基于网络药理学和分子对接探...方黄精大蜜丸对抗衰老的机制_陈高策.pdf

135 研究探讨食品工业 2023 年第44卷第 2 期基于网络药理学和分子对接探讨复方黄精大蜜丸对抗衰老的机制陈高策1#，吴鑫雨1#，陈永2，宋子乐1，吴超1，梁泽华1*1.浙江中医药大学药学院（杭州 311499）；2.浙江民泰医药有限公司（杭州 311200）摘要运用网络药理学和分子对接技术探讨复方黄精大蜜丸的抗衰老机制。使用TCMSP数据库获得复方黄精大蜜丸各成分的活性成分及对应靶点,从Gene Cards数据库中筛选获得衰老的相关靶点。使用String平台及Cytoscape 3.9.1软件制作PPI网络;使用David平台对交集靶点进行GO与KEGG富集分析。使用AutoDock Vina 1.1.2对复方黄精大蜜丸的核心成分与核心靶点分子对接验证。结果表明,复方黄精大蜜丸通过槲皮素、山奈酚、异鼠李素核心成分作用于AKT1、TNF、IL6等核心靶点,参与PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路等通路。分子对接结果表明,大蜜丸中关键成分与核心靶点均有良好的结合活性。复方黄精大蜜丸可能通过发挥RNA聚合酶II启动子转录的正调控、基因表达的正向调控等作用从而达到抗衰老的目的。关键词复方黄精大蜜丸;抗衰老;网络药理学;KEGG分析;GO分析;分子对接 Anti-aging Mechanism of Compound Huangjing Big Honeyed Pills Based on Network Pharmacology and Molecular DockingCHEN Gaoce1#,WU Xinyu1#,CHEN Yong2,SONG Zile1,WU Chao1,LIANG Zehua1*1.Zhejiang Chinese Medicine University(Hangzhou 311499);2.Zhejiang Mingtai Pharmaceutical Co.,Ltd(Hangzhou 311200)Abstract Using network pharmacology and molecular docking technology,explore the anti-aging mechanism of Compound Huangjing Big Honeyed Pills.The active ingredients and corresponding targets of each component of Compound Huangjing Big Honeyed Pills were obtained using the TCMSP database,and the aging-related targets were screened from the Gene Cards database.The PPI network was constructed using the String platform and Cytoscape 3.9.1 software;GO and KEGG enrichment analysis was performed on the intersection targets using the David platform.Used AutoDock Vina 1.1.2 to verify the core components and core targets of Compound Huangjing Big Honeyed Pills by molecular docking,the results showed that Compound Huangjing Big Honeyed Pills acted on core targets such as AKT1,TNF,IL6 through the core components of quercetin,kaempferol and isorhamnetin,and participated in PI3K-Akt signaling pathway,MAPK signaling pathway and other pathways.Molecular docking results showed that the key components in Big Honeyed Pills had good binding activity to the core target.Compound Huangjing Big Honeyed Pills may achieve anti-aging effect by exerting the positive regulation of RNA polymerase II promoter transcription and gene expression.Keywords compound Huangjing Big Honeyed Pills;anti-aging;network pharmacology;KEGG analysis;GO analysis;molecular docking#共同第一作者；*通信作者黄精是常用的药食同源中药，有多种活性物质。将黄精制成蜜丸最早记载于太平圣惠方1中。徐宇琳等2对黄精的药食同源历史进行考究，考究发现黄精有补精髓、壮筋骨、延年益寿等补养之效。在现代药理研究中，黄精有增强免疫3、调节血糖血脂4、改善记忆5、防治骨质疏松6、抗癌7-8、抗衰老9、抗炎10-11等功效。而复方黄精大蜜丸是以黄精为主，辅以黄芪、人参、茯苓等药物制成的具有一定保健功效的产品。衰老是机体的组织器官受到各种因素的影响，导致结构和功能发生不可逆的退行性变化。同时衰老会导致各类疾病如阿尔茨海默病、癌症等的发生率指数级增长。老年人口基数和比重的不断提高，给公共医疗卫生和社会养老带来极大挑战。因此，延缓人类衰老速度具有极为重要的社会意义12。网络药理学是新兴学科，是一种基于疾病、药物、有效成分、靶点基因、靶点蛋白相互作用的系统的分析方法13。近年来广泛应用于中医药研究中，试验借助网络药理学的方法，研究以被称为“仙人余粮”的黄精作为主要成分的复方黄精大蜜丸，对抗衰老的潜在药效成分、作用靶点及信号通路，为黄精的多样化开发提供理论依据，开拓黄精作为保健食品的食品工业 2023 年第44卷第 2 期 136 研究探讨市场。1材料与方法1.1复方黄精大蜜丸的活性成分和靶点收集运用TCMSP数据库（https：/old.tcmsp- sapiens且已验证，将收集到的靶点名称转化为规范的基因ID。运用Cytoscape 3.9.1构建“药物-活性成分-靶点”网络图。1.2衰老相关靶点收集运用Gene Cards数据库（https：/www.genecards.org/）以“aging”为检索词进行检索以获得衰老相关靶点，Gene Cards数据库中Score值的高低和靶点与疾病联系的密切度呈正相关，根据经验最终筛选出Score值大于等于4.312 200 069的1 653个靶点纳入试验，将所得的靶点信息进行基因名和Uniprot ID的标准化，得到衰老的相关靶点。1.3“有效成分-疾病-靶点”网络图的绘制将复方黄精大蜜丸活性成分靶点和疾病靶点取交集，得到交集靶点，利用Cytoscape 3.7.2软件绘制“有效成分-疾病-靶点”网络图，根据degree值筛选出主要有效成分。1.4交集靶点PPI网络构建将药物与疾病交集靶点上传到STRING数据库（https：/string-db.org）进行PPI网络的构建，限定物种为“Homo sapiens”，隐藏游离节点，参数均为默认设置，得到PPI网络文件，将其导入Cytoscape 3.9.1作图并美化。1.5交集靶点GO和KEGG富集分析将交集靶点数据导入David平台（https：/david.ncifcrf.gov/home.jsp）限定物种为“Homo sapiens”分析其生物学过程与通路，将数据运用微生信平台（http：/ 1.5.7和PyMOL4.6.0对核心蛋白质进行去除水分子、金属离子，分离配体和受体，加氢，转化文件格式等操作。对接过程使用AutoDock Vina 1.1.2执行，将结果制成热图，并将结合能最低的模型运用PyMOL4.6.0进行可视化。2结果与分析2.1复方黄精大蜜丸的活性成分和靶点收集从TCMSP数据库中筛出药物活性成分，其中白芍活性成分6个、大枣活性成分15个、茯苓活性成分3个、桂枝活性成分5个、黄精活性成分6个、黄芪活性成分11个、麻黄活性成分12个、人参活性成分10个、生姜活性成分3个、松子仁活性成分1个。筛选得到活性成分靶点分别有白芍79个、大枣188个、茯苓20个、桂枝42个、黄精75个、黄芪189个、麻黄203个、人参102个、生姜47个、松子仁19个。去除重复后，共得到活性成分26种，活性成分靶点259个。2.2衰老相关靶点收集以“aging”为检索词在上述GeneCards数据库中进行检索，收集相关靶点，筛选得到相关靶点1 653个，将疾病靶点与活性成分靶点取交集，使用Venny2.1（https：/b.csic.es/tools/venny/）制作韦恩图最终得交集靶点160个，见图1。图1复方黄精大蜜丸活性成分靶点与衰老相关靶点韦恩图 2.3“有效成分-疾病-靶点”网络图的绘制图2“有效成分-疾病-靶点”网络图 137 研究探讨食品工业 2023 年第44卷第 2 期表1复方黄精大蜜丸主要的活性成分信息MOL ID化合物名称化合物类别度值MOL 000098槲皮素黄酮类52MOL 000422山奈酚黄酮类28MOL 000354异鼠李素黄酮类21使用Cytoscape 3.9.1对160个交集靶点进行“有效成分-疾病-靶点”网络图的绘制，见图2。根据度值筛选较为重要的活性成分，其中，槲皮素、山奈酚、异鼠李素的度值明显较高，这些成分可能是复方黄精大蜜丸抗衰老的核心成分，见表1。图2中，方形图标代表疾病与药物的交集靶点，周围的圆形图标代表药物的各个组分。图形的大小由degree值决定，degree值越大图形越大。2.4交集靶点PPI网络构建将上述160个交集靶点导入STRING数据库，获取PPI网络图，去除游离靶点后，导入Cytoscape 3.9.1进行直观的拓扑分析，节点的大小和颜色的变化根据degree值而设定，degree值越大节点面积越大，颜色越深，反之节点面积越小，颜色越浅；边线条的粗细和颜色的变化由Combined Score值决定，Combined Score越高连线越粗，颜色越深，反之连线越细，颜色越浅，见图3。将degree值排名前7的蛋白筛选出来，见表2，复方黄精大蜜丸可能主要通过这些靶点起抗衰老的作用，认为这些靶点是复方黄精大蜜丸抗衰老的核心靶点。图3复方黄精大蜜丸抗衰老靶点PPI网络 表2PPI网络中degree值排名前7的靶点蛋白质度值介值紧密度AKT11200.061 249 6140.803 030 303TNF1160.035 301 5260.775 609 756IL61140.037 515 3990.775 609 756TP531090.025 649 7290.742 990 654IL1B1030.023 674 1430.736 111 111CASP31020.021 853 4770.726 027 397VEGFA1020.014 162 1440.719 457 0142.5交集靶点GO和KEGG富集分析运用David数据库对复方黄精大蜜丸抗衰老相关靶点进行信号通路分析。运用微生信进行可视化处理后，得到GO分析和KEGG分析图，见图4和图5。可见“交集靶点”参与的生物学过程（BP）主要包括等RNA聚合酶II启动子转录的正调控，基因表达的正向调控，信号转导，对药物的反