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抗病毒药系列
火狐体育手机登录:基于网络药理学探讨金银花-连翘药对干预IgA肾病的作用机制
发布时间:2022-04-27 02:38:10 来源:火狐体育手机登录 作者:火狐体育官网首页

  ;主要通过对化学应激、氧化应激、脂多糖、细菌来源分子的反应等生物过程和肾病通过多成分、多靶点、多通路发挥作用,通过网络药理学方法为二药的机制研究提供了数据支持。

  免疫球蛋白A(IgA)肾病是常见的慢性肾小球肾炎,是一种由免疫介导的肾小球肾炎[1]。对于IgA肾病缺乏特异性治疗,基础治疗是以肾素–血管紧张素系统阻断剂为主控制血压,而免疫抑制剂治疗IgA肾病的疗效和安全性一直存在争议。中药因其肯定的疗效、较小的不良反应在IgA肾病的治疗方面具有独特的优势,但因缺乏作用机制研究而影响了其临床推广应用和进一步的开发。IgA肾病属于中医“尿血”“腰痛”“水肿”等的范畴,其病位虽然主要在肾,但与肺脏关系密切。IgA肾病常发生于上呼吸道感染,主要是扁桃体感染之后,且反复感染会加重本病的病情[2]。金银花和连翘常相须为用,辛凉解表、利咽解毒[3]。二药合用在治疗上呼吸道感染特别是扁桃体炎的疗效显著,因此常与其他中药配伍治疗IgA肾病,以控制诱发因素,减缓病情进展。本研究运用网络药理学方法筛选金银花–连翘药对中活性成分和IgA肾病靶点,探讨金银花–连翘药对治疗IgA肾病的作用机制,预测其信号通路,为进一步的机制研究提供依据。

  利用中药系统药理学分析平台TCMSP数据库()[4]检索金银花、连翘的活性成分。设定口服生物利用度(OB)≥30%、类药性指数(DL)≥0.18作为筛选条件[5],得出二药中活性成分,并以此为基础,在TCMSP分析平台“RelatedTargets”一栏中找出其所对应的作用靶点。利用Uniprot数据库()查找靶点蛋白对应的基因名。

  以“IgA nephropathy”为关键词,分别在OMIM数据库()[6]、NCBI基因数据库()[7]和GeneCards数据库()[8]中进行人类靶点基因检索。

  将1.1项检索得出的中药活性成分的作用靶点与1.2项检索得出的IgA肾病靶点输入韦恩图制作软件Venny 2.1,得出二者的共有靶点。

  以Cystoscape 3.8.0软件构建药物活性成分–交集靶点–疾病网络图,网络中的节点(node)为药物活性成分和IgA肾病靶点,网络中的边(edge)表示药物活性成分与IgA肾病靶点之间相互关系。

  1.6基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析

  将共有靶点运用“R3.6.3”的“Cluster Profiler”程序包进行GO的生物过程(BP)、分子功能(MF)、细胞组分(CC)富集,并进行KEGG通路富集分析。

  依据TCMSP网站检索结果,金银花中共23个活性成分,207个靶点;连翘中共23个活性成分,206个靶点。汇总删重后得到二药活性成分42个,作用靶点224个。将上述靶点蛋白通过uniprot数据库进行标准化转换。

  在OMIM数据库获得15个靶点基因,NCBI数据库获得224个靶点基因,GeneCards数据库获得1 315个靶点基因。将这3个数据库的基因合并删重之后得到1 327个疾病相关靶点基因。

  将药物活性成分靶点224个以及IgA肾病靶点1 327个运用Venny2.1进行映射,得到103个共有靶点,见图1。

  药物活性成分–交集靶点–疾病网络中共有129个节点,其中来源于活性成分的有25个,来源于疾病靶点的有103个,见图2。

  将上述网络图进行拓扑分析,按度值(degree)排序,degree值越高说明成分越重要。经统计degree值较高的活性成分有槲皮素(quercetin)、毛地黄黄酮(luteolin)、山柰酚(kaempferol)、β-胡萝卜素(beta-carotene)、β-谷甾醇(beta-sitosterol),见表1。

  在String数据库将生物种类设定为“Homo sapiens”,可信度>0.7,得到PPI网络。该网络中有103个节点,898条边,平均degree值为17.4(图3)。NetworkAnalyzer网络拓扑参数分析得到PPI网络拓扑分析核心靶点图(图4)。按照degree值筛选核心成分和靶点,节点颜色和大小根据degree值调整,degree值越大,节点面积越大,颜色越红。按照degree值从大到小排列,前8位的靶点分别是蛋白激酶B(AKT1)、白细胞介素6(IL6)、转录因子(JUN)、丝裂原激活蛋白激酶1(MAPK1)、血管内皮生长因子(VEGFA)、丝裂原激活蛋白激酶8(MAPK8)、白细胞介素1β(IL1B)、基质金属蛋白酶9(MMP9),提示这些靶点在PPI网络中发挥了关键作用。

  经过GO富集共得到2 243项生物过程,主要涉及对化学应激的反应、氧化应激的反应、对脂多糖的反应、对细菌来源分子的反应、凋亡信号通路的调控等。122项分子功能主要涉及DNA结合转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ特异性DNA结合转录因子结合、细胞因子受体结合、细胞因子活性、信号受体激活剂活性等。53项细胞组成相关主要涉及膜筏、膜微区、膜区、囊腔等(图5)。

  经过KEGG通路富集分析,总共富集到152条信号通路(图6),提示金银花–连翘通过AGE- RAGE信号通路、IL-17信号通路、TNF信号通路干预IgAN。

  IgA肾病是发病率最高的慢性肾小球肾炎,主要累及青壮年,且呈进展性,易反复发作,缠绵难愈[10]。中药能够有效改善IgA肾病患者肾功能,延缓病情进展,减少激素和免疫抑制剂的毒副作用,逐渐受到国内外临床工作者的重视。金银花–连翘是治疗IgA肾病的常用药对,积极开展对二药的研究有利于总结IgA肾病的治疗经验和新药开发应用。但是通过查阅文献发现对于二药治疗IgA肾病的研究仅局限于临床研究和个案报道,缺乏机制的研究和探讨[11]。因此本研究通过网络药理学方法探讨金银花–连翘治疗IgA肾病的作用机制,预测其信号通路,为进一步的机制研究提供大数据依据。

  KEGG通路富集分析总共富集到152条信号通路,提示金银花–连翘通过AGE-RAGE信号通路、IL-17信号通路、TNF信号通路干预IgA肾病。

  本研究对金银花–连翘药对中主要活性成分的作用靶点进行筛选,并与IgA肾病的疾病靶点取交集,通过数据可视化软件绘制活性成分–疾病靶点网络图,并对网络中的核心靶点进行生物过程和信号通路分析。结果显示,金银花–连翘药对作用于IgA肾病的主要活性成分有槲皮素、毛地黄黄酮、山柰酚、β-胡萝卜素、β-谷甾醇。其中槲皮素、毛地黄黄酮、山柰酚是黄酮类化合物,具有多种生物活性,如抗氧化、抗病毒、抗炎作用[12];β-胡萝卜素是维生素A的重要来源,具有抗氧化、增强细胞间隙连接能力[13];β-谷甾醇是一种植物甾醇,具有抗菌、抗炎、抗氧化作用[14]。已有研究表明,血清低糖基化IgA1沉积于肾小球系膜区可引起炎症反应,并诱导肾小管细胞和巨噬细胞产生促炎细胞因子,且炎症本身也会导致IgA肾病发生氧化应激,而氧化应激是促使IgA肾病进行性加重的主要因素之一[15]。因此推测金银花–连翘药对中主要活性成分可能是通过抗炎、抗氧化发挥治疗作用。PPI网络分析发现,AKT1、IL6、MAPK1、JUN、VEGFA、MAPK8、IL1B、MMP9这些因子参与了IgA肾病发生、进展的多个过程。其中AKT1参与多种细胞因子的致纤维化过程,促进肾脏系膜细胞的增殖,抑制其凋亡,引起细胞外基质的分泌增加,并参与了足细胞的损伤过程[16]。MAPK可加重IgA肾病肾小管纤维化。转录因子Jun在肾小球和肾小管细胞中被激活,Jun的激活参与IgA肾病的炎症和纤维化[17]。IL-6和VEGF能刺激肾小球系膜细胞,使系膜细胞增生,导致肾小球硬化[18]。MMP9是细胞外基质降解中最关键的酶,异常表达会导致足细胞损伤[19]。通过GO和KEGG富集分析显示,金银花–连翘药对干预IgA肾病主要是通过抑制AGE- RAGE、IL-17、TNF信号通路等发挥作用。AGEs/ RAGE与IgA肾病系膜细胞的增殖和肥大、肾脏纤维化有关[20];IL-17、TNF信号通路均与IgA肾病免疫炎症活动和疾病进展相关,并与蛋白尿、肾功能、血尿酸呈正相关[21]。

  本研究通过网络药理学方法研究了金银花–连翘药对干预IgA肾病的作用机制,二药干预IgA肾病的活性成分有槲皮素、毛地黄黄酮、山柰酚、β-胡萝卜素、β-谷甾醇;作用的靶点主要是AKT1、IL6、MAPK1、JUN、VEGFA、MAPK8、IL1B、MMP9,并通过AGE-RAGE、IL-17、TNF等信号通路发挥作用,为金银花–连翘药对的进一步研究提供了数据支持。

  来 源:白雅雯,麻春杰.基于网络药理学探讨金银花-连翘药对干预IgA肾病的作用机制 [J]. 现代药物与临床, 2022, 37(2): 275-280 .返回搜狐,查看更多

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