基于网络药理学与分子对接探...”抗动脉粥样硬化的作用机制_戴舜珂.pdf

实验研究引用:戴舜珂，陈竞纬.基于网络药理学与分子对接探讨“蒲黄姜黄”抗动脉粥样硬化的作用机制J.湖南中医杂志，2023，39(4):150157.基于网络药理学与分子对接探讨“蒲黄姜黄”抗动脉粥样硬化的作用机制戴舜珂，陈竞纬(南京中医药大学附属苏州市中医医院，江苏苏州，215000)摘要 目的:通过网络药理学和分子对接技术对“蒲黄姜黄”抗动脉粥样硬化的作用机制进行探讨。方法:基于 TCMSP 数据库获取“蒲黄姜黄”的有效活性成分及靶点，通过 OMIM、GeneCards、DisGeNet、Drug-Bank 数据库挖掘动脉粥样硬化的潜在靶点，将药物与疾病靶点取交集后，利用 STING 数据库进行蛋白质蛋白质相互作用(PPI)分析，使用 语言进行基因本体(GO)功能及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析，最后使用 PyMOL、AutoDock Vina 进行分子对接。结果:共筛选出“蒲黄姜黄”有效成分 9 个，与动脉粥样硬化相关靶点 190 个，核心靶点为转录因子激活蛋白 1(JUN)、肿瘤蛋白 P53(IP53)、丝裂原激活蛋白激酶 1(MAPK1)、苏氨酸蛋白激酶(AKT1)等。GO 功能富集分析显示生物过程有 2438 个、细胞组分有97 个、分子功能有 252 个，共计 2787 个 GO 功能条目。KEGG 通路富集筛选得到信号通路 170 条，主要涉及血脂和动脉粥样硬化、流体剪切应力和动脉粥样硬化等。分子对接显示各个成分与靶点均能较好地结合，其中 AKT1 靶点与这些成分的结合强度最佳。结论:“蒲黄姜黄”可以多成分、多靶点、多通路地抗动脉粥样硬化。关键词 动脉粥样硬化;蒲黄;姜黄;分子对接;网络药理学 中图分类号 259.435 文献标识码 ADOI:1016808/jcnkiissn10037705202304035基金项目:江苏省苏州市科技计划项目(SYS2019108);南京中医药大学自然科学基金项目(XZ2020034)第一作者:戴舜珂，女，2020 级硕士研究生，研究方向:心血管病的临床研究通信作者:陈竞纬，男，主任中医师，硕士研究生导师，研究方向:心血管病的临床研究，Email:228500718 qqcomAntiatherosclerotic mechanism of Typhae“Pollenhizoma”Curcumae Longae:A study based on network pharmacology and molecular dockingDAI Shunke，CHEN Jingwei(Suzhou Municipal Hospital of Traditional Chinese Medicine，Nanjing University ofChinese Medicine，Suzhou 215000，Jiangsu，China)Abstract Objective:To investigate the antiatherosclerotic mechanism of Typhae“Pollenhizoma”Cur-cumae Longae based on network pharmacology and molecular docking.Methods:TCMSP database was used to obtainthe effective active components and targets of Typhae“Pollenhizoma”Curcumae Longae，and OMIM，GeneCards，DisGeNet，and DrugBank databases were used to obtain the potential targets of atherosclerosis.After the intersecting tar-gets were obtained for drug and disease targets，STING database was used for proteinprotein interaction analysis.language was used to perform gene ontology(GO)functional enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes andGenomes(KEGG)pathway enrichment analysis，and finally PyMOL and AutoDock Vina were used for molecular doc-king.esults:elated analysis obtained 9 effective components of Typhae“Pollenhizoma”Curcumae Longae and051第 39 卷第 4 期2023 年 4 月HUNAN JOUNAL OF TADITIONAL CHINESE MEDICINEVol.39No.4Apr.2023190 targets associated with atherosclerosis，and the core targets included JUN，TP53，MAPK1，and AKT1.GO functionalenrichment analysis obtained 2787 GO terms，among which there were 2438 biological processes，97 cellular compo-nents，and 252 molecular functions.KEGG pathway enrichment analysis obtained 170 signaling pathways，which mainlyinvolved blood lipids，atherosclerosis，and fluid shear stress.Molecular docking showed that each component could bindwell to the targets，among which AKT1 showed the best binding intensity to these components.Conclusion:Typhae“Pollenhizoma”Curcumae Longae exerts an antiatherosclerotic effect through multiple components，targets，andpathways.Keywordsatherosclerosis;Typhae Pollen;hizoma Curcumae Longae;molecular docking;network pharma-cology动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)是一种由高血压、糖尿病、肥胖、高血脂、吸烟和遗传因素、环境因素等多种因素共同调控所导致的疾病，其以脂质代谢失衡为病变基础，主要特征是动脉壁增厚和血管腔狭窄。根据2018 年中国心血管病报告，以动脉粥样硬化为基础所致的冠心病在心血管病患病率中居第二位1。AS 严重威胁人类健康，虽已有西药的一级预防、二级预防方案，但不良反应多，部分药物价格高昂，因此，安全有效地防治 AS 具有重要意义。中医学是中华民族的瑰宝，历经时间的沉淀和反复验证，具有独特的优势。中医学中无“动脉粥样硬化”病名的记载，但从其临床表现上看，可将其归为“胸痹”“心痛”“痹证”“厥证”等疾病范畴。现代医家大多认为，AS 的病机为痰瘀互结，以调气化瘀为治疗大法，多围绕痰瘀论治2。蒲黄与姜黄是治疗 AS 的常用药物，蒲黄化瘀止血、行血通经，善治因瘀血而致的心腹疼痛;姜黄活血行气、通经止痛，可治胸阳不振心脉闭阻之心胸痛。现代药理学研究表明，蒲黄具有抗凝、扩张血管、降脂、抗炎等作用3，姜黄具有调节血管功能、抗氧化等作用4。两药配伍，可增强活血化瘀之效，但目前对于二者配伍治疗 AS 的分子生物学作用机制尚不明确。基于此，本研究运用网络药理学与分子对接技术对“蒲黄姜黄”的作用靶点和 AS 相关疾病靶点进行筛选分析，初步探究“蒲黄姜黄”抗 AS 的作用机制，为临床实验提供基础，以更好地指导临床用药。1资料与方法1.1药物有效成分及靶点的筛选以“蒲黄”“姜黄”为关键词在中药系统药理学平台(TCMSP，ht-tps:/old.tcmspecom/tcmsp.php)中分别进行检索，根据药动学特性参数(ADME)进行活性成分筛选，主要以口服生物利用度(OB)30%且类药性(DL)0.18 为过滤条件。得到靶点后在 UniProt数据库进行基因符号的转换，从而统一靶点名称。1.2疾病相关靶点的筛选以“atherosclerosis”为关键词，挖掘 OMIM(https:/wwwomimorg/)、Gen-eCards(https:/wwwgenecardsorg/)、DisGeNet(ht-tps:/wwwdisgenetorg/)数据库中治疗 AS 的潜在靶点，然 后 检 索 DrugBank(https:/go drugbankcom/)数据库中治疗 AS 的临床一线药物作用靶点进行补充，合并且去重后得到疾病靶点。1.3“药物活性成分共同靶点”网络构建将“蒲黄姜黄”的有效活性成分靶点和动脉粥样硬化疾病靶点取交集，使用网络绘图工具(http:/bioin-formatics psb ugent be/webtools/Venn/)绘 制 韦 恩图。将交集靶点导入 CytoScape 3.8.2 构建“药物活性成分共同靶点”网络，并将其可视化。1.4蛋白质蛋白质相互作用(PPI)网络分析将上述获得的交集靶点提交至 STING 110(https:/stringdborg/)数据库，生物种类选择“Homo sapi-ens”，设置最小互相作用阈值为“highest confidence(09)”，去除网络中游离的节点，其他设置不变，构建 PPI 网络模型并下载。再导入 Cytoscape 3.8.2中，利用其插件 CytoHubba 筛选出度值排名前十的核心靶点。1.5基因本体(GO)功能和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析 软件可以实现生物信息学分析和结果的可视化。核心靶点的 Entrez基因 ID 使用“orgHsegdb”程序包确定，再使用“clusterProfiler”程序包对其进行 GO 功能和 KEGG通路富集，按照 P 值进行排序，P 值越小，越具有统计学意义。1.6分子对接从 PDB 数据库中搜索并下载所需的蛋白晶体结构，从 PubChem 数据库中获取所需的小分子 3D 结构，PyMol 2.5 能够提前对受体蛋白进151第 4 期戴舜珂，陈竞纬:基于网络药理学与分子对接探讨“蒲黄姜黄”抗动脉粥样硬化的作用机制行脱水、加氢等操作，预处理后再利用 AutoDockVina 软件进行分子对接验证，并得到结合模式图。2结果2.1“蒲黄姜黄”活性成分和潜在靶点分析经过筛选获得 9 种有效活性成分，其中蒲黄 6 个，姜黄3 个(见表 1)。再把成分与靶点进行匹配，得到蒲黄靶点 218 个，姜黄靶点 34 个，将这些靶点合并且删除重复值后，共得到 226 个药物靶点。表 1“蒲黄姜黄”化学成分序号化学成分OB/%DL来源MOL001040(2)5，7dihydroxy2(4hydroxyphenyl)chroman4one42.360.21 蒲黄MOL001439Arachidonic acid45.570.20 蒲黄MOL000354Isorhamnetin49.600.31 蒲黄MOL000358Betasitosterol36.910.75 蒲黄MOL0004