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基于网络药理学和分子对接探讨肉苁蓉苯乙醇总苷对肝细胞癌的潜在分子机制(一)

发布日期:2021-12-16 11:03:00

张嘉伟'文丽梅2 胡君萍!杨建华2

(1 新疆医科大学药学院,乌鲁木齐,830054;2 新疆医科大学第一附属医院药学部,乌鲁木齐,830011)


摘要 目的:通过网络药理学及分子对接技术,探讨肉苁蓉苯乙醇总苷(Phenylethanoid Glycosides from Cistanche,CPhGs)治疗肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)的潜在分子机制。方法:应用TCMSP等数据库及文收集肉苁蓉苯乙醇总苷的活性成分及潜在作用靶点。通过TTD,GeneCards等数据库获得与HCC相关的疾病基因,得到药物靶点与疾病靶点的交集为肉苁蓉苯乙醇总苷治疗HCC的潜在作用靶点,将交集靶点导入PPI网络,筛选关键靶点。将关键靶点导入DAVID数据库,进行GO功能、KEGG通路富集分析。最终,利用Autodock vina软件对筛选出的蛋白与肉苁蓉苯乙醇总苷活性成分进行分子对接。结果:肉苁蓉苯乙醇总苷中有29种活性成分及410个靶基因,涉及PI3K-Akt信号通路、癌症信号通路、癌症蛋白聚糖通路、VEGF信号通路等以发挥治疗HCC的作用。分子对接结果显示,筛选的靶点受体蛋白与活性成分具有较好的结合活性。结论:肉苁蓉苯乙醇总苷可能通过多组分、多靶点和多途径的方式调节癌细胞、血管生成等相关靶标和途径,从而对HCC产生治疗作用。

关键词 肉苁蓉苯乙醇总苷;肝细胞癌;网络药理学;分子对接

肝脏图a.jpg

原发性肝癌是全球高发病率和致死率的恶性肿瘤之一,五年内的存活率仅为7%。肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)是其中最主要的病理类型,约占85%~90%以上12。最新数据表明,我国HCC的病死率和发病率分别排在所有恶性肿瘤的第3位和第4位,具有发展较快、易复发的特点-4。肝癌的病因和发病机制尚不清楚,其发生可能与宿主基因多态性、环境因素(包括代谢综合征和黄曲霉毒素B1)、饮酒和病毒因素(包括乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染)的相互作用有关。中药可用于晚期HCC患者,具有抗肿瘤、减少放疗化疗的不良反

应、提高肿瘤患者免疫力、改善生活质量等作用。

肉苁蓉为列当科植物肉苁蓉Cistanche deserticola YC.Ma或德赢vwin登录 Cistanche tubulosa(Schenk)Wight的干燥带鳞叶的肉质茎,具有补肾、益精、润燥、通便的功效,是我国西北干旱地区特有的名贵补益类药材,应用历史悠久。肉苁蓉始载于东汉《神农本草经》:“味甘、微温。主五劳七伤,补中,除茎中寒热痛,养五脏,强阴,益精气,多子,妇人症瘕,久服轻身”,被列为上品网。肉苁蓉苯乙醇总苷(Phenylethanoid Glycosides from Cistanche,CPhGs)作为肉苁蓉 中的主要有效成分,包括毛蕊花糖苷、松果菊苷、红景天苷、2'-乙酰基毛蕊花糖苷、管花苷B等,具有肝脏保护、抗痴呆、抗疲劳、缺血保护、抗骨质疏松、润肠通便、免疫调节、抗衰老及改善生殖等作用。已有研究证明,CPhGs具有良好的防治肝癌作用。Yuan等人的研究表明CPhGs通过外源性和内源性凋亡途径抑制H22细胞的生长。胡琼等人2发现CPhGs能够抑制肝癌细胞的生长,这可能与CPhGs降低荷瘤小鼠血清中AFP的含量,提高荷瘤小鼠的免疫能力有关。目前,尚未发现针对CPhGs防治HCC作用及其分子作用机制的深入研究,其活性成分、作用靶点及分子机制尚未完全阐明。

网络药理学将现有的“一靶一药”方式更新为“网络靶点-多成分”的研究方式,即在此基础上对中药的疗效进行综合分析,从系统视角和分子水平探索中医药,构建中医药网络药理学新思路13。本研究通过网络药理学策略,基于中医药整体观,对CPhGs防治HCC的作用机制进行系统探讨,结合“中药-活性成分-靶点-信号通路”的多层次网络模式,预测CPhGs防治HCC作用的关键靶点及作用机制,并利用分子对接技术进行验证,阐述CPhGs多成分、多靶点、多通路的协同作用机制,为显著提升CPhGs的药用资源开发领域,为后续研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 CPhGs类成分的收集

通过检索中药系统药理学数据库(TCMSP)、中医药百科全书数据库(ETCM)、中医药研究综合数据库(TCMID)等数据库并结合CNKI数据库、PubMed 数据库中的相关文献,收集CPhGs类的化学成分及靶点信息。1.2 药物潜在治疗靶点的预测及“中药-活性成分-靶标”网络图的构建将检索得到成分的SDF格式文件导入 PharmMapper数据库,进行潜在靶点的预测分析,并采用UniProtKB搜索功能对靶点名称进行校正。运用Cytoscape3.8.0软件构建“中药-活性成分-靶点”网络图。

1.3 HCC相关基因的筛选

将“Hepatocellular Carcinoma”“HCC”作为关键词在以下4个数据库中进行检索,获得HCC靶点的信息:(1)OMIM数据库:(2)DrugBank数据库:(3)GeneCards数据库:(4)TTD数据库。筛选后将靶点信息进行汇总整理。

1.4 CPhGs 治疗HCC的靶点映射

通过在线绘图软件制作韦恩图,将CPhGs类成分作用靶点与HCC靶标进行映射,交集靶点即为CPhGs类成分治疗HCC 潜在作用靶点,通过韦恩图确定CPhGs类成分与HCC的药物-疾病交集靶点。

1.5 PPI网络的构建

利用STRING数据库(https://string-db.org/)进行共有靶点的蛋白质间相互作用关系分析,设置Combined Score>0.4,并将结果利用Cytoscape 3.8.0进行拓扑分析,以度值大于中位数的2倍筛选出关键共有靶点。

1.6 GO 富集分析和KEGG通路富集分析

利用DAVID 数据库对CPhGs和HCC共同作用靶点蛋白进行GO分析和KEGG通路富集分析,设定阈值P≤0.05,筛选出具有显著性差异的生物过程和通路,并通过Cytoscape 3.8.0软件构建“中药-活性成分-靶点-通路”网络。

1.7 核心靶点的分子对接验证

选择关键靶点蛋白用于分子对接,从RCSBPDB数据库获取这些靶点蛋白的晶体结构文件,从PubChem数据库获取这些靶点的活性成分的结构文件,利用Autodock_vina 软件计算靶点蛋白与活性成分间的最低结合能并将分子对接模拟验证结果进行可视化。


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