基于网络药理学的阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的作用机制.pdf

基金项目：包头医学院科学研究基金项目 青苗计划（）；内蒙古自治区自然科学基金（，）；中央引导地方科技项目（）；内蒙古自治区高校科研重点项目（）通讯作者：杨丹【中国医学】基于网络药理学的阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的作用机制张淑宁，安明，薄坤，郭美彤，杨丹（内蒙古科技大学包头医学院，内蒙古 包头 ）摘要 目的：基于网络药理学及分子对接技术探讨蒙药制剂阿魏八味丸治疗美尼尔综合征作用机制，为中蒙药治疗美尼尔综合征提供系统生物学信息和理论基础。方法：应用 、和 数据库及查阅文献方式挖掘阿魏八味丸的活性成分；运用 、以及 数据库获取美尼尔综合征相关靶点；将药物靶点和疾病靶点进行映射，得到交集靶点；在此基础上，通过 网络平台构建 网络并利用 软件筛选出核心基因；采用 数据平台进行 富集分析与 通路富集分析；最后通过分子对接技术对获得的关键活性成分和核心靶点进行验证分析。结果：获得阿魏八味丸的活性成分 个，预测作用靶点 个，美尼尔综合征相关基因 个，阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的关键靶点 个；共筛选出阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的 种关键活性成分，个核心靶点；富集分析展示细胞组分（）、分子功能（）、生物进程（）的前 个条目，通路富集分析得到 条主要通路；通过分子对接，发现其药效物质基础与核心靶标有较好的结合力。结论：阿魏八味丸可以通过多成分、多靶点和多通路的作用机制协同发挥治疗美尼尔综合征的作用。关键词 阿魏八味丸；网络药理学；分子对接；美尼尔综合征 ：，（，）：，：，；，；年第 卷第 期 ；，：，；（），（）（），；：，；阿魏八味丸蒙药名为“兴棍 ”，为临床上常用的蒙成药 。其主要成分有阿魏、沉香、肉豆蔻、木香、丁香、小茴香、黑云香和当归八味中药，常用于治疗多种病因引起的头痛、眩晕、耳鸣、恶心呕吐等。美尼尔综合征是以内耳的膜迷路积水为特征的一种疾病，通俗讲，就是由于患者耳部的病变引起眩晕现象的病症。该病高发人群为中老年人，发病时通常会出现恶心、心慌、出冷汗并反复发作旋转性眩晕的现象，持续时间较长，并且会引起耳鸣，听力下降等症状。有研究表明，美尼尔综合征会导致患者神经性听力丧失，自感旋转，睁眼时可见周围物体绕自身旋转，闭眼时则可自感旋转，常伴面色苍白、恶心、出汗、呕吐、血压下降等迷走神经刺激症状 。蒙医将其归入“巴达干赫依病”一类，认为头部供应巴达干和上行赫依相搏，因此头颅、胃、心脏、肾脏等脏器受到影响。对该病的治疗，可采取镇赫依、祛巴达干，调节胃、心、肾功能等方法。关于阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的相关研究目前已有文献记载，且结果显示治疗效果较为显著 。近年来，网络药理学的应用为中蒙药作用机制的研究提供了方法和思路，其基于系统生物学、医学等多学科理论，采用计算机技术对生物系统中的网络数据进行分析，揭示了药物 活性成分 靶点 疾病之间互相作用网络，并据此对药物的作用机制进行预测，其系统性、综合性及整体性与中药的特点类似。本研究采用网络药理学及分子对接的理论与方法，对阿魏八味丸的药效物质基础和作用靶点进行筛选，并在此基础上建立药效物质 靶点网络，对其进行网络分析，获得药效物质基础和作用靶点，再利用分子对接等技术对其进行初步验证，从而为其深入的药效物质和作用靶点的发现和开发奠定基础。资料与方法 资料来源相关数据库名称及网址见表 。表 数据库名称及网址数据库名称网址 ：化源网 ：微生信 ：阿魏八味丸有效成分及其相关靶点的获取利用中药系统药理学数据库与分析平台（），分别检索阿魏、沉香、肉豆蔻、木香、丁香、小茴香、黑云香、当归共八味药材，设定口服生物利用度（，）和类药性（，），得到各药材的有效成分。再利用 数据库根据有效成分的 查找到相应的靶 年第 卷第 期 点。打开 数据库，以 格式导出全部人类和已验证的相关靶蛋白及对应基因的信息，再运用“”函数进行计算，将以上获得的作用靶点进行标准化处理。去重后分别得到各药材的相关靶点。获取阿魏八味丸中在 数据库中未收录的有效成分及靶点，在此基础上查询相关文献数据对药物活性成分及靶点进行补充获取。将查询文献获得的成分输入化源网查询 号，进入 输入 号查询该成分的信息，根据 筛选，依据以下条件筛选活性成分：胃肠吸收（）为“”且类药性（、）中至少有 个“”，符合以上条件即采纳为活性成分。剔除无对应基因名的靶蛋白，将筛选得到的活性成分通过 数据库以“”条件，获取对应的基因名，整合药物所有靶点。阿魏八味丸 活性成分 靶点网络的构建将有效活性成分编号后与相关靶点数据一同导入 软件中，根据度值筛选活性成分并构建阿魏八味丸 活性成分 靶点网络图。美 尼 尔 综 合 征 相 关 靶 点 的 获 取 及 韦 恩（）图在 数据库、数据库及 数据库中以“”为检索词检索，得到疾病的对应靶点，通过 数据库将疾病的对应靶点转换为相应的基因靶点。利用 软件将 个数据库的基因靶点合并去重，得到美尼尔综合征靶点。利用在线 分析工具 将获得的阿魏八味丸活性成分和美尼尔综合征疾病的靶点进行映射并绘制韦恩图，共同交集靶点为阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的潜在作用靶点。靶点筛选及蛋白互作网络构建（）使用 数据库获取阿魏八味丸治疗美尼尔综合征潜在作用靶点的相互作用关系。将“”得到的交集靶点导入 网络平台，物种设置为“”，相互作用阈值参数设置为 ，隐藏未连接靶点，绘制 网络图。同时以 格式导出蛋白互作数据，导入 软件，对网络进行拓扑分析，以节点之间的拓扑参数度值（）、中介集中性（）及接近度集中性（）为指标进一步筛选核心靶点，参数值越大代表该靶点越关键。绘制关系图并筛选出结果中排名前 的靶点作为阿魏八味丸干预美尼尔综合征的核心靶点。富集分析和 通路富集分析将药物疾病的共同靶点导入 数据库，物种为“”，下载 信号通路注释信息和 注释信息，进行 和 通路富集分析，利用微生信软件绘制京都基因与基因组百科全书（，）富集气泡图及基因本体（，）三合一柱状图。分子对接验证借助 、网站获得中药化合物与疾病靶点蛋白质的 结构，用 软件去水、加氢和加电荷，并拆分疾病靶点蛋白与配体，将其保存为 格式文件以备用。经 软件中打开化合物、蛋白及配体，再确定疾病靶点蛋白与配体的结合位点 位置与大小，将其保存为 格式文件；采用 软件完成分子对接，评估化合物与靶蛋白的亲和力。当结合能为 时，则说明该分子和靶点间有一定的结合力；当结合能为 时，则说明该分子和靶点间有较好的结合力 。分子对接所获得结果利用 软件打开及调整透明度，显示结合位点以便可视化分析。结果与分析 阿魏八味丸的活性成分及相应靶蛋白通过查阅文献 、和 数据库检索，经合并去重后共获取阿魏八味丸的活性成分 个、预测作用靶点共 个，并确定每种有效组分和相应的作用靶标的数目。见表 。药物 活性成分 靶点网络图的构建与分析通过 软件，依据度值大小选择度值排名前八的成分作为药物核心成分，分别是槲皮素、阿魏种素、巴箅拉克明、多胶阿魏素、圆锥茎阿魏星、阿魏酸酯、法尼斯淝醇 、法尼斯淝醇 。以此为基础，建立“药物 活性成分 靶点”网络图。其 年第 卷第 期 中，活性成分有 个节点，靶点节点有 个，节点表 阿魏八味丸药物 成分 靶点信息中药名称有效成分数量（个）预测靶点数量（个）阿魏 当归 沉香 丁香 木香 肉豆蔻 小茴香 黑云香 合计 间相互作用关系的边有 条，在活性成分 靶点网络图中，普遍存在一对多、多对一的现象，体现了中蒙药多成分和多靶点的特点。见表 ，图 。表 药物核心成分度值活性成分度值活性成分度值槲皮素（）圆锥茎阿魏星（）阿魏种素（）阿魏酸酯（）巴箅拉克明（）法尼斯淝醇（）多胶阿魏素（）法尼斯淝醇（）图 药物 活性成分 靶点网络图注：绿色六边形：潜在靶点；肉粉色菱形：药物名称；圆形：活性成分；紫色“”形：药物共有的活性成分；灰色连线：活性成分与靶点的互相作用 阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的筛选结果通过 、以及 数据库以“”为关键词共获取美尼尔综合征相关靶点 个，将美尼尔综合征的相关靶点和阿魏八味丸的相关靶点导入 网站，构建药物与疾病交集靶点 图。得到二者共同靶点 个，分别为 、。见图 。蛋白互作网络（）的构建与分析将共有靶点导入“”软件构建共同靶点相互作用网络，并根据度值高低确定核心基因分别为 、。见图 ，表 。功能和 功能富集分析将 个共同的靶点导入到 中，经 和 通路富集分析，选择 。富集分析分别选取生物过程（）、细胞组成（）和分子功能（）三个部分的前 条进行展示。以 为筛选条件，通路展示前 条通路，纵轴代表富集的通路名称，横轴为每条通路上的基因数占共有靶点的比 年第 卷第 期 例。个共同的靶分子大部分都是富集在胆碱能突触信号通路上，其次是急性骨髓性白血病、癌症中的碳代谢、信号通路和肌动蛋白细胞骨架的调节等多种疾病通路上。见图 、图 。图 药物与疾病交集靶点 图图 网络图表 核心基因度值核心基因度值基因标签度值 图 功能富集分析 关键活性成分和核心靶点的分子对接验证将药物核心成分中度值排名前三的成分与核心靶点进行分子对接验证。对接结果表明，大部分成分与靶点都结合良好（），选取四组亲和能较强靶点与分子组合进行可视化。结果表明，阿魏八味丸的关键活性成分（槲皮素、阿魏种素、巴箅拉克明）均可与核心靶点（、）的关键氨基酸残基形成极性键或非极性键，以稳定结合。见表 和图 。图 通路分析气泡图注：气泡面积大小代表基因富集个数，气泡越大基因富集个数越多；气泡颜色代表富集显著程度，颜色由绿色向红色变化即富集程度显著表 核心活性成分与核心基因结合能活性成分结合能（）（）（）（）（）（）槲皮素（）阿魏种素（）巴箅拉克明（）图 活性成分与蛋白分子对接图 讨论通过网络药理学结果分析，阿魏八味丸中槲皮素（）、阿魏种素（）、巴箅拉克明（）等成分可能是干预美尼尔综合征的有效成分。经查阅文献分析，槲皮素通过抑制体内促炎途径的激活而具有明显抗炎作用，改善神经炎症反应；其抗炎特性是通过调节促炎趋化因子和减少 年第 卷第 期 炎症相关因子的表达来防止神经元细胞死亡。因此，槲皮素可以作为一种潜在的神经保护剂治疗美尼尔综合征，延缓疾病进展 。而阿魏酸（羟基 甲氧基肉桂酸，）作为阿魏的化学成分，具有抗炎、免疫、抗氧化作用，推测据此来发挥治疗作用 。阿魏酸是一种广泛分布于植物细胞壁上的酚类物质，研究表明 对脑组织的损伤有较好的治疗效果。通过查阅文献，许英等 发现阿魏酸能够有效地抑制 细胞，提示阿魏酸可能是一种潜在的脑保护药物。可能是作用于这些靶点干预炎症反应的过程来干预美尼尔综合征病情的发展。药物与疾病交集靶点为 、，也是阿魏八味丸干预美尼尔综合征的相关靶点。其中 （毒蕈碱胆碱能受体）、（胆碱能受体毒蕈碱 ）、（胆碱能受体毒蕈碱 ）属于一个较大的 蛋白偶联受体家族。这些受体在功能上的差异取决于乙酰胆碱的结合，包括细胞反应，如腺苷酸环化酶的抑制、磷酸肌酸变性和钾通道调解。毒蕈碱受体影响乙酰胆碱在中枢和外周神经系统的许多作用，从而发挥缓解眩晕的效果，在此基础上发挥治疗作用 。而 （单胺氧化酶 ）可催化伯胺和一些仲胺（如神经递质）的氧化脱氨，伴随氧还原为过氧化氢，并在中枢神经系统和外周组织中神经活性和血管活性胺的代谢中扮演重要角色，在体内外实验中均发现有良好的神经保护作用，据推测其各种类似物都具有成为神经保护剂的潜力 。对 个相关靶点进行富集分析，结果表明，它们可能参与调控了胆碱能突触、急性骨髓性白血病、癌症中的碳代谢、信号传导途径和肌动蛋白细胞骨架的调节。这些都是阿魏八味丸参与治疗美尼尔综合征的重要通路。其中，胆碱能突触作用通路作为富集靶点最多的信号通路，中脑运动区（）的高频刺激可通过影响胆碱能抗炎途径减轻神经炎症，减少光血栓性脑卒中（）后的病灶周围炎症。胆碱能信号通路调节神经和外周免疫的功能，在美尼尔综合征治疗中有潜在前景 。分子对接结果显示，阿魏八味丸中的核心成分阿魏种素（）、槲皮素（）和巴箅拉克明（）与 、之间有不同程度的对接活性，因与其结合位点处的稳定氢键，进一步验证了靶点预测方法的合理性和可靠性，同时在分子层面，也表明阿魏八味丸对美尼尔综合征的治疗作用具有多成分和多靶点的特点。综上所述，采用网络药理学和分子对接技术，发现阿魏八味丸可能通过阿魏种素（）、槲皮素（）和巴箅拉克明（）等成分，作用于 、等靶点，参与调控了胆碱能突触、信号传导途径和肌动蛋白细胞骨架的调节，从抗炎免疫、神经保护、脑保护和神经外周免疫等方面发挥药效，从而干预美尼尔综合征。其为阿魏八味丸治疗美尼尔综合征的研究及临床应用提供参考依据，推动后续相关实验的进行。然而，本研究仅仅是建立在大数据基础上的理论分析，其结果并不能保证一定的精度，还需要进一步的实验来验证。参考文献 刘淑琴黑云香挥发油化学成分 分析 内蒙古民族大学学报（自然科学版），（）：李卫平 盐酸氟桂利嗪治疗美尼尔氏综合征的临床疗效 临床合理用药杂志，（）：杨丹，李刚，郭叶，等 法同时测定蒙成药阿魏八味丸中 种化学成分的含量 沈阳药科大学学报，（）：白龙，韩玉华阿魏八味丸为主治疗美尼尔氏综合症 例 中国民族医药杂志，（）：包玉秋，王青虎蒙成药阿魏八味丸的质量标准研究 内蒙古民族大学学报（自然科学版），（）：蒋佳敏，陈荣玲，牛圣皓，等 基于网络药理学和分子对接探讨莳萝子油脂抗肿瘤的生物活性 广东化工，（）：马晶莹，张雷雷，马旺然，等槲皮素治疗帕金森病作用机制的研究现状 中国临床药理学杂志，（）：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 中南药学，（）：李思慧，姜岩，刘光宇，等胆碱能受体对海马区 的影响 内蒙古民族大学学报，（）：张万萍，余永游单胺氧化酶抑制药物神经保护作用的 研 究 进 展 山 东 化 工，（）：张慧敏，向科发，史小飞，等 胆碱能抗炎通路 烟碱型乙酰胆碱受体的最新研究进展 药学实践与服务，（）：（收稿日期：櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂）（上接第 页），（）：，（）（），：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：杨梦思，周娜，王志钢，等转录因子 及其信号通路在疾病发生中的作用研究进展 生物技术通报，（）：杨亚军，崔燎 通路在氧化应激介导的骨质疏松中的调控机制 中国药理学通报，（）：，：，（）：，：，（）：（收稿日期：）年第 卷第 期