转录组学结合蛋白质组学筛选罗汉果皂苷Ⅴ缓解OVA诱导哮喘小鼠肺部炎症的关键通路

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目的:罗汉果皂苷V(Mogroside V,MⅤ),罗汉果的主要成分,具有润肺止咳的作用,但目前对其润肺止咳作用机制的研究较少。本研究旨在借助组学的方法,评估罗汉果皂苷V对OVA诱导的小鼠肺部炎症的潜在改善作用,并深入了解其作用机制。方法:采用卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)诱导雌性Balb/C小鼠构建哮喘模型,给予合适剂量罗汉果皂苷V,观察肺部组织病理变化及相关生化指标。选择空白对照组(Normal control group,NC),OVA诱导模型组(Ovalbumin-induced control group,OC)及罗汉果皂苷V给药组(Mogroside V administration group,MⅤ)每组3只小鼠肺组织两两进行转录组学和蛋白质组学分析并对其结果进行联合分析。结果:(1)肺组织形态学和H&E染色结果显示罗汉果皂苷V缓解OVA诱导的肺部炎症;酶联免疫吸附测定(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)结果表明罗汉果皂苷V有效降低了模型小鼠血清中炎性因子免疫球蛋白E(Immunoglobulin E,Ig E)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白介素-5(Interleukin-5,IL-5)的表达水平。(2)RNA-seq分析结果表明空白组(NC)和模型组(OC)比较,一共筛选出944个差异表达基因,其中846个基因表达上调,98个基因表达下调,而模型组(OC)与给药组(MⅤ)比较,一共筛选出449个差异表达基因,其中109个上调,340个下调;DIA分析结果表明空白组(NC)和模型组(OC)比较,总共筛选出341个差异表达蛋白,其中260个差异蛋白上调,81个差异蛋白下调;而模型组(OC)与给药组(MⅤ)相比,一共筛选出259个有效差异表达蛋白,其中上调差异蛋白63个,下调差异蛋白196个。(3)结合转录组和蛋白质组分析,筛选出了我们发现罗汉果皂苷V通过NF-κB和Jak-Stat1这两个信号通路在肺组织中发挥抗炎作用。此外,我们还发现这两种途径中的关键调控因子(Igha、Ighg1、IκB、NF-κB、Jak1和Stat1)在炎症反应中被罗汉果皂苷V激活。基于转录组学和蛋白质组学的趋势分析发现,在基因水平上,空白组(NC)与模型组(OC)比较上调且模型组(OC)与给药组(MⅤ)比较下调的基因有454个,反之,有111个;在蛋白水平上,在空白组(NC)与模型组(OC)比较上调且模型组(OC)与给药组(MⅤ)比较下调的蛋白有238个,反之,有91个;对比较转录组和蛋白质组趋势分析的KEGG结果得到的关键PI3K-Akt信号通路上的关键因子Igha、Ighg1、PI3K、Akt的基因及蛋白表达水平进行验证,发现这些因子在造模后表达水平显著上升且给药后显著被抑制。结论:通过转录组学和蛋白质组学相结合的方法揭示罗汉果皂苷V可能通过抑制NF-κB、JakStat1和PI3K-Akt信号通路上关键因子Igha、Ighg1、NF-κB、Jak、Stat1、PI3K和Akt的活化抑制其通路的激活,从而改善OVA诱导的小鼠肺部炎症从而达到润肺止咳的功效,为进一步系统研究罗汉果皂苷V缓解OVA诱导的肺部炎症提供了一个数据框架,更是对罗汉果发挥润肺止咳作用的内在机制的阐述提供一个很好的途径。
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