基于网络药理学和分子对接探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病的机制.pdf

山 东 科 学 第 卷 第 期 年 月出版.:./.【药理与毒理】收稿日期:基金项目:山东省中医药科技发展计划()作者简介:王一帆()男硕士研究生研究方向为中医内科学:.通信作者田财军()男博士副主任医师副教授研究生导师研究方向为中医内科学:.基于网络药理学和分子对接探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病的机制王一帆张喆田财军(山东中医药大学.中医学院.外国语学院.第一临床医学院山东 济南)摘要:运用网络药理学方法探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病()的作用机制 利用中药系统药理学数据库与分析平台检索并筛选出三黄泻心汤的有效成分及作用靶点 通过 数据库检索并筛选出 相关靶点维恩图获取药物与疾病交集靶点 使用 数据库得到蛋白质 蛋白质相互作用()网络信息 使用 构建药物有效成分靶点疾病网络与 网络图通过 数据库对共同靶点进行()和 ()分析 使用 .软件进行分子对接验证 筛选出三黄泻心汤 个有效成分 个药物与疾病交集靶点主要活性成分为槲皮素、谷甾醇、汉黄芩黄素、黄芩新素、半枝莲种素、苏荠苎黄酮核心靶点为、功能分析主要涉及药物反应、缺氧反应、细胞迁移的正向调节、一氧化氮生物合成过程的正调控等生物过程 分析主要涉及癌症通路、信号通路、信号通路等通路 分子对接结果显示谷甾醇、半枝莲种素等核心成分与、等核心靶点之间有着较强的结合能力 初步阐释了三黄泻心汤可通过调节、等信号通路从而抑制 聚集与 磷酸化、阻断乙酰胆碱酯酶活化、抑制炎症进而干预阿尔茨海默病关键词:网络药理学分子对接阿尔茨海默病三黄泻心汤中图分类号:文献标志码:文章编号:()开放科学(资源服务)标志码():(.)().山 东 科 学 年 .().()().阿尔茨海默病()又称原发性老年痴呆以认知记忆障碍为特点是一种具有不可逆性和致死性的中枢神经系统退行性病变 病理特征包括 淀粉样蛋白()的沉积、微管蛋白()的异常磷酸化、突触损伤和神经功能障碍等在疾病过程中患者逐渐丧失记忆及思考能力最终失去自主行为能力是全世界老年人(年龄 岁)认知障碍和痴呆的主要原因且 的发病率、治疗和护理费用正在逐年快速增长为国家医疗体系以及患者的家庭带来了沉重的压力 目前美国食品药品监督管理局批准治疗 药物包括胆碱酯酶抑制剂与 受体拮抗剂两类而自 年以来只有阿杜那单抗()被 批准用于治疗 且单纯采用西药治疗 作用靶点单一、不良反应较多治疗效果并不理想中医理论认为“毒损脑络”与“瘀血阻滞”在 的发生过程中起着重要作用因此清热解毒、活血逐瘀可作为治疗 的原则 三黄泻心汤出自东汉名医张仲景的金匮要略由大黄、黄连、黄芩组成具有清热解毒、活血逐瘀的功效 现代药理学研究认为大黄中的大黄酚、大黄素具有清除自由基、抗氧化的作用而黄连素、黄芩苷可以减少 的生成并加速 的降解临床上在 等疾病的治疗中效果明显本文通过网络药理学的方法预测三黄泻心汤治疗 的活性化合物、潜在的靶点蛋白与信号通路并通过分子对接进一步从受体与配体方面验证三黄泻心汤活性成分干预 关键靶点的有效性为其临床应用提供科学依据 材料与方法.三黄泻心汤有效成分与作用靶点的获取以黄连、黄芩、大黄为关键词在中药系统药理学数据库与分析平台()(:/.)上检索三黄泻心汤中 味中药所含的化学成分 筛选条件为类药性().且口服生物利用度()初步筛选出三黄泻心汤有效化学成分及靶点并通过 数据库(:/./)查询出靶点蛋白对应的基因名称.靶点的收集使用 数据库(:/./)与 数据库(:/./)以 为关键词进行搜索收集 的作用靶点对检索出疾病靶点的相关分数()取 倍中位数将相关分数大于等于 倍中位数评分的靶点作为 疾病靶点第 期王一帆等:基于网络药理学和分子对接探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病的机制.疾病与药物共同靶点的筛选将筛选出的三黄泻心汤有效成分靶点与 疾病靶点通过 在线绘制平台(:/.)绘制维恩图并获取三黄泻心汤有效成分靶点与 疾病靶点的交集.药物有效成分靶点疾病网络的构建将药物、有效成分、有效成分与疾病交集靶点、疾病名称导入 .软件中进行网络关系的构建与可视化分析.蛋白质蛋白质相互作用网络图的构建将三黄泻心汤与 交集靶点基因导入.(:/./)数据库中进行蛋白质蛋白质相互作用()网络模型的构建将物种类别选择“”设置“置信分数.”并将获得的蛋白交互信息导入 .软件进行可视化分析.通路富集分析使用 数据库(:/./)对三黄泻心汤与 交集靶点进行基因本体()功能富集分析和京都基因与基因组百科全书()通路分析设置物种为“”分析选择生物过程()、细胞组分()和分子功能()使用 软件包根据 对、排名前 与 排名前 的条目进行 与 分析的可视化处理.分子对接通过(:/./)平台获取三黄泻心汤活性成分的 格式文件使用 .将 格式文件转换 格式文件使用 数据库(:/./)获取核心靶点蛋白质晶体结构的 格式文件使用 .进行分子对接 结果.三黄泻心汤活性成分及作用靶点利用 数据库以.为条件筛选后通过 数据库进行靶点名称规范化剔除有效成分重复值后共得到 个有效成分其中黄连有效成分 个大黄有效成分 个黄芩效成分 个主要有效成分见表 全表见 科学数据与内容附表 表 三黄泻心汤治疗 主要有效成分 来源标记化合物名称中文名称大黄泽兰黄醇大黄酸决明内酯谷甾醇黄连黄连素小檗红碱表小檗碱黄连碱金合欢素汉黄芩素黄芩谷甾醇表小檗碱黄连碱山 东 科 学 年.靶点使用 数据库得到 相关基因靶点共 个 取 次中位数后的数值为.故设定 .的靶点为 的潜在靶点共筛选得到 个靶点.三黄泻心汤与 靶点的交集通过 在线制图工具平台绘制三黄泻心汤有效成分靶点与 潜在靶点的维恩图得到 个交集靶点见 科学数据与内容附图.三黄泻心汤药物有效成分靶点疾病网络构建结果药物有效成分靶点疾病网络图显示图中包含 个节点 条边 图中节点越大则代表其连接度()越高连接度排名前 名的化合物分别为槲皮素、谷甾醇、汉黄芩素、黄芩新素、半枝莲种素、苏荠苎黄酮见 科学数据与内容附图.网络的建立 与三黄泻心汤交集靶点的 网络图显示图中共有 个靶点蛋白与 条相互作用的边连接度前 的核心靶点蛋白为、见 科学数据与内容附图.与 富集分析使用 数据库.对三黄泻心汤与 的交集靶点进行 与 通路富集分析并根据.、.为条件进行筛选共得到 条 条目与 条 条目 科学数据与内容附图 显示主要涉及药物反应、缺氧反应、细胞迁移的正向调节、一氧化氮生物合成过程的正调控 主要涉及细胞外空间、细胞外区域、小窝、薄膜筏等 主要涉及丝氨酸内肽酶活性、酶结合、蛋白质同二聚化活性、相同蛋白质结合等 科学数据与内容附图 显示 富集分析主要涉癌症通路、信号通路、信号通路等.分子对接选取 关键靶点蛋白、分别与三黄泻心汤活性成分槲皮素、谷甾醇、汉黄芩黄素、黄芩新素、半枝莲种素、苏荠苎黄酮进行分子对接并得到对接分数见表 通过 软件包绘制对接分数气泡图见图 同时得到分子对接结果示意图部分示意图见图 对接分数 代表活性成分与靶点具有较好的结合作用 本次分子对接结果显示活性最强的对接组合为 与 谷甾醇、与半枝莲种素、与黄芩新素、与黄芩新素、与苏荠苎黄酮表 分子对接分数 有效成分靶点对接分数有效成分靶点对接分数槲皮素.黄芩新素.槲皮素.黄芩新素.槲皮素.黄芩新素.槲皮素.黄芩新素.槲皮素.黄芩新素.谷甾醇.半枝莲种素.谷甾醇半枝莲种素.谷甾醇.半枝莲种素.谷甾醇.半枝莲种素.谷甾醇.半枝莲种素.汉黄芩素.苏荠苎黄酮.汉黄芩素.苏荠苎黄酮.汉黄芩素.苏荠苎黄酮.汉黄芩素.苏荠苎黄酮.汉黄芩素.苏荠苎黄酮.注:代表二者无相互作用关系第 期王一帆等:基于网络药理学和分子对接探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病的机制图 对接分数气泡图.图 三黄泻心汤主活性成分与关键靶点分子对接模式图.山 东 科 学 年 讨论中医认为“诸热瞀瘛皆属于火”“其人喜忘者必有蓄血”因此在 的治疗中不应忽略热毒与瘀血这两种致病因素 三黄泻心汤中黄连、黄芩具有清热解毒之效大黄具有泻下攻积、逐瘀通经之效三药合用清热解毒、活血逐瘀之功甚强 现代药理学研究证明大黄、黄连、黄芩可以通过抗氧化应激反应抑制疾病特异性淀粉样蛋白的聚集降低 淀粉样蛋白与 磷酸化水平、提高蛋白磷酸酶 活性等方式改善 临床症状本研究发现三黄泻心汤治疗 的核心成分主要包括槲皮素、谷甾醇、汉黄芩黄素等 瀑布学说、胆碱能缺陷假学说、神经炎症假说等是解释 产生的重要理论槲皮素是一种黄酮类化合物可以通过抑制 聚集与 磷酸化、抑制乙酰胆碱酯酶水解乙酰胆碱、减弱氧化应激反应、减轻神经炎症等方式达到保护神经元细胞从而防治 的功效 谷甾醇具有很强的抗胆碱酯酶作用并具有清除自由基的功效能够预防由自由基引起的神经退行性病变同时 谷甾醇可较为容易地穿过血脑屏障对于 的治疗具有很高的生物利用度 汉黄芩素可以干预 聚集并显著抑制 神经母细胞瘤细胞中的胆碱酯酶活性阻断 诱导的乙酰胆碱酯酶活化减少 细胞中 的分泌并且可以通过 抑制作用抑制 活性从而减少 磷酸化达到保护、营养神经的作用通过 网络发现、是三黄泻心汤治疗 的核心靶点 有越来越多的研究表明炎症反应在 病理过程中尤其是疾病的早期阶段有着重要的参与炎性因子 与认知障碍严重程度密切相关可以加速神经退行性过程并且与 沉积、脱髓鞘、白质高信号和神经变性过程相关 是炎症的主要调节因子之一具有协调促炎细胞因子级联反应的作用由 介导的炎症可能导致 斑块和 过度磷酸化 葡萄糖代谢降低是 的特征之一己糖激酶是葡萄糖代谢的关键酶之一 表达的减少可以使己糖激酶表达增加进而抑制炎症反应、增加葡萄糖代谢促进 的恢复 与血管生成、毛细血管血流量有关抑制 信号可以减少白细胞黏附在脑微血管内皮改善 患者脑微血管血流 活性的失调会导致神经元功能障碍进而导致神经变性因此有效地干预 的表达可以起到改善脑损伤的作用 富集分析显示三黄泻心汤治疗 主要集中在药物反应、缺氧的反应、细胞迁移的正向调节、丝氨酸内肽酶活性、酶结合、蛋白质同二聚化活性等方面 分析说明三黄泻心汤治疗 与多条通路相关包括癌症通路、信号通路、信号通路等 脑缺血缺氧是 发病的重要环境因素 信号通路与细胞低氧应激密切相关缺氧诱导因子也会对神经系统发育产生重要影响 患者会出现大量小胶质细胞围绕 斑块周围大量增加的特征而小胶质细胞炎症的产生会伴随着氧化磷酸化到糖酵解的代谢重编程这一代谢重编程则依赖于 通路所以 信号通路与 的病理改变可能有着紧密的联系 系统性感染是产生认知障碍的原因之一 信号通路参与多系统的慢性炎症与变性疾病是神经炎症的关键介质之一与中枢神经系统退行性病变有着密切联系同时在 病理过程中 信号还参与(淀粉样蛋白前体蛋白)加工影响 斑块产生我们将筛选出的三黄泻心汤的核心成分与 的核心靶点分别进行分子对接对接结果显示 与谷甾醇、与半枝莲种素 与黄芩新素、黄芩新素、与苏荠苎黄酮有着较强的结合能力因此我们推测三黄泻心汤可能是通过这些化合物作用于多个靶点从而达到治疗 的效果综上所述本研究利用网络药理学与分子对接的方法得出三黄泻心汤可以通过多活性成分、多靶点、多通路抑制 聚集与 磷酸化、阻断乙酰胆碱酯酶活化、抑制炎症反应进而达到治疗 的临床疗效第 期王一帆等:基于网络药理学和分子对接探讨三黄泻心汤治疗阿尔茨海默病的机制参考文献:.():.:./.():.:./.林婷婷 詹亚熹 付书梅 等.阿尔茨海默病相关药物靶点和临床治疗进展.中国科学技术大学学报 ():.:./.:.():.:./.():.:./.():.:./.田恺 张向宇 牛博真 等.基于“毒损脑络”理论中医脑病病因病机和辨证施治的研究进展.中西医结合心脑血管病杂志 ():.:./.刘晓慧 王丹丹 于顾然.论阿尔兹海默病“毒损脑络”病机的含义.河南中医 ():.:./.盛环良 常诚.大黄改善认知功能研究进展.世界中医药 ():.:./.黄燕 骆飞飞 唐卉 等.基于 信号通路探讨黄芩苷对阿尔茨海默病小鼠学习记忆功能的影响.中西医结合心脑血管病杂志 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