基于网络药理学探讨黄精防治痛风的机制_周艺璇.pdf

154 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 基于网络药理学探讨黄精防治痛风的机制 周艺璇，陈如一，李芬芬，夏道宗*(浙江中医药大学药学院，杭州 310053)摘要：目的 运用网络药理学和分子对接技术预测黄精防治痛风的有效成分作用靶点及通路。方法 利用 TCMSP 和Drugbank 数据库获取黄精活性成分及作用靶点，利用 TTD、OMIM 和 GeneCards 数据库获得痛风相关靶点，将两者输入Venny 2.1 中筛选得到黄精治疗痛风的核心靶点。通过 Cytoscape 3.8.0 软件构建“中药-成分-靶点-疾病”网络模型，STRING数据库构建 PPI 网络，Metascape 数据库进行 GO 与 KEGG 通路富集分析，并用 Autodock_vina 软件进行分子对接研究。最后，通过 LPS 结合 MSU 诱导 RAW264.7 细胞模拟体外痛风模型，并对预测结果进行验证。结果 预测共得到 13 种活性成分、90 个潜在靶点、1 139 个痛风相关疾病靶点，19 个黄精-痛风交集靶点，涉及 MAPK14、CAT、PPARG、NOS2、VEGFA 等，并推断其作用机制可能与 PI3K-Akt 信号通路、血小板激活信号通路、钙信号通路和雌激素信号通路等有关。分子对接结果表明，活性成分与核心靶点的结合能在10.44.6 kcalmol1，具有较好的结合能力。细胞实验显示，薯蓣皂苷元能够降低 p38 MAPK 及其上游 ERK1/2 磷酸化蛋白的表达。结论 黄精防治痛风的生物学机制可能与其调控核心靶点 MAPK14 有关。关键词：黄精；网络药理学；薯蓣皂苷元；分子对接；痛风 中图分类号：R285.5；R966 文献标志码：A 文章编号：1007-7693(2023)02-0154-09 DOI:10.13748/ki.issn1007-7693.2023.02.002 引用本文：周艺璇,陈如一,李芬芬,等.基于网络药理学探讨黄精防治痛风的机制J.中国现代应用药学,2023,40(2):154-162.Mechanism of Polygonati Rhizoma in Treatment of Gout Based on Network Pharmacology ZHOU Yixuan,CHEN Ruyi,LI Fenfen,XIA Daozong*(School of Pharmaceutical Sciences,Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou 310053,China)ABSTRACT:OBJECTIVE To predict the targets and pathways for the main active components of Polygonati Rhizoma in the treatment of gout based on network pharmacology and molecular docking.METHODS The active components and targets of Polygonati Rhizoma were obtained by TCMSP database and Drugbank database.Gout-related target genes were obtained using the TTD database,OMIM database and GeneCards database.Gout-related disease genes and targets of Polygonati Rhizoma were imported into Venny 2.1 to select the targets of Polygonati Rhizoma for gouty treatment.The network map of“TCM-component-target-disease”was constructed using Cytoscape 3.8.0 software.Polygonati Rhizoma-gout common targets were input into the STRING database to build the PPI network.GO and KEGG pathway enrichment analysis was performed using Metascape database,and molecular docking was performed with Autodock_vina software.Finally,The prediction results were verified by preparing an in vitro gout model of RAW264.7 cells induced by LPS combined with MSU.RESULTS Thirteen active components,90 potential targets,1 139 gout-related disease targets and 19 effective targets(including MAPK14,CAT,PPARG,NOS2,VEGFA,etc.)for gout control of Polygonati Rhizoma were predicted.The mechanism might be related to PI3K-Akt signaling pathway,platelet activation,calcium signaling pathway and estrogen signaling pathway.Molecular docking results showed that the binding energy of the active component to the core target was 10.4 4.6 kcalmol1,which had a good binding ability.Cell experiments further showed that diosgenin was able to reduce the expressions of p38 MAPK and its upstream ERK1/2 phosphorylated protein.CONCLUSION The prevention and treatment mechanism of Polygonati Rhizoma against gout might be related to the core target MAPK14.KEYWORDS:Polygonati Rhizoma;network pharmacology;diosgenin;molecular docking;gout 基金项目：国家自然科学基金项目(82074085，81673656)；国家级大学生创新创业训练计划项目(202110344016)；江山市农业农村局委托项目(2021-HT-642)作者简介：周艺璇，女 E-mail: *通信作者：夏道宗，男，博士，教授 E-mail: 痛风是由于体内嘌呤代谢紊乱造成尿酸沉积引发的代谢性疾病，其发病机制复杂，现阶段难以治愈，只能预防或者缓解1。科学研究表明，以血浆中尿酸持续升高为特点的高尿酸血症是诱发痛风的主要原因，同时炎症与免疫相关机制也参与了痛风的发生发展，因此临床上一般通过使用控制血尿酸含量、促尿酸排泄或抗炎消肿的药品来减轻急性痛风发作所引起的病痛2。目前，痛风的防治以 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.2 155 非甾体类抗炎药、秋水仙碱、肾上腺皮质激素、别嘌醇等西药为主，但这些药物在发挥药效的同时，往往也伴随一定的不良反应，可能会损害胃肠道，引发呕吐出血，影响肾脏功能，甚至直接抑制骨髓造血，因此患者的依从性较差，且疗效不理想3。中医学上认为痛风归属于“弊病”，是由外感之邪残留在体内，气血不畅使得经脉堵塞，从而诱发剧烈的关节疼痛和肌肉酸痛4。与西医治疗不同，中医药防治痛风具有“多成分、多靶点、多通路”的优势，且不良反应较轻微。因此针对痛风的防治，研究人员正积极寻找中药代替品。黄精是百合科植物滇黄精 Polygonatum kingianum Coll.et Hemsl.、黄精 Polygonatum sibiricum Red.或多花黄精 Polygonatum cyrtonema Hua 的干燥根茎，是药食两用的一味中药，其味甘、性平，主入肺、脾、肾三经，具有“安五脏、补诸虚”的功效5。此外，黄精还具有强筋骨、通经络的作用，在中医辨证论治理论思想的指导下，在治疗痹病的处方中发挥重要作用6-7。但是黄精中的药效物质与痛风疾病之间的作用机制目前尚不十分清楚。网络药理学运用在线数据库与计算机模拟，以多视角分析药物的有效成分与疾病靶点之间的联系，能够系统全面地研究药物的功能和作用机制8。因此，本实验以黄精为研究对象，利用网络药理学与分子对接技术，预测黄精防治痛风的药效物质与核心靶点，探索黄精预防与治疗痛风的潜在作用机制。1 材料 1.1 细胞株 小鼠巨噬细胞 RAW264.7 购自美国菌种保藏中心(ATCC，VA)。1.2 药物与试剂 薯蓣皂苷元(成都曼斯特生物科技有限公司，批号：MUST-20052201)；秋水仙碱(上海阿拉丁生化科技有限公司，批号：G1514018)；MSU 晶体原液(批 号：BC8R7559)、脂 多 糖(LPS)(批 号：014M4019V)均购自美国 Sigma-Aldrich 公司；CCK8 细胞计数试剂盒(广州赛国生物科技有限公司，货号：EK-5103-10000T)；DMEM/高糖培养基(批号：11995065)、胎牛血清(批号：1914970)均购自美国 Gibco 公司；RIPA 裂解液(强)、蛋白酶抑制剂、磷酸酶抑制剂、BCA 蛋白定量试剂盒均购自北京康为世纪生物科技有限公司，批号分别为00021509，00051508，34721，50206；Power Bloter 1-StepTM Transfer Buffer(5X)(美国 Invitrogen 公司，批号：PB7100)；Erk1/2、P-Erk1/2、p38 MAPK、P-p38 MAPK、GAPDH 均购自美国 Cell Signaling Technology 公司，批号分别为 28，24，9，13，8。1.3 数据库 TCMSP 数 据 库(https:/old.tcmsp- 据 库(https:/www.drugbank.ca/)；Uniprot 数据库(https:/www.uniprot,org/)；TTD 数据 库(https:/db.idrblab.org/ttd/)；OMIM 数 据 库(http:/www.omim.org/)；GeneCards数 据 库(https:/www.genecards.Org/)；STRING 数 据 库(https:/string-db.org/cgi/input.Pl)；Metascape 数据库(http:/metascape.org/gp/index.html/main/step1)和 PDB 数据库(http:/www.rcsb.org/)。1.4 仪器 Synergy H1 多功能微孔板检测仪(美国伯腾仪器有限公司)；BS224S 型电子天平(万分