基于线粒体脂质-蛋白质组学的养心通脉有效部位方抗大鼠心肌缺血再灌注损伤机制的研究

Myocardial ischemia reperfusion (MIRI) leads to mitochondrial homeostasis and cause the change of structure and function.Our previous study found that Yangxintongmai effective parts (apr-YTF) can effectively protect myocardial mitochondria,But its target and pathway is not clear.This project will be the first to use network pharmacology methods and according to the apr-YTF monomer composition in the Studio Discovry database to analyze their potential drug targets,Then the rat MIRI model was establishedand and the lipid profile in the mitochondria of myocardial cells was analyzed by MS UPLC-Q/TOF technique after apr-YTF intervention as Using iTRAQ's technique to analyze protein mass spectrometry ;Summary of the differences of lipid, protein and the prediction of drug targets, and the use of go, KEGG, IPA, VISANT, signaling gateway, string, met PA, HMDB and database molecular functional annotation and clustering, signal transduction pathways, metabolic pathways analysis，Finally, molecular biological validation was carried out.Reveal apr-YTF targets and network topology structure, in the system, the overall level of interpretation of the Chinese medicine "polygenic 、pleiotropic,、multi-target" material basis and mechanism.

心肌缺血再灌注(MIRI)导致细胞线粒体损伤,细胞能量供给不足。本课题组前期研究发现养心通脉有效部位方(apr-YTF)能有效保护缺血心肌的线粒体,但其作用靶点和通路尚不清楚。本项目首先根据apr-YTF中单体成分结构采用网络药理学方法在Discovry Studio数据库中分析其潜在的药物靶点;然后建立大鼠MIRI模型给予apr-YTF干预,分别运用UPLC-Q/TOF MS、iTRAQ技术分析心肌细胞线粒体中的脂质谱和蛋白质谱变化;根据预测的药物靶点和差异的脂质、蛋白,采用生物信息学方法在GO、KEGG、VISANT、Signaling Gateway、String、Met Pa、HMDB数据库中进行分子功能注释、聚类,信号转导通路、代谢通路等分析并进行分子生物学验证；揭示apr-YTF作用靶点及信号转导通路的网络拓扑结构,从整体水平系统阐释apr-YTF“多因多效多靶点”的机制。

项目的背景：在心肌缺血再灌注中细胞线粒体的损伤会导致细胞能量供给不足。本课题组前期研究发现养心通脉方能有效保护缺血心肌的线粒体，但其作用靶点和通路尚不清楚。主要研究内容：根据养心通脉方中单体成分结构采用网络药理学方法在 TCMSP数据库中分其潜在的药物靶点；建立大鼠心肌缺血模型给予养心通脉方干预，分别运用 UPLC-Q/TOF MS和itraq技术分析心肌细胞线粒体中的脂质谱和蛋白质谱变化；根据预测的药物靶点和差异的脂质、蛋白，采用生物信息学方法在GO、KEGG、String、 Met pa数据库中进行分子功能注释、聚类，信号转导通路、代谢通路等分析并进行分子生物学验证。重要结果及关键数据：通过网络药理学分析养心通脉方中62个化合物,99个作用蛋白质靶点以及与心肌损伤相关的20个共同靶点（占养心通脉方化合物靶点的25%）发现,相关靶点共有55个的生物学过程及39条通路被显著富集（P <0. 05）,本次预测结果与养心通脉方前期已证实的成果在功效及机制上有一定契合。通过蛋白质组学质谱分析结果显示差异表达蛋白35个，有21个蛋白表达上调，14个下调。通过脂质组学的研究，初步发现了7类差异脂质代谢物，分别为磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酸、磷脂酰胆碱及神经酰胺。脂质组学和蛋白质组联合分析显示涉及69条信号转导通路或者代谢通路，本研究并对NF-kappa B signaling pathway进行了验证。科学意义：基于网络药理学通过构建多维调控网络初步揭示了养心通脉方对心肌损伤的作用机制,为其的临床应用提供了理论依据。从脂质组学研究的手段，探讨养心通脉有效部位方干预大鼠心肌缺血再灌注损伤后线粒体的脂质变化特征，初步得到差异脂质代谢物，验证了养心通脉有效部位方在心肌缺血再灌注线粒体损伤中的保护作用，且其机制可能与其对脂质代谢异常的调节有关，能为养心通脉有效部位方在治疗心肌缺血再灌注损伤的机制提供可靠的证据。