基于加权基因共表达网络及分子动力学探讨二妙散影响铁死亡治疗类风湿关节炎的机制

目的:基于加权基因共表达网络(weighted gene co-expression network,WGCNA)和分子动力学探讨二妙散通过影响铁死亡治疗类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的潜在作用机制.方法:通过GEO数据库获取RA滑膜组织数据集GSE77298、GSE55235、GSE55457,采用R软件对GSE77298数据集构建加权基因共表达网络筛选与RA临床信息相关性密切的模块,并对该模块包含的基因进行基因本体(gene oncology,GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)信号通路富集分析.通过中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)检索黄柏、苍术的活性成分及相关靶点,使用Cytoscape软件绘制"二妙散-活性成分-活性成分靶点"网络.通过FerrDb数据库获取铁死亡相关靶点,与活性成分相关靶点及GSE77298关键模块相关靶点进行映射,取交集得到二妙散调控铁死亡治疗RA的潜在靶点,并在GSE55235、GSE55457数据集中验证潜在靶点的差异表达情况.使用AutoDock Vina软件对活性成分和潜在靶点进行分子对接,并使用Gromacs 2020.3软件进行分子动力学模拟.结果:GSE77298数据集共涉及10 827个基因,与RA临床信息相关性密切的模块含有744个基因,GO功能富集分析发现92条分子功能、732条生物学过程及130条细胞成分,KEGG信号通路富集分析发现75条信号通路.基于TCMSP筛选得到苍术、黄柏有效活性成分分别为9个、37个,相关靶点103个.通过FerrDb数据库获得铁死亡相关基因97个,二妙散调控铁死亡治疗RA的潜在靶点为花生四烯5-脂氧合酶(arachi-donate 5-lipoxygenase,ALOX5).采用GSE55235、GSE55457数据集分析ALOX5蛋白表达量显示,与正常组比较,RA组滑膜组织中ALOX5蛋白表达水平均明显升高(P＜0.05).分子对接与分子动力学模拟显示,槲皮素、汉黄芩素与ALOX5对接良好,结构稳定.结论:二妙散的有效成分槲皮素及汉黄芩素可通过调控滑膜组织中ALOX5的活性减少铁死亡从而发挥治疗RA作用.