基于网络药理学探讨蒙药森登-9汤治疗布鲁氏菌病的作用机制.pdf

基金项目：内蒙古自治区科技创新引导项目（）；内蒙古自治区自然科学基金项目（）通讯作者：高志祥【中国医学】基于网络药理学探讨蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的作用机制范子旭，李星男，靳敏，王占黎，高志祥（包头医学院公共卫生学院，内蒙古 包头 ；内蒙古疾病相关生物标志物重点实验室，包头医学院第二附属医院；内蒙古医科大学公共卫生学院）摘要 目的：运用网络药理学的方法，探讨蒙药森登 汤（布病号）治疗布鲁氏菌病的作用机制。方法：运用 数据库分析蒙药森登 汤的活性成分及潜在靶点；通过 、数据库筛选布鲁氏菌病相关靶点；构建韦恩图，得到疾病交集靶点与蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的交集靶点；用 软件绘制“药物 成分 疾病 靶点”关系网络图；通过 数据库构建“活性成分 疾病”共同靶点的蛋白互作（）网络；使用 数据库对关键靶标进行基因本体功能（）及京都基因和基因组百科全书（）通路富集分析。结果：蒙药森登 汤活性成分有 个，作用于 个靶点；布鲁氏菌病靶点 个，药物与疾病交集靶点 个。蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的主要活性成分有月桂酸、肉豆蔻酸、亚油酸、茉莉酮、羽扇烯酮、香叶基丙酮、氧化槐果碱、壬烯 酮等；治疗布鲁氏菌病的核心靶点有 、。富集得到 条目 个，其中 条目 个，条目 个，条目 个。信号通路共 条，主要集中在 信号通路、信号通路、信号通路、信号通路、信号通路等。结论：本研究通过网络药理学的方法初步探讨了蒙药森登 汤有效成分抗炎、抗病原微生物等作用机制，为布鲁氏菌病的治疗，及进一步研究该方作用机理、临床应用提供了理论依据。关键词 网络药理学；蒙药森登 汤；布鲁氏菌病；信号通路；作用机制 ：，（，；，；，）：（）年第 卷第 期 ：，“”（）（）（）：，：，；布鲁氏菌病，简称布病，是我国的乙类传染病，于 年首次在我国报道，是由革兰阴性、兼性胞内寄生的布鲁氏杆菌引发的人畜共患病。临床上常表现为发热、乏力、关节痛等症状，实验室诊断以血清学检测为主，抗炎、灭菌、止痛是其主要治疗方式 。研究报道，至 年间，我国每 万居民就有 人患病，患病人群以中年男性及畜牧工作者为主 。预计近年我国布病发病率会继续呈上升趋势，疫情广泛分布于我国内蒙古、新疆等北方省份，这将给当地政治、经济发展带来巨大威胁 。蒙医认为布鲁氏菌病属“新痹病”范畴，又称为新赫如乎病，是由新痹粘虫引发的急慢性热性传染病。当粘虫入侵人体后，随血液流淌至内脏系统，造成内脏功能紊乱、黄水增多，最终导致布鲁氏菌病 。现代医学认为，布鲁氏杆菌侵入人体后，可以通过免疫逃逸在靶细胞（巨噬细胞）内不停生长、繁殖，诱导持续感染，血行播散至多器官 。蒙医理论将布病分为“黑痹”（急性期）和“白痹”（慢性期），即热症和寒症两大类。黑痹以杀黏、凉血和黄水热邪为原则，白痹以杀黏、燥黄水为原则 。蒙医侧重于调理人体多器官功能，与现代医学的抗炎、灭菌、免疫调节相一致 。民族医药在布病的治疗方面发挥着独特的作用，蒙药森登 汤（布病 号）为布病内服主方，由文冠木（森登）、栀子、诃子、决明子、苦参、黄柏、川楝子、路路通（枫香子）、苘麻子这 味药组成，具有清热、止痛、消肿、燥黄水之功效。蒙医临床上广泛将“蒙药森登 汤”用于布病的治疗，疗效良好 。蒙药复方以天然产物为主，具有多成分、多靶点的特征，打破了当前医学 一种疾病 一种靶点 一种药物 方法的不足。网络也提供了更广泛的药理学相关靶标选择，与单药相比，降低了药物的使用剂量，并达到了相同或更显著的效果 。本文将通过网络药理学的方法探讨药物的作用机制，为蒙药森登 汤的临床应用及后续研究提供参考依据。材料与方法 蒙药森登 汤有效成分及对应靶点的筛选 年第 卷第 期 通 过 数 据 库（：），在查询界面内依次分别输入 、，设置“药物 靶点”相似性模型阀值为 和 ，获取中药所含的有效成分及其所对应的预测靶点。布鲁氏菌病相关靶点的获取及药物 疾病共靶点的筛选通过 （：）、（：）、（：）数据库，输入关键词“”、“”、“”、“”获取疾病靶点，将布鲁氏菌病候选靶标与蒙药森登 汤预测靶点进行映射得到二者共同靶点。并构建疾病交集靶点与蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病潜在靶点的韦恩图。蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的关键活性成分预测利用 软件构建“中药 成分 疾病 靶点”网络图，并进行可视化分析得到蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的关键活性成分。构建“活性成分 疾病”共同靶点的蛋白互作（）网络将蒙药森登 汤、布鲁氏菌病的共同靶点，导入 （：）数据库，将物种设置为“”，置信度设置为 ，获取蛋白相互作用信息。并将结果导入 软件构建 网络图。及 富集分析将靶点信息导入 （：）数据库，进行基因本体（）功能和京都基因与基因组百科全书（）通路富集分析。以 为筛选条件，获得生物过程（）、细胞成分（）、分子功能（）及排名前 的关键信号通路的富集分析。结果 蒙药森登 汤的有效化学成分及其作用靶点以 且 为筛选条件。检索得到文冠木活性成分 个，栀子活性成分 个，诃子活性成分 个，决明子活性成分 个，苦参活性成分 个，黄柏活性成分 个，川楝子活性成分 个，路路通活性成分 个，苘麻子活性成分个，苦参与路路通共有成分 个，苦参与诃子共有成分 个，川楝子与诃子共有成分 个，川楝子与决明子共有成分 个，诃子与苘麻子共有成分 个。筛选获得文冠木潜在作用靶点 个，栀子潜在作用靶点 个，诃子潜在作用靶点 个，决明子潜在作用靶点 个，苦参潜在作用靶点 个，黄柏潜在作用靶点 个，川楝子潜在作用靶点 个，路路通潜在作用靶点 个，苘麻子潜在作用靶点 个。合并去重后共获得蒙药森登 汤活性成分 个，作用于 个靶点。布鲁氏菌病靶点的获取及药物 疾病共同靶点的筛选结果通过关键词“”、“”、“”、“”，于 数据库剔除 ，去重得到 个靶点；于 去重得到 个；于 去重得到 个；合并去重剩余 个疾病靶点。将布鲁氏菌病靶点与蒙药森登 汤活性成分作用的靶点进行比对，共得到 个关键靶标。分别绘制疾病交集靶点与蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的交集靶点的韦恩图（如图 所示）。图 ：疾病交集靶点图；：药物 疾病交集靶点图 药物 成分 疾病 靶点关系网络图构建基于蒙药森登 汤活性成分与布鲁氏菌病靶基因相互作用的关系，构建“药物 成分 疾病 靶点”相互作用网络图，并采用 软件进行可视化（见图）。在 个活性成分中，度值排名靠前的有月桂酸（）、肉豆蔻酸（）、亚油酸（）、茉莉酮（）、羽扇烯酮（）、香叶基丙酮（）、氧化槐果碱（）、壬烯 酮（年第 卷第 期 ），这个化合物可能是蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的主要活性成分，见表。表 药物主要活性成分来源化合物 苦参、诃子月桂酸 川楝子、诃子肉豆蔻酸 诃子、苘麻子亚油酸 栀子茉莉酮 苦参羽扇烯酮 苦参香叶基丙酮 苦参氧化槐果碱 路路通壬烯 酮 网络构建将蒙药森登 汤与布鲁氏菌病的交集靶点导入 数据库，置信度设置为 ，去除游离节点，得到含 个节点、条边的 网络（见图 ）。接着对得到的 网络进行筛选（关键靶基因的筛选见图 ），设置 值、参数为大于等于中位数（、，），筛选出 个靶点基因处于较核心位置；接着对得到的 个靶基因进行再次筛选，筛选条件为 值、大于等于中位数（、，），共得到 个核心靶基因，分别为 、。其中，值排名前 的靶基因为白细胞介素 （，）、白细胞介素 （，）、胰岛素基因（，）、肿瘤坏死因子（，）、前列腺素内过氧化物合成酶 （，）、禽肉瘤病毒 的假定转化基因（，）、抑癌基因（，）、胰岛素样生长因子（，）、趋化因子配体 （，）、低氧诱导 因 子 （，），这 个靶基因可能是蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的核心靶基因。图 “药物 成分 疾病 靶点”关系网络图 年第 卷第 期 图 蒙药森登 汤与布鲁氏菌病交集靶点的 网络图图 蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的 网络及核心靶基因的构建与筛选 靶点的 基因功能和 通路富集分析 富集分析得到富集的 条目共 个，其中生物过程（，）条目 个，细胞组分（，）条目 个，分子功能（，）条目 个。主要涉及对脂多糖的反应、基因表达的正向调控、药物反应、衰老、对缺氧的反应、炎症反应、对外来生物刺激的反应等；主要涉及细胞外空隙、细胞质的核周围区域、质膜、高分子配合物、胞外区等；主要涉及相同的蛋白质结合、酶结合位点、电压门控钠通道活性、细胞因子活性、蛋白结合等。研究表明蒙药森登 汤可通过调节多个 、来达到治疗布鲁氏菌病的作用。将各组分排名前 的条目输出，绘制成柱状图，见图 。通路分析结果显示，蒙药森登 汤的有效成分治疗布鲁氏菌病的信号通路共 条，排名前 的有糖尿病并发症中的 信号通路、美洲锥虫病、血脂与动脉粥样硬化、癌症通路、年第 卷第 期 信号通路、流体剪切力与动脉粥样硬化、信号通路、疟疾、癌症中的蛋白聚糖类、非洲锥虫病、人巨细胞病毒感染、类风湿性关节炎、化学致癌作用 受体活化、利什曼病、结肠直肠癌、信号通路、信号通路、神经变性途径 多种疾病、信号通路、内分泌的阻力等。剔除癌症信号通路及其他不相关的疾病信号通路，考虑 信号通路、信号通路、信号通路、信号通路、信号通路在蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病过程中发挥了重要作用。将排名前 的富集结果绘制成气泡图，见图 。图 蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病靶点的 富集分析结果图 蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病靶点的 富集分析结果 讨论本文通过蒙医药理论、蒙药活性成分筛选、靶点预测、蛋白相互作用网络、基因本体功能富集分析和通路富集分析相结合的网络药理学方法，为蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的作用机制提供了理论依据。我们通过 数据库筛选得到蒙药森登 汤活性成分 个，共作用于 个靶点。药物与疾病的共同靶点 个，得出蒙药复方具有多成分、多靶点的功效。蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的主要活性成分以月桂酸、肉豆蔻酸、亚油酸、茉莉酮、羽扇烯酮、香叶基丙酮、氧化槐果碱、壬烯 酮等为主。月硅酸可能是抗持久性剂或抗生物膜剂候选者，可以促进生物膜细胞失活，加速细胞膜的损伤，影响细菌的功能及代谢，研究证实，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等微生物具有良好的抗菌效果 。月桂酸可以对脂多糖（）诱导的肝损伤起到抗炎效果，减轻了大鼠促炎因子、肝脏炎症的升高，并下调了肝脏组织中 介导蛋白的表达。作为一种内毒素，可以与模式识别受体结合，模式识别受体通过识别病原微生物，从而传递信号、形成细胞内反应网络，最终导致多器官受损。可以识别布鲁氏菌毒力因子脂多糖等病原相关分子模式，参与炎症反应、抗肿瘤、免疫调控等，在激活固有免疫过程中起着重要作用 。肉豆蔻酸同样具有抗生物膜的功效，它可以通过释放抗炎因子 达到抗炎、抗损伤作用 。亚油酸具有预防动脉粥样硬化、抗癌、降低血糖的功效 。可以促进骨吸收，影响骨重塑，介导骨质疏松、骨关节炎等，共轭亚油酸有助于调节 活性和 的表达，在骨中发挥抗炎作用 。、等靶点可能是蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的核心靶点。、是重要的炎症因子，与布鲁氏菌病的发生、发展及严重程度密切相关 。骨关节炎是布鲁氏菌病最常见的并发症，在关节炎患者的关节滑液中，显著升高，并募集巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等免疫细胞，在炎症微环境作用下导致关节软骨的侵蚀、滑膜的损伤 。布鲁氏菌侵入人体后，可导致 型巨噬细胞极化，轴可以通过影响 年第 卷第 期 功能相关和极化相关基因的表达和下调促炎细胞因子的产生来调节巨噬细胞极化 。组织缺氧是发生在感染中的一种突出的微环境状况，有大量证据表明缺氧和炎症相关联 。是一种转录激活剂，介导哺乳动物缺氧反应，可以调节细胞、组织和生物体水平上氧稳态，协调对缺氧的适应性反应。涉及免疫系统在内多器官的多种范围，在血管生成、癌症和心血管疾病以及细菌感染中起着重要作用 。先天免疫反应由巨噬细胞协调并环境输入信号做出反应，在炎症微环境中的多种途径被用来调整 水平以影响巨噬细胞生物学，从而促进炎症的消退 。根据 分析，对脂多糖的反应、基因表达的正负调控、衰老、对缺氧的反应、炎症反应等被认为是布鲁氏菌病发展中主要的生物学过程。富集分析结果表明，信号通路、信号通路、信号通路、信号通路、信号通路可能是蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的关键通路。可以与多条信号通路发生级联，介导低氧，调控细胞产生一系列对缺氧的代偿反应。在关节炎、自身免疫性疾病患者的相应炎症部位 可被激活，缺氧环境下，大量表达，并促进 的表达，介导炎症反应 。转录因子是 家族主要成员，具有抗氧化应激等作用机制，能够减少骨吸收、衰老相关的不良影响，涉及细胞增殖、凋亡、自噬等多种细胞过程，磷酸化等途径是调控 活性的主要方式 。信号通路是重要的炎症信号通路，级联通过将受体接收的细胞外信号与胞浆事件和基因表达联系起来，在生物和非生物应激反应中发挥作用 。是促炎细胞因子受体下游的信号分子，可以通过转录和转录后调节介导促炎细胞素合成 。在关节炎患者中，、等因子显著升高，过度激活的炎症反应可导致软骨膜损伤和软骨下骨吸收。同时，破坏了氧化呼吸链的平衡，导致线粒体功能受损，成骨细胞和破骨细胞异常分化从而破坏骨稳态 。综上所述，本文通过网络药理学的方法探讨了蒙药森登 汤治疗布鲁氏菌病的作用机制。蒙药复方通过多成分、多靶点、多通路，多个生物过程、细胞组分、分子功能发挥抗布鲁氏菌病的作用，其靶点和信号通路为后续的体内外验证提供了参考方向，也为进一步研究该方作用机理及临床应用提供了理论依据。参考文献 ，：，（）：，（）：毕圣贤，别思羽，张辉国，等基于时空加权泊松回归模型的全国布鲁氏菌病分布特征与影响因素分析 中国卫生统计，（）：，樊晓玲，樊永贞蒙医蒙药治疗布鲁杆菌病临床研究进展 疾病监测与控制，（）：，（）：巴雅尔图，巴图吉日嘎啦名蒙医巴图吉日嘎啦教授学术思想及蒙医药治疗布鲁氏菌病临床研究 世界最新医学信息文摘，（）：，德胜，宝喜春蒙药治疗重症布病优势分析 中国民族医药杂志，（）：，王梅，王晓娟 法测定森登 汤中栀子苷的含量 中国民族医药杂志，（）：，：，（）：谭婉静，张笑薇，白泓，等丁香油与月桂酸对金黄色葡萄球菌的协同抑制作用 现代食品科技，（）：，（下转第 页）年第 卷第 期 韦子强，张雯雯，郭嘉亮，等阿魏酸抑制 信号传导对巨噬细胞 极化的作用 广东药科大学学报，（）：许英，陈玲，张兰，等 阿魏酸通过调节 减轻阿尔茨海默样变化 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