彭文虎,劉 玲,吳文明,羅新新
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接探討黃芪-丹參配伍治療糖尿病腎病作用機(jī)制研究
彭文虎1,劉 玲2,吳文明2,*羅新新2
(1. 井岡山大學(xué)附屬醫(yī)院,江西,吉安 343000;2. 江西省人民醫(yī)院藥學(xué)部,江西,南昌 330006)
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接探討黃芪-丹參配伍治療糖尿病腎病作用機(jī)制研究。通過(guò)中藥系統(tǒng)藥理學(xué)技術(shù)平臺(tái)(TCMSP)獲取黃芪、丹參有效成分和作用靶點(diǎn),運(yùn)用Cytoscape3.7.1構(gòu)建成分-靶點(diǎn)-疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖,獲取有效成分和DN交集基因,構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用分子對(duì)接對(duì)篩選出的有效成分與核心靶基因進(jìn)行分子對(duì)接驗(yàn)證。運(yùn)用Bioconductor 對(duì)靶基因進(jìn)行GO生物學(xué)過(guò)程分析和KEGG通路分析。通過(guò)分析黃芪、丹參共獲得81個(gè)有效成分,獲取交集基因22個(gè),分子對(duì)接預(yù)測(cè)丹參酮ⅡA與MYC、VCAM1、CASP3有較強(qiáng)的結(jié)合活性,槲皮素和山奈酚與ADRB2有較強(qiáng)的結(jié)合活性。GO和KEGG富集分析顯示,黃芪-丹參治療DN主要參與糖尿病并發(fā)癥AGE/RAGE、MAPK、HIF-1等多條信號(hào)通路等。黃芪-丹參主要是通過(guò)活性成分槲皮素、山奈酚、木犀草素、丹參酮ⅡA等通過(guò)靶向ADRB2、CASP3、VCAM1、MYC等相關(guān)靶點(diǎn),參與糖尿病并發(fā)癥AGE/RAGE、MAPK、HIF-1等多條信號(hào)通路發(fā)揮治療DN作用。
黃芪;丹參;糖尿病腎??;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對(duì)接
根據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation, IDF)數(shù)據(jù)顯示,糖尿病已經(jīng)成為影響全球4.25億人的健康負(fù)擔(dān),預(yù)測(cè)到2045年患病的人數(shù)會(huì)增加至6.3億[1]。糖尿病腎?。―iabetic Nephropathy, DN)是糖尿病患者主要并發(fā)癥之一,DN是引起心血管疾病發(fā)病率和致死率的主要因素,臨床特征是蛋白尿和/或腎小球?yàn)V過(guò)率一過(guò)性升高,腎小管間質(zhì)纖維化等,早期DN患者尿蛋白每日30 mg以上,逐漸發(fā)展為尿蛋白每日300 mg以上,并使得腎小球?yàn)V過(guò)率降低,最終發(fā)展為終末期腎臟疾病[2]。DN發(fā)病機(jī)制主要原因是持續(xù)性高糖、葡萄糖代謝紊亂、血液動(dòng)力學(xué)異常等[3]。臨床上治療DN的一線(xiàn)藥物主要有血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(ACEI)和血管緊張素受體拮抗劑(ARB)類(lèi)藥物,但其不能有效的阻斷DN的發(fā)展并且在治療過(guò)程中嚴(yán)重的不良反應(yīng)發(fā)生率也在不斷的上升,這使得開(kāi)發(fā)出有效治療DN并減少不良反應(yīng)的藥物變得非常的重要。
中醫(yī)藥治療注重人體的整體機(jī)能,具有多成分、多靶點(diǎn)、多通路協(xié)同作用,毒性分散效應(yīng)等使得人體不良反應(yīng)減少及提高機(jī)體的耐受性。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過(guò)對(duì)藥物信號(hào)通路具體過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,從而確定藥物的療效,并被廣泛運(yùn)用于探索復(fù)雜性疾病發(fā)病機(jī)制,如癌癥、腎衰、糖尿病等,與中醫(yī)藥治療及辨證論治的觀點(diǎn)相符合。以中醫(yī)藥理論為基礎(chǔ),為DN的防治提供系統(tǒng)的治療方法。黃芪()為豆科植物膜莢黃芪()或蒙古黃芪()的根,其味甘,微溫,具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、益氣固表、利水消腫的功效。黃芪主要化學(xué)活性成分包括黃酮類(lèi)、皂苷類(lèi)、多糖類(lèi)等,具有免疫調(diào)節(jié)作用、降血糖、雙向調(diào)控血壓、保護(hù)心腦血管等藥理作用[4]。黃芪用于治療各類(lèi)腎臟疾病已有2000多年的歷史,始載于漢代《神農(nóng)本草經(jīng)》,臨床研究表明黃芪治療DN患者過(guò)程中能夠有效的降低患者24h尿蛋白量,減輕炎癥因子的表達(dá),臨床癥狀明顯改善[5]。丹參為唇形科草本植物丹參(干燥的根和根莖,味苦,微寒,具有活血化瘀,涼血清心,除煩安神的功效。主要化學(xué)成分包括丹參酮類(lèi)、丹參酸類(lèi)、無(wú)機(jī)元素等,具有抗氧化,抗炎、降糖等藥理作用[6]。丹參酮ⅡA磺酸鈉治療DN Meta分析[7]發(fā)現(xiàn)其能降低患者尿氮素、血肌酐、降低血糖血脂、改善腎功能,且均未出現(xiàn)明顯的副作用。藺亞?wèn)|[8]通過(guò)對(duì)2884篇文獻(xiàn)涉及495味中藥數(shù)據(jù)挖掘,分析出中藥治療DN顯示黃芪-丹參支持度最高,為46.88%。明確出中醫(yī)藥治療DN主要為補(bǔ)氣滋陰、活血化瘀的藥物為主。然而黃芪、丹參包括多種化合物和靶點(diǎn),其治療DN作用機(jī)制并不是很明確,本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接預(yù)測(cè)黃芪-丹參配伍治療DN的作用機(jī)制,分析篩選有效成分,活性靶點(diǎn)及疾病治療靶點(diǎn)和信號(hào)通路,為黃芪-丹參配伍治療DN實(shí)驗(yàn)研究及臨床運(yùn)用提供科學(xué)依據(jù)參考。
通過(guò)NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫(kù)搜素DN的相關(guān)數(shù)據(jù),選取含有DN數(shù)據(jù)的基因芯片GSE30122,芯片信息:Affymetrix Human Genome U133A 2.0 Array,平臺(tái):GPL571,該芯片原始數(shù)據(jù)包括了50個(gè)正常人腎樣本(26個(gè)人正常腎小球樣本、24個(gè)人正常腎小管樣本),19個(gè)DN樣本(9個(gè)DN腎小球樣本,10個(gè)DN腎小管樣本)。運(yùn)用R語(yǔ)言Limma包分析基因芯片中的差異基因,篩選條件為:< 0.05,logFC<-0.5或logFC > -0.5。
通過(guò)TCMSP平臺(tái)獲取黃芪、丹參的化學(xué)成分,根據(jù)生物利用度(OB)和類(lèi)藥性(DL)篩選出符合條件的活性成分及相關(guān)靶點(diǎn)。篩選的條件為:OB≥30,DL≥0.18[9]。
篩選出有效化合物對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)和DN差異基因,運(yùn)用Venn圖獲取交集基因,構(gòu)建黃芪-丹參藥對(duì)活性成分-靶點(diǎn)-DN網(wǎng)絡(luò)圖,網(wǎng)絡(luò)中的度值(Degree)越大明該節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)關(guān)系越緊密,節(jié)點(diǎn)的中心性越高。
將篩選出的交集基因輸入至Bisogenet中,構(gòu)建PPI蛋白互作網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的數(shù)據(jù)資源來(lái)源于:DIP、BIOGRID、HPR、INTACT、MINT、BID。選取三個(gè)參數(shù)評(píng)估蛋白互作網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涮卣鱗10]:度值(Degree)、介數(shù)(Betweenness)、緊密度(Closeness),這三個(gè)參數(shù)的高低與節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要性呈正相關(guān),根據(jù)這三個(gè)參數(shù)篩選出核心靶點(diǎn)。
利用ChemBioOffice軟件繪制化合物結(jié)構(gòu)并轉(zhuǎn)換為3D立體結(jié)構(gòu),保存為Mol2格式,從PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中下載蛋白的3D結(jié)構(gòu),保存為PDB格式。用PyMOL對(duì)原PDB蛋白分子進(jìn)行蛋白與配體拆分,去氫,加水等操作,并保存PDBQT格式。運(yùn)用Autodock Vina軟件[11]進(jìn)行化合物和核心靶點(diǎn)的分子對(duì)接,用PyMOL對(duì)能量最低的結(jié)合模式做圖。
運(yùn)用Bioconductor對(duì)PPI網(wǎng)絡(luò)中篩選出的核心基因進(jìn)行GO富集分析和通路富集分析(<0.05),對(duì)潛在靶點(diǎn)進(jìn)行GO生物過(guò)程分析,KEGG對(duì)潛在靶點(diǎn)進(jìn)行通路富集分析。
將芯片GSE30122中50例正常人腎樣本設(shè)為正常組,19例DN樣本設(shè)為實(shí)驗(yàn)組,通過(guò)R語(yǔ)言分析,共得出差異基因638個(gè),其中實(shí)驗(yàn)組表達(dá)上調(diào)基因384個(gè),表達(dá)下調(diào)基因254個(gè),結(jié)果見(jiàn)圖1。
圖1 差異基因表達(dá)火山圖
通過(guò)TCMSP查詢(xún),經(jīng)OB≥30,DL≥0.18篩選后,黃芪、丹參有效化學(xué)成分為20、60個(gè)。
通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)分析,DN、黃芪、丹參作用靶點(diǎn)分別為638個(gè)、189個(gè)、117個(gè)。通過(guò)在線(xiàn)韋恩圖分析得出,黃芪與DN共有基因21個(gè),丹參與DN共有基因9個(gè),黃芪-丹參藥對(duì)活性成分作用靶點(diǎn)與DN共有22個(gè)交集基因,結(jié)果見(jiàn)表1,可能為黃芪-丹參治療DN的主要作用靶點(diǎn)。
表1 黃芪-丹參藥對(duì)治療DN潛在靶點(diǎn)
Table 1 Potential targets from compounds of Radix Astragali and Radix Salviaein treating DN
序號(hào)蛋白名稱(chēng)Uniprot ID基因編碼中文名稱(chēng) 1Beta-2 adrenergic receptorP07550ADRB2β2腎上腺素受體 2Vascular endothelial growth factor AP15692VEGFA血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A 3Tumor necrosis factor superfamily 15D9N2U0TNFSF15腫瘤壞死因子超家族成員15 4Caspase-3P42574CASP3半胱氨酸蛋白酶3 5Heme oxygenase 1P09601HMOX1血紅素加氧酶1 6G2/mitotic-specific cyclin-B1P14635CCNB1細(xì)胞周期蛋白B1 7Calmodulin-1P0DP23CALM1鈣調(diào)蛋白1 8Alpha-2A adrenergic receptorP08913ADRA2Aα2A腎上腺素能受體 9Myc proto-oncogene proteinP01106MYCMyc原癌基因蛋白 10Alcohol dehydrogenase 1BP00325ADH1B乙醇脫氫酶1B 11Neutrophil cytosol factor 1 P14598NCF1中性粒細(xì)胞溶質(zhì)因子1 12Vascular cell adhesion protein 1P19320VCAM1血管細(xì)胞粘附分子 1 13Arachidonate 5-lipoxygenaseP09917ALOX5花生四烯酸5脂加氧酶 14Type I iodothyronine deiodinaseP49895DIO1Ⅰ型脫碘酶 15Secretory leukocyte protease inhibitorP03973SLPI分泌型白細(xì)胞蛋白酶抑制因子 16Epidermal growth factor Q6QBS2EGF表皮生長(zhǎng)因子 17C-C motif chemokine ligand 2P13500CCL2CC基序趨化因子 18Protein kinase C beta P05771PRKCB蛋白激酶Cβ 19Collagen alpha-1(III)P02461COL3A1Ⅲ型膠原α1鏈 20Claudin-4 O14493CLDN4緊密連接蛋白4 21Secreted phosphoprotein 1P10451SPP1分泌型磷酸蛋白1 22Cathepsin DP07339CTSD組織蛋白酶D
采用Cytoscape3.7.1繪制出黃芪-丹參配伍治療DN有效成分-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖,黃色、粉色、藍(lán)色節(jié)點(diǎn)分別代表交集基因、黃芪化合物、丹參化合物,結(jié)果見(jiàn)圖2。該圖包含了64個(gè)節(jié)點(diǎn)和87條邊,其中42個(gè)節(jié)點(diǎn)是黃芪-丹參治療DN的有效成分,22個(gè)節(jié)點(diǎn)是黃芪-丹參治療DN作用靶點(diǎn)。因此可以體現(xiàn)出中藥單成分多靶點(diǎn)、多成分多靶點(diǎn)及多成分相同靶點(diǎn)之間的協(xié)同疊加作用。度值排列靠前的化合物分別為槲皮素(MOL000098,18),山奈酚(MOL000422,8),木犀草素(MOL000006,5),丹參酮ⅡA(MOL007154,3)。
將黃芪-丹參藥對(duì)治療DN的22個(gè)交集基因輸入至Bisogenet中,構(gòu)建PPI蛋白互作網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?。該網(wǎng)絡(luò)包含了1724個(gè)節(jié)點(diǎn)和36898條邊(如圖3),通過(guò)三個(gè)參數(shù)(Degree≥61,Betweenness≥200,Closeness≥0.53)進(jìn)項(xiàng)評(píng)估,篩選出核心靶點(diǎn),該網(wǎng)絡(luò)包含148個(gè)節(jié)點(diǎn)和3768條邊(如圖4)。根據(jù)三項(xiàng)參數(shù)分析,在黃芪-丹參藥對(duì)治療DN蛋白交互網(wǎng)絡(luò)中,MYC、VCAM1、ADRB2、CASP3為重要核心靶點(diǎn)(見(jiàn)表2),推測(cè)為黃芪-丹參藥對(duì)治療DN關(guān)鍵靶點(diǎn)。
圖2 黃芪-丹參治療DN有效成分-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖
(粉色、黃色、藍(lán)色節(jié)點(diǎn)分別代表化合物-靶點(diǎn)-DN靶標(biāo)、重要靶標(biāo)、與化合物/DN靶點(diǎn)相互作用的其他Human蛋白)圖3 黃芪-丹參治療DN靶點(diǎn)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)圖
(Degree≥61,Betweenness≥200,Closeness≥0.53;粉色和藍(lán)色節(jié)點(diǎn)分別表示化合物與DN靶標(biāo),與化合物/DN靶點(diǎn)相互作用的其他Human蛋白)
表2 核心靶點(diǎn)拓?fù)涮卣?/p>
Table 2 Topological features of major node
Major NodeDegreeNode betweennessCloseness MYC5961806.0730.615063 VCAM14522270.7490.650442 ADRB2259281.86540.550562 CASP3180250.03320.542435
一般認(rèn)為配體與受體分子的構(gòu)象穩(wěn)定時(shí),其能量越低,發(fā)生作用的可能性越大,以結(jié)合能≤-5 kJ/mol為篩選標(biāo)準(zhǔn)。使用AutoDock Vina軟件對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)(MYC、VCAM1、ADRB2、CASP3)與槲皮素、山奈酚、木犀草素、丹參酮ⅡA進(jìn)行分子對(duì)接。研究結(jié)果顯示MYC與丹參酮ⅡA(結(jié)合能:-26.38 kJ/mol)、VCAM1與丹參酮ⅡA(結(jié)合能:-36.43 kJ/mol)、ADRB2與槲皮素、山奈酚(結(jié)合能均為:-35.17 kJ/mol)、CASP3與丹參酮ⅡA(結(jié)合能:-33.49 kJ/mol)結(jié)合能均為最低,構(gòu)象穩(wěn)定,具有較好的結(jié)合活性。將關(guān)鍵靶點(diǎn)與結(jié)合能最低的活性化合物進(jìn)行分子對(duì)接,PyMoL作圖。結(jié)果見(jiàn)圖5。
圖5 活性化合物與核心靶點(diǎn)最佳結(jié)合模式
我們利用Bioconductor中的cluster profiler對(duì)黃芪-丹參-DN涉及的22個(gè)核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。生物過(guò)程富集結(jié)果顯示(<0.05),正向調(diào)控表皮生長(zhǎng)因子受體、絲氨酸/蘇氨酸激酶活性,氧化應(yīng)激反應(yīng),激活蛋白激酶活性等是重要的生物過(guò)程(研究結(jié)果如圖6)。KEGG富集通路顯示(<0.05),糖尿病并發(fā)癥的AGE/RAGE信號(hào)通路、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化、MAPK信號(hào)通路、HIF-1信號(hào)通路等是主要的代謝通路(如圖6),結(jié)果顯示黃芪-丹參的有效成分靶點(diǎn)存在于不同的通路,主要是通過(guò)多通路多靶點(diǎn)協(xié)同作用治療DN。
圖6 黃芪-丹參藥對(duì)治療DN關(guān)鍵靶點(diǎn)的GO生物過(guò)程和KEGG富集分析
本次研究主要是采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接探討黃芪-丹參配伍治療DN作用機(jī)制?;邳S芪-丹參活性成分-靶點(diǎn)-DN網(wǎng)絡(luò)分析,最重要的有效成分為槲皮素、山奈酚、木犀草素、丹參酮ⅡA。研究表明,槲皮素可以降低DN小鼠蛋白尿和尿蛋白/肌酐比值,減弱腎臟脂質(zhì)分布變化和脂滴的堆積,減緩腎小球硬化進(jìn)程使得腎小球硬化指數(shù)和腎重/體重趨于正?;梢杂行У母纳铺悄虿≡缙谀I臟損害[12-13];山奈酚[14]通過(guò)抑制RhoA/Rock通路激活,降低氧化應(yīng)激和促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1β)表達(dá)從而降低糖尿病或高糖狀態(tài)下腎臟的損傷;木犀草素是一種天然的肥大細(xì)胞穩(wěn)定劑,Na Xu[15]等研究表明低劑量膳食補(bǔ)充劑木犀草素能降低小鼠附睪脂肪組織中肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)和炎性細(xì)胞因子的水平,從而改善IR;Qian Yu[16]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),木犀草素通過(guò)抑制NLRP3炎癥小體的激活減輕腎臟足細(xì)胞凋亡,為DN治療提供治療策略。丹參酮ⅡA磺酸鈉用于治療DN Meta分析結(jié)果顯示[7],其能有效的降低患者血肌酐、尿素氮水平,改善腎功能,還具有降糖降脂的作用。槲皮素和山奈酚屬于葛根成分,木犀草素和丹參酮ⅡA屬于丹參成分,這為黃芪-丹參藥對(duì)治療DN提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。
我們通過(guò)PPI網(wǎng)絡(luò)分析,發(fā)現(xiàn)MYC、VCAM1、ADRB2、CASP3為關(guān)鍵靶點(diǎn),提示這四個(gè)靶點(diǎn)可能為黃芪-丹參治療DN過(guò)程中發(fā)揮重要作用。將有效成分槲皮素、山奈酚、木犀草素、丹參酮ⅡA與治療DN的四個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接,結(jié)果顯示,MYC、VCAM1、CASP3與丹參酮ⅡA,ADRB2與槲皮素、山奈酚結(jié)合能最低,表明配體與受體的構(gòu)象越穩(wěn)定,其發(fā)生的作用性越大。MYC是一種原癌基因,和它的家族成員C-MYC,L-MYC,N-MYC一樣是一種轉(zhuǎn)錄因子,參與細(xì)胞分化、凋亡,能量代謝等生物過(guò)程。研究表明當(dāng)C-MYC在小鼠β細(xì)胞中過(guò)表達(dá)時(shí),就會(huì)使得細(xì)胞凋亡和高血糖的產(chǎn)生,抑制C-MYC過(guò)度表達(dá),可以促進(jìn)糖尿病足潰瘍傷口的愈合[17-18]。ADRB2是β-腎上腺素能受體(ADRB)中的一個(gè)亞型,通過(guò)多種通路參與腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)運(yùn)、血管生成和凋亡等生理功能[19]。ADRB2可以通過(guò)降低DN大鼠腎組織中的TNF-α、MCP-1、NOS2 mRNA表達(dá)水平,增加NF-kB p65亞基磷酸化,減輕腎臟炎癥和纖維化[20]。CASP3是半胱氨酸蛋白酶3,它是神經(jīng)元凋亡的執(zhí)行者,當(dāng)細(xì)胞發(fā)出凋亡信號(hào)時(shí),該蛋白即被水解激活,研究發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠海馬中CASP3活性是非糖尿病大鼠的6.7倍[21]。VCAM1是一種細(xì)胞粘附分子,它屬于免疫球蛋白超家族成員,Guillén-Gómez E等研究[22]發(fā)現(xiàn),與糖尿病患者對(duì)比,DN患者尿中VCAM1水平明顯升高,可能成為糖尿病患者腎臟病變的標(biāo)記物。
KEGG通路富集分析表明,黃芪-丹參配伍治療DN主要涉及AGE/RAGE、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化、MAPK、HIF-1等信號(hào)通路。AGEs與其受體RAGE結(jié)合后可啟動(dòng)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[23],如增強(qiáng)血管通透性,引起蛋白尿;促進(jìn)腎臟釋放促炎因子、黏附因子等,導(dǎo)致機(jī)體的損傷;降低內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶mRNA水平和NO的生物利用度,誘導(dǎo)炎癥因子釋放,增強(qiáng)細(xì)胞毒性作用和機(jī)體病變的嚴(yán)重程度[24]。MAPK是一類(lèi)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,通過(guò)調(diào)節(jié)能量代謝、細(xì)胞增殖和凋亡、炎癥反應(yīng)影響DN的進(jìn)程,并通過(guò)抑制p38MAPK信號(hào)通路可以減輕炎癥反應(yīng),從而減少患者尿蛋白,延緩DN的進(jìn)展[25]。流體剪切應(yīng)力是動(dòng)脈粥樣硬化疾病發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立內(nèi)在物理因素,正?;蛏愿叩牧黧w剪切應(yīng)力可以上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞的抗氧作用,而低流體剪切應(yīng)力會(huì)使得動(dòng)脈分支部位脂質(zhì)堆積和氧化應(yīng)激的發(fā)生,在生理流體剪切力的作用下,可以顯著性降低白細(xì)胞跨內(nèi)皮的遷移及降低VCAM1表達(dá)[26]。白細(xì)胞跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移是炎癥發(fā)生的關(guān)鍵步驟,在炎癥和活性氧生成的過(guò)程中,白細(xì)胞粘附內(nèi)皮細(xì)胞后,會(huì)跨膜遷移到血管外,通過(guò)抑制ICAM1表達(dá),可以減少外周血多行白細(xì)胞的數(shù)量,從而減輕炎癥反應(yīng),對(duì)機(jī)體起到保護(hù)一定的作用[27]。低氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia-inducible factor-1, HIF-1)是在低氧條件下高度特異性發(fā)揮活性參與修復(fù)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的核轉(zhuǎn)錄因子,由α和β兩個(gè)亞基組成,HIF-1α是氧調(diào)節(jié)蛋白參與能量代謝、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、血管生成等生物過(guò)程。Gu HF[28]等研究發(fā)現(xiàn),HIF-1α基因pro582Ser多態(tài)性通過(guò)改善高糖對(duì)機(jī)體損害作用,影響著DN的發(fā)展。
本研究表明,黃芪-丹參中的槲皮素、山奈酚、木犀草素、丹參酮ⅡA等有效成分主要是對(duì)MYC、VCAM1、ADRB2、CASP3等關(guān)鍵靶點(diǎn)通過(guò)AGE/RAGE、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化、MAPK、HIF-1、白細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移等信號(hào)通路參與降糖、抗炎、抗氧化、細(xì)胞分化和凋亡、能量代謝等方面發(fā)揮治療DN作用。并初步闡明了黃芪-丹參藥對(duì)主要活性成分、作用靶點(diǎn)及信號(hào)通路在DN治療中的研究?jī)r(jià)值,為基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)和參考。
[1] Hird T R, Zomer E, Owen A, et al. The impact of diabetes on productivity in China[J]. Diabetologia,2019,62(7):1195-1203.
[2] Reidy K, Kang H M, Hostetter T, et al. Molecular mechanisms of diabetic kidney disease[J]. J Clin Invest, 2014, 124(6): 2333-2340.
[3] Magee C, Grieve D J, Watson C J, et al. Diabetic Nephropathy: a Tangled Web to Unweave[J]. Cardiovasc Drugs Ther, 2017, 31(5-6): 579-592.
[4] 聶娟,謝麗華,馬港圓,等. 中藥黃芪的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].湖南中醫(yī)雜志,2018,34(7):228-231.
[5] 陳騰,王之,王丹麗,等.黃芪治療糖尿病腎病臨床療效及對(duì)尿足細(xì)胞標(biāo)志蛋白影響[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合腎病雜志, 2019,20(8):694-696.
[6]代曉光,蘇長(zhǎng)蘭.丹參化學(xué)成分及藥理研究進(jìn)展[J].中醫(yī)藥信息,2018,35(4):126-129.
[7] 許強(qiáng),文豪,李修身,等.丹參酮ⅡA磺酸鈉治療糖尿病腎病的Meta分析[J].中藥新藥與臨床藥理,2020,31(1):113-119.
[8] 藺亞?wèn)|,張伏芝,雷蕾,等. 基于數(shù)據(jù)挖掘的中醫(yī)治療糖尿病腎病用藥規(guī)律分析[J].中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志,2020,27(5):1-7.
[9] 羅新新,劉玲,吳文明,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接探討葛根-丹參藥對(duì)治療2型糖尿病作用機(jī)制研究[J].江西醫(yī)藥, 2020, 55(9): 1157-1162.
[10] 李躍文,劉志強(qiáng),朱曉芹,等.四磨湯治療功能性胃腸病機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2020, 41(03): 90-95.
[11] Trott O, Olson A J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading[J]. J Comput Chem, 2010, 31(2): 455-461.
[12] Gomes I B, Porto M L, Santos M C, et al. The protective effects of oral low-dose quercetin on diabetic nephropathy in hypercholesterolemic mice[J]. Front Physiol, 2015, 6(247):1-8.
[13] Gomes I B, Porto M L, Santos M C, et al. Renoprotective, anti-oxidative and anti-apoptotic effects of oral low-dose quercetin in the C57BL/6J model of diabetic nephropathy[J].Lipids in Health and Disease,2014, 13(184):1-10.
[14] Sharma D, Gondaliya P, Tiwari V, et al. Kaempferol attenuates diabetic nephropathy by inhibiting RhoA/Rho-kinase mediated inflammatory signalling[J]. Biomedicine and Pharmacotherapy,2019,1(109):1610-1619.
[15] Na Xu, Lei Z, Jing D, et al. Low-dose diet supplement of a natural flavonoid, luteolin, ameliorates diet-induced obesity and insulin resistance in mice[J]. Mol Nutr Food Res, 2014, 58(6): 1258-1268.
[16] Yu Q, Zhang M, Qian L, et al. Luteolin attenuates high glucose-induced podocyte injury via suppressing NLRP3 inflammasome pathway[J]. Life Sci, 2019, 15(225):1-7.
[17] Weir G C, Laybutt D R, Kaneto H, et al. Beta-cell adaptation and decompensation during the progression of diabetes[J]. Diabetes, 2001, 50(1): 151-159.
[18] Sawaya A P, Pastar I, Stojadinovic O, et al. Topical mevastatin promotes wound healing by inhibiting the transcription factor c-Myc via the glucocorticoid receptor and the long non-coding RNA Gas5[J]. J Biol Chem, 2018, 293(4): 1439-1449.
[19] Noh H, Yu M R, Kim HJ, et al. Beta 2-adrenergic receptor agonists are novel regulators of macrophage activation in diabetic renal and cardiovascular complications[J]. Kidney Int, 2017, 92(1): 101-113.
[20] Arif E, Nihalani D, et al. Beta2-adrenergic receptor in kidney biology: A current prospective[J]. Nephrology, 2019, 24(5): 497-503.
[21] Jafari Anarkooli I, Sankian M, Vahedi F, et al. Evaluation of insulin and ascorbic acid effects on expression of Bcl-2 family proteins and caspase-3 activity in hippocampus of STZ-induced diabetic rats[J]. Cell Mol Neurobiol, 2009, 29(1): 133-140.
[22] Guillén-Gómez E, Bardají-de-Quixano B, Ferrer S, et al. Urinary Proteome Analysis Identifid Neprilysin and VCAM as Proteins Involved in Diabetic Nephropathy[J]. J Diabetes Res, 2018, 1-12.
[23] Kay A M, Simpson C L, Stewart J A. The Role of AGE/RAGE Signaling in Diabetes-Mediated Vascular Calcification[J]. J Diabetes Res, 2016, 2016:1-8.
[24] Yamagishi S. Role of advanced glycation end products (AGEs) and receptor for AGEs (RAGE) in vascular damage in diabetes[J]. Exp Gerontol, 2011,46(4):217-224.
[25] 門(mén)凌,何日明,楊曙東,等. p38 MAPK介導(dǎo)炎癥在糖尿病腎病中作用研究進(jìn)展[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志,2017,46(7): 983-985.
[26] Winkel LC, Hoogendoorn A, Xing R, et al. Animal models of surgically manipulated flow velocities to study shear stress-induced atherosclerosis[J]. Atherosclerosis, 2015, 241(1): 100-110.
[27] 曹妍婷. 缺氧-再氧化條件下血小板對(duì)白細(xì)胞—肝竇內(nèi)皮細(xì)胞粘附及跨內(nèi)皮遷移的影響[D].北京:北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院, 2013: 1-57.
[28] Gu H F, Zheng X, Abu Seman N, et al. Impact of the hypoxia-inducible factor-1 α (HIF1A) Pro582Ser polymorphism on diabetes nephropathy[J]. Diabetes Care, 2013,36(2):415-421.
UTILIZING NETWORK PHARMACOLOGY AND MOLECULAR DOCKING TO EXPLORE THE UNDERLYING MECHANISM OFANDIN DIABETIC NEPHROPATHY
PENG Wen-hu1, LIU Ling2, WU Wen-ming2,*LUO Xin-xin2
(1. The Affiliated Hospital of Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343000, China;2. Department of Pharmacy, Jiangxi Provincial People’s Hospital, Nanchang, Jiangxi 330000, China)
To study the molecular mechanism of diabetic nephropathy treated byandbased on network pharmacology and molecular docking.The chemical components and putative targets ofandwere collected based on the TCMSP. Cytoscape3.7.1 software was used to construct the component-target-disease network. Based on the matching targets of related targets inandon DN, protein interaction network analysis was performed. Using the AutoDock Vina software, the candidate compounds were docked with the core targets. Finally GO biological process and KEGG were carried out.In total, 81 active compounds ofandwere identified, of which 22 ones were the targets for the treatment of DN. Molecular docking prediction showed that tanshinone ⅡA had a strong binding activity with MYC, VCAM1 and CASP3, quercetin and kaempferol had a strong binding activity with ADRB2. The main pathway included AGE/RAGE, MAPK, HIF-1signal pathway.Some active compounds ofandsuch as tanshinone ⅡA, luteolin, quercetin and kaempferol, play a role of alleviating DN by affecting AGE/RAGE, MAPK, HIF-1signal pathway. These pathways were primarily associated with the common targets of ADRB2, CASP3, VCAM1 and MYC.
;DN; network pharmacology; molecular docking
1674-8085(2022)04-0084-08
R255.4
A
10.3969/j.issn.1674-8085.2022.04.013
2021-06-17;
2022-01-12
江西省自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(20192BAB215056);江西省衛(wèi)生計(jì)生委中醫(yī)藥科研基金項(xiàng)目(2019B059)
彭文虎(1990-),男,江西九江人,主管藥師,碩士,主要從事臨床藥學(xué)工作(E-mail:649233001@qq.com);
*羅新新(1990-),女,江西九江人,主管藥師,碩士,主要從事醫(yī)院藥學(xué)工作(E-mail:719262619@qq.com).