血管性痴呆代谢相关基因及防治中药筛选的生物信息学及实验验证研究

作     者：张金枝 陈炜 卓桂锋 黄德庆 符钰岚 杨富才 欧阳超 吴林 ZHANG Jinzhi;CHEN Wei;ZHUO Guifeng;HUANG Deqing;FU Yulan;YANG Fucai;OUYANG Chao;WU Lin

作者机构：广西中医药大学第一附属医院脑病一区广西南宁530023 广西中医药大学研究生院广西南宁530022 

出 版 物：《中国医药导报》 (China Medical Herald)

年 卷 期：2024年第21卷第29期

页      面：36-42页

学科分类：100506[医学-中医内科学] 1006[医学-中西医结合] 1005[医学-中医学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(82160885、82374387) 广西中医药大学研究生教育创新计划项目(YCSW2023384、YCBXJ2023009、YCBXJ2023029) 

主　　题：血管性痴呆 代谢相关基因 中药筛选 证候实质 机器学习 

摘      要：目的基于代谢差异表达基因(MDEG)探讨血管性痴呆(VD)代谢相关的发病机制及可能的中药防治策略。方法GEO数据集GSE122063的差异表达基因与代谢相关基因取交集后得到MDEGs。随后,基于MDEGs将GEO数据集中VD患者数据进行聚类分型。利用P值排名前10的MDEGs进行机器学习模型构建并筛选排名前5位的MDEGs;根据前5位的MDEGs进行中药预测、四气、五味、归经分析并选取重要中药进行实验验证。抽取18只雄性SD大鼠按照随机数字表法分成分成假手术组、模型组、鹿茸组,每组各6只。假手术组仅分离颈动脉不接扎;模型组与鹿茸组大鼠予双侧颈总动脉结扎;鹿茸组大鼠予中药鹿茸[0.572 g/(kg·d)]灌胃。大鼠造模后进行水迷宫实验、RT-q PCR检测以验证生物信息学结果。结果本研究得到CYP17A1等24个MDEGs。基于MDEGs将VD基因分为2个亚型;极限梯度上升(XGB)模型为最佳学习模型并得到排名前10的MDEGs(CYP17A1、CYP26A1、KCNE4、ADCY7、FMO1、SLC13A5、GBA3、PCK1、ELOVL1、ALOX5AP);通过前5位的MDEGs获得鹿茸等27味具有生物学效应的中药,多归于肝、肾、脾经;五味多属甘、苦味;四气多属温、寒。药物功效多与补虚相关。与假手术组比较,模型组水迷宫实验逃逸潜伏期延长,目标象限停留时间减少,跨越平台次数下降(P0.01);与模型组比较,鹿茸组逃逸潜伏期缩短,目标象限停留时间延长,跨越平台次数增多(P0.01)。与假手术组比较,模型组大脑皮质CYP17A1、CYP26A1的m RNA相对表达量降低(P0.05);与模型组比较,鹿茸组大脑皮质CYP17A1、CYP26A1的m RNA相对表达量上升(P0.05)。结论CYP17A1等24个MDEGs可能是VD代谢相关发病机制的重要环节。XGB学习模型可以较准确诊断VD。MDEGs可能为揭示VD脾肾亏虚证型的内在机制提供线索。同时,鹿茸等中药有望成为防治VD的潜在药物来源,其中鹿茸可能通过代谢相关基因CYP17A1、CYP26A1发挥抗VD作用。