目的 采用网络药理学方法对荜茇进行分析,探索其有效成分治疗高脂血症的相关靶点和潜在机制。方法 利用中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)筛选荜茇有效成分;将筛选得到的化合物通过PharmMapper Server 获取有效成分相应的靶蛋白,通过Uniprot得到相关蛋白信息;采用人类孟德尔遗传数据库(OMIM)、Genecards、DiGSeE文本挖掘等查询高脂血症治疗靶点;将预测靶点用Tbtools取交集导入WebGestalt数据库和Metascape进行了基因本体(GO)富集分析功能注释和基因百科全书(KEGG)Pathway通路分析,根据有效成分、相关靶点、作用通路等信息,利用Cytoscape构建药物-靶点-作用通路相互作用网络,从而直观阐述荜茇降血脂作用机制。结果 筛选得到荜茇15个有效成分,收集到31个与高脂血症相关的靶蛋白。GO富集分析与通路注释结果表明,有22条间接或直接与高脂血症相关的通路,其中主要通过与脂质代谢和血小板聚集发挥祛“巴达干”“赫依”及促进“分清别浊”功能治疗高脂血症。结论 荜茇中15个有效成分可能通过调控乙酰胆碱酯酶(ACHE)、胰蛋白酶-1(PRSS1)、三磷腺苷(ATP)依赖性转运酶(ABCB1)等31个靶点,干预磷酸腺苷依赖的蛋白激酶(AMPK)活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖剂激活受体等22条通路发挥降脂作用。
Objective To explore the candidate targets and potential mechanism of
中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP,http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php);PharmMapper Server数据库(http://lilab.ecust.edu.cn/pharmmapper/index.php);Uniprot数据库(http://www.uniprot.org/);人类孟德尔遗传数据库(OMIM)(http://www.omim.org/);DiGSeE(http://210.107.182.61/geneSearch);Genecards(http://www.genecards.org/);京都基因与基因组百科全书(KEGG,https://www.kegg.jp/);Metascape(http:metascape.org/gp/index.html)。
通过TCMSP数据库查询获得了104种化学成分,按口服生物利用度(oral bioavailability,OB≥30%)和类药性(drug-likeness ,DL≥0.18)筛选出15种符合条件的化合物,将其作为候选化合物,结果见
根据所获得的有效成分,从PharmMapper Server 数据库获取Fit Score ≥3.0的靶点,并从Uniprot数据库获得靶蛋白相关信息,该数据库包含全面的蛋白质信息,包括蛋白质名称以及对应的标准基因名称,可用于蛋白名(protein ID)和基因名(gene ID)的转化。
采用OMIM数据库、DiGSeE文本挖掘、Genecards以“Hyperlipidemia”为关键词进行检索,获取靶蛋白进行筛选,得到候选药物治疗高脂血症的相关靶蛋白,将药物靶点与疾病靶点通过Tbtools取交集。
将预测得到的靶点利用Tbtools取交集,之后将得到的靶标蛋白导入到WebGestalt数据库,进行GO功能注释,再结合Metascape进行KEGG通路分析,通过查阅文献和KEGG数据库得到与荜茇治疗高脂血症相关的通路。
根据候选药物、相关靶点及通路信息,采用Cystoscope 3.2.1进行网络构建、分析和可视化。运用Cytoscape软件的Merge插件建立荜茇有效成分治疗高脂血症的“候选药物-靶点-作用通路”网络图。
通过TCMSP数据库结合文献查询,获得104种化学成分,并通过OB≥30%和DL≥0.18两个关键参数,筛选出荜茇中15种具有良好OB和DL性的化合物,见
利用OMIM数据库、DiGSeE文本挖掘、Genecards查询候选药物治疗高脂血症的相关靶蛋白信息,将药物靶点与疾病靶点通过Tbtools取交集,得到与高脂血症相关的31个靶点,相关信息见
结合
运用WebGestalt数据库进行GO功能注释和Pathway通路分析。GO功能注释是通过生物过程(biological processes,BP)、分子功能(molecular function,MF)和细胞组分(cell components,CC)对基因进行注释和分类。GO功能注释见
蒙医学以 “三根学说”为理论基础,即“赫依”“希拉”“巴达干”三大元素在保持相对平衡时,机体处于健康稳定状态。若因节气、起居、饮食、行为、情志和外伤等外缘使“三根”“七素”和“三种秽物”协调被打乱,就会产生疾病[13]。传统蒙医认为,当饮食及外界因素之油腻及湿重成分过甚,导致胃之分清食物精浊的功能失调,肝分清血之清浊功能亦随之失调,清浊未分离,导致血中“清浊”失调[14]。现代医学指出,高脂血症是由于外源性脂质或其他物质摄取增加,内源性脂质合成增加,以及脂质转运或分解代谢异常。蒙医与西医关于高脂血症的成因观点类似[15]。蒙医认为,荜茇能够调理胃火,祛“巴达干”“赫依”,促进 “分清别浊”功能,进一步调理由其功能失常所致“血不能分清浊”。
采用网络药理学,通过口服生物利用度和类药性两个关键参数筛选出15种有效成分,其中主要涉及酰胺类生物碱和挥发油类成分,其中胡椒碱(piperine)、荜茇宁(piperlonguminine)等在文献中明确记载能够治疗高脂血症。包兰兰等[16]研究胡椒碱对大白鼠血脂水平的影响。结果表明,胡椒碱可显著降低血清总胆固醇(TC),对血清三酰甘油有一定的降低作用。BAO等[17]研究发现,荜茇宁通过调节肝脂肪代谢过程,可显著降低高脂血症大鼠血清三酰甘油,升高高密度脂蛋白胆固醇。其机制可能与上调羟甲基戊二酰辅酶A (hydroxy methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitor HMG -CoA)、胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase, CYP7A1)、卵磷脂胆固醇脂酰基转移酶(lecithin-cholesterolacyltransferase,LCAT)、低密度脂蛋白受体(LDLR) 的mRNA及蛋白表达有关。
笔者通过有效成分得到荜茇治疗高脂血症相关的31个靶点,采用WebGestalt数据库和Metascape进行GO功能注释和Pathway通路富集分析,获得22条间接或直接与治疗高脂血症相关的通路。通过构建荜茇治疗高脂血症的“有效成分-靶点-作用通路”网络图,分析其中包括与脂质代谢相关、血小板聚集相关的通路为主要通路,从侧面说明了荜茇“分清别浊”功能可能通过主要成分与上述靶点相互作用,进而调控与脂质代谢和血小板聚集相关通路来实现,但进一步作用机制有待后续研究进一步说明。