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春天来了，春暖花开，路边的花都开了，朋友们有没有发现路边枝头的小黄花？那么小编就来考考你们了，你们知道路边开的黄花是迎春还是连翘？是不是许多人把连翘与迎春弄混了呢，现在小编就给就给大家科普一下：迎春是木犀科茉莉花属，连翘是木犀科连翘属。迎春的花每朵有6枚花瓣；连翘只有4枚花瓣，而且连翘茎内中空。最重要的是连翘（Forsythia suspense，Thunb.）是常用作解热抗炎的经典中药。而连翘苷（Phillyrin）为连翘的干燥果实的提取物，主治清热解毒，消肿散结。那么连翘苷还有没有其他用处呢？下面我们就来看一篇连翘苷在心脑血管疾病中的妙用。
这篇文章是：Functional Gene Module-Based Identification of Phillyrin as an Anticardiac Fibrosis Agent（基于功能基因模块的连翘苷作为抗心脏纤维化药物的鉴定）。这篇文章2020年发表在Frontiers in Pharmacology，IF是4.225。
研究思路
心脏纤维化（Cardiac fibrosis，CF）严重影响心脏病的治疗效果，是临床治疗中亟待解决的问题。目前，有效寻找抗CF药物的方法还不多见。本研究旨在构建一个表达CF核心病理过程的基因功能模块，并筛选能够降低基因功能模块表达的抗纤维化药物。
（1）参考前人研究（Kaur et al., 2016. doi:10.1161/ CIRCRESAHA.116.308643），选择三个CF标记基因Postn、Ddr2和Pdgfra来鉴定人类心脏基因组转录谱中相应的最高共表达基因。标记基因和共表达基因共同构成CF相关基因功能模块（CFGM）如下图所示。
（2）在一组心脏病的基因表达谱中检测功能模块与CF过程的相关性，以评估功能模块在心脏病中的参与程度。

（3）通过对连翘苷（二维结构见figure1A）诱导的转录谱中的模块进行富集分析，预测连翘苷的抗CF作用。
（4）采用心肌梗死动物模型（the mouse model of myocardial infarction，MI），实验验证连翘苷的心肌保护和抗心肌纤维化作用。研究表明连翘苷是一种新型的抗心肌纤维化药物。下面小编带大家一起看一下具体的结果呈现：
1. CFGM在心脏病转录谱中的过度表达
将CF标记基因与其共表达基因结合构建CF相关基因功能模块（CFGM，CF-related gene functional module）。根据前人研究，与活化的心脏成纤维细胞表型具有最强的相关性的三个基因Postn、Ddr2和Pdgfra被选为CF标记基因。CFGM共包含135个与CF过程激活密切相关的心脏特异性基因。
CF是多种心血管疾病发展过程中的核心病理改变，包括心肌梗死、高血压、风湿性心脏病、肥厚型心肌病和心力衰竭。因此，CFGM基因在涉及CF的疾病中应显著过度表达。
采用GSEA方法对不同心脏病样本（包括缺血性心脏病、非缺血性扩张型心肌病、败血症性心肌病、特发性扩张型心肌病和缺血性心力衰竭）的基因表达数据进行分析，验证了CFGM过度表达的可靠性（Table 1）。此外，考虑到后续试验中，连翘苷在动物模型中的抗纤维化作用也需要实验验证，所以本研究也对小鼠样品中CFGM的富集进行了试验。结果显示，在小鼠中当CF被激活时，CFGM在基因表达谱中显著富集（Table 1）。
2. 连翘苷作为治疗CF候选药物的预测研究
本研究通过检测连翘苷诱导的转录谱中CFGM的富集来评价连翘苷的抗CF作用。如果CFGM基因与连翘苷诱导的转录谱高度负相关，则连翘苷可减弱CF过程。
首先，CFGM是通过结合三个CF标记基因Postn、Ddr2和Pdgfra以及心脏组织中相应的最高共表达基因构建的（具体步骤详见材料和方法）。其次，从GEO数据库中提取连翘苷诱导的基因表达谱，并根据其差异表达值生成有序的基因表，用于进一步的富集分析。最后，用GSEA测定连翘苷基因序列中CFGM的富集程度，评价其抗纤维化作用。GSEA分析表明，连翘苷显著降低了大多数CFGM成员的表达（figure 1B），连翘苷可能是治疗CF的候选药物。
此外，在CFGM中使用连翘苷评估显著影响基因与CF的功能关联。显著调控的基因是富集分析前沿子集的成员（见材料和方法）。连翘苷可影响CFGM中的47个基因，这些基因都参与了CF过程。通过GO富集分析对连翘苷调控基因进行了鉴定。GO分析显示，这些基因显著参与与CF相关的生物过程，例如“整合素介导的细胞粘附”、“细胞外结构组织”和“血管生成”（figure 1C）。在Reactome数据库中对47个连翘苷调控基因进行了路径富集分析。发现这些基因参与了与19个基因相关的25条生物学途径（这些基因下调）。如figure 1D所示构建一个基因通路网络，其中12个基因和15条通路构成了网络中最大的连接成分，反映了连翘苷在相关功能中的高度参与。该网络表明连翘苷主要调节与细胞外基质形成和降解相关的功能。因此，连翘苷能够影响CFGM纤维化过程中的基因功能。
3. 连翘苷改善心脏功能和结构
建立大鼠心肌梗死后心肌纤维化模型（model），采用心电图和超声心电图检测连翘苷对心脏功能的影响，检测指标包括：左室收缩前壁（LVAWs）、左室舒张前壁（LVAWd）、左室收缩后壁（LVPWs）、左室舒张后壁（LVPWd）、左室收缩内径（LVIDs）、左室舒张内壁左室内径（LVIDd）、左室收缩末期容积（LVESV）、左室舒张末期容积（LVEDV）、射血分数（EF）和短缩分数（FS）。
研究发现，与sham组相比，model组的EF、FS、LVAWs、LVAWd和LVPWs值降低（figure 2A-D），而LVIDs、LVIDd、LVESV和LVEDV值升高（figure 2A、C、D），LVPWd没有差异（figure 2A，D）。这些数据显示了model组左心室结构和功能的病理改变。本研究选用具有抗纤维化作用的依那普利（Enalapril）作为阳性对照药物。连翘苷和依那普利治疗4周后，EF和FS明显改善，LVIDs、LVESV明显降低，LVAWs明显升高（依那普利组LVAWs无明显变化）。而其他指标未检测到明显变化（figure 2C，D）。结果显示连翘苷可通过调节心肌收缩指标改善心功能。
4. 连翘苷可减轻心肌梗死（MI）后的纤维化
进一步在MI大鼠中对连翘苷的抗纤能力进行检测。连翘苷治疗4周后，MI模型组心室的心肌梗死面积和动脉瘤变小（figure 3A）；心脏/体重比率降低（figure 3B）；HE染色显示梗死区的心肌细胞更加有序和更小（figure 3C）。Masson三色染色法用于检测左心室纤维化发现，model组胶原含量明显高于sham组，而连翘苷能显著降低胶原蛋白的含量（figure 3D）。动物实验进一步证实了连翘苷可减轻心肌梗死大鼠的纤维化过程，改善其心脏功能和结构。
总结
本研究构建了CFGM，分析了CFGM在心脏病诱导的转录谱中的作用。以连翘苷为研究对象，发现连翘苷能显著降低CFGM的表达，提示连翘苷可能是一种潜在的抗CFGM药物，并通过动物实验进一步证实了这点。
问题展望：本文现有的研究结果还不能阐明连翘苷抗CF作用的具体机制，因此需要继续研究影响连翘苷抗CF作用的相关分子机制。可以选择连翘苷调控基因进行qRT-PCR验证；应用基因敲除或基因过度表达与CF最相关的差异基因；再用动物实验和分子生物学技术进行进一步验证。
本研究结果为特异性功能基因模块在药物开发中的潜力提供了依据。总结一下本文元素：中药开发，生信分析，动物模型实验，各种热点应有尽有，强强碰撞，欢迎来锤！
文献出处：Wang L, Zhang W, Lu Z, Wang B, Li Y, Yang J, Li P, Zhao M. Functional Gene Module-Based Identification of Phillyrin as an Anticardiac Fibrosis Agent. Front Pharmacol. 2020 Jul 17;11:1077. doi: 10.3389/fphar.2020.01077.
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关键词
方法
结果
连翘苷
本研究
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