基于网络药理学的“黄芪—当...对抗肾纤维化的作用机制研究_周森.pdf

中国现代应用药学 2023 年 1 月第 40 卷第 2 期 Chin J Mod Appl Pharm,2023 January,Vol.40 No.2 179 基于网络药理学的“黄芪-当归”药对抗肾纤维化的作用机制研究 周森1,2，李侃1,2，安海倩1,2，刘明龙1,2，王喆1,2，刘天喜1,2*(1.兰州大学第一医院肾病科，兰州 730000；2.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000)摘要：目的 基于网络药理学的方法探讨“黄芪-当归”药对抗肾纤维化(renal fibrosis，RF)的作用机制。方法 基于中药系统药理学技术平台(TCMSP)检索并筛选“黄芪-当归”药对的潜在活性成分，结合 SwissTargetPrediction 数据库，获得潜在活性成分所对应的作用靶点，并与通过 GeneCards 和 OMIM 数据库检索获得的 RF 相关靶点进行映射，获得“黄芪-当归”药对抗 RF 的潜在作用靶点，对得到的靶点通过 STRING 数据库构建蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction，PPI)网络，并筛选核心靶点和 Hub 靶点；利用 DAVID 数据库对核心靶点进行基因本体论和 KEGG 通路富集分析，通过构建“药对-活性成分-核心靶点-通路”网络，并利用分子对接技术对关键靶点和化合物的相互作用进行验证，系统阐释“黄芪-当归”药对抗 RF 的作用机制。结果 基于 TCMSP 和 SwissTargetPrediction 数据库，共获得“黄芪-当归”药对 60 个潜在活性成分和 763 个作用靶点，通过与 RF 相关靶点进行映射，获得 352 个交集靶点。通过构建 PPI 网络并进一步筛选，获得“黄芪-当归”药对抗 RF 的 30 个核心靶点和 9 个 Hub 靶点，包括 MMP9、IL6、EGFR、CASP3、MMP2 等。核心靶点 KEGG 分析结果表明“黄芪-当归”药对可能通过 TNF、ErbB、FoxO、MAPK、PI3K-Akt、HIF-1 等与炎症、免疫相关的信号通路而发挥抗 RF 的作用。将关键活性成分和靶点进行分子对接，提示活性成分与靶点间具有较好的结合活性。结论 本研究初步明确了“黄芪-当归”药对多成分、多靶点、多通路抗 RF 的复杂过程，为系统研究其抗 RF 的药效物质基础及作用机制奠定基础。关键词：黄芪；当归；肾纤维化；作用机制；网络药理学 中图分类号：R966 文献标志码：A 文章编号：1007-7693(2023)02-0179-12 DOI:10.13748/ki.issn1007-7693.2023.02.005 引用本文：周森,李侃,安海倩,等.基于网络药理学的“黄芪-当归”药对抗肾纤维化的作用机制研究J.中国现代应用药学,2023,40(2):179-190.Study on the Anti-renal Fibrosis Mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix Based on Network Pharmacology ZHOU Sen1,2,LI Kan1,2,AN Haiqian1,2,LIU Minglong1,2,WANG Zhe1,2,LIU Tianxi1,2*(1.Department of Nephrology,First Hospital of Lanzhou University,Lanzhou 730000,China;2.First Clinical Medical College of Lanzhou University,Lanzhou 730000,China)ABSTRACT:OBJECTIVE To explore the action mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix in the treatment of renal fibrosis(RF)by means of network pharmacology.METHODS Based on TCMSP,the potential active components of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were searched and screened.Combined with SwissTargetPrediction database,the action targets were obtained,and mapped with the RF related targets retrieved from GeneCards and OMIM databases to obtain the potential action targets.The protein-protein interaction(PPI)network was constructed through STRING database,and the core targets and Hub targets were screened;DAVID database,Gene Ontology and KEGG pathway enrichment analysis were carried out on the core targets.By constructing the“drug pair-active ingredient-core target-pathway”network,together with molecular docking technology,the interaction between key targets and compounds were verified,and the mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix against RF was further systematically explained.RESULTS Based on TCMSP and SwissTargetPrediction databases,a total of 60 potential active components and 763 action targets of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were obtained.There were 352 intersection targets obtained by mapping with RF related targets.Through the construction of PPI network and further screening,30 core targets and 9 Hub targets of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix against RF were obtained,including MMP9,IL6,EGFR,CASP3,MMP2 and so on.The results of KEGG analysis of the core target showed that Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix might play an anti-RF role through TNF,ErbB,FoxO,MAPK,PI3K-Akt,HIF-1 and other signal pathways related to inflammation and immunity.The molecular docking of the main active ingredients and the targets revealed they were highly active to bind.CONCLUSION The 基金项目：甘肃省青年科技基金计划(20JR5RA350)作者简介：周森，女，硕士，主治医师 E-mail: *通信作者：刘天喜，男，主任医师 E-mail:liutianxi2018 180 Chin J Mod Appl Pharm,2023 January,Vol.40 No.2 中国现代应用药学 2023 年 1 月第 40 卷第 2 期 result of the study preliminarily verified the mechanisms of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix in treatment of RF through multi-ingredients,multi-target and multi-pathway interactions,and lay foundation for further studies on the material basis and mechanism of action.KEYWORDS:Astragali Radix;Angelicae Sinensis Radix;renal fibrosis;action mechanism;network pharmacology 肾纤维化(renal fibrosis，RF)是因炎症、氧化应激、细胞凋亡等多因素引起的肾脏受损后，活化的肾脏固有细胞产生并释放大量的趋化因子和炎症因子，诱导促纤维细胞因子的产生；此外，炎症因子促使肾小管细胞凋亡，成纤维细胞分泌大量胶原成分以修复受损的肾脏组织，在此过程中，细胞外基质过度生成并沉积而形成愈合瘢痕组织，造成 RF1-3。RF 是多种肾脏疾病发展至终末期肾病的共同病理改变，其所引起的炎细胞浸润、肾实质细胞损害等会进一步加重肾损伤和 RF，最终发展为肾衰竭4。RF 一旦形成很难逆转，患者需终生透析或进行肾移植以维持生命，严重影响患者的生活质量，并造成巨大的经济压力。因此，尽早预防和延缓 RF 的发生具有重要的经济学意义和深远的社会学价值。目前，现代医学对 RF的治疗主要基于抑制因炎症而引起的相关细胞因子的释放及纤维细胞的活化和细胞外基质的沉淀等，临床上多采用西药如激素、干扰素等抗 RF，但疗效较为局限5-6。依据其临床表现 RF归属于中医学“虚劳”“水肿”“癃闭”等范畴，为机体邪盛正虚所致，正虚、毒浊、瘀血是其重要病理因素，因而治疗关键在于健运脾气、补益肾气、祛湿化浊、活血化瘀7。“黄芪-当归”药对是常用的气血双补药对，黄芪味甘性平，具有益气养元、祛邪扶正等功效；当归味甘性温，补血活血8。现代药理学研究表明，黄芪、当归及其有效成分具有缓解 RF、保护肾脏组织损伤的作用9。查阅文献发现对于单味药黄芪和当归抗 RF 作用机制的研究仅仅停留在基于单靶点和单个信号通路，而对“黄芪-当归”药对协同抗 RF 作用机制的研究鲜有报道，对“黄芪-当归”药对抗 RF 复杂的作用机制网络研究更是处于空白10。基于“黄芪-当归”药对抗 RF 多成分、多靶点、多通路的作用特点，本研究采用网络药理学的方法，筛选获得“黄芪-当归”药对抗RF 的关键靶点，构建“药对-成分-靶点-通路”网络，探讨“黄芪-当归”药对抗 RF 的协同网络机制，以期为其作用机制的深入研究及临床应用提供参考。1 方法 1.1 化学成分收集与筛选 依托西北农林科技大学王永华教授团队开发的中药系统药理学分析平台(TCMSP，http:/ TCMSP 数据库检索并获得黄芪和当归的化学成分，并以 ADME 参数中口服生物利用度(oral bioavailability，OB)30%和类药性(drug-likeness，DL)0.05 为筛选