红花-牛膝治疗口腔黏膜下纤维化作用机制的网络药理学分析.pdf

基金项目:广州市卫生健康科技一般引导项目(.)广州市校(院)联合资助项目基础与应用基础研究项目(.)广州市科技计划项目(.)作者简介:唐智群女博士主治医师研究方向:口腔黏膜病及牙周病的治疗:.通信作者:聂敏女博士主治医师研究方向:牙周病与口腔黏膜病的治疗:.红花牛膝治疗口腔黏膜下纤维化作用机制的网络药理学分析唐智群鲍喆煊聂敏(.广州医科大学附属口腔医院口腔黏膜病科广东省口腔组织修复与重建工程技术研究中心广州市口腔再生医学基础与应用研究重点实验室广东 广州.广州医科大学附属口腔医院牙周病科广东省口腔组织修复与重建工程技术研究中心广州市口腔再生医学基础与应用研究重点实验室广东 广州)摘要:目的 联合使用网络药理学和分子对接技术探究红花牛膝的有效成分作用于口腔黏膜下纤维化()的治疗靶点 方法 通过网络药理学方法获得“红花”“牛膝”的有效成分及作用靶点以及 的疾病靶点 利用 平台构建蛋白互作 网络图对关键活性成分与核心靶点进行分子对接分析并对交集靶点进行了 和 富集分析 结果 发现红花牛膝作用于 的主要活性成分为木犀草素、黄芩苷、黄连素和黄连碱等主要核心靶点为肿瘤坏死因子()、基质金属蛋白酶()、丝裂原活化蛋白激酶()、低氧诱导因子()等主要涉及癌症中的蛋白多糖、丝裂原活化蛋白激酶()、白介素()、型凝集素受体等信号通路 分子对接结果亦表明活性分子与靶点基因均具备良好的结合力 结论本研究结果提示红花牛膝可能通过多活性成分、多靶点以及多种信号通路来治疗 关键词:口腔黏膜下纤维化网络药理学红花牛膝中图分类号:文献标志码:文章编号:():./.(.):().药学研究 .:口腔黏膜下纤维化()又称口腔黏膜下纤维性变是一种常见的慢性进行性口腔黏膜疾病临床上常表现为进食刺激性食物疼痛、进行性张口受限、吞咽困难典型的病理变化为黏膜固有层及黏膜下层胶原纤维堆积、变性因其具有癌变倾向在 年被世界卫生组织列为癌前状态 病因复杂发病机制尚不明确目前认为咀嚼槟榔是 的高危因素 在我国湖南、海南、台湾等有咀嚼槟榔 习 惯 的 地 区 的 发 病 率 可 达.癌变率可达.随着槟榔产业的扩大及咀嚼槟榔习惯的流行 及癌变的患者数量在逐年增加且有全国蔓延的趋势已逐渐成为严重危害公共健康的社会问题 目前 的治疗主要使用糖皮质激素类药物但是长期使用此类药物会出现全身不良反应 中医学历史悠久且中医药具有患者依从性好、副作用少、作用靶点多的特点近年来各种具有活血化瘀功效的中药已逐渐被应用于 的临床治疗中红花牛膝有活血散瘀、通经止痛的功效药理研究发现两者具有调节免疫系统、抗炎、抗氧化、扩张血管改善微循环障碍等作用 含有红花牛膝的活血化瘀方剂已被广泛应用于 的临床治疗中但由于其成分靶点众多很难确定其具体机制因此对红花牛膝的潜在作用机制进行研究有助于更好地处理红花牛膝临床常用剂量、配伍及量效之间的关系 本文采用网络药理学的方法对红花牛膝的有效成分及红花牛膝与 的靶点进行预测与分析以期为临床上应用红花牛膝治疗 提供理论基础 资料与方法.收集红花牛膝活性成分及其靶点 以类药性().、口服生物利用度()为筛选条件在 平台(:/./.)检索“红花”“牛膝”的活性成分 通过数据库(:/.)获得这些活性成分的潜在作用靶点 合并相关数据库去重后得到红花牛膝的活性成分的相关靶基因.收集 疾病相关靶点以“”为检索词在 数据库(:/.)和 数据库(:/.)中得到 的靶点并去重.绘制“活性成分靶点”网络 取红花牛膝活性成分的靶点和 靶点的交集利用.绘制“活性成分靶点”网络图主要活性成分通过度值()筛选.蛋白质相互作用()网络的构建红花牛膝的活性成分和 的交集靶点在 平台(:/.)绘制 网络构建图核心蛋白通过度值进行筛选.分子对接 将“.”项下得到的度值排名前 的活性成分与“.”项下得到的 网络中度值前 的核心蛋白进行分子对接分析 活性分子的结构从(:/.)获取而 核 心 蛋 白 的 结 构 从 ()数据库中获取利用 进行分子对接分析 结合能.表示结合力良好 对接结果应用 绘制结合模式图进行展示.和 富集分析在 数据库(:/.)中对交集靶点进行 和 通路富集分析用 语言绘图 在 中进行“药物活性成分关键靶点疾病信号通路”图的绘制 结果.红花牛膝靶点收集到红花的活性成分 个、牛膝的活性成分 个其中有 个为共有活性成分(见表)个活性成分共 个相关基因去重后最终共收集到靶点基因 个表 红花牛膝主要活性成分信息成分编号成分来源成分名称()红花.红花.红花.红花.红花.红花.药学研究 .表 (续)成分编号成分来源成分名称()红花.红花.红花.红花.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.牛膝.红花、牛膝.红花、牛膝.红花、牛膝.红花、牛膝.红花、牛膝.红花、牛膝.靶点整合 数据库得到 个 靶点基因 数据库 个去重后为 个 靶点基因 疾病与活性成分交集靶点为 个.“中药活性成分靶点”网络 对“.”项下得到的 个靶点进行“活性成分靶点”网络图的绘制(见图)其中度值前 的活性成分见表 其中木犀草素()、谷甾醇()、黄芩苷()、黄连素()、黄连碱()等活性成分度值较大牛膝为、红花为 为靶点基因内为活性成分图 “中药活性成分靶点”网络图.网络分析 将“.”项下得到的 个交集靶点绘制 网络图(见图)得到 个节点条边平均度值.其中为肿瘤坏死因子()、表皮生 长 因 子 受 体()、基 质 金 属 蛋 白 酶()、丝裂原活化蛋白激酶()、酪氨酸激酶受体()、低氧诱导因子()度值较大(见表)说明与其他蛋白互作力强表“活性成分靶点”中度值前 的活性成分化合物名称度值 图 药物与疾病蛋白蛋白互作图表 度值前 的蛋白化合物名称度值.分子对接分析 将“.”项下度值最高的 个活性成分与“.”项下得到的度值最高的 个核心药学研究 .蛋白进行分子对接结合能均 (见表)输出三维分子对接图(见图)表 主要活性分子与核心蛋白分子对接结合能()分子 活性分子蛋白 .图 成分靶点对接相互作用模式图.和 富集分析 个靶基因进行 富集分析后得到 个生物过程()条目包括 、等过程 条细胞成分()条目包括 、等成分 条分子功能()条目包括 、和 等功能 对排名前 的 种聚类分析条目进行绘图(见图)图 交集靶点 富集分析使用 对 个交集靶点进行 富集分析得到 条相关通路(见图)以.筛选出 条信号通路排除与 无明显相关性的通路后 值最小的前 条通路主要为:癌症信号通路(、)、钙离子信号通路()、松弛素信号通路()、炎症信号通路(、)、缺氧诱导因子 信号通路()、细胞凋亡信号通路(、)等(见表)图 交集靶点 富集分析表 关键信号通路与核心靶点编号通路名称包含的核心靶点 值 .讨论中医学认为口腔黏膜局部的毒邪郁积、气机不畅、血运受阻、气血失和导致了 的发生治疗以理气活血、化瘀软坚为主要原则使用具有活血化瘀作用的中药可通过促进病变部位血管生成及增加血药学研究 .液流量来治疗 红花具有活血散瘀、通经止痛的功效牛膝具有逐瘀通经、补肝肾、强筋骨、利尿通淋、引血下行的功效两者是各类活血方剂中的重要组成部分活血化瘀解毒汤、自拟解纤饮就包含了红花而清代王清任的血府逐瘀汤里更是包含了红花、牛膝等多种活血化瘀的中药 本研究中我们发现红花牛膝与 交集靶基因 个红花牛膝共有 种有效成分协同作用于 的疾病靶点主要为木犀草素、黄芩苷、黄连素和黄连碱有效成分作用于 的核心靶点为、且主要活性成分与核心蛋白具有良好的结合能力 现代药理学认为木犀草素、黄芩苷均属于黄酮类化合物而黄连素、黄连碱都属于异喹啉类生物碱四者都具有调节酶活性、抗血小板聚集、参与细胞凋亡和干细胞信号转导等药理活性能发挥抗炎、抗氧化、抗肿瘤、改善微循环等多种作用 这些结果说明红花牛膝可能通过其抗炎、抗氧化、抗肿瘤以及改善微循环障碍等作用来治疗 进一步通过 和 富集分析红花牛膝治疗 以细胞凋亡负调控、缺氧反应及 级联反应正调控生物过程为主主要通过癌症、钙离子、炎症及细胞凋亡相关信号通路起作用 其中与癌症和炎症相关的信号通路条数最多富集的核心蛋白基因最多提示在红花牛膝的抗炎和抗肿瘤作用在治疗 中具有重要意义 信号通路、信号通路以及 信号通路中的 和 路径是 条经典的炎症信号通路在多种炎症反应及自身免疫性疾病的病理过程中都起着关键作用且三者存在着相互调控的关系 的活化可促进 的表达而 家族可通过其相应受体发出信号激活下游的 信号通路诱导抗菌肽、细胞因子和趋化因子的表达激活体内的炎症级联反应 的病理过程与炎症反应密切相关研究认为槟榔碱等刺激因素可通过引发口腔组织表达 等促炎因子抑制 的表达并促进金属蛋白酶组织抑制剂()的表达打破细胞外基质蛋白生成与降解的平衡进而导致胶原纤维异常沉积 此外细胞炎症反应还可刺激细胞持续表达转化生长因子()和 成纤维细胞生长因子()促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化导致胶原纤维的生成增加 等学者对 患者的口腔黏膜软组织进行了测序分析他们发现与健康对照组相比 患者中 和 信号通路都出现异常活化 而木犀草素、黄芩苷、黄连素和黄连碱均具有显著的抗炎作用 木犀草素可以通过抑制人视网膜色素上皮细胞中的 和 信号通路降低、可溶性细胞间黏附分子 和单核细胞趋化蛋白 等炎症介质的表达还能通过降低人乳腺上皮细胞中的、和 的表达上调 和 的水平来抵抗金黄色葡萄球菌引发的炎症反应 黄芩苷能通过抑制 信号通路调节/细胞的平衡降低、和 的表达减轻关节腔中的炎症反应 黄连素能通过显抑制大鼠体内 的磷酸化降低 和 的表达还能通过降低、的表达和增加 的水平来促进胶原蛋白的降解从而减轻肝脏的纤维化 黄连碱也能通过抑制 信号通路降低动脉粥样硬化小鼠血清中、水平并下调血管内皮细胞中血管细胞黏附分子、和 的表达 结合本研究结果我们推测红花牛膝可能通过调控 、以及 信号通路发挥着 治疗过程中的抗炎作用 、和 是 条调控肿瘤微环境的信号通路参与了肿瘤的生长和迁移 是一种具有癌变倾向的疾病槟榔碱等刺激因素诱导的持续性炎症、胶原沉积、生长因子和细胞因子分泌可能导致 向恶性肿瘤转化 已有研究显示在晚期 和口腔鳞状细胞癌中存在着共同的生物标记物如、和血清免疫球蛋白 等 木犀草素可以通过调控/信号通路下调 的表达从而抑制乳腺癌细胞增殖和转移 黄芩苷能通过抑制 和芳香烃受体的表达减弱 诱发的人肺动脉平滑肌细胞的异常增殖 黄连素能通过下调 和 的表达抑制卵巢癌细胞的迁移和侵袭 而黄连碱能通过调节 信号通路介导人类肝癌细胞的凋亡 木犀草素、黄芩苷、黄连素和黄连碱的抗肿瘤作用可能在红花牛膝治疗 的过程中具有重要作用综上所述红花牛膝可能以木犀草素、黄芩苷、黄连素和黄连碱等主要活性成分通过 、和癌症相关等信号通路作用于、药学研究 .等靶点来治疗 本研究应用网络药理学研究方法分析了红花牛膝治疗 的潜在作用机制为进一步探究红花牛膝治疗 提供理论线索与依据 但本研究尚未对预测的关键靶点以及通路进行验证未来将通过体内、外实验进一步验证分析以期能够促进药物的研发以及改良参考文献:唐瞻贵成雨熹.口腔黏膜下纤维性变临床诊治的研究进展.口腔医学研究():.:.():.()():.():.:.():.():.肖婷唐瞻贵.治疗口腔黏膜下纤维性变常用中药和西药的研究进展.口腔疾病防治():.管庆霞杨芳芳杨志平等.基于网络药理学与分子对接技术探究逍遥丸治疗乳腺增生的作用机制.粮油食品科技():.刘小敏邱海燕苏杨等.基于网络药理学与分子对接技术探讨黄芪治疗鼻炎的作用机制.中药与临床():.林建国姚魁武王擎擎等.基于网络药理学和分子对接探讨血府逐瘀汤治疗心肌梗死的作用机制.中国中药杂志():.冯雪黄贵锐高智等.基于网络药理学及分子对接技术探讨桔梗联合枳壳治疗泌尿系结石的机制.中国处方药():.郝民琦王佳慧李晓玲等.基于网络药理学与分子对接探讨黄芪治疗溃疡性结肠炎的作用机制.中国药房():.:().():郭锦材谢辉.中医药治疗口腔黏膜下纤维化的临床研究进展.口腔医学研究():.王佐梅肖洪彬李雪莹等.中药红花的药理作用及临床应用研究进展.中华中医药杂志():.胡婷婷张振凌.中药牛膝化学成分、药理作用及储藏保管.中国老年学杂志():.孙明竹赵曼丽张伦忠.血府逐瘀汤的中医药临床应用进展.世界最新医学信息文摘():.付琳付强李冀等.黄连化学成分及药理作用研究进展.中医药学报():.李伟徐伟.黄芩苷药理作用研究进展.中西医结合研究():.胡泽香佟雷耿艳萌等.木犀草素的药理活性及其制剂研究进展.中医临床研究():.():./.():.()().():.():.():.():.药学研究 .():.():.():./.():.():.()().()():.:.():./.():.():.():.():.(收稿日期:)(上接第 页).?.()():.():.张大宝张春燕张怡民等.基于疏调气机汤治疗中医关格的探讨.云南中医中药杂志():.():.():.():.:.():.():.():.:.():./.():.()():.(收稿日期:)药学研究 .