Molecular Mechanism of Essential Oil from<italic style="font-style: italic"> Chimonanthus nitens </italic>Leaves Against Acute Lung Injury

XU Jie; ZHANG Xiaofei; LI Fengqin; LIN Qiaohong; YE Zuwen; CHEN Qingyao; LI Jiale; WANG Fang; YANG Ming

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220647

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Molecular Mechanism of Essential Oil from Chimonanthus nitens Leaves Against Acute Lung Injury

更新时间：2022-12-08

- Molecular Mechanism of Essential Oil from Chimonanthus nitens Leaves Against Acute Lung Injury
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 29, Issue 1, Pages: 123-132(2023)
- 作者机构：
  
  1.江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室，南昌 330004
  2.陕西中医药大学药学院，陕西咸阳 712046
  3.陕西省食品药品安全监测重点实验室，西安 710065
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220647
  CLC： R22;R28;R256.1;O657
- Received：03 March 2022，
  
  Published Online：14 June 2022，
  
  Published：05 January 2023
- 稿件说明：
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徐杰,张小飞,李风琴等.山蜡梅叶挥发油抗急性肺损伤的分子作用机制分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(01):123-132.

XU Jie,ZHANG Xiaofei,LI Fengqin,et al.Molecular Mechanism of Essential Oil from Chimonanthus nitens Leaves Against Acute Lung Injury[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(01):123-132.
徐杰,张小飞,李风琴等.山蜡梅叶挥发油抗急性肺损伤的分子作用机制分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(01):123-132. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220647.

XU Jie,ZHANG Xiaofei,LI Fengqin,et al.Molecular Mechanism of Essential Oil from Chimonanthus nitens Leaves Against Acute Lung Injury[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(01):123-132. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220647.

摘要

目的

基于网络药理学和分子对接技术对山蜡梅叶挥发油（CLO）治疗急性肺损伤（ALI）的作用机制进行预测，并通过建立ALI模型对其作用通路进行初步验证。

方法

采用气相色谱-质谱法（GC-MS）对CLO进行成分分析；从PharmMapper和SwissTargetPrediction数据库中获取其成分靶点，GeneCards、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）和DisGeNET获取ALI相关靶点，与高通量基因表达数据库（GEO）获取的ALI差异表达基因（DEGs）在Venny 2.1.0平台上交集分析获得CLO抗ALI的潜在靶点；利用STRING 11.5对潜在靶点进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析；从美国国家生物技术信息中心（NCBI）获取潜在靶点的组织表达情况并构建靶点组织分布图；运用RStudio 4.0.0软件对潜在靶点进行基因本体（GO）功能和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析；利用Cytoscape 3.9.1软件构建“成分-靶点-通路”网络图，筛选出关键成分和重点通路并进行分子对接验证；通过脂多糖（LPS）诱导建立ALI模型，测定大鼠血清中白细胞介素（IL）-6和肿瘤坏死因子（TNF）-

的表达水平，免疫组化分析IL-17蛋白在ALI大鼠肺组织中的表达水平。

结果

通过GC-MS鉴定出CLO的19个成分，经靶点筛选得到18个潜在靶点，PPI分析后得到15个具有相互作用关系的靶蛋白，进一步分析发现其在肺和胸腺等组织上高度表达，通过分析“成分-靶点-通路”网络图得到关键成分乙酸龙脑酯、芳樟醇、榄香醇、异丁酸香叶酯和核心靶点基质金属蛋白酶13（MMP13）、S100钙结合蛋白A9（S100A9）、脾酪氨酸激酶（SYK）及主要通路IL-17、TNF等；分子对接结果显示，CLO关键成分与IL-17信号通路的MMP13、S100A9结合稳定。药理实验结果证实CLO可以显著降低ALI大鼠血清中的IL-6和TNF-

含量，同时抑制大鼠肺组织中IL-17蛋白的表达水平。

结论

CLO可以实现对ALI的治疗作用，保护肺组织，其作用机制可能与降低ALI大鼠血清中的IL-6和TNF-

表达水平、抑制肺组织中IL-17信号通路的活化有关。

Abstract

Objective

Based on network pharmacology and molecular docking techniques， the mechanism of essential oil from

Chimonanthus nitens

leaves （CLO） in the treatment of acute lung injury （ALI） was predicted， and a rat model of ALI was established to verify the mechanism of CLO.

Method

The composition of CLO was determined by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The component targets were obtained from PharmMapper and SwissTargetPrediction databases， ALI-related targets were obtained from GeneCards， Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM） and DisGeNET， cross-over analysis with differential expressed genes （DEGs） of ALI obtained from Gene Expression Omnibus （GEO） on the Venny 2.1.0 platform yielded potential anti-ALI targets of CLO. Protein-protein interaction （PPI） analysis of potential targets was carried out by STRING 11.5. The tissue expression profiles of potential targets were obtained from the National Center for Biotechnology Information （NCBI） and the target tissue distribution maps were constructed. Potential targets were analyzed for Gene Ontology （GO） function and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment by RStudio 4.0.0 software. Composition-target-pathway network was constructed by Cytoscape 3.9.1 software， and key components and pathways were screened out and verified by molecular docking. ALI model was established by lipopolysaccharide （LPS） induction， levels of interleukin （IL）-6 and tumor necrosis factor （TNF）-

in serum of rats were measured， the expression levels of IL-17 protein in the lung tissue of ALI rats were analyzed by immunohistochemistry.

Result

A total of 19 components of CLO were identified by GC-MS， and 18 potential targets were obtained by target screening. After PPI analysis， 15 target proteins with interaction relationship were obtained， further analysis showed that they were highly expressed in lung and thymus. The network diagram of component-target-pathway was analyzed to obtain the key components， including bornyl acetate， linalool， elemol， geranyl isobutyrate， and the core targets of matrix metalloproteinase 13 （MMP13）， S100 calcium binding protein A9 （S100A9）， spleen tyrosine kinase （SYK）， as well as the main signaling pathways， such as IL-17 and TNF. The results of molecular docking showed that the key components were stably bound to MMP13 and S100A9 of IL-17 signaling pathway. The results of pharmacological experiment confirmed that CLO could significantly inhibit the expression of IL-6 and TNF-

in serum of ALI rats， and decrease the expression of IL-17 protein in lung tissue of ALI rats.

Conclusion

CLO can achieve the therapeutic effect on ALI and protect lung tissue， the mechanism may be related to the decrease of the expression of IL-6 and TNF-

in serum and the inhibition of the activation of IL-17 signaling pathway in lung tissue of ALI rats.

关键词

Keywords

references

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Molecular Mechanism of Essential Oil from Chimonanthus nitens Leaves Against Acute Lung Injury

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