基于动物实验和网络药理学的大蒜素防治肺炎作用机制分析_王云英.pdf

2023(15):108-112,138-140动物保健品研究 收稿日期:2022-12-05;修回日期:2023-04-26基金项目:国家自然科学基金项目(32102712);河北农业大学大学生创新创业训练计划项目(2022149)作者简介:王云英(2001),女,本科生,.通信作者:范迎赛(1990),女,讲师,博士,研究方向为中兽医学,fanyingsai ;宫新城(1974),男,副教授,硕士,研究方向为中兽医学,gongxin6328 .DOI:10.13881/ki.hljxmsy.2022.12.0043 基于动物实验和网络药理学的大蒜素防治肺炎作用机制分析 王云英1,程庆明1,刘 迪1,刘 鹏1,任 岩1,张思佳1,刘 妍1,刘海龙1,范迎赛1,2,宫新城1,2(1.河北农业大学 中兽医学院,河北 保定 071000;2.河北省兽医生物技术创新中心,河北 保定 071000)中图分类号:S853.74 文献标识码:A 文章编号:1004-7034(2023)15-0108-08摘 要:为了分析大蒜素防治肺炎的作用机制,试验将脂多糖(LPS)注入用大蒜素预灌胃的小鼠气管中,检测小鼠肺脏湿干比、肺脏病理组织变化和白细胞介素-6(IL-6)与肿瘤坏死因子-(TNF-)的mRNA 水平;然后采用网络药理学方法,获得大蒜素防治肺炎的靶点信息,并对其进行蛋白质相互作用关系分析、分子对接分析、GO 功能富集分析和 KEGG 信号通路富集分析。结果表明:与 LPS 组相比,大蒜素+LPS 组小鼠肺脏湿干比显著下降(P0.05),肺脏组织病理变化减轻,IL-6 和 TNF-mRNA 水平显著下降(P0.05);获得 68 个大蒜素防治肺炎的潜在靶点,蛋白质相互作用核心靶点为信号转导子与转录激活子 3(STAT3)、转录因子 JUN、丝裂原活化蛋白激酶 1(MAPK1)和 TNF 等,大蒜素与按照度值排名前 15 位的核心靶点均具有较好的结合能力;潜在靶点主要参与的生物学过程包括衰老、对过氧化氢的反应和对药物的反应等,细胞定位于细胞外隙、胞外区和线粒体等,分子功能包括相同蛋白质结合、酶结合和氧化还原酶活性等,信号通路包括凋亡、PI3K-Akt 信号通路和 TNF 信号通路等。说明大蒜素可能是通过影响多靶点、多通路的机制来防治肺炎的。关键词:大蒜素;肺炎;网络药理学;靶点;信号通路 肺炎是畜禽常发病,不仅能降低患病动物生产与繁殖性能,还可导致较高的死亡率。大蒜性温味辛,归脾、胃、肺经,具有理气开胃、解毒、杀虫、止痢等功效1。大蒜素是大蒜的主要活性成分,具有抗微生物、抗炎、抗癌、抗血小板聚集、抗氧化和调节免疫等多种活性,并可作为饲料添加剂提高畜禽生长性能,发挥防病保健功效2-3。研究发现,大蒜素具有防治肺炎的作用4-5,但其具体作用机制尚待深入探索。网络药理学是一门新兴学科,强调从系统层面和生物网络的整体角度出发,揭示“药物-基因-靶点-疾病”相互作用的网络关系,具有的整体性、系统性和综合性等特点与中(兽)医整体观念和辨证论治观点相符,目前已被广泛用于中(兽)医药作用机制等的研究中6。韩愈杰等7通过网络药理学方法探讨了连翘、金银花挥发油抗流感的作用机制。卓小月等8基于该方法探讨了大蒜素抗金黄葡萄球菌生物膜形成机制等。本研究在验证大蒜素防治小鼠肺炎作用的基础上,采用网络药理学方法对其作用机制进行分析,以期为大蒜素在临床中防治肺炎的应用及试验研究提供理论依据和参考方向。1 材料1.1 试验动物健康雄性昆明小鼠 18 只,体重为 3742 g,购自斯贝福(北京)生物技术有限公司。1.2 药品大蒜素标准品(含量98%),购自上海源叶生物科技有限公司。1.3 主要试剂脂多糖(LPS),购自北京索莱宝科技有限公司;细胞总 RNA 提取试剂盒,购自北京艾德莱生物科技有限公司;反转录试剂盒,购自北京全式金生物技术有限公司;qPCR 试剂,购自普洛麦格(北京)生物技术有限公司;引物,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。8012023(15):108-112,138-140动物保健品研究1.4 主要仪器显微镜(型号为 CX31),购自奥林巴斯公司;荧光定量 PCR 仪(型号为 LightCycler 96),购自罗氏公司;电子天平(型号为 BSA124 S),购自赛多利斯公司。2 方法2.1 试验动物分组与给药通过查阅文献及预试验确定大蒜素有效剂量。将小鼠随机分为对照组、LPS 组和大蒜素+LPS 组,每组 6 只。适应性饲养 1 周后,大蒜素+LPS 组按体重50 mg/kg 每日灌胃大蒜素,对照组和 LPS 组每日灌胃生理盐水 220 L,持续 5 d;灌胃结束 1 d 后,通过气管插管法将生理盐水 50 L 注入对照组小鼠气管中,按体重 6 mg/kg 将 LPS 50 L 滴入 LPS 组和大蒜素+LPS 组小鼠气管中;1 d 后处死小鼠,采集肺脏组织。2.2 大蒜素对小鼠肺脏湿干比(湿重/干重)及组织形态的影响取小鼠右侧肺脏上叶测定湿重,烘干后测定干重,计算湿干比,用 GraphPad_Prism 8 软件绘图。取小鼠右侧肺脏下叶组织,用 4%多聚甲醛固定,制作石蜡切片,进行 H.E.染色,观察。2.3 大蒜素对小鼠肺脏炎性因子 IL-6 和 TNF-mRNA 水平的影响取小鼠左侧肺脏,用细胞总 RNA 提取试剂盒提取 RNA,用反转录试剂盒将 RNA 反转录为 cDNA,通过实时荧光定量 PCR 法检测白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子(TNF-)mRNA 水平,利用 NCBI Primer-Blast 软件设计 IL-6 和 TNF-的引物序列,内参基因 GAPDH 引物序列参照参考文献9设计。引物序列为 IL-6 F 5-ACTTCCATCCAGT-TGCCTTC-3,R 5-ATTTCCACGATTTCCCAGAG-3;TNF-F 5-CACCACGCTCTTCTGTCTACTGAAC-3,R 5-CCGGACTCCGTGATGTCTAAGTACT-3;内 参 基 因GAPDH F 5-TGTGTCCGTCGTGGATCTGA-3,R 5-TTGCTGTTGAAGTCGCAGGAG-3。扩增体系:cDNA模板 0.4 L,qPCR mix 10 L,10 mol/L 上下游引物各 0.4 L,超纯水补足至 20 L。扩增程序:95 预变性120 s;95 变性3 s,60 退火、延伸 30 s,45 个循环。采用 2-Ct方法计算各组 IL-6 和 TNF-mRNA 相对表达量,用 GraphPad_Prism 8 软件绘图。2.4 大蒜素防治肺炎潜在靶点的获取及蛋白质相互作用分析在 GeneCards(www.genecards.org/)和 SymMap(www.symmap.org/)数据库中以“allicin”为关键词获取 大 蒜 素 靶 点 集 合,在 GeneCards 和 Disgenet(www.disgenet.org/)数据库中以“pneumonia”为关键词获取肺炎相关靶点集合,用 Venny 2.1(b.csic.es/tools/venny/)软件获取以上两个集合的交集作为大蒜素防治肺炎的潜在靶点。将大蒜素防治肺炎潜在靶点基因名输入 String数据库(www.string-db.org)中,设置物种为 homo sapiens,进行蛋白质相互作用分析,设置最小交互分数为 0.900,导 出 tsv 结 果 文 件。使 用 Cytoscape 3.7.1 软件中的 cytohubba 插件展示度值最高的21 个蛋白质。2.5 分子对接在 PubChem 数据库(pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)中下载大蒜素结构,经 Chem3D 软件处理后转换为 mol2 格式文件;在 PDB 数据库(www.rcsb.org/)中下载靶点蛋白质结构,用 Pymol 软件处理;用AutodockTools 进一步处理大蒜素及蛋白质结构,再用 Autodock Vina 软件进行分子对接,将结合能最低的构 象 上 传 至 PLIP 网 站(plip-tool.biotec.tu-dresden.de/plip-web/plip/index),分析大蒜素与蛋白质间的作用力,将结果导入 Pymol 软件绘制对接模式图。参照参考文献10,以小分子与蛋白质结合能小于-5 kJ/mol 表明结合能力较好作为判断标准。2.6 靶点 GO 功能富集分析用 DAVID 数据库(david.ncifcrf.gov/)对大蒜素防治肺炎的潜在靶点进行 GO 功能富集分析,物种选择为 homo sapiens。导出结果后,分别选取 P 值最小的 10 个生物过程、分子功能和细胞定位,将相关信息导入微生信平台( GO 功能富集结果图。2.7 靶点 KEGG 信号通路富集 在 DAVID 数据库中获取靶点 KEGG 信号通路富集结果,去除癌症等与畜禽肺炎相关性小的信号通路后,选取 P 值最小的25 条信号通路,使用微生信平台绘图。2.8 数据的统计分析用 IBM SPSS Statistics 21.0 软件分析数据,结果以“平均值标准差”表示,组间进行单因素方差分析和 Turkey 多重比较,P0.05表示差异不显著。3 结果与分析3.1 大蒜素对小鼠肺脏湿干比及组织形态的影响小鼠肺脏湿干比结果见图 1。由图 1 可知,与对照组相比,LPS 组小鼠肺脏湿干比显著上升(P0.05);与 LPS 组相比,大蒜素+LPS 组肺脏湿干比显著下降(P0.05)。小鼠肺脏组织形态结果见 138 页彩图 2。由 138 页彩图 2 可知:对照组小鼠肺脏组织形态结构正常,清晰完整,肺泡间隔较薄;LPS 组小鼠肺脏组织结构损伤,肺泡间隔增厚,可见炎性细胞增多;大9012023(15):108-112,138-140动物保健品研究注:柱标小写字母不同表示差异显著(P0.05)。图 1 小鼠肺脏湿干比的测定结果Fig.1 Determination results of the wet and dry ratio of mouse lungs蒜素+LPS 小鼠组肺泡结构基本完整,肺泡间隔轻微增厚,比 LPS 组炎性细胞少,病变轻。3.2 大蒜素对小鼠肺脏组织 IL-6 和 TNF-mRNA水平的影响结果见图 3。注:相同指标比较,柱标小写字母不同表示差异显著(P0.05)。图 3 IL-6 和 TNF-mRNA 水平的测定结果Fig.3 Determination results of IL-6 and TNF-mRNA levels由图3 可知:与对照组相比,LPS 组肺脏组织 IL-6和 TNF-mRNA 水平显著升高(P0.05);与 LPS 组相比,大蒜素+LPS 组肺脏组织 IL-6 和 TNF-mRNA 水平显著降低(P0.900 后,得到相互作用网络中节点数为 68,边数为 98,平均局部聚类系数为 0.479,PPI 富集 P 值为1.010-16。将数据导入Cytoscape 3.7.1 软件后,选取度值最高的 21 个蛋白质制图(见 138 页彩图 4),其中信号转导子与转录激活子(STAT3)、转录因子 JUN、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)和 TNF 为度值最大的 4 个靶蛋白,与其他靶蛋白的相互作用关系数量分别为 13,11,9,9 个。3.4 分子对接选取 3.3 中度值排前 15 位的蛋白质与大蒜素进行分子对接(部分示意图见 139 页彩图 5)。基因名(PDB 编号及预测所得最低结合能)分别为 STAT3(6QHD,-17.2 kJ/mol)、JUN(1A02,-15.5 kJ/mol)、MAPK1(4FMQ,-16.3 kJ/mol)、TNF(1A8M,-13.4 kJ/mol)、FN1(1FNH,-13.4 kJ/mol)、IL-6(1ALU,-14.7 kJ/mol)、RELA(1NF1,-13.8 kJ/mol)、CYCS(6ECJ,-20.5 kJ/mol)、VEGFA(1CZ8,-14.2 kJ/mol)、CAT(1F4J,-20.1 kJ/mol)、NOS2(1NSI,-19.3 kJ/mol)、CASP3(1CP3,-16.3 kJ/mol)、CYP3A4(4D75,-19.7 kJ/mol)、MMP2(3AYU,-18.8 kJ/mol)和 MMP9(1GKC,-20.5 kJ/mol)。3.5 靶点 GO 功能富集分析结果见 139 页彩图 6。由 139 页彩图 6 可知:靶点参与的生物过程包括衰老、对过氧化氢的反应、对药物的反应、对低氧的反应、对凋亡过程的正调控、DNA 损伤导致的内源性凋亡信号通路、对凋亡过程的负调控、对 LPS 的反应、凋亡过程、对神经元凋亡过程的正调控等;细胞定位集中于细胞外隙、胞外区和线粒体等;参与的分子功能包括相同蛋白质结合、酶结合、氧化还原酶活性、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸结合和血红素结合等。3.6 靶点 KEGG 信号通路富集结果见 140 页彩图 7。由 140 页彩图 7 可知,按照靶点数量降序排序,25 条信号通路分别为凋亡、PI3K-Akt 信号通路、沙门氏菌感染、致病性大肠杆菌感染、肺结核、甲型流感、弓形虫病、松弛素信号通路、TNF 信号通路、MAPK 信号通路、NOD 样受体信号通路、FoxO 信号通路和 HIF-1 信号通路等。4 讨论与结论大蒜是一种药食同源植物,在世界范围内已被长期、广泛应用。大蒜素是大蒜的活性成分,具有抗氧化应激、抗炎和抗细胞凋亡等药理活性,能够防治肺炎等多种疾病1-3。机体发生肺炎时,肺脏组织常表现炎症反应和肺泡与毛细血管屏障损伤等,该过程与炎症细胞等通过分泌 TNF-和 IL-6 等炎症因子和其他细胞因子,影响肺脏微血管内皮细胞生存活性及其屏障系统等机制相关11-12。现代药理研究结果表明,大蒜素所含的巯基具有一定的抗氧化功能,能够0112023(15):108-112,138-140动物保健品研究调控氧化应激、炎症反应和细胞凋亡,抑制 LPS 诱导的急性肺损伤13。本试验结果表明,通过气管插管注入 LPS 可导致小鼠肺脏组织炎症反应和结构损伤,而预先灌胃大蒜素能够减轻 LPS 的上述作用,说明大蒜素能够防治 LPS 诱发的肺炎。本试验使用网络药理学方法探索大蒜素防治肺炎的作用机制,通过数据库检索获得大蒜素防治肺炎的潜在靶点,发现 STAT3、JUN、MAPK1 和 TNF 等靶蛋白与其他潜在靶蛋白间相互作用关系最多,可认为它们是大蒜素发挥作用的核心靶点。STAT3 与炎症反应密切相关,在机体发生肺炎时,其过度激活可导致肺泡上皮细胞和肺微血管内皮细胞等发生功能障碍,诱导巨噬细胞极化,促进肺炎和肺脏损伤发展14。JUN 是转录因子 AP-1 亚单元,AP-1 被激活后可与细胞核内 DNA 结合,参与调节细胞周期、细胞分化和细胞凋亡等过程15。MAPK1 又称 ERK2,在肺炎进程中被磷酸化激活后,能够激活巨噬细胞和内皮细胞等,从而诱导炎症因子被大量释放,促进炎症反应,加剧组织损伤16。TNF 是机体发生急性期炎症反应的重要因子,可调控白细胞活化、炎症因子生成和细胞凋亡等过程17。现代药理研究结果表明,大蒜素具有下调肺结核大鼠肺脏组织 STAT3 蛋白活化水平,抑制 射线导致的人血管内皮细胞 AP-1 和c-Jun 氨基末端激酶(JNK)蛋白活化,抑制糖尿病模型大鼠心肌 MAPK1/3 和 MMP-8 蛋白表达等作用18-20。本试验中动物试验部分亦验证了大蒜素能够下调肺炎小鼠肺脏组织 TNF-mRNA 水平,与网络药理学靶点预测结果相符。分子对接方法能够预测化合物与靶点的结合性能、结合位点及活性口袋等,对网络药理学结果进行验证6。选取的15 个核心靶点与大蒜素进行分子对接后,最低结合能均小于-10 kJ/mol,说明大蒜素与相应靶点具有较好的结合能力。大蒜素防治肺炎潜在靶点参与的生物学过程主要有衰老、对过氧化氢的反应、对药物的反应、对低氧的反应、对凋亡过程的正调控、DNA 损伤导致的内源性凋亡信号通路、对凋亡过程的负调控、对 LPS 的反应、凋亡过程、神经元凋亡过程的正调控等。由于肺炎发生发展过程中常出现肺脏缺氧、组织氧化应激和细胞凋亡等过程21-22,因此大蒜素靶点参与的低氧反应、对过氧化氢的反应和凋亡等过程有助于缓解肺炎过程中局部组织损伤;此外,大蒜素靶点还参与了对 LPS 的细胞反应等,表明大蒜素可抑制革兰氏阴性菌导致的肺炎等。KEGG 信号通路富集结果展示了大蒜素防治肺炎的多条关键信号通路。TNF 信号通路、Toll 样受体信号通路、NF-B 信号通路、IL-17 信号通路、NOD样受体信号通路、Th17 细胞分化和 MAPK 信号通路等均与免疫与炎症调控密切相关23-25。细胞凋亡又称细胞程序性死亡,包括外源性死亡受体途径、内源性线粒体途径和内质网途径等。PI3K-Akt 信号通路与细胞生存密切相关,可调节细胞基本功能如转录、翻译、增殖、生长和生存26。FoxO 信号通路能够调节细胞凋亡、细胞周期控制、葡萄糖代谢和抗氧化应激等27。HIF-1 信号通路在缺氧等条件下被激活,可调节氧气传输与消耗及炎症等22。现代药理研究结果表明,大蒜素具有调控上述部分信号通路的作用,如抑制 TNF 诱导的肠上皮细胞炎症因子分泌,调控 Toll 样受体 4/MyD88/NF-B 而改善脓毒症诱导的肺脏损伤,以及调节关节炎模型大鼠 MAPK 信号通路蛋白和增加其脾 淋 巴 细 胞 Treg/Th17 比 例等4,28。大蒜素还能通过 PI3K-Akt 信号通路抑制LPS 诱导的急性肺脏损伤,通过促进 Akt 和 FoxO3a蛋白磷酸化而减轻大鼠心肌细胞氧化应激引起的损伤和凋亡,以及抑制高糖/低氧对主动脉内皮细胞HIF-1、NF-B 和蛋白激酶 C(PKC)蛋白水平的上调作用等12,29。此外,信号通路富集结果还表明,大蒜素靶点参与某些特异性病原感染相关信号通路,如甲型流感、致病性大肠杆菌感染、弓形虫病、肺结核病等。由于大蒜素具有广泛的靶标,可直接作用于部分细菌、真菌和原生动物,与抗生素或抗真菌药物联合使用时还能增强药物的抑菌活性30,因此推测其可通过调控机体和微生物等多种途径共同发挥防治疾病的作用。综上所述,大蒜素可通过多靶点、多途径防治肺炎,其作用机制与调控机体 STAT3、JUN、MAPK1 和TNF 等靶蛋白,调控凋亡、PI3K-Akt 信号通路和 TNF信号通路等相关。参考文献:1 国家兽药典委员会.中华人民共和国兽药典:二部M.北京:中国农业出版社,2020.2 LAWSON L D,HUNSAKER S M.Allicin bioavailability and bioequivalence from garlic supplements and garlic foods J.Nutrients,2018,10(7):812.3 齐恒孝.大蒜素在畜禽生产中的研究进展J.中国饲料,2020(6):18-20.4 SHEN N,CHENG A,QIU M,et al.Allicin improves lung injury induced by sepsis via regulation of the toll-like receptor 4(TLR4)/myeloid differentiation primary response 88(MYD88)/nuclear factor kappa B(NF-B)pathwayJ.Med Sci Monit,2019,25:2567-2576.5 李菊芬,李琦华,贾俊静,等.大蒜素作为饲料添加剂在养鸡生产中的应用J.饲料研究,2021,44(11):135-138.6 陈健,陈启龙.网络药理学在中医药研究中的现状及思考J.上海中医药大学学报,2021,35(5):1-6,13.7 韩愈杰,李定刚,杨鹤云,等.基于网络药理学探讨连翘、金银花药对挥发油抗流感作用机制的研究J.黑龙江畜牧兽医,2022(06):120-124,140-141.8 卓小月,杨志勇.大蒜素抗金色黄葡萄球菌生物膜形成机制1112023(15):108-112,138-140动物保健品研究J.广东化工,2022,49(7):35-38.9 ZHU,Q F,GONG Z K,ZHAO R Q,et al.Identification and validation of suitable reference genes for RT-qPCR analysis in mouse testis development J.Mol Genet Genomics,2014,289(6):1157-1169.10 邓燕君,刘博文,贺桢翔,等.基于网络药理学和分子对接法探索藿香正气口服液预防新型冠状病毒肺炎(COVID-19)活性化合物研究J.中草药,2020,51(5):1113-1122.11 GODBOLE N M,CHOWDHURY A A,CHATAUT N,et al.Tight junctions,the epithelial barrier,and Toll-like receptor-4 during lung injuryJ.Inflammation,2022,45(6):2142-2162.12 DANG T T,MAJUMDAR S R,MARRIE T J,et al.Recurrent pneumonia:a review with focus on clinical epidemiology and modifiable risk factors in elderly patientsJ.Drugs Aging,2015,32(1):13-19.13 WANG X,CHAO Z,CHAO C,et al.Allicin attenuates lipopolysaccharide induced acute lung injury in neonatal rats via the PI3K/Akt pathwayJ.Mol Med Rep,2018,17(5):6777-6783.14 袁静,从人愿,夏金婵,等.STAT3 信号通路在急性肺损伤中的研究进展J.中国免疫学杂志,2022,38(17):2169-2177.15 李霞,孙青,张卫东.作用于 AP-1 信号转导通路的抗肿瘤天然产物J.中国医药工业杂志,2020,51(3):305-315.16 程海飞,陈艳琳,范绍辉,等.MAPK 信号通路在急性肺损伤进程中的研究进展J.医学综述,2020,26(13):2523-2528.17 MCMILLAN D,MARTINEZ-FLEITES C,PORTER J,et al.Structural insights into the disruption of TNF-TNFR1 signalling by small molecules stabilising a distorted TNF J.Nat Commun,2021,12(1):582.18 沈凌筠,李莉,王戈,等.大蒜素调控 JAK2/STAT3 通路对肺结核大 鼠 肺 部 炎 症 影 响 的 研 究 J.中 国 药 师,2022,25(4):561-566.19 SON E W,MO S J,RHEE D K,et al.Inhibition of ICAM-1 expression by garlic component,allicin,in gamma-irradiated human vascular endothelial cells via downregulation of the JNK signaling pathwayJ.Int Immunopharmacol,2006,6(12):1788-1795.20 ZHANG Y,QIAN C.Allicin improve myocardial fibrosis by regulation mitogen-activated protein kinase 1/3 and matrix metalloprotein-8 expressionJ.J Biomater Tiss Eng,2019,9(12):1621-1627.21 SEREBROVSKA Z O,CHONG E Y,SEREBROVSKA T V,et al.Hypoxia,HIF-1,and COVID-19:from pathogenic factors to potential therapeutic targets J.Acta Pharmacol Sin,2020,41(12):1539-1546.22 XU W,ZHAO T,XIAO H.The implication of oxidative stress and AMPK-Nrf2 antioxidative signaling in pneumonia pathogenesisJ.Front Endocrinol(Lausanne),2020,11:400.23 LIU D,WEN L,WANG Z,HAI Y,et al.The mechanism of lung and intestinal injury in acute pancreatitis:a reviewJ.Front Med(Lausanne),2022,9:904078.24 潘燕蝶,潘小丹,李洁,等.慢性阻塞性肺疾病继发肺部感染的炎性因子及 TLR7/IL-23/IL-17 信号通路作用J.中华医院感染学杂志,2020,30(7):994-998.25 宋瑶,肖臻.NLRP3 炎症体调控肺部炎症疾病的机制及其中药干预的研究进展J.中华中医药学刊,2020,38(9):128-131.26 FATTAHI S,KHALIFEHZADEH-ESFAHANI Z,MOHAMMAD-REZAEI M,et al.PI3K/Akt/mTOR pathway:a potential target for anti-SARS-CoV-2 therapyJ.Immunol Res,2022,70(3):269-275.27 KIM M E,KIM D H,LEE J S.FoxO transcription factors:applicability as a novel immune cell regulators and therapeutic targets in oxidative stress-related diseasesJ.Int J Mol Sci,2022,23(19):11877.28 ZHANG Y,GONG Y.Allicin regulates Treg/Th17 balance in mice with collagen induced arthritis by increasing the expression of MEKK2 proteinJ.Food Sci Nutr,2021,9(5):2364-2371.29 FAN Y,ZHANG R,LI Y,et al.Allicin prevents rat cardiomyocytes from oxidative injury and apoptosis during repeated exhaustive exercise via Akt and sirtuin 1 pathwaysJ.Int J Clin Exp Med,2018,11(8):7885-7896.30 CHOO S,CHIN V K,WONG E H,et al.Review:antimicrobial properties of allicin used alone or in combination with other medicationsJ.Folia Microbiol,2020,65:451-465.Analysis on the action mechanism of allicin in the prevention and treatment of pneumonia based on animal experiment and network pharmacologyWANG Yunying1,CHENG Qingming1,LIU Di1,LIU Peng1,REN Yan1,ZHANG Sijia1,LIU Yan1,LIU Hailong1,FAN Yingsai1,2,GONG Xincheng1,2(1.College of Traditional Chinese Veterinary Medicine,Hebei Agricultural University,Baoding 071000,China;2.Hebei Provincial Veterinary Biotechnology Innovation Center,Baoding 071000,China)Abstract:In order to analyze the action mechanism of allicin in the prevention and treatment of pneumonia,in this experiment,lipopolysaccharide(LPS)was injected into the trachea of mice pre-gavaged with allicin;mouse lung wet/dry ratio,lung pathological tissue sections,and the mRNA levels of interleukin-6(IL-6)and tumor necrosis factor-(TNF-)were detected.Then,the network pharmacology method was used to obtain the target information of allicin for the prevention and treatment of pneumonia,and the protein interaction relationship analysis,molecular docking analysis,GO function enrichment analysis and KEGG signaling pathway enrichment analysis were carried out.The results showed that compared with the LPS group,the wet/dry ratio of lungs in the allicin+LPS group decreased significantly(P 0.05),the pathological changes of lung tissue were reduced,and the levels of IL-6 and TNF-mRNA decreased significantly(P0.05).68 potential targets of allicin for the prevention and treatment of pneumonia were obtained,and the core targets of protein interaction were signal transduction and transcription activator 3(STAT3),transcription factor JUN,mitogen-activated protein kinase 1(MAPK1)and TNF.Allicin had good binding ability to the top 15 core targets by degree.Potential targets were mainly involved in biological processes such as aging,response to hydrogen peroxide and response to drugs.They were localized in the extracellular space,extracellular region and mitochondria,etc;molecular functions included identical protein binding,enzyme binding and oxidoreductase activity,etc.Signaling pathways included apoptosis,PI3K-Akt signaling pathway,and TNF signaling pathway.The results suggested that allicin might prevent and treat pneumonia by the mechanism of affecting multiple targets and multiple pathways.Keywords:allicin;pneumonia;network pharmacology;target;signaling pathway(020)211彩 图饲草、饲料与添加剂基于宏基因组学分析单纯玉米秸秆饲喂对肉牛瘤胃微生物群落和 CAZy 的影响(作者柳美玲等,正文见 90-97 页)注:纵向为样品信息;横向为功能注释信息。图 4 在 level 2 层级上 CAZy 的功能丰度聚类热图Fig.4 Clustering heat map of functional abundance of CAZy at level 2动物保健品研究基于动物实验和网络药理学的大蒜素防治肺炎作用机制分析(作者王云英等,正文见 108-112 页).炎性细胞。图 2 小鼠肺脏组织形态(H.E.染色,400)Fig.2 Mouse lung tissue morphology(H.E.staining,400)注:颜色深浅与靶点度值大小相对应。STAT3 为信号转导与转录激活因子 3;JUN 为转录因子 JUN;MAPK1 为丝裂原活化蛋白激酶 1;TNF 为肿瘤坏死因子;FN1 为纤维连接蛋白;IL-6 为白细胞介素-6;RELA 为转录因子 p65;CYCS 为细胞色素 C;VEG-FA 为血管内皮生长因子 A;CAT 为过氧化氢酶;NOS2 为一氧化氮合酶;CASP3 为胱天蛋白酶 3;CYP3A4 为细胞色素 P450 3A4 酶;MMP2 为基质金属蛋白酶 2;MMP9 为基质金属蛋白酶 9;BCL2 为凋亡调节因子 Bcl-2;CYP2C19 为细胞色素 P450 2C19;POR 为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸细胞色素 P450 还原酶;SIRT1 为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性蛋白脱乙酰 酶;TXN 为硫氧还蛋白;VCAM1 为血管细胞黏附分子 1。图 4 大蒜素防治肺炎潜在靶点的蛋白质相互作用网络结果Fig.4 Results of protein interaction networks of potential targets for allicin in the prevention and treatment of pneumonia831彩 图注:蓝色结构为蛋白质氨基酸残基,黄色结构为大蒜素,蓝色实线代表氢键,黑色虚线代表疏水作用,黄色虚线代表盐桥