修回日期: 2023-10-03
接受日期: 2023-10-23
在线出版日期: 2023-10-28
"黄连-木香-肉豆蔻"(Huanglian-Muxiang-Roudoukou, HMR)组方出自《小儿药证直诀》, 能改善溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)临床症状, 采用网络药理学等方法研究其具体的生物学作用机制有助于更好地挖掘中医药资源, 促进中药防治UC的现代化开发与应用.
通过基因表达综合数据库(gene expression omnibus, GEO)中的基因芯片分析结合网络药理学及分子对接方法探究HMR治疗UC的潜在分子机制.
采用GEO数据库获取UC芯片数据, 运用R语言综合分析筛选出疾病差异表达基因, 获得UC的疾病靶标数据库; 利用中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform, TCMSP)分别检索HMR的活性成分及其作用靶点; 取疾病差异表达基因与药物作用靶点间的交集基因, 通过Cytoscape 3.9.1软件构建"中药-活性成分-疾病-靶点"网络和蛋白互作(protein-protein interaction, PPI)网络并进行拓扑分析, 以此筛选出主要活性成分及核心靶点; 同时利用Metascapes数据库进行基因本体(gene ontology, GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书通路(kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集分析; 最后使用AutoDock vina软件对主要活性成分和核心靶点进行分子对接.
共筛选得到UC差异表达基因967个, HMR活性成分29种, 对应的靶点163个. "中药-活性成分-疾病-靶点"网络中有活性成分24个, 主要活性成分涉及槲皮素、豆甾醇、小檗碱、β-谷甾醇、巴马汀等; PPI网络中有蛋白26个, 核心靶点涉及白介素1β(interleukin-1β, IL-1β)、白介素6(interleukin-6, IL-6)、CC趋化因子配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2, CCL2]、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)、基质金属蛋白酶9(matrix metallopeptidase 9, MMP9)等; GO富集分析主要涉及脂多糖刺激变化等生物过程, 质膜外侧面等细胞成分, 细胞因子活性等分子功能; KEGG通路分析主要涉及TNF信号通路、核转录因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)通路、Toll样受体(toll-like receptor, TLR)信号通路等; 运用分子对接模拟证实排名前5的主要活性成分与核心靶点之间均具有较强的结合活性.
HMR可能是通过槲皮素、豆甾醇及小檗碱等多成分, 作用于IL-1β、IL-6、CCL2等多靶点, 调节TNF信号通路、NF-κB信号通路、TLR信号通路等多条信号通路, 从抗炎和调节肠道免疫等方面发挥对UC的治疗作用.
核心提要: 本研究基于生物信息学与网络药理学方法研究中医经典组方"黄连-木香-肉豆蔻"治疗溃疡性结肠炎的分子机制, 结果显示该组方治疗溃疡性结肠炎的作用机制可能与抑制炎症反应和调节肠道免疫功能有关.