论文部分内容阅读
目的筛选瓜蒌薤白半夏汤中治疗冠心病的主要活性成分,预测其活性成分的作用靶点,建立药物-成分-靶点-疾病网络,探讨瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的作用机制。方法在TCMSP数据库中筛选出药物的活性成分和靶点。利Uniprot数据库筛除药物的非人类靶点并校正为官方名称。通过TTD数据、Gene Cards数据库、Dis Ge NET数据库获取瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的潜在靶点。利用Cytoscape构建瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的化合物-靶点-疾病网络。使用Cytoscape软件的Cyto NCA插件对网络进行拓扑学分析,筛选出瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心活性成分。在String数据库获取交集靶点蛋白的高置信度交互作用关系,在Cytoscape软件中构建交集靶点蛋白的相互作用网络。使用Cyto NCA插件对网络进行拓扑学分析,筛选出瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心靶点。从PDB数据库获取靶点蛋白的结构,利用Autodock软件进行分子对接模拟验证,并将结果可视化。利用David数据库对潜在作用靶点进行GO功能、KEGG通路Up＿Tissue组织分布的富集分析,并在Cytoscape软件中构建化合物-靶点-通路网络。结果1 瓜蒌薤白半夏汤的活性成分和作用靶点:利用TCMSP平台共筛选到满足OB>30%、DL>0.18同时有预测靶点的活性成分33种。瓜蒌含有10种活性成分,薤白含有11种活性成分,半夏含有13种活性成分,其中β-谷甾醇（MOL000358）在薤白和半夏中均有分布。在TCMSP平台上共收集到活性成分的预测靶点137个,瓜蒌的活性成分有30个作用靶点,薤白的活性成分有119个作用靶点,半夏的活性成分有83个作用靶点。2 冠心病相关靶点和交集靶点:基于TTD数据库、Gene Cards数据库和Dis Ge NET数据库筛选冠心病的相关靶点共1221个。药物与疾病的交集靶点共有68个。3 瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的化合物-靶点-疾病网络:基于Cytoscape软件构建瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的化合物-靶点-疾病网络。网络共含有105个节点和390条边,包括了1个疾病节点,3个药物节点,33个活性成分节点,68个靶点节点。Cyto NCA插件的拓扑学分析结果显示,度值Degree中位数为6,介度中心数BC中位数为24.706522,紧密中心数CC中位数为0.37313432,共有6个活性成分满足核心活性成分的筛选条件,分别为槲皮素（MOL000098）、β-谷甾醇（MOL000358）、胞嘧啶核苷（MOL002670）、豆甾醇（MOL000449）、柚皮素（MOL004328）、黄芩苷（MOL002714）。4 靶点蛋白PPI网络:基于String数据库反馈的交集靶点蛋白的高置信度交互作用信息,在Cytoscape软件中构建瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的靶点蛋白PPI网络。去除与其他靶点蛋白没有相互作用的靶点后,网络共有67个节点、244条边。节点的直径越大、颜色越深代表节点Degree值越高、与之相互作用的靶点蛋白越多,边越粗、颜色越深代表两靶点蛋白间的相互作用越强。Cyto NCA插件的拓扑学分析结果如表3所示,度值Degree中位数为5,介度中心数BC中位数为17.139444,紧密中心数CC中位数为0.15456675,共有16个靶点满足核心靶点的筛选条件,IL6、MAPK1、VEGFA、TP53、IL1B、PTGS2、CCL2、EGF、EGFR、HMOX1、NOS3、MAPK14、ESR1、MMP2、CAT、AR。5 分子对接模拟验证:从PDB数据库获取靶点蛋白的信息。利用Autodock＿vina软件计算的靶点蛋白与活性成分间的最低结合能,所有的最低结合能结果均小于-5k J?mol-1,说明受体蛋白与活性成分具有结合活性,能够形成较为稳定的构象。核心活性成分与受体蛋白的最低结合能大部分大于阿司匹林分子与受体蛋白的最低结合能,验证了靶点蛋白受体及配体选择的合理性。分子对接模拟验证显示,活性成分分子与周围分子通过氢键等分子间作用力形成较为稳定的构象。6 富集分析结果:通过David数据库获取部分富集分析结果。GO生物学富集分析共富集到307个GO条目,包括219个生物过程（Biological Processes,BP）条目、36个细胞组分（Cellular Component,CC）条目和52个分子功能（Molecular Function,MF）条目,涉及一氧化氮生物合成过程的正调控（positive regulation of nitric oxide biosynthetic process）、对缺氧的反应（response to hypoxia）、MAPK活性的激活（activation of MAPK activity）等。KEGG通路富集分析共富集到30条通路,涉及低氧诱导因子-1信号通路（HIF-1 signaling pathway）、肿瘤坏死因子信号通路（TNF signaling pathway）、雌激素信号通路（Estrogen signaling pathway）、PI3K-Akt信号通路（PI3K-Akt signaling pathway）等通路。组织分布富集分析共富集到10个条目,主要涉及纤维母细胞、肝、血小板、心、外周血、白细胞、血等部位。7 化合物-靶点-通路网络:在Cytoscape软件中构建瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的化合物-靶点-通路网络。化合物-靶点-通路网络共有122个节点和437条边,涉及3种药物、33种活性成分、56个潜在靶点、30条KEGG通路,体现了瓜蒌薤白半夏汤对冠心病的治疗作用有着多成分、多靶点、多途径的特点。结论:（1）通过数据库检索发现瓜蒌薤白半夏汤具有多种化合物成分,瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病是多种活性成分共同发挥作用,其中槲皮素、柚皮素、黄芩素、黄芩苷等可能为瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心成分（2）通过活性成分的靶点预测筛选发现瓜蒌薤白半夏汤的活性成分可作用于多个靶点,瓜蒌薤白半夏汤主要通过IL6（白细胞介素-6）、MAPK1（丝裂原活化蛋白激酶1）、TP53（细胞肿瘤抗原p53）、VEGFA（血管内皮生长因子）、IL-1β（白细胞介素-1β）、PTGS2（前列腺素G/H合酶2）、CCL2（C-C基序趋化因子2）、EGF（表皮生长因子）、HMOX1（血红素加氧酶1）、NOS3（内皮型一氧化氮合酶）等靶点作为瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心靶点（3）通过GO分析和KEGG分析发现瓜蒌薤白半夏汤主要通过调节一氧化氮生物合成过程（positive regulation of nitric oxide biosynthetic process）、抗缺氧（response to hypoxia）、血红素结合（heme binding）、血管生成（angiogenesis）、血管舒张阳性调节（positive regulation of vasodilation）等生物过程和分子功能发挥治疗冠心病的作用。涉及的信号通路包括了低氧诱导因子-1信号通路（HIF-1 signaling pathway）、雌激素信号通路（Estrogen signaling pathway）、PI3K-Akt信号通路（PI3K-Akt signaling pathway）、钙信号通路（Calcium signaling pathway）、血管内皮生长因子信号通路（VEGF signaling pathway）等通路。