基于网络药理学探讨枳术宽中胶囊治疗功能性消化不良的作用机制及分子对接验证

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyazhou
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目的:枳术宽中胶囊在长期对功能性消化不良(Functional Dyspepsia,FD)的临床应用中取得了满意的效果,但中药目前本身存在成分、作用机制众多,且相互之间作用尚不明确的特点,研究通过运用网络药理学理论,对枳术宽中胶囊中所含的白术、枳实、柴胡、山楂四味中药进行深入研究,以期能为枳术宽中胶囊治疗FD具体作用机制提供新的依据及研究方向。方法:基于中药系统药理学数据库(TCMSP)及查阅相关文献获取枳术宽中胶囊四种中草药的相关化学成分,利用Swiss ADME筛选合格的有效化学成分后在Swiss Target Prediction中获得化学成分的潜在靶点;通过Gene Cards、OMIM数据库检索FD疾病靶点;使用韦恩图交集处理得到疾病和药物的共同靶点,即研究药物治疗FD的潜在靶点;运用Cytoscape Version 3.7.2软件处理相关数据分别得到“药物-活性成分-靶点”网络图、“药物-疾病-靶点”网络,通过软件内置插件对网络进行量化分析,筛选出核心有效成分;利用STRING数据库绘制构建蛋白互作网络(protein protein interaction network,PPI)分析这些共同靶点之间的相互作用,找出潜在的关键基因;利用R软件中“org.Hs.eg.db”及“Clusterprofiler”R包进行基因本体论(Gene Ontology,GO)分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,初步分析枳术宽中胶囊治疗FD的作用机制;运用Auto Dock及Pymol对枳术宽中胶囊核心有效成分及关键靶点蛋白进行分子对接验证。结果:得到枳术宽中胶囊有效成分如下,白术6个、枳实22个、柴胡17个、山楂16个,去除重复共计60个有效活性成分,获得有效靶点基因954个。得到FD疾病相关靶点659个,韦恩分析后得到枳术宽中胶囊治疗FD的潜在作用靶点179个。通过对枳术宽中胶囊治疗FD相关可视化网络分析得到枳术宽中治疗FD可能的核心成分为异橙黄酮(Isosinensetin)、14-乙酰基各里光酰基-8-反式白术三醇(14-acetyl-12-senecioyl-2E,8Z,10E-atractylentriol)、5,7,4-三甲氧基黄酮(5,7,4’-Trimethylapigenin)、曲克芦丁(Troxerutin)、川陈皮素(Nobiletin)等。分析PPI网络可得SRC、HSP90AA1、TP53、STAT3、MAPK3、AKT1、EGFR、HRAS、MAPK1、VEGFA为预测的治疗核心靶点。GO分析筛选到3349项条目,靶点基因富集于生物学过程(biological process,BP)有2963条,主要集中于蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性的正调控(positive regulation of protein serine/threonine kinase activity)、肽基酪氨酸磷酸化(peptidyl-tyrosine phosphorylation)、肽基酪氨酸修饰(peptidyl-tyrosine modification)等;富集于细胞组成(cellular component,CC)有133条,主要集中于膜筏(membrane raft)、膜微区(membrane microdomain)、膜区域(membrane region)、谷氨酸能突触(glutamatergic synapse)、囊泡腔(vesicle lumen)等;分子功能(Molecular Function,MF)有253条,主要集中于蛋白酪氨酸激酶活性(protein tyrosine kinase activity)、跨膜受体蛋白酪氨酸激酶活性(transmembrane receptor protein tyrosine kinase activity)等。KEGG通路富集分析则显示靶点基因主要富集于PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、Rap1信号通路等发挥生物调节作用。分子对接显示筛选的枳术宽中核心有效成分与其对应靶蛋白具有较好的结合活性。结论:枳术宽中胶囊治疗FD的核心有效成分是异橙黄酮(Isosinensetin)、14-乙酰基各里光酰基-8-反式白术三醇(14-acetyl-12-senecioyl-2E,8Z,10E-atractylentriol)、5,7,4-三甲氧基黄酮(5,7,4’-Trimethylapigenin)、曲克芦丁(Troxerutin)、川陈皮素(Nobiletin)、甜橙黄酮(Sinensetin)、牵牛花色素(Petunidin)、咖啡酸(Caffeic acid)、3,4,5,7-四羟基-8-甲氧基黄酮(Sexangularetin)、黄烷酮(Eriodyctiol flavanone)。这些成分可能通过抗炎、抗氧化应激、调节胃肠蠕动、调节脑肠轴、调节肠道菌群、减轻水肿等机制来发挥作用。预测核心有效成分可能在膜筏、膜微区、膜区域、谷氨酸能突触、囊泡腔等位置通过SRC、HSP90AA1、TP53、STAT3、MAPK3等靶点,调节激酶活性、磷酸化、氨基酸修饰、磷酸酶结合等作用,进而调控PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、Rap1信号通路等发挥调节细胞凋亡、增殖的作用发挥治疗FD的作用。分子对接表明本研究预测核心有效成分与核心靶点蛋白有良好的结合活性。
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