)含量及髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、Ca2+,Mg2+-ATP酶、Na+,K+-ATP酶、ATP酶活力.转录测序分析对照组、模型组、党参高剂量组结肠组织差异表达基因,并进行KEGG通路富集分析获得党参干预UC差异表达信号通路.Western blotting检测结肠组织p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、Keap1、Nrf2、GPX4、重组人铁蛋白重链(recombinant Human Ferritin heavy chain,FTH1)、DRP1 和线粒体转运蛋白(mitochondrial Rho-GTP,MIRO)蛋白表达;qRT-PCR检测结肠组织PI3K、Akt、Keap1、Nrf2、GPX4、FTH1mRNA表达.结果 病理观察及评分结果显示党参有效改善了结肠组织的炎症水肿状态;网络药理学预测结果表明党参干预UC关键靶点显著富集于PI3K/Akt信号通路.ELISA实验结果表明党参可有效降低UC模型大鼠血清中IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、D-乳酸、CRP水平(P＜0.05、0.01、0.001),抑制炎症;降低血清Fe2+、MDA含量及MPO活力(P＜0.001),升高血清GPX4、GSH水平及SOD活力(P＜0.001),抑制氧化应激;升高结肠组织ATP含量及ATP酶、Ca2+,Mg2+-ATP酶、Na+,K+-ATP酶活力(P＜0.05、0.01、0.001),提升能量代谢.转录组学KEGG通路分析提示对照组vs模型组差异基因及党参高剂量组vs模型组差异基因均显著富集于PI3K/Akt等信号通路.Western blotting实验结果确证党参可有效下调结肠组织p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、Keap1、MIRO 和 DRP1 蛋白表达(P＜0.05、0.01、0.001),上调 Nrf2、FTH1 和 GPX4 蛋白表达(P＜0.05、0.01、0.001),发挥抗氧化应激、抑制铁死亡、调节线粒体动力学作用.qRT-PCR实验结果亦表明党参可有效下调结肠组织PI3K、Akt、Keap1基因表达(P＜0.05、0.001),上调Nrf2、FTH1、GPX4基因表达(P＜0.05、0.01、0.001).结论 党参是干预UC的有效药物,其机制可能与经PI3K/Akt干预Keap1/Nrf2/GPX4、DRP1信号通路抑制肠黏膜细胞线粒体动力学失衡-铁死亡氧化应激损伤有关.

关键词：党参、溃疡性结肠炎、PI3K/Akt、氧化应激、线粒体动力学失衡、铁死亡、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ

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分类号：R285.5(中药学)

资助基金：国家重点研发计划;甘肃省自然科学基金;甘肃省教育科技创新项目;甘肃省教育科技创新项目

在线出版日期：2023-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：3865-3877