Effect of Loki Zupa on Airway Remodeling in Asthma Based on UPLC-MS Combined with Network Pharmacology and Experimental Verification

LIU Jiani; LI Li; HAN Xue; CHEN Yue; LI Wei; DIAO Juanjuan

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221219

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Effect of Loki Zupa on Airway Remodeling in Asthma Based on UPLC-MS Combined with Network Pharmacology and Experimental Verification

更新时间：2022-11-17

- Effect of Loki Zupa on Airway Remodeling in Asthma Based on UPLC-MS Combined with Network Pharmacology and Experimental Verification
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 24, Pages: 87-97(2022)
- 作者机构：
  
  1.新疆医科大学药学院，乌鲁木齐 830011
  2.新疆医科大学，乌鲁木齐 830011
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221219
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：26 February 2022，
  
  Published Online：01 August 2022，
  
  Published：20 December 2022
- 稿件说明：
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刘佳倪,李莉,韩雪等.UPLC-MS结合网络药理学及实验验证罗欧咳祖帕对哮喘气道重塑的作用[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(24):87-97.

LIU Jiani,LI Li,HAN Xue,et al.Effect of Loki Zupa on Airway Remodeling in Asthma Based on UPLC-MS Combined with Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(24):87-97.
刘佳倪,李莉,韩雪等.UPLC-MS结合网络药理学及实验验证罗欧咳祖帕对哮喘气道重塑的作用[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(24):87-97. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221219.

LIU Jiani,LI Li,HAN Xue,et al.Effect of Loki Zupa on Airway Remodeling in Asthma Based on UPLC-MS Combined with Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(24):87-97. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221219.

摘要

目的

基于超高效液相色谱-质谱联用（UPLC-MS）、网络药理学及实验验证探讨罗欧咳祖帕干预哮喘气道重塑的作用研究。

方法

基于UPLC-MS指认罗欧咳祖帕中化学成分信息；借助中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）的口服利用度（OB）和类药性（DL）、SwissADEM的Lipinski五规则及查阅文献筛选罗欧咳祖帕潜在有效成分；通过SwissTargetPrediction数据库筛选罗欧咳祖帕的成分靶点；利用在线人类孟德尔遗传目录（OMIM）、GeneCards、DrugBank及DisGeNET数据库获取哮喘气道重塑的相关靶点；利用STRING数据库对主要靶点进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析，通过DAVID数据库进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析；最后构建卵蛋白（OVA）诱导小鼠建立哮喘气道重塑模型，采用苏木素-伊红（HE）染色、过碘酸雪夫染色（PAS）染色、马松（Masson）染色观察肺组织病理情况，检测小鼠肺泡灌洗液（BALF）中炎症细胞，并用蛋白免疫印迹法（Western blot）检测小鼠肺组织中蛋白的表达水平，进一步验证关键的信号通路。

结果

UPLC-MS检测负离子模式下82个成分，正离子模式下74个成分；通过网络药理学研究共得到罗欧咳祖帕36个候选成分和578个预测靶点，并得到与哮喘气道重塑共同靶点173个，包括癸二酸、柳穿鱼黄素、柚皮素、芹菜素等关键化合物和蛋白激酶B1（Akt1）、低氧诱导因子1

重组蛋白（HIF1A）等潜在的作用靶点；KEGG富集分析预测罗欧咳祖帕主要通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、HIF-1

、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等信号通路发挥抗哮喘气道重塑作用；动物实验表明，复方可减少哮喘小鼠气道杯状细胞增生，改善气道上皮下胶原沉积情况，降低小鼠因OVA致敏激发而上调的磷酸化（p）-Akt/Akt、HIF-1

的相对表达水平（

0.05，

0.01），与网络药理学结果相符。

结论

采用UPLC-MS结合网络药理学的方法，初步明确了罗欧咳祖帕的化学组成及其干预哮喘气道重塑的潜在作用机制，罗欧咳祖帕可能通过以Akt1、HIF-1

为代表的核心靶点及以PI3K/Akt、HIF-1

通路为代表的多通路，起到协同干预哮喘气道重塑的作用，为罗欧咳祖帕后续进一步研究提供思路。

Abstract

Objective

To investigate the effect of Loki Zupa on airway remodeling in asthma based on ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry（UPLC-MS）combined with network pharmacology and experimental verification.

Method

The chemical constituents in Loki Zupa were identified by UPLC-MS. The potential active constituents of Loki Zupa were screened out based on literature retrieval， oral availability （OB） and drug-likeness （DL） in the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform（TCMSP） and Lipinski's rule of five in SwissADEM. The constituent targets of Loki Zupa were obtained through the SwissTargetPrediction. The relevant targets of airway remodeling in asthma were screened out from Online Mendelian Inheritance in Man（OMIM）， GeneCards， DrugBank， and DisGeNET. The STRING was used to conduct protein-protein interaction （PPI） among the main targets. Gene Ontology （GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG） pathway enrichment analyses were carried out through DAVID. Finally， an asthmatic airway remodeling model was induced by ovalbumin （OVA） in mice， followed by hematoxylin and eosin（HE）， periodic acid Schiff（PAS）， and Masson staining for the observation of the pathological conditions of lung tissues. The inflammatory cells in the bronchoalveolar lavage fluid（BALF） of mice were detected. The protein expression levels in mouse lung tissues were detected by Western blot and key signaling pathways were further determined.

Result

Eighty-two constituents were detected in the negative ion mode and 74 in the positive ion mode by UPLC-MS. Thirty-six candidate constituents and 578 predicted targets of Loki Zupa were screened out through network pharmacology， and 173 common targets with airway remodeling in asthma were obtained， including key compounds such as sebacic acid， pectolinarigenin， naringenin， apigenin， and potential targets such as protein kinase B1（Akt）1 and hypoxia-inducible factor 1

（HIF-1α）. As predicted by KEGG enrichment analysis， Loki Zupa mainly exerted the effect against airway remodeling in asthma through phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/Akt， HIF-1α， mitogen-activated protein kinase （MAPK）， and other signaling pathways. Animal experiments showed that the compound formula of Loki Zupa could reduce the proliferation of airway goblet cells in asthmatic mice， improve the deposition of collagen under the airway epithelium， and decrease the up-regulated relative expression levels of phosphorylate（p）-Akt/Akt and HIF-1α by OVA sensitization in mice （

0.05，

0.01）， which was consistent with the results of network pharmacology.

Conclusion

UPLC-MS combined with network pharmacology was used to preliminarily clarify the chemical composition of Loki Zupa and its underlying mechanism in intervention in airway remodeling in asthma. Specifically， Loki Zupa presumably synergistically intervened in airway remodeling in asthma through key targets represented by Akt1 and HIF-1α， and multiple pathways represented by the PI3K/Akt and HIF-l

pathways， which is expected to provide ideas for further research on Loki Zupa.

关键词

Keywords

references

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