论文部分内容阅读
目的:慢性肾脏病在人群中的发病率呈逐年增加之势,已成为危害人类健康的严重公共卫生问题。高继宁教授从事中医肾病工作多年,有着丰富的临床经验,常用大黄、水蛭配伍治疗慢性肾脏病。本文通过网络药理学研究方法构建“药物-化合物-靶点-疾病”的复杂网络关系,预测大黄-水蛭药对防治慢性肾脏病的可能活性成分和潜在作用靶点,研究其防治慢性肾脏病的作用机制。方法:首先,运用中药系统药理学数据库与分析平台及文献检索收集大黄、水蛭的活性化合物,将其导入PubChem数据库获得其标准化合物名称及SMILES格式,并通过SwissADME平台筛选满足口服生物利用度及类药性特征要求的有效活性化合物,在SwissTargetPrediction平台及TCMSP数据库获取有效活性化合物的作用靶点,使用Uniprot数据库将上述作用靶点统一转换为基因名称,去重整理。随后,将TTD、DrugBank、DisGeNET、OMIM数据库收集到的与慢性肾脏病相关靶点蛋白相合并,得到与慢性肾脏病相关的靶点蛋白。利用jvenn平台获取大黄、水蛭防治慢性肾脏病的潜在关键靶点。通过Cytoscape3.7.2软件构建“药物-化合物-靶点-疾病”网络,并通过STRING平台进一步明确关键靶点蛋白的互相之间作用关系。最后,将筛选出的关键靶点导入DAVIDv6.8数据库,对关键靶点进行基因本体功能富集分析和代谢通路富集分析。从而系统分析“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的网络药理学作用机制。结果:1.“大黄-水蛭”药对的有效活性化合物及作用靶点:通过SwissADME平台共筛选得到符合口服生物利用度及类药性特征要求的有效活性化合物28个,包括了大黄26个,水蜂2个,在SwissTargetPrediction平台及TCMSP数据库共获得“大黄-水蛭”药对的675个有效活性化合物作用靶点。2.慢性肾脏病相关的疾病靶点蛋白:通过TTD、DrugBank、DisGeNET、OMIM数据库共筛选得到1329个与慢性肾脏病相关的靶点蛋白。3.“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的潜在关键靶点:通过jvenn平台获得67个“大黄-水蛭”药对与慢性肾脏病共有的靶点靶点,即为“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的潜在关键靶点。4.“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的“药物-化合物-靶点-疾病”网络构建:基于Cytoscape3.7.2软件构建“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的“药物-化合物-靶点-疾病”网络。该网络共含有98个节点和255条边,包含1个疾病节点,2个药物节点,28个活性化合物节点,67个靶点节点。对其进行网络拓扑学分析,化合物的介度中心性、紧密度中心性、度值中位数分别为0.00564757、0.38039216、5.5,共有10个活性化合物符合核心活性化合物的筛选条件,分别为泽兰黄醇、白皮杉醇、丹叶大黄素、大黄酚、大黄素、10 β-羟基-6β-异丁酰喃佛术烷、大黄素甲醚、大黄素蒽酮、大黄酸、决明内酯。靶点的介度中心性、紧密度中心性、度值中位数分别为 0.00236264、0.43891403、2,位于其上的靶点有 PPARG、MMP3、MMP9、CYP2C19、EGFR、ALPL、ABCG2、ABCB1、ADHIC、MPO、LDHA、MMP2、HDAC8、ADAM17、ACE、RET、FLT1、AHR、EGLN1、TP53、APP、MAPT、ECE1、MME、CYP1A2、SHBG、SLC13A5、FADS1,而符合条件度值排名前五的分别为EGFR、MMP9、MMP2、LDHA、ABCB1。5.交集靶点蛋白的相互作用网络:通过STRING平台获得关键靶点蛋白的互相之间作用关系,利用Cytoscape3.7.2软件对其进行可视化,介度中心性、紧密度中心性、度值中位数分别为0.00374192、0.7173913、40,则在该网络中发挥关键作用的靶点有 SIRT1、MMP2、CCL2、PDGFRB、IL1B、STAT3、TP53、REN、EGFR、FLT1、APP、PPARG、ACE、NOS3、CXCL8、PSEN1、CTNNB1、DPP4、MMP9、TLR4、SPP1、TNF、HIF1A、ITGB3、VEGFA、MMP3。由上述数据对比发现可知,EGFR、MMP9、MMP2于“药物-化合物-靶点-疾病”网络及蛋白相互作用网络中均处于核心地位,推测其为“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病的核心作用靶点。6.富集分析结果:通过David数据库获得271条生物过程条目、44条细胞组成条目、59条分子功能条目,主要涉及RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、质膜、蛋白质结合等,绝大多数靶点富集集中在HIF-1信号通路、NOD样受体通路、Toll样受体信号通路、TNF信号通路、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路、MAPK信号通路等56条信号通路。结论:本研究利用网络药理学技术初步探讨了“大黄-水蛭”药对通过多成分、多靶点、多层次整体调控多条信号通路,发挥抗炎、抗纤维化、抗氧化、抗癌、调节免疫等多种机制协同作用于慢性肾脏病的复杂网络过程。为“大黄-水蛭”药对防治慢性肾脏病提供了重要的科学依据,具有一定的指导意义。