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基于网络药理学和分子对接技术探讨
发布时间:2023-11-05 来源: 访问:
SD-tbd所对应的活性成分为原花青素、芹黄素、木犀草素、丹参酮IIA,紫丹参萜醚类物质,根据靶点基因拓扑值大小为胰岛素(INS)、双重特异分裂活性蛋白激酶1(MAP2K1)、白介素4(Interleukin-4,IL4)、内皮素1(EDN1)、葡糖6磷酸酶(G6PC)、内皮素1受体(EDNRA)等(见图3a)。
ZC-tbd所对应的活性成分为柚皮素、山奈酚,根据靶点基因拓扑值大小为脂连蛋白(ADIPOQ)、低密度脂蛋白受体(LDLR)、血管细胞黏附蛋白1(VCAM1)、甾醇O-酰基转移酶(SOAT1)、肝磷酸酯酶1(CES1)等(见图3b)。
表1 山楂-丹参与枳壳-柴胡抗高脂血症共有靶点基因拓扑值
基因 靶点 介度 连接度 紧密度
IL6 Interleukin-6 657.1251928 46 0.621794872
TNF Tumor necrosis factor 552.9718004 46 0.610062893
VEGFA Vascular endothelial growth factor A 404.4381505 41 0.584337349
MAPK1 Mitogen-activated protein kinase 1 390.0983948 41 0.598765432
MMP9 Matrix metalloproteinase-9 575.5511403 37 0.570588235
IL1B Interleukin-1 beta 286.6257423 34 0.538888889
EGFR Epidermal growth factor receptor 310.2332697 33 0.570588235
EGF Pro-epidermal growth factor 319.2270501 32 0.567251462
CXCL8 Interleukin-8 78.60200785 30 0.538888889
MYC Myc proto-oncogene protein 171.8278908 30 0.54494382
PTGS2 Prostaglandin G/H synthase 2 211.3781184 30 0.554285714
CCL2 C-C motif chemokine 2 96.27608084 29 0.54494382
IL10 Interleukin-10 119.1941766 28 0.541899441
ICAM1 Intercellular adhesion molecule 1 116.641607 28 0.535911602
FOS Proto-oncogene c-Fos 645.5298 26 0.538889
MMP2 72 kDa type IV collagenase 135.952 26 0.530055
MAPK14
Mitogen-activated protein kinase 14 47.72538 24 0.524324
PPARG Peroxisome proliferator-activated receptor gamma 47.72538054 24 0.524324324
SERPINE1 Plasminogen activator inhibitor 1 233.5488 20 0.513228
NFKBIA NF-kappa-B inhibitor alpha 31.61 16 0.4874
IL1A
Interleukin-1 alpha 16.52696 15 0.453271
NOS2 Nitric oxide synthase, inducible 39.5979 14 0.485
F3 Tissue factor 48.35 11 0.4389
THBD Thrombomodulin 15.03084 7 0.400826
2.3 KEGG通路分析
利用Metascape进行KEGG通路富集分析,构建成分-靶点-通路网络图。SD-ZC-bd富集的通路主要有流体剪切力和动脉粥样硬化、糖尿病并发症中的AGE-RAGE、Toll样受体、TNF、MAPK等信号通路,见图4a。
SD-tbd富集的通路主要有PI3K-Akt、HIF-1信号通路,细胞自噬,胰岛素信号等,见图4b。
ZC-tbd主要涉及低密度脂蛋白及血浆脂蛋白清除、脂肪酸代谢等信号通路,见图4c。
图4 成分-靶点-通路网络图
a. 山楂-丹参药对与枳壳-柴胡药对 b. 山楂-丹参药对 c. 枳壳-柴胡药对
2.4 GO-BP分析
图5 生物过程(GO-BP)a 共有靶点 b 山楂-丹参特有靶点 c 枳壳-柴胡特有靶点
由图5可看出,SD-ZC-bd对应的生物过程主要包括脂多糖的反应,细胞对脂质的反应,细胞因子调节的代谢通路,活性氧代谢及神经递质生物合成过程等。SD-tbd的生物过程包括氧化应激的反应、蛋白质水解的正调控、细胞对胰岛素刺激的反应等。ZC-tbd的生物过程包括胆固醇转运,甾醇转运,低密度脂蛋白颗粒清除等。
2.5 两药对共有活性成分与核心靶点对接分析
利用AutoDock软件分别对槲皮素、β-谷甾醇两种活性成分分别与IL-6、TNF、PPARG、VEGFA、 MAPK1五个核心靶点进行分子对接。每种活性成分均能与五个靶点成功对接, 根据结合能选取最优构型, 对接能量结果见表2。由表2可看出,结合能都小于-0.4kcal/mol,说明槲皮素、β-谷甾醇和5个核心靶点均能进行自发对接。选取结合能最低的两个靶点TNF、PPARG和槲皮素、β-谷甾醇的最优构型进行相互作用分析(见图6)。经Pymol软件的可视化分析发现,β-谷甾醇可与TNF中的Lys-98和Glu-116形成氢键;与PPARG中的Ile-262、Glu-259形成氢键。槲皮素与TNF中的Ser-99、Gln-102等四个氨基酸残基形成氢键;槲皮素与PPARG中的Ser-201、Glu-207等五个氨基酸残基形成氢键。
表2 药对共有活性成分与核心靶点分子对接预测结合能(kcal/mol)
IL-6 TNF PPARG VEGFA MAPK1
槲皮素 -5.8 -6.92 -6.54 -4.63 -6.19
β-谷甾醇 -7.12 -10.8 -8.32 -5.72 -7.04
图6 药对活性成分与核心靶点分子对接模型
(红色:活性成分;绿色:核心靶点;蓝色:靶点对接氨基酸残基。a:槲皮素与TNF对接模型;b: β-谷甾醇与TNF对接模型;c: 槲皮素与PPARG对接模型;d: β-谷甾醇与PPARG对接模型)
3.讨论
本研究利用网络药理学数据平台,对山楂-丹参,枳壳-柴胡的活性成分及抗高脂血症靶点进行了比较研究,构建了两药对抗高脂血症的共有及特有靶点的PPI互作网络图、活性成分-靶点-通路网络图、靶点生物过程富集图,并对关键活性成分和靶点进行了分子对接。
两经典药对抗高脂血症共有活性成分为槲皮素、β-谷甾醇和芦丁,抗高脂血症的重要靶点为IL6、TNF、VEGFA、PPARG、MAPK1、MMP9、EGFR、SERPINE1、THBD、ICAM、NOS2等,涉及共有通路为流体剪切力和动脉粥样硬化通路、糖尿病并发症AGE-RAGE信号通路、Toll样受体、TNF、MAPK等信号通路,这些基本都已经被证实与高脂血症相关[34,35]。
研究报道槲皮素可显著降低小鼠血浆TC、TG水平,降低脂蛋白残粒刺激下IL-6的mRNA水平[36,37],通过MAPK通路降低脂肪合成相关的因子与酶的表达,减少脂肪生成[38]。槲皮素调控PPARG对抗高脂饮食喂养的大鼠肥胖[39],通过下调VEGFA和MMP9的蛋白表达水平,达到抑制血管再生的效果[40]。槲皮素可降低VEGF,IL-6等细胞因子的表达,减轻糖脂毒性介导的ROS产生,加速脂肪酸氧化,降低甘油三酯的聚集[41]。β-谷甾醇属于甾醇类物质,和TC有相似的骨架结构,可有效地降低血液TC和TG水平,减少脂肪酸合成相关基因表达,增加脂肪酸氧化,减少脂质合成[42]。甾醇类对肝中胆固醇的生物合成和摄取主要通过MMP9基因来实现[43],谷甾醇显著降低血清炎症因子TNF-α和IL-6的水平,抑制与肥胖相关的慢性炎症进展[44]。芦丁改善PPARG的蛋白表达量[45],降低血清和免疫细胞中的TG,TC水平,通过干预MMP9等基因,保护脂多糖介导的小鼠心脏损伤[46]。
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