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山茱萸-肉苁蓉药对治疗帕金森的网络药理学研究

发布日期:2022-01-04 12:36:00

于迎春,赵阳,梁素萍,郑景辉*

(广西中医药大学附属瑞康医院,广西南宁530001

摘要:目的 使用网络药理学方法对山茱英-肉苁蓉治疗帕金森病的作用机制进行研究。方法 依据中药系统药理学技术平台(TCMSP)数据库以化合物的口服药物生物利用度(OB)、类药性(DL)和血脑屏障通透性(BBB)为标准筛选山茱萸-肉苁蓉的化合物,运用BATMAN-TCM(中药分子机制生物信息学分析工具)对筛选出的化合物可能作用的靶点进行预测,通过GeneCards数据库检索与帕金森病相关的基因。借助 Cytoscape 3.5.1软件构建药物-化合物。靶点网络图,运用STRING平台构建相关靶点蛋白相互作用网络图,通过生物学信息注释数据库(DAVID)对靶点基因本体(GO)进行富集分析及基因组百科全书(KEGG)进行通路分析。结果 从山茱英-肉苁蓉中共筛选得到21种有效成分,与帕金森病相关的靶点有19个,主要涉及多巴胺能神经元功能、乙酰胆碱系统和炎症等方面的调节作用。主要的KEGG通路为多巴胺能神经突触、神经活性配体-受体相互作用、cAMP信号通路、缝隙连接、5-羟色胺能突触、信号通路、帕金森疾病等。结论 山茱英-肉苁蓉药对治疗帕金森病的可能机制是调控多巴胺能神经突触、神经活性配体-受体相互作用、cAMP信号通路、缝隙连接、5-羟色胺能突触、信号通路等。

关键词:山茱萸-肉苁蓉;帕金森病;网络药理学;机制

中图分类号:R285.5      文献标志码:B     文章编号:1001-1528(2020)11-3034-07

doi:10.3969/j.issn.1001-1528.2020.11.041

帕金森病(Parkinson'sdisease,PD)是一种进行性、多灶性神经退行性疾病,约1%的60岁以上人群受其影响,其发病率随年龄增长逐渐升高。目前,PD的病因未明,其具体发病机制尚不明确,主要认为与神经炎症、氧化应激、基因突变、免疫学异常、细胞凋亡、线粒体损伤等有关1。临床上PD最常用的治疗方案是多巴胺替代疗法,但只控制临床运动症状,不能阻止疾病的进展,且长期的药物治疗可能导致严重的、不可逆的运动并发症。其他治疗方法主要包括外科治疗,如毁损手术、脑深部刺激等,干细胞疗法5),中医针灸、运动疗法、音乐疗法等辅助疗法治疗PD,但均不可以彻底治愈。

山茱萸-肉苁蓉药对来源于地黄饮子,出自于《黄帝内经·素问·宣明论方》,为补肾化痰名方,具有滋阴、补阳、开窍化痰之功效,山茱萸、肉苁蓉阴阳并补,共为君药,两药相使为用,发挥功效,其中山茱英具有补益肝肾、收涩固脱等功效,现代药理学研究表明其具有明显的抗氧化、抗炎杀菌、降血糖等功效。肉苁蓉具有补肾阳、益精血、润肠通便之功效,现代药理学研究表明肉苁蓉具有神经细胞保护、抗氧化、抗衰老、调节免疫等作用。目前山茱萸-肉苁蓉药对在临床治疗帕金森病中广泛应用,但其治疗帕金森的确切机制尚不明确,本研究采用网络药理学的方法,通过相关数据库对山茱萸-肉苁蓉药对所包含的有效成分及作用靶点进行筛选,并将其靶点与帕金森疾病靶点进行匹配,筛选出山茱英-肉苁蓉治疗PD相关的关键作用靶点,并进一步分析其治疗PD的物质基础和作用机制。

1 材料与方法

1.1 山莱萸与肉苁蓉药物成分信息获取及整理 使用中药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinse medicinesystems pharmacology database and analysis platform,TCMSP) 收集中药山茱萸、肉苁蓉的化合物,并以口服生物利用度(oral binavailability,OB)≥30%、类药性(drug likenem, DL)≥0.18,因有研究发现帕金森病患者血脑屏障受损),故设定血脑屏障通透性(BBB)≥-0.85,为限定条件对所收集到的化合物进行筛选,将最终筛选出的化合物建立有效化合物数据库。

1.2 山茉萸-肉苁蓉药对作用靶点的预测 运用中药分子机制生物信息学分析工具(a bioinformatios analysis tool formolecular mechanism of traditional Chinese medicine, BATMAN-TCM)(http://bionet.ncpsb.ong/batman-tcm/in-dex.php/Home/Index/index)对运用TCMSP筛选出的山茱英-肉苁蓉药有效化合物作用靶点进行预测。

1.3 有关帕金森病相关基因捧选 将“Parkinson'。disease”作为检索词,通过GeneCands数据库(https://www.genecank.org/)检索帕金森病相关靶点。GeneCank数据库通过Gifts算法,能够准确计算靶点与疾病的相关度,并按照相关度进行评分排序。本研究选取其中最低分超过20分的前237位靶点进行研究,其中最高分 146.47分,并摘录相应的靶点的标准基因名。

1.4 山茉萸-肉苁蓉对帕金森病作用靶点的预测及PPI网络构建 首先将预测所得的山茱萸-肉苁蓉药对作用靶点与筛选出的帕金森相关发病靶点导入 VENNY21(http://bioinfogp.enh esie.es/toots/venny/index.hml),得出两者共同靶点,即可能作用于帕金森病的靶点。后将所得共同靶点与其化合物相对应,使用Cytoscape 3.6.1软件做出化合物-靶点图。并将山茱英-肉苁蓉药对作用于帕金森病的靶点上传至STRING 10.5数据库中(https://string-dh.org),选择研究物种为“Homo-sapiens”(智人),设定靶点间最低联系分数为0.4分,隐藏无相互关联的靶点,获得靶点联系网络图,最后将该图导入Cy-toscape 3.6.1 软件中构建PPI网络图。

1.5 山茉萸-肉苁蓉对帕金森病作用靶点的CO分析和KEGG分析 将山茱萸-肉苁蓉对帕金森病作用靶点导入DAVID Bioinformatics Resources 6.8数据库(https://david. nciferf.gow/summary.jp),选择其中分子功能(moleeular function),生物过程(biologica proces)和细胞成分(celIular component)3项对山茱英-肉苁蓉作用于帕金森病的靶点进行GO富集分析,筛选具有显著差异的生物过程及可靠的靶点通路,并且使用GraphPad Prism 7软件将 CO富集分析满足P<0.05的结果做成可视化条形图。选择KECG进行靶点基因通路注释分析,将得到的结果且满足P<0.05作为重要通路用Omicshare(http://www.omicsham. com/)制作成可视化气泡图。

2 结果

2.1 山莱萸-肉苁蓉活性成分的筛选通过TCMSP数据库检索山茱英及肉苁蓉的所有化合物(截止时间至2018年12月),并按照口服生物利用度(oal Noavailability,OB)30%、类药性(drug likeness,DL)≥0.18和血脑屏障通透性(BBB)≥-0.85作为筛选条件,筛选获得山茱萸的潜在活性成分16种,肉苁蓉潜在活性成分6种,见表1。

2.2 山莱萸-肉苁蓉化合物作用靶点的预测 将山茱萸-肉苁蓉化合物的Pubehem Cidl代码上传至BATMAN-TCM数据库平台,并设置相似性模型阀值为“Score cutoff=20”,得到各化合物所对应的潜在靶点,并按照返回靶点的得分顺序排列,选各化合物取前20个靶点,不足20全部纳人,并去除重复靶点后,最终得到山茱英化合物作用靶点164个,肉苁蓉化合物作用靶点94个。

2.3 柏金森病发病靶点师选 通过GeneCards 数据库共检索“Parkinson'sdisease”,共获得5597个可能引起帕金森病相关的靶点,其中Synuclein Alpha类靶点相关度最高(146.47分),本研究选取其中相关度得分≥20分的靶点,共筛选获得237个相关靶点。

2.4 山茉萸-肉苁蓉作用于帕金森病靶点预测 将将预测的山茱萸-肉苁蓉化合物靶点及筛选得出帕金森病相关基因靶点,全部以基因名格式导人VENVY2.1软件中,取两者的交集,得出19个化合物与疾病共同靶点,19个具体靶点信息见表2,得出的韦恩图如图1所示。

2.5 化合物-靶点网络图的构建 将山茱萸、肉苁蓉药对

1 山茱萸-肉苁蓉药对化合物

药物名称 编号

化合物名称

口服生物利用度OB/%

类药性DL

血脑屏障通透性 BBB

山茱萸 MOL002883

油酸乙酯

32.4

0.19

1.10

MOL008457

四氢鸭脚木碱

32.4

0.81

0.33

MOL005481

2,6,10,14.18-pentamethybcona-2,6,10,14,1

8-pentaene 44.40

0.24

1.99

MOL005530

羟基莞花素

36.47

0.27

-0.44

MOL000359

谷甾醇

36.91

0.75

0.87

MOL001771

poriferast-5-en-3lta-dl

36.91

0.75

1.14

MOL000358

β-谷箱醇

36.91

0.75

0.99

MOL005503

角豆酮

39.66

0.33

0.09

MOL001494

十八碳-9.12-二烯酸乙酯

42.00

0.19

1.14

MOL002879

邻苯二甲酸二异辛酯

43.59

0.39

0.26

MOL000449

豆晶醇

43.83

0.76

1.00

MOL005557

lanosta-8,24-dien-3-o1,3-acetate

44.30

0.82

1.31

MOL001495

亚油酸乙酯

46.10

0.20

1.12

MOL005486

3.4-dehydradynpen-16-al

46.64

0.49

0.60

MOL005360

马尔青久纳醇苯酯

57.71

0.63

-0.17

MOL005531

telocinolufagin

69.99

0.79

-0.85

肉苁蓉 MOL000358

B-谷丽醇

36.91

0.75

0.99

MOL005320

花生四烯酸

45.57

0.20

0.58

MOL005384

苏齐内酯

57.52

0.56

0.28

MOL007563

鹅掌楸树脂醇B二甲醚

57.53

0.81

0.01

MOL000098

柳皮素

46.43

0.28

-0.77

MOL008871  mankine                    37.5      0.69         -0.10




2 山茱萸-肉苁蓉治疗帕金森病的关键靶点

2 山茱萸-肉苁蓉治疗帕金森病的关键靶点

编号

基因名

靶点

相关度得分

1

SLC6A3

Solate camier fammly 6mmmber3(多巴胺转运体)

81.34

2

DRD2

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