
基礎研究
△[基金項目] 國家“重大新藥創制”科技重大專項(2020071620211)
[通信作者] 劉永剛,研究員,研究方向:中藥化學;Email:liuyg0228@163com
譚鵬,副教授,研究方向:中藥炮制機制研究;Email:tanpengtcm@163com
基于網絡藥理學的甘草治療潰瘍性
結腸炎作用機制研究△
李晴霞,康念欣,袁炎炎,劉永剛,譚鵬
北京中醫藥大學中藥學院,北京 1青春的征途 02488
[摘要] 目的:采用網絡藥理學方法探討甘草治療潰瘍性結腸炎的作用機制。方法:通過中藥系統藥理學數據
庫與分析平臺(TCMSP)篩選甘草的活性成分并檢索出活性成分的作用靶點;通過CTD數據庫查詢與潰瘍性結腸炎
相關的靶點;采用UniProt數據庫、Cytoscape372軟件構建成分靶點、靶點蛋白相互作用和成分靶點生物學通路
網絡。結果:通過篩選,得到甘草中92個活性成分,相應靶點227個,其中與潰瘍性結腸炎相關的靶點41個,主
要包括腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素6(IL6)、絲裂原活化蛋白激酶3(MAPK3)、血管內皮生長因子A
(VEGFA)等;這41個靶點主要涉及IL17、阿米巴病、炎癥性腸病等28條生物學通路。結論:甘草治療潰瘍性結
腸炎是多成分、多靶點、多途徑相互作用的結果,為其進一步深入研究提供參考。
[關鍵詞] 甘草;潰瘍性結腸炎;網絡藥理學;腫瘤壞死因子;白細胞介素6;絲裂原活化蛋白激酶3;血管
內皮生長因子A
[中圖分類號] R2855 [文獻標識碼] A [文章編號] 16734890(2021)03046406
doi:1013313/jissn1673489020200307005
StudyonPharmacologicalMechanismofGlycyrrhizaeRadixetRhizomaUsedfor
TreatmentofUlcerativeColitisbyNetworkPharmacologyApproach
LIQingxia,KANGNianxin,YUANYanyan,LIUYonggang,TANPeng
SchoolofChineseMateriaMedica,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing102488,China
[Abstract] Objective:ToexplorethepharmacologicalmechanismofGlycyrrhizaeRadixetRhizomaonulcerative
colitisbynetworkpharmacologyMethods:Thea金牛雙子 ctiveingredientsandcorrespondingtargetsofGlycyrrhizaeRadixetRhizoma
werecollectedbyusingtraditionalChinesemedicinesystemspharmacologydatabaseandanalysisplatform(TCMSP)The
diseaserelatedgeneswereretrievedfromCTDdatabaseThenthecorrespondingtargetsweremappedtothesetofdisease
relatedgenestoobtainintersectiontargetsTheUniProtdatabaseandCytoscape372softwarewasusedtobuild″ingredients
targets″network,proteininteractionnetworkand″ingredientstargetspathway″networkResults:Atotalof92active
ingredientsand227potentialdrugtargetsofGlycyrrhizaeRadixetRhizomawereobtainedaccordingtothescreening
conditionsTherewere41targetsrelatedtoulcerativecolitis,suchastumornecrosisfactor(TNF),interleukin6(IL6),
mitogenactivatedproteinkinase(MAPK3),vascularendothelialgrowthfactorA(VEGFA)andsoon,amongthe227
potentialdrugtargetsGlycyrrhizaeRadixetRhizomaexerteditseffectsonulcerativecolitismainlybyactingon28signal
pathways,suchasIL17,amoebiasis,inflammatoryboweldisease(IBD)andsoonConclusion:GlycyrrhizaeRadixet
Rhizomatreatsulcerativecolitisthroughmultiingredient,multitargetandmultipathwayinteractionThisstudyexploresthe
pharmacologicalmechanismofGlycyrrhizaeRadixetRhizomaonulcerativecolitisandhasacertainreferencevalueforthe
researchanddevelopmentofnewdrugs
[Keywords] GlycyrrhizaeRadixetRhizoma;ulcerativecolitis;networkpharmacology;tumornecrosisfactor;
interleukin6;mitogenactivatedproteinkinase3;vascularendothelialgrowthfactorA
潰瘍性結腸炎(UC)是一種消化系統常見的難治
性、非特異性慢性炎癥性腸道炎癥疾病,病變主要位
于結腸的黏膜層,以潰瘍為主,大多會涉及直腸和遠
端結腸,也可能會向近端擴展,導致潰瘍遍布整個結
腸。UC以腹瀉、腹痛、血便為主要臨床癥狀,其病
因較為復雜,尚未完全闡明。目前,UC的發病機制
被認為與飲食、腸道微生物結構、遺傳等多種因素有
關,但中醫認為其多由脾胃功能失調、濕熱內蘊,與
氣血搏結、化為膿血所致,與中醫學中的“痢疾”
“腸癖”相近[1]。UC主要發生在30~40歲,其治療
難度較大、易反復發作,病程可長達幾十年甚至伴隨
終生[2]。UC患者由于慢性炎癥反復發作,結腸癌的
患病概率也逐漸升高,病程30年的UC患者結腸癌變
的幾率達到30%[34]。越來越多的研究表明,UC的常
規化學藥物治療效果不夠理想,而中藥的優勢在于能夠
控制其發作次數和間隔時間,緩解患者的臨床癥狀[5]。
甘草是豆科植物甘草GlycyrrhizauralensisFisch、
脹果甘草GinflataBat或光果甘草GglabraL的根
及根莖,具有補脾益氣、清熱解陳坤老婆是誰 毒、祛痰止咳等功
效[6]。研究表明,甘草除具有鎮痛、鎮咳、抗炎、抗
變態反應、增強機體免疫功能等作用外,還具有抗潰
瘍的作用[7]。有學者統計了治療UC的中藥,頻次最
高的前3味中就有甘草[8]。Takhshid等[9]研究表明,
甘草提取物可降低結腸炎性反應和水腫。Liu等[10]研
究表明,甘草對UC具有抗炎的作用。目前,主要是
從單一成分或單一靶點對甘草治療UC的作用機制進
行研究。中藥是通過多成分作用于多靶點,調控多條
通路來達到治療疾病的目的,從單一方面研究很難闡
明其作用的整體性與系統性。網絡藥理學是一種研究
傳統藥物的新模式,以計算機技術為基礎,將系統生
物學和多向藥理學的方法加以整合,探討中藥活性成
分、靶點、生物學通路及疾病之間的關系,從而在整
體水平上闡明中藥藥效的作用機制。因此,本研究借
助網絡藥理學方法,通過建立“成分靶點信號通
路”網絡,從整體角度探討甘草治療UC的作用機制,
為甘草治療UC的進一步研究提供參考。
1 材料與方法
11 甘草入血活性成分篩選
通過中藥系統藥理學數據庫與分析平臺(TCMSP),
以“甘康巴藏族 草”為關鍵詞檢索,得到甘草中的化學成
分,再以口服生物利用度(OB)
≥
30%及類藥性
(DL)
≥
018為條件篩選活性成分。
12 成分靶點網絡構建
通過TCMSP查詢篩選出的化合物作用靶點。所
得的靶點輸入UniProt數據庫,使用UniProtKB查詢靶
蛋白對應靶基因的規范名稱。將成分靶點關聯信息上
傳到Cytoscape372軟件,構建甘草成分靶點網絡。
13 UC蛋白質蛋白質相互作用(PPI)網絡構建
通過CTD(comparativetoxicogenomicsdatabase)數
據庫找出與UC相關的基因。采用Venny21軟件選取
甘草活性成分作用靶點與UC相關基因的交集,上傳至
在線STRING100軟件,得到交集蛋白之間的PPI數據。
將PPI數據導入Cytoscape372軟件,構建PPI網絡圖。
14 京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析
將篩選出的交集蛋白導入Cytoscape372軟件,
利用軟件中的ClueGO插件進行KEGG通路富集分析。
15 成分靶點信號通路網絡構建
將篩選出的交集蛋白及相關聯的甘草成分相互
作用信息上傳到Cytoscape372軟件中,構建與UC
相關的甘草成分靶點網絡圖。再將篩選出的交集蛋
白與KEGG富集得到的信號通路關聯信息導入
Cytoscape372軟件中,構建出UC相關靶點通路網
絡圖。利用Cytoscape372軟件中的Merge功能將以
上2種網絡合并,得出成分靶點信號通路網絡圖。
2 結果
21 甘草入血活性成分篩選
利用TCMSP篩選出甘草入血活性成分共92種,
見表1(僅列出其中20項)。
22 甘草成分靶點網絡構建
利用TCMSP查詢與活性成分相關的靶蛋白,并
使用UniProtKB查詢出靶蛋白對應靶基因的規范名稱,
部分活性成分的靶點信息見表2。最終將成分靶點的
關聯數據導入Cytoscape372軟件,得出甘草成分
靶點網絡圖(圖1)。成分靶點網絡中共有319個節
點、1765條邊。甘草中共篩選出92個化合物。與節
點相連的邊越多,節點的度值越高。度值較高的節點位
于網絡中心,在網絡中的作用較強,該節點的形狀也相
應較大。其中槲皮素有152個作用靶點,芒柄花黃素有
39個作用靶點。此外,網絡中度值較高的成分還有山
柰酚、異鼠李素、柚皮素等。這些具有較多靶點的成分
可能是甘草發揮藥理作用的核心成分。從甘草成分靶
點網絡圖中可以得出,甘草是通過多成分、多靶點發揮
藥理作用,符合中藥治療疾病的系統性和整體性。
表1 甘草部分活性成分
MOLID成分OB/%DL
MOL000211丁子香萜(mairin)5538078
MOL002311甘草酚(glycyrol)9078067
MOL002565美迪紫檀素(medicarpin)4922034
MOL000354異鼠李素(isorhamnetin)4960031
MOL000359谷甾醇(sitosterol)3691075
MOL000392芒柄花黃素(formononetin)6967021
MOL000417毛蕊異黃酮(calycosin)4775024
MOL000422山柰酚(kaempferol)4188024
MOL004328柚皮素(naringenin)5929021
MOL004814異槲皮酚(isotrifoliol)3194042
MOL004833菜豆異黃烷(phaseolinisoflavan)3201045
MOL004835刺果甘草查耳酮(glypallichalcone)6160019
MOL004855甘草酮(licoricone)6538047
MOL004856甘草素A(gancaoninA)5108040
MOL004857甘草素B(gancaoninB)487904搞笑gif 5
MOL004860甘草苷E(licoriceglycosideE)3289027
MOL004879甘氨酸(glycyrin)5261047
MOL004882甘草香豆酮(licocoumarone)3321036
MOL004883甘草異黃酮(licoisoflavone)4161042
MOL004885甘草異黃烷酮(licoisoflavanone)5247054
表2 甘草活性成分部分靶點信息
MOLID靶點基因
MOL001484前列腺素G/H合酶1PTGS1
MOL001484毒蕈堿乙酰膽堿受體M3CHRM3
MOL001484
2
腎上腺素能受體
ADRB2
MOL001484熱休克蛋白90HSP90
MOL001792雌激素受體1ESR1
MOL001792胺氧化酶[含黃素]BMAOB
MOL001792鈉依賴性5羥色胺轉運體SLC6A4
MOL001792cAMP依賴性蛋白激酶抑制劑
PKIA
MOL000211孕酮受體PGR
MOL002311誘導型一氧化氮合酶NOS2
MOL002311血管內皮生長因子受體2KDR
MOL002311絲裂原活化蛋白激酶14MAPK14
MOL002311糖原合成酶激酶3
GSK3B
MOL000239雄激素受體AR
MOL000239鈣調素CALM
MOL000239核受體輔活化子2NCOA2
MOL000239胰蛋白酶1PRSS1
MOL002565
1D腎上腺素能受體ADRA1D
MOL002565CGMP抑制3′,5′環磷酸二酯酶APDE3A
MOL002565細胞周期素A2CCNA2
注:綠色四邊形代表甘草活性成分;紫色圓形代表作用靶點。
圖1 甘草成分靶點網絡
23 PPI網絡構建
在CTD數據庫中輸入疾病名稱“潰瘍性結腸
炎”,找出UC相關的蛋白114個。其中41個與甘草
成分作用靶點相同,為甘草成分作用靶點與UC相
關蛋白的交集蛋白。將41個交集蛋白上傳至在線
STRING100軟件,得到交集蛋白之間的相互作3只小豬 用
關系。將相互作用關系數據導入
Cytoscape372軟
件,構建PPI網絡,見圖2。圖中包括41個交集蛋
白節點(藍色六邊形)及535條邊。由圖2可以看出,
與其他靶點有較多相互作用的靶點為腫瘤壞死因子
(TNF)、白細胞介素6(IL6)、絲裂原活化蛋白激酶
3(MAPK3)及血管內皮生長因子A(VEGFA)等。
注:藍色六邊形代表交集蛋白。
圖2 甘草治療UC的PPI網絡
24 KEGG通路富集分析
利用Cytoscape372軟件中ClueGO插件對甘
草作用靶點與UC相關蛋白的交集蛋白進行KEGG
通路富集分析。將所涉及的41種蛋白質導入
Cytoscape372軟件,通過KEGG富集分析探討甘草
治療UC所涉及的信號通路。通過分析發現,這些靶
點共涉及IL17信號通路(IL17signalingpathway)、
阿米巴病(Amoebiasis)信號通路、炎癥性腸病
(inflammatoryboweldisease)通路、癌癥信號通路
(pathwaysincancer)、流體剪切力與動脈粥樣硬化
(fluidshearstressandatherosclerosis)、細胞因子與細
胞因子受體的相互作用(cytokinecytokinereceptor
interaction)等28條信號通路。這些信號通路與UC
密切相關,具體信息見圖3。
25 成分靶點信號通路網絡
利用Cytoscape372軟件中的Merge功能將甘
草活性成分與交集蛋白及代謝通路之間相互作用關
系合并,構建出甘草活性成分作用靶點代謝通路網
絡,見圖4。圖4中包括甘草活性成分84種、UC相
關靶點41個、信號通路28條。篩選出的甘草活性
成分的作用靶點分布在不同的信號通路,相互協調,
通過調控不同的信號通路發揮治療UC的作用。成
分靶點信號通路網絡顯示,甘草中有槲皮素、山柰
酚、芒柄花黃素、異鼠李素等84個活性成分與
TNF、IL6、MAPK3、VEGFA、前列腺素G/H合酶2
(PTGS2)、一氧化氮合酶2(NOS2)、過氧化物酶體
增殖物活化受體
(PPARG)、糖原合成酶激酶3
(GSK3B)等41個UC相關蛋白存在較強的相互作用。
通過網絡富集發現,這些靶點主要集中在IL17信號通
路、阿米巴病信號通路及炎癥性腸病通路等28條信號
通路,參與調控UC病理過程的不同環節。
注:基因數表示導入的基因與該信號通路相關的個數;柱上的數字表示與該信號通路相關的導入基因占所有與該信
號通路相關基因的百分比。
圖3 甘草治療UC作用靶點KEGG信號通路可視化結果
注:粉紅色四邊形代表甘草活性成分;綠色圓形代表共有靶點;淡藍色矩形代表信號通路。
圖4 甘草治療UC成分靶點信號通路網絡
3 討論
本研究采用網絡藥理學方法,初步建立了甘草
治療UC的成分、作用靶點及相關聯的生物學通路
網絡。利用TCMSP、CTD等數據庫研究發現,甘
草中共含有92個活性成分,存在227個靶點。這
227個靶點中共有41個靶點與UC相關,而冬天手指脫皮 92種
化學成分中有84種與UC相關。將與UC相關靶點
進行KEGG通路富集,結果發現,這些靶點涉及
28條生物學通路,參與調控UC病理過程的不同
環節。
通過分析成分靶點信號通路網絡,預測甘草中
參與治療
UC的化學成分為槲皮素、芒柄花黃素、
山柰酚、異鼠李素、柚皮素等84個成分。相關研究
表明,槲皮素可通過調節細胞因子釋放及阻斷信號
轉導子和轉錄激活子通路的激活而有效抑制炎癥反
應的發生,進而治療UC[11];芒柄花黃素可通過激
活核轉錄因子E
2
相關因子2(Nrf2)的表達防止UC的
發生[12]。這84個活性成分與41個UC相關蛋白存
在較強的相互作用,通過網絡富集發現,這些靶點
主要集中在IL17、炎癥性腸病通路及阿米巴病信號
通路等28條信號通路。Ogawa等[13]研究發現,阻斷
體內IL17活性可增強小鼠UC的發展,表明IL17
在UC發展中具有抑制作用。另有研究表明,炎癥
性腸病可增加大腸癌的風險,包括2種主要的亞型,
即UC和克羅恩病[1415]。由此可知,甘草中多種成
分通過作用于多個靶點、調控多條生物學通路發揮
治療UC的作用,這也體現出中藥治療疾病的整體
性與系統性。
本研究從網絡藥理學角度出發,初步闡述了甘
草治療UC的潛在活性成分、可能作用的靶點及發
揮藥效的生物學通路,初步揭示了甘草治療UC的
相關機制,為進一步深入研究其藥理作用機制提供
參考。本研究只是通過數據挖掘對甘草治療UC的
作用機制進行了預測,還需要通過藥理和臨床實驗
進一步驗證。
參考文獻
[1] KIMYS,自我描述簡歷 HOSB.Intestinalgobletcellsandmucinsin
healthanddisease:Recentinsightsandprogress[J].Curr
GastroenterolRep,2010,12(5):319330.
[2] CONRADK,ROGGENBUCKD,LAASSMW.Diagnosis
andclassificationofulcerativecolitis[J].AutoimmunRev,
2014,13(4/5):463466.
[3] 李靜,陳衛剛.腸道菌群治療潰瘍性結腸炎的研究進
展[J].實用醫學雜志,2017,33(24):41894192.
[4] 趙紅偉,和麗麗,韓華,等.銀杏葉提取物對腸炎小鼠腸
黏膜屏障的保護作用研究[J].重慶醫學,2017,46(27):
37633766.
[5] BAUMGARTDC,SANDBORNWJCrohn′sdisease[J].
TheLancet,2012,380(9853):15901605.
[6] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:一部[M].北
京:中國醫藥科技出版社,2020:302303.
[7] 高鴻霞,邵世和,王國慶.中藥甘草研究進展[J].井岡山
醫專學報,2004,11(5):811.
[8] 李鶴,謝亞娟,朱亞珍,等.中醫藥治療潰瘍性結腸炎的
用藥組方規律的文獻研究[J].廣州中醫藥大學學報,
2020,37(1):176181.
[9] TAKHSHIDMA,MEHRABANID,AIJ,etal.Thehealingeffect
oflicoriceextractinaceticacidinducedulcerativecolitisinrat
model[J].CompClinPathol,2012,21(6):11391144.
[10] LIUDY,GAOL,ZHANGJ,etal.Antiinflammatoryand
antioxidanteffectsoflicoriceflavonoidsonulcerative
colitisinmousemodel[J].ChinHerbMed,2017,9(4):
358368.
[11] 黃瑞雪.姜黃素槲皮素復方自微乳制備與藥效學評
價[D].北京:北京中醫藥大學,2017.
[12] CAOP.FormononetinamelioratesDSSinducedulcerative
colitisinmicethroughinductionofNrf2incolons[J].J
ChinPharmSci,2016,25(3):178188.
[13] OGAWAA,ANDOHA,ARAKIY,etal.Neutralization
ofinterleukin17aggravatesdextransulfatesodium
inducedcolitisinmice[J].ClinImmunol,2004,110
(1):5562.
[14] BAIJ,LIY,SHAOT,etal.Integratinganalysisreveals
microRNAmediatedpathwaycrosstalkamongCrohn′s
disease,ulcerativecolitisandcolorectalcancer[J].Mol
Biosyst,2014,10(9):23172328.
[15] HEADKA,JURENKAJS.Inflammatoryboweldisease
Part1:UlcerativecolitisPathophysiologyandconventional
andalternativetreatmentoptions[J].AlternMedRev,
2003,8(3):247283.
(收稿日期:20200307 編輯:田苗
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
)
(上接第463頁)
[14] 蘇德民,沈烈行,徐瑞軍.土鱉蟲的化學成分及藥理作
用研究進展[J].時珍國醫國藥,1997(2):153.
[15] 李春梅,王若光,尤昭玲,等.中藥土鱉蟲基于SELDI
TOF技術的蛋白質組分析[C]//中國中西醫結合學會
中藥專業委員會.2007年中華中醫藥學會第八屆中藥
鑒定學術研討會、2007年中國中西醫結合學會中藥專
業委員會全國中藥學術研討會論文集.長沙:中國中西
醫結合學會,2007:288291.
[16] 萬德光,楊文宇.基于“品種質量藥效”相關性的中藥
動物藥品質觀[J].中國現代中藥,2019,21(9):
11271136.
[17] 劉睿,朱振華,錢大瑋,等.基于nanoLCLTQ/OrbitrapMS
分析山羊角中蛋白質多肽類物質[J].質譜學報,2017,
38(1):109115.
(收稿日期:20200219 編輯:田苗)
本文發布于:2023-03-19 12:06:55,感謝您對本站的認可!
本文鏈接:http://m.newhan.cn/zhishi/a/1679198816149779.html
版權聲明:本站內容均來自互聯網,僅供演示用,請勿用于商業和其他非法用途。如果侵犯了您的權益請與我們聯系,我們將在24小時內刪除。
本文word下載地址:草liu.doc
本文 PDF 下載地址:草liu.pdf
| 留言與評論(共有 0 條評論) |