蒙古传统医学,Sendeng-4 (SD)已广泛用于治疗类风湿性关节炎(RA)在内蒙古和展品良好的疗效。不幸的是,由于地理因素,难以在全国推广这种药物,和SD的作用机制仍然不清楚。在这项研究中,血清代谢物轮廓分析进行识别与adjuvant-induced RA和调查相关的潜在生物标记物的作用机制。Ultraperformance液相色谱加上四极飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)进行代谢组学分析。<我nline-formula>
类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫性炎症性疾病。主要临床表现是慢性、对称和滑膜关节炎和关节外疾病。RA,累进疾病,发生在小关节如手、手腕和脚,导致关节畸形,关节功能(
蒙古医学有其独特的理论和方法治疗风湿性关节炎,可以调节人体的生理活性的异速生长的函数。蒙古医学Sendeng-4 (SD)组成的<我talic>
文冠树,<我talic>
Toosendan果实,<我talic>
Gardeniae果实,<我talic>
Chebulae果实的比5:3:1:1。SD主要用于治疗痛风、风湿、关节grasserie和水肿
代谢组学是科学改变角色的内源性代谢物质在生物体和已广泛应用于药物的作用机制的研究(
SD蒙古医药制造业提供的房间是蒙古民族大学的附属医院(通辽市,中国)。SD粉末溶解在0.5%羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液浓度的0.43 g / mL,储存在4°C的动物实验。完全弗氏佐剂(CFA)从西格玛化工有限公司购买(圣路易斯,密苏里州,美国)。甲醇和甲酸HPLC-grade(费舍尔科学、英国)。包的超氧化物歧化酶(SOD, h001 - 3 - 201705 - 96),氢氧自由基(哦•h081 - 201705 - 96),肿瘤坏死因子-<我talic> α(肿瘤坏死因子-<我talic> α、h052 - 201704 - 96)和白细胞介素- 6 (il - 6, h007 - 201706 - 96)化验是购自南京建成生物工程研究所(中国南京)。
这项研究是附属医院的伦理委员会批准的内蒙古民族大学(NMMZDX2017 [K] 0013)。雄性Wistar鼠(200±10 g)是由YiSi提供实验动物科技有限公司有限公司(长春,中国)。所有的动物被饲养在标准条件下(21±2°C,每天14个小时阳光)用免费的啮齿动物食物和水在附属医院和允许在代谢适应的笼子前1周的实验。老鼠被分为三组:控制,模型,和SD政府组织(CG、MG和SG、职责),每组八个老鼠。实验前,所有的老鼠都适应了7天。1天,老鼠MG和SG皮内注射0.1毫升CFA在正确的后脚趾和CG的老鼠注射0.1毫升生理盐水。7天后,老鼠在MG和SG注射0.1毫升CFA。14天,老鼠在SG接种SD在剂量的0.43克/公斤/天连续35天,49天,所有的老鼠都被处以安乐死。肝门静脉的血液收集和离心机在4°C 3500 rpm 10分钟。上层清液立即冻结,储存在−20°C,解冻之前分析。 Arthrodial cartilage was fixed in 10% formaldehyde for paraffin-embedding.
滑动关节的软骨被切割和加工的苏木精和伊红染色())。)染色进行检查滑动关节的软骨的病理变化,以及通过显微镜观察标本。SOD的含量,哦•肿瘤坏死因子-<我talic> α使用Multiskan FC, il - 6测量标(费舍尔科学、英国)。
血清样本解冻之前分析,和100 -<我talic> μL整除被添加到400<我talic> μL乙腈,其次是涡流30年代和在12000转离心10分钟在4°C。0.22 -上层清液随后被过滤<我talic> μ过滤膜。
一个海域Acquity UPLC系统加上Q-TOF Xevo G2-S高清质谱仪(英国水域)是用于代谢组学分析。水Acquity UPLC本·C18列(1.7 -<我talic> μ米,2.1毫米×50 mm,水域,美国)保持在40°C流量为0.4毫升·分钟−1的分离。移动阶段0.1%甲酸在去离子水(A)和甲醇(B)。B的梯度洗脱是执行根据以下安排:8 - 80% 0 - 3分钟,80 - 100% B 3 - 6分钟,6 - 8分钟,100%和100 - 8% B 8 - 9分钟,其次是保持在8% B为2分钟。进样体积是10<我talic> μl
UPLC-high-definition MS (hdm)分析,最优条件正离子模式源和反溶剂气体温度为100°C和400°C,分别。氮是用作锥和反溶剂气体的流速50和800 L / h,分别。锥,毛细管和偏置电压设定在3.0 kV, 40 V,分别和80 V。在负离子模式下,源和反溶剂气体温度为80°C和150°C。氮是锥和反溶剂气体的流速0 L / h和600 L / h,分别。锥,毛细管和偏置电压设定在2.5 kV, 40 V,分别和80 V。
女士的数据收集在全扫描模式下的质量范围100 - 1000 Da和扫描时间0.5秒。的女士2碰撞能量被设定为15 35 eV, lock-mass的亮氨酸脑啡肽的浓度200 pg / mL在乙腈:水(50:50,v / v)使用的是积极的<我nline-formula>
一个集中质量控制(QC)样本由混合整除(20<我talic> μL)每个样本的监测仪器的稳定性。每一天,仪器校准后,五个QC样品进行分析测试仪器的稳定性。MassLynx V4.1软件被用于峰值检测和校准。识别和定位后,获得的所有数据归一化到每个色谱仪的总离子强度。
数据矩阵建立了校准的山峰的质量/保留时间对每个数据文件的数据集和它们相关的归一化峰地区。然后,使用模式识别的数据矩阵进行了分析。2012年Matlab软件申请数据基于资讯分类算法。EZinfo 2.0软件用于OPLS-DA而独立的样本<我nline-formula>
图
氧化剂应力指数(a)和(b)在大鼠血清中细胞因子水平。数据显示为平均值±标准偏差<我nline-formula>
炎症介质TNF -<我talic>
α和il - 6 RA的发病机制中发挥重要作用。他们是由免疫细胞的渗透和过度分泌的基质金属蛋白酶(MMPs)。这些介质有强烈的腐蚀性影响软骨和骨骼关节(
图
老鼠滑动关节的软骨组织病理学变化。显微照片显示代表软骨部分与苏木精和伊红染色(圆),200 x)。(一)对照组;模型组(b);(c) SD管理组。
代谢物特征研究了使用积极的和消极的离子模式。血清基础峰值强度(BPI)色谱的CG, MG, SG的积极和消极离子模式描述在图
血清基峰色谱图的各种组织。对照组(a) (CG)、模型组(b) (MG)和(c) SD管理组(SG)的积极模式和(d) CG, (e)毫克,(f) SG -模式。
在这个实验中,然而算法用于代谢组学数据的分类。每组数据的向量空间模型表示成向量形式。如图
然而,算法模型在这个实验中,<我nline-formula>
欧氏距离计算相似度方法,向量内积,和夹角余弦和他们的公式如下:
在KNN-based代谢组学数据分类研究中,交叉验证方法应用于完成资讯分类评价模型。部分样本作为训练集数据,剩下的作为测试数据计算分类准确率。需要执行上述过程,直到每个样本预测一次,只有一次。交叉验证的目的是获得一个可靠和稳定的模式。4倍交叉验证的方法被用于这项研究。数据集被分为四组,和验证实验完成了四次。数据的一个副本被用来测试模型在每个实验中,而其余三个数据副本被用来训练模型。
最终,两个资讯模型于2012年建立了Matlab软件(一个模型为正离子模式,另一个用于负离子模式)。数据矩阵包含3253维度数据点在正离子模式下和1045维数据点在负离子模式下。24个样本分配给三个类别。分类准确率为95.8%(23/24)在正离子模式下(8在CG正确样品,7正确的样品在MG,八个正确的样品和一个错误的毫克样品在SG)和91.7%(22/24)在负离子模式下(八正确的样品在CG,六正确的样品在MG,八个正确的样品和两个错误的毫克样品在SG)。这些结果表明,两个资讯模型是准确和可靠的。
OLPS-DA模型被用来检测潜在的生物标记物,探讨SD对风湿性关节炎大鼠的代谢途径的影响。OPLS-DA分数图所示数据
正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)分数的血清代谢分析的所有组。(黑色三角形)CG和(红圈)毫克(a)积极的模式和(b)消极的模式。OPLS-DA S-plots (c)积极和消极(d)模式。CG:对照组;MG:模型组(<我nline-formula>
的S-plots OPLS-DA数据所示
潜在生物标志物与RA的老鼠CG和MG之间。
| 不。 | RT |
测量质量 | 错误 |
分子 |
确认 | 贵宾 | 应急服务国际公司模式 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (1) | 3.47 | 933.0125 | 4.6 | C20.H29日N10O23P5 | 鸟嘌呤核苷pentaphosphate腺苷 | 1。4 | + |
| (2) | 4.87 | 606.3497 | 4.3 | C26H43N11O6 | Dynorphin B (6 - 9) | 1。7 | + |
| (3) | 4.69 | 761.3036 | 1。1 | C39H44N4O12 | 胆红素葡糖苷酸 | 1。3 | + |
| (4) | 1.97 | 566.4172 | 1。4 | C29日H60没有7P | LysoPE (0:0/24:0) | 1。1 | + |
| (5) | 2.18 | 442.0211 | 9.0 | C10H15N5O11P2 | 鸟苷二磷酸 | 1。5 | − |
| (6) | 5.27 | 283.2648 | 1。8 | C18H36O2 | 硬脂酸 | 2。3 | − |
| (7) | 4.82 | 423.3265 | 0.9 | C29日H44O2 | alpha-Tocotrienol | 3.5 | − |
| (8) | 4.41 | 327.2318 | 3.7 | C22H32O2 | 二十二碳六烯酸 | 4.6 | − |
| (9) | 4.48 | 373.2375 | 2。4 | C23H34O4 | Calcitroic酸 | 1。0 | − |
| (10) | 4.28 | 482.9574 | 8.1 | C9H15N2O15P3 | 三磷酸尿苷 | 1。4 | − |
| (11) | 4.69 | 301.2370 | 4.7 | C17H34O4 | 毫克(0:0/14:0/0:0) | 1。0 | − |
| (12) | 5.39 | 309.2804 | 1。6 | C20.H38O2 | Eicosenoic酸 | 1。2 | − |
在所有团体的热图的潜在生物标志物。CG:对照组;MG:模型组;SG: SD管理组。(一)鸟苷pentaphosphate腺苷;(b) dynorphin b (6 - 9);(c)胆红素葡糖苷酸;(d) LysoPE (0:0/24:0);鸟苷二磷酸(e);(f)硬脂酸; (g) alpha-tocotrienol; (h) docosahexaenoic acid; (i) calcitroic acid; (j) uridine triphosphate; (k) MG (0:0/14:0/0:0); (l) eicosenoic acid.
三磷酸尿苷(UTP) RNA合成的原料。UTP和维生素B12被报道有重大影响压缩神经痛的治疗。与维生素B12独自管理相比,UTP的组合和维生素B12有更多的显著优势在缓解疼痛的病人在研究期间没有严重不良事件(
Calcitroic酸代谢物的1,25 (OH)2D3,这是维生素d 1的活性形式,25 (OH)2D3有许多生理功能,如增加钙和磷的吸收,促进生长和骨骼钙化,维持正常水平的柠檬酸血,防止肾代谢(氨基酸的损失
Dynorphin B(动力学)是一种内源性阿片肽(bgi)广泛分布在中枢神经系统和周围神经系统。bgi的为不同的受体,选择性和直流发电机是一个类型<我talic>
κ受体配体。外围RA炎症导致免疫细胞的数量增加(T细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、单核细胞)。迁移到炎症区域的免疫细胞可以合成大量的bgi。同时,炎症反应促进bgi的合成受体的背根神经节(DRG)和运输这些受体的周围神经的炎症。bgi的激活受体后,他们可以作为RA的止痛剂(
二十二碳六烯酸(DHA)是一种人体必需的多不饱和脂肪酸。DHA有多种生物活性如协助大脑细胞发育,减缓衰老,改善血液循环,降低血脂。此外,DHA可能预防风湿性关节炎。据报道,DHA能抑制骨骨髓来源的巨噬细胞的增殖和分化(桥梁养护管理系统)和诱导成熟破骨细胞的凋亡。最终,DHA导致骨吸收细胞的数量减少(
UTP的失调,calcitroic酸、甘油炸药,DHA水平可能导致一系列的体内代谢途径的变化相关。然而,经过政府的SD,他们的水平接近正常,这表明SD成功改善RA通过调节这四个潜在的生物标记物的水平。
总之,SD显示出良好的治疗效果在风湿性关节炎大鼠佐剂引起的。然而算法用于代谢组学数据进行分类,取得了较高的分类精度在正面和负面两种光谱。结果表明本研究资讯模型是可靠的。总共12个潜在生物标志物,UTP, calcitroic酸、甘油炸药,DHA被认为与在RA SD大鼠的治疗效果。需要进一步调查以确定这四个生物标记物之间的关系,来推断SD RA治疗的完整的代谢途径。
作者宣称没有利益冲突
这项工作得到了国家自然科学基金(30760299号,81560702),内蒙古自然科学基金(没有。2017 bs0809),学校项目内蒙古民族大学(没有。NMDYB1727),内蒙古重点实验室的开放课题天然产物化学和功能分子的合成(没有。MDK2017044),蒙古医学信息研究基于机器学习算法(MDXK004)。