摘 要:目的:基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探究羅布麻治療非酒精性脂肪肝的作用機(jī)制。方法:檢索中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及文獻(xiàn)獲取羅布麻活性成分及靶點(diǎn),通過(guò)GeneCards、OMIM、TTD等數(shù)據(jù)庫(kù)獲取非酒精性脂肪肝病相關(guān)靶點(diǎn)。借用String數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)羅布麻與疾病的共同靶點(diǎn)構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò);利用Cytoscape軟件對(duì)共同靶點(diǎn)進(jìn)行分析以得到羅布麻治療非酒精性脂肪肝核心作用靶點(diǎn),再利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)共同靶點(diǎn)進(jìn)行富集分析。結(jié)果:篩選得到羅布麻治療非酒精性脂肪肝核心成分20個(gè),核心靶點(diǎn)包括TP53、SRC、HSP90AA1等45個(gè),涉及癌癥、脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化、前列腺癌、乙型肝炎、AGE-RAGE等信號(hào)通路。結(jié)論:揭示了羅布麻治療非酒精性脂肪肝的多成分、多靶點(diǎn)、多通路作用特點(diǎn),為深入研究羅布麻緩解非酒精性脂
關(guān)鍵詞:羅布麻;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);非酒精性脂肪肝;靶點(diǎn);作用機(jī)制
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是因飲食習(xí)慣、肥胖等因素導(dǎo)致人體肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過(guò)多積聚而引起的一種代謝綜合征[1]。在我國(guó),其發(fā)病率逐年上升,總體患病率為29.8%[2]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),多種藥食同源植物具有保肝護(hù)肝作用,比如羅布麻(Apocynum venetum L.),其葉可做保健食品用外,同時(shí)被《中國(guó)藥典》2020年版收錄,具有平肝安神、清熱利水的功效?,F(xiàn)代藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,羅布麻提取物具有降血脂、降肝脂、抗氧化應(yīng)激和改善代謝綜合征大鼠脂肪性肝病的作用,此外還可顯著緩解對(duì)乙酰氨基酚(APAP)、四氯化碳、d-半乳糖胺/脂多糖誘導(dǎo)的小鼠肝損傷[3-7]。但至今未發(fā)現(xiàn)羅布麻抗非酒精性脂肪肝作用機(jī)制方面的文獻(xiàn)報(bào)道?;诖耍疚囊粤_布麻抗非酒精性脂肪肝藥效成分為研究對(duì)象,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探討其治療非酒精性脂肪肝疾病多成分、多靶點(diǎn)、多路徑的作用機(jī)制,為開(kāi)發(fā)綠色健康的特醫(yī)食品和功能食品奠定理論基礎(chǔ)。
1 資料與方法
1.1 羅布麻化學(xué)成分及作用靶點(diǎn)收集
通過(guò)中藥系統(tǒng)藥理數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)(TCMSP,https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)及文獻(xiàn)調(diào)研等收集羅布麻所含化學(xué)成分。借用Swiss Drug Design(http://swisstargetprediction.ch/)、SuperPred webserver、Targnet、STITCH等數(shù)據(jù)庫(kù)獲取羅布麻所含化學(xué)成分的作用靶點(diǎn),并通過(guò)UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org/)對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范化處理以獲得標(biāo)準(zhǔn)基因名。
1.2 非酒精性脂肪肝疾病靶點(diǎn)收集
以“Nonalcoholic fatty liver disease”、“Non-alcoholic fatty liver disease”、“Non alcoholic fatty liver disease”、“NAFLD”為關(guān)鍵詞在GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.genecards.org)、OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.omim.org)、TTD數(shù)據(jù)庫(kù)(http://bidd.nus.edu.sg/group/cjttd)、DisGeNET(https://www.disgenet.org/search)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索,經(jīng)合并去重后得到非酒精性脂肪肝病關(guān)聯(lián)靶點(diǎn)。
1.3 獲取羅布麻與非酒精性脂肪肝病共同靶點(diǎn)
使用Venny 2.1.0在線平臺(tái)(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)對(duì)羅布麻作用靶點(diǎn)與非酒精性脂肪肝疾病靶點(diǎn)取交集,得到羅布麻與非酒精性脂肪肝病的共同靶點(diǎn)。
1.4 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析
利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用(protein-protein interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)圖,將1.3中的共同靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(kù),物種選擇“Homosapiens”,最低相互作用評(píng)分設(shè)置為0.700,相關(guān)游離節(jié)點(diǎn)隱藏,其余設(shè)置不變,得到PPI網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)數(shù)據(jù),再將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape3.9.0軟件繪制PPI網(wǎng)絡(luò)圖。PPI網(wǎng)絡(luò)圖可為提取羅布麻治療非酒精性脂肪肝病核心靶點(diǎn)提供依據(jù),另以核心靶點(diǎn)Degree值為標(biāo)準(zhǔn),確定羅布麻抗非酒精性脂肪肝病的關(guān)鍵化學(xué)成分。
1.5 GO 功能富集和 KEGG 通路富集分析
將1.3中的共同靶點(diǎn)輸入DAVID(https://david.ncifcrf.gov/)數(shù)據(jù)庫(kù),分別進(jìn)行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析;其中GO又分為生物過(guò)程(BP)、分子功能(MF)和細(xì)胞組成(CC)三類(lèi),且以P<0.01為篩選條件,分別選取前10個(gè)生物學(xué)條目繪制條形圖。KEGG富集分析同樣以P<0.01為顯著富集篩選條件,選取前15條信號(hào)通路繪制氣泡圖進(jìn)行可視化分析。
2 結(jié)果
2.1 羅布麻活性成分的收集及靶點(diǎn)預(yù)測(cè)
經(jīng)TCMSP、國(guó)家科技圖書(shū)文獻(xiàn)中心、Swiss Drug Design、SuperPred webserver、Targnet、STITCH等數(shù)據(jù)庫(kù),共獲得羅布麻活性成分124種[8-14],涉及929個(gè)靶點(diǎn)。
2.2 非酒精性脂肪肝病靶點(diǎn)篩選
借助GeneCards、OMIM、TTD、DisGeNET數(shù)據(jù)庫(kù),經(jīng)整合處理后共得到非酒精性脂肪肝病作用靶點(diǎn)6720個(gè)。利用Venny平臺(tái),得到羅布麻與非酒精性脂肪肝疾病的共同靶點(diǎn)678個(gè),繪制韋恩圖,見(jiàn)圖1。
2.3 PPI 蛋白網(wǎng)絡(luò)圖及數(shù)據(jù)分析
在STRING數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入2.2中的共同靶點(diǎn),并借助Cytoscape 3.9.0軟件,可得到擁有643個(gè)節(jié)點(diǎn),11418條邊的PPI網(wǎng)絡(luò)圖(見(jiàn)圖2),篩選度值Degree前45的靶點(diǎn)為核心靶點(diǎn)(見(jiàn)表1)。將核心靶點(diǎn)歸入到羅布麻各化學(xué)成分中,計(jì)算出各個(gè)化合物所對(duì)應(yīng)的核心靶點(diǎn)Degree值之和,以得到羅布麻治療非酒精性脂肪肝病的關(guān)鍵化學(xué)成分,見(jiàn)表2。
2.4 GO功能富集分析和 KEGG 通路分析
利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)678個(gè)共同靶點(diǎn)分別進(jìn)行GO和KEGG分析。其中GO功能富集分析包括生物過(guò)程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)、細(xì)胞組成(cellular component,CC)三部分,并將各自前10條目繪制條形圖,橫坐標(biāo)代表GO的各個(gè)條目,縱坐標(biāo)代表富集到與該條目的靶點(diǎn)數(shù)目,見(jiàn)圖3。BP主要涉及蛋白磷酸化、肽基絲氨酸磷酸化、肽基絡(luò)氨酸磷酸化、炎癥反應(yīng)、凋亡過(guò)程的負(fù)調(diào)控、對(duì)脂多糖的反應(yīng)、細(xì)胞增殖的正調(diào)控等生物過(guò)程;MF主要包括蛋白激酶活性、蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、ATP結(jié)合、RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄因子活性、配體激活的序列特異性DNA結(jié)合等功能;CC主要包含質(zhì)膜、胞液、受體復(fù)合物、神經(jīng)元細(xì)胞體、細(xì)胞表面等組成。將KEGG通路富集分析的前15條通路繪制氣泡圖進(jìn)行可視化分析,主要涉及癌癥通路、脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化、前列腺癌、乙型肝炎、AGE-RAGE等信號(hào)通路,如圖4所示。
3 結(jié)論
羅布麻(Apocynum venetum L.)為夾竹桃科羅布麻屬植物,直立半灌木,又稱(chēng)茶葉花、野麻、野務(wù)其干(新疆維語(yǔ))等。國(guó)內(nèi)主要分布于新疆、青海、甘肅及內(nèi)蒙古等省區(qū),廣泛野生在鹽堿荒地、沙漠邊緣、戈壁荒灘及河流兩岸等地。該植物具有保肝護(hù)肝、抗氧化、抗癌抑菌、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝平衡等多種生物活性[15-17],本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)進(jìn)一步研究羅布麻保肝的作用機(jī)制,為其應(yīng)用開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果顯示,羅布麻作用于非酒精性脂肪肝的關(guān)鍵化學(xué)成分為奎寧酸、四甲基吡嗪、槲皮素、東莨菪內(nèi)酯等。其中奎寧酸具有較強(qiáng)的抗氧化性、DNA修復(fù)和免疫調(diào)節(jié)功能[18]。四甲基吡嗪通過(guò)抑制炎癥因子和p-NF-B/ROS信號(hào)通路,對(duì)非酒精性脂肪肝小鼠具有顯著的肝保護(hù)作用[19]。槲皮素具有抗氧化性、降血壓、降血脂等作用,并有實(shí)驗(yàn)證明槲皮素可減輕模型鼠炎癥、氧化應(yīng)激和脂質(zhì)代謝以治療NAFLD[20]。東莨菪內(nèi)酯通過(guò)減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激,進(jìn)而保護(hù)肝細(xì)胞[21],此外還可促進(jìn)胰島素分泌[22],調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和炎癥基因來(lái)改善非酒精性脂肪肝病[23]。
本研究表明羅布麻治療非酒精性脂肪肝病的核心靶點(diǎn)為TP53、SRC、HSP90AA1、MAPK3、AKT1、MAPK1等。TP53是目前常見(jiàn)的抑癌基因,在非酒精性脂肪肝患者的肝組織中表達(dá)顯著[24],實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)若抑制TP53表達(dá)可減緩肝細(xì)胞衰老或凋亡以及脂質(zhì)的過(guò)度積累和氧化應(yīng)激[25],進(jìn)而緩解非酒精性脂肪肝病的發(fā)展。SRC激酶是治療乳腺癌等多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展、遷移、侵襲的一個(gè)抗腫瘤藥物靶點(diǎn),大量實(shí)驗(yàn)證明,抑制SRC的磷酸化可緩解非酒精性脂肪肝炎[26]、阻止肝癌細(xì)胞侵襲和遷移,減緩肝癌進(jìn)展[27-28]。
KEGG富集分析顯示,羅布麻治療非酒精性脂肪肝病主要涉及癌癥、脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化、前列腺癌、乙型肝炎、AGE-RAGE等信號(hào)通路。最近研究表明,非酒精性脂肪肝病患者在氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、肝細(xì)胞功能改變、胰島素抵抗及脂肪源性激素等因素作用下,可促使動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生[29]。武鈺林等[30]研究發(fā)現(xiàn)乙肝病毒X蛋白通過(guò)增強(qiáng)肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白表達(dá)以促進(jìn)胰島素抵抗,進(jìn)而增加患NAFLD的概率。此外,研究發(fā)現(xiàn)[31]AGE-RAGE信號(hào)通路不僅可激活NF-κB、TGFβ、VEGF,還可增強(qiáng)炎性因子釋放,以促進(jìn)非酒精性脂肪肝病發(fā)展。推測(cè)羅布麻可能通過(guò)干預(yù)癌癥、脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化、前列腺癌、乙型肝炎、AGE-RAGE等信號(hào)通路以緩解非酒精性脂肪肝病的發(fā)生發(fā)展。
綜上所述,羅布麻可能通過(guò)奎寧酸、四甲基吡嗪、槲皮素、東莨菪內(nèi)酯等活性成分作用于TP53、SRC、HSP90AA1等靶點(diǎn),調(diào)節(jié)NAFLD相關(guān)通路,以治療非酒精性脂肪性肝病。本研究結(jié)果證實(shí)了羅布麻抗非酒精性肝病多成分、多靶點(diǎn)、多通路干預(yù)的作用特點(diǎn),為進(jìn)一步研究羅布麻緩解NAFLD提供了理論依據(jù)。但網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析方法具有一定的局限性,后續(xù)將進(jìn)一步開(kāi)展體內(nèi)外驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),以明確羅布麻抗NAFLD的主要調(diào)控靶點(diǎn)。
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