Int J Biol Macromol：蛹虫草多糖CM1抗动脉粥样硬化机制的综合生物信息学分析
2021-11-15 Vivi MedSci原创
蛹虫草多糖CM1调控脂质代谢、炎症反应和氧化还原酶多种途径，改善动脉粥样硬化，有助于解释蛹虫草子实体多糖的抗动脉粥样硬化作用等生物活性。
心血管疾病(CVD)是世界范围内死亡的主要原因，高脂血症、炎症和氧化应激是动脉粥样硬化病变形成的关键致病因素。目前，预防CVD的临床一线合成药物如他汀类药物的副作用越来越多，因此研究具有强抗动脉粥样硬化作用和低毒性的天然化合物尤为必要。
虫草类已经在中医中使用了几个世纪，其中蛹虫草被认为是某些有用化学成分的最古老来源之一。多糖是蛹虫草子实体水提物的主要活性成分之一，被发现具有抗炎、免疫调节和抗氧化活性。最近的研究表明，紫荆和蛹虫草水提取物具有潜在的降脂和保肝活性。然而，这些多糖的潜在作用机制尚不清楚。
微阵列技术结合生物信息学工具有助于阐明生物活性化合物的潜在作用机制。最近的研究表明，miRNAs和lncRNAs是强大的基因表达调节者。miRNA为单链非编码RNA，平均长度≤22个核苷酸。miRNAs通过碱基互补配对的形式与mRNA结合,促使mRNA降解或阻碍其翻译。LncRNA是一种含有miRNA应答元件的非编码RNA(＞200核苷酸)。lncRNA与miRNA相互竞争，从而在转录和转录后水平上调节基因表达。目前，提取自蛹虫草的多糖是否可以调节miRNA-lncRNA-mRNA的网络尚不清楚。
在之前的研究中，蛹虫草多糖CM1的结构特征已被阐明，它具有改善胆固醇外流的能力。近日在 Int J Biol Macromol（IF：6.953）发表的一项研究，假设这种多糖CM1可以通过调节RNA网络来缓解动物模型中的动脉粥样硬化，通过微阵列技术结合生物信息学分析和其他分子技术阐明了CM1的潜在作用机制。辛伐他汀是临床常用的抗高脂血症药物，具有抗炎和抗氧化活性，因而被选作阳性对照药物。
载脂蛋白E缺失(apoE - / -)小鼠被随机分为对照组(CD，饲料)、模型组(HFD，高脂饲料)、辛伐他汀组(SV，灌胃25 mg/kg/d)、多糖CM1低剂量组(CML, 25 mg/kg/d)、多糖CM1高剂量组(CMH, 100 mg/kg/d)。心脏和主动脉进行形态学染色，血浆用于TC、TG、TNF-α、ALT和AST活性检测。软件分析RNA表达谱，靶基因预测并构建竞争性内源性RNA (ceRNA)调控网络。qRT-PCR用于验证RNA，免疫组化和蛋白印迹用于进一步说明。
之前的研究已经证实CM1多糖主要由(1→4)-β-D-Glcp和(1→2)-α-D-Manp糖基组成。
主动脉的油红染色结果表明，CM1治疗显著降低了动脉粥样硬化斑块的形成，呈剂量依赖性。血浆生化显示，CM1显著降低小鼠血浆总胆固醇和甘油三酯水平。
综合生物信息学分析显示，CM1与脂质代谢、炎症反应、氧化还原酶活性、流体剪切应激等多种信号通路相互作用，发挥其抗动脉粥样硬化作用。分子技术分析显示，CM1通过增强抗氧化酶活性，增强脂质代谢相关蛋白（LDLR、SR-B1和LXRα/ ABC转运体）的表达，降低主动脉细胞间黏附分子-1和肿瘤坏死因子-α的表达，降低氧化产物含量。微阵列分析和生化数据表明，CM1可改善脂质代谢（ox-LDL），减轻炎症（TNF-α、ICAM-1、MOMA-2蛋白表达）和氧化应激（MDA、SOD、CAT）。
多糖CM1可在apoE−/−小鼠中以剂量依赖的方式改善动脉粥样硬化，apoE−/−小鼠是研究动脉粥样硬化的常用模型。基于综合生物信息学分析，CM1调控多种途径，包括脂质代谢、炎症反应和氧化还原酶。该研究有助于解释蛹虫草子实体多糖的抗动脉粥样硬化作用等生物活性。
文献来源：
Lin, P., Yin, F., Shen, N., et al. (2021). Integrated bioinformatics analysis of the anti-atherosclerotic mechanisms of the polysaccharide CM1 from Cordyceps militaris. International journal of biological macromolecules, S0141-8130(21)02337-0. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.175
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