《基于网络药理学探索黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎的作用机制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于网络药理学探索黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎的作用机制.docx（12页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、基于网络药理学探索黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎的作用机制邢丽颖，白兴龙，尚可，吕小燕山西中医药大学;山西省中医院【摘要】目的:运用网络药理学探讨黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎(UlCeratiVeColitiS,UC)的主要有效成分,预测有效成分的作用靶点,建立中药-成分-靶点-疾病”网络,再深入研究黄连解毒汤治疗UC潜在的作用机制。方法:利用中药系统药理学技术平台(TCMSP)收集黄连解毒汤中药物的主要有效成分，及有效成分的作用靶点，然后在GeneCards与OMlM数据库中获取UC相关靶点基因,将UC相关靶点基因与中药作用靶点取交集得到治疗UC的关键作用靶点,使用String数据库对关键作用靶点
2、构建PPI网络,并通过Cytoscape软件将结果可视化。最后使用David数据库对黄连解毒汤治疗UC的作用靶点进行Go和KEGG通路富集分析。结果：筛选黄连解毒汤主要有效成分84个，142个关键作用靶点，共富集148个生物学过程和功能和161条信号通路。结论：黄连解毒汤治疗UC是通过多靶点、多信号通路-起调节的复杂过程，最终起到治疗UC的作用。关键词：黄连解毒汤溃疡性结肠炎基因靶点网络药理学作者简介:邢丽颖(1994-),女，河北张家口人，研究生在读，Tel:,email：,吕小燕(1978-),女，山西太原人，主任医师，博士学位，Tel:,email:.ToExploretheMechan
3、ismofHuanglianJieduDecoctionintheTreatmentofUlcerativeColitisBasedonNetworkPharmacologyXingLiyingBaiXinglongShangKeLvXiaoyanShanxiUniversityOfTraditionalChineseMedicineShanxiHospitalOfTraditionaIChineseMedicineAbstractObjective:ToexplorethemaineffectiveingredientsofHuanglianJieduDecoctioninthetreatm
4、entofulcerativecolitis(UC)byusingnetworkpharmacology,topredictthetargetofeffectiveingredients,toestablishanetworkof,traditionalChinesemedicinecomponent-target-disease11,andtofurtherstudythepotentialmechanismofHuanglianJieduDecoctioninthetreatmentofUC.Method:usingChinesemedicinepharmacologysystemtech
5、nologyplatform(TCMSP)collectthemaineffectivecomponentsofdruginhuanglianjiedudecoction,andthetargetsofeffectiveingredients,andtheninGeneCiirdsOMlMdatabaseforUCrelatedtargetgenes,theUCrelatedtargetgenesandtraditionalChinesemedicine(TCM)targetstakeintersectionisthekeytothetreatmentofUCtargets,usingaStr
6、ingofkeytargetstobuilddatabasePPInetwork,andthroughtheCytoscapevisualizationsoftwarewillresult.Finally,DaviddatabasewasusedtocarryoutGOandKEGGpathwayenrichmentanalysisofHuanglianJieduDecoctioninthetreatmentofUC.RESULTS:84mainactivecomponentsand142keyactiontargetsofHuanglianJieduDecoctionwerescreened
7、,148biologicalprocessesandfunctionsand161signalingpathwayswereenriched.Conclusion:HuanglianJieduDecoctioninthetreatmentofUCisacomplexprocessofmulti-targetandmulti-signalpathwayregulation,andfinallyplaysaroleinthetreatmentOfUC.Keywords:HuanglianJieduDecoctionulcerativecolitisgenetargetnetworkpharmaco
8、logy溃疡性结肠炎(UC)临床主要表现为反复发作的腹泻、腹痛和粘液脓血便，其发病机制目前尚未明确,病变主要限于大肠黏膜与黏膜下层L针对UC治疗，目前临床上多采用糖皮质激素、氨基水杨酸类药物、免疫抑制剂和生物制剂，严重者甚至进行手术切除，但依然面临病情变化的严重性和高复发率。黄连解毒汤名见外台秘要，由黄苓、黄连、黄柏、桅子四味中药组成。药理学研究表示黄连解毒汤不仅有抗菌、抗炎、抗氧化的作用，还可以调节肠道菌群及调节免疫功能，同时还具有保护胃肠黏膜的作用Rq目前临床上很多医家用黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎效果显著,例如靳瑾、周知然通过研究表明黄连解毒汤可以显著改善UC患者的肠道菌群失调6，但其作用
9、机制尚未明确。本文将通过网络药理学方法对黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎多成分、多靶点和多通路进行挖掘，最后分析其潜在作用机制。1方法1.l黄连解毒汤有效成分的筛选和靶点预测利用TCMSP数据库分别对黄连解毒汤里面黄苓、黄连、黄柏、枢子有效成分进行检索，以口服利用度(OB)30%和类药性(DL)0.18为条件，筛选它有效成分及所对应得预测靶点。1.2 UC作用靶点检索以ulcerativecolitis为关键词分别检索GeneCards与OMIM数据库，获取UC的作用靶点,去除假阳性并去重后，即为UC的作用靶点。1.3 中药-成分-靶点-疾病网络构建及分析将溃疡性结肠炎作用的靶点和黄连解毒汤各药物有
10、效成分对应的靶点一起筛选出共同靶点并制作韦恩图。运用Cytoscape软件构建中药-成分-靶点-疾病网络图。1.4 构建蛋白相互作用(PPI)网络将UC关键作用靶点导入String数据库，选择物种为people,以最低要求互动得分(minimumrequiredinteractionscore)0.9为筛选参数，得到黄连解毒汤治疗UC的PPI网络。1.5 GO富集分析与KEGG富集分析利用DAVID数据库0对潜在靶点进行GO功能富集分析，研究黄连解毒汤治疗UC生物功能；KEGG富集分析潜在靶点的相关通路，研究黄连解毒汤治疗UC的主要信号通路。2结果2.1 药物有效成分与靶基因通过TCMSP数据
11、库分别检索关键词“黄苓黄连“黄柏”“桅子”，并以OB30%和DL0.18为筛选条件进行筛选，最终得到黄连解毒汤的有效成分一共84个，其中黄苓36个，黄柏37个，黄连14个，相子15个。再选择“相关靶点”，筛选与该药物有效成分相对应的靶向基因、分别得到靶基因黄苓507个、黄柏510个、黄连287个、桅子363个。2.2 UC相关靶点筛选结果在GeneCards、OMlM数据库检索ulcerativecolitis,共筛选出4622个溃疡性结肠炎相关基因。然后通过Venny平台疾病靶点与活性成分作用靶点取交集，最终获得142个关键靶点基因（见图1）。图1Venny图2.3 中药-成分-靶点-疾病”
12、网络构建将黄连解毒汤中主要有效成分、主要有效成分与治疗UC的关键作用靶点、关键作用靶点与UC的对应关系导入到Cytoscape,建立“中药-成分-靶点-疾病网络（见图2）o红色为疾病（UC）,深蓝色为黄连解毒汤，绿色为黄连解毒汤主要化学成分，浅蓝色为关键靶点。结果显示quercetin（棚皮素）、wogonin（汉黄琴素）、kaempferol（山奈素）、beta-sitosterol（B谷固醇）、Coptisine（黄连碱）、Stigmasterol（豆留醇）等化合物在整个网络中发挥着重要作用。图2中药-成分-靶点-疾病网络图2.4 PPI网络分析将治疗UC的关键作用靶点导入STRING数据
13、库，得到黄连解毒汤治疗UC的PPl网络（见图3）。再利用R软件计算各基因靶点Degree,同时制作核心靶点柱状图（见图4）。其中排名前6个靶点分别是JUN、AKT1、MAPK1、RELA、IL6、MAPKHoMR3C2PTGSlC11lA2i.CKCLlL图3PPl网络图图4蛋白互作网络节点度值排序2.5 Go功能富集分析结果GO主要进行蛋白功能分析，通过运算，共富集148个生物学过程和功能，根据校正后P值进行排序，选择前20个进行条形图展示（见图5）。黄连解毒汤治疗UC主要通过影响机体DNA结合转录因子结合、细胞因子受体结合、受体配体活性、RNA聚合酶11特异性DNA结合转录因子结合、信号受
14、体激活剂活性等发挥作用。2.6 KEGG富集分析结果KEGG通路富集分析结果一共得到161条通路，根据P值排序，列出前20位条目，（见图6）。通过富集结果得到黄连解毒汤治疗UC涉及AGE-RAGE信号通路、乙型肝炎、IL-17信号通路、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、人类巨细胞病毒感染、流体剪切应力和动脉粥样硬化、丙型肝炎等信号通路。PaHJMtAGE-RAGEsignalingpathwayi113.讨论图5GO分析结果柱状图KagSIsarcoma-as4catedherpesvirusinfectionHum11cytcmeg0vir5i11feSioFluidshearstressatfS
15、ttiBfascIerasisHeaijsCIL-17SfgnaIihQpliwayENF竭询鹏pathway，MsaslesSnfluenzeAApOptosisProatate0geChaga&d店陋酎SmallceiliurtgMgerC-typfrlctrcC4,SfggIi鹏pathwayTh17celldiffere11tiai911ToxoplasmosisPancrealicr%r0.120.150.180.21SeneRalio图6KEGG信号通路点状图.sdjut1MWfr三1n.aaaiej3,e5W7-1Ss,4m117.3iMi-16SUnt本文通过网络药理学的方法构
16、建了中药-成分-靶点-疾病网络，对黄连解汤治疗UC的作用潜在作用机制进行分析，一共得到了84个有效成分，142个关键作用靶点，共富集148个生物学过程和功能和161条信号通路。在筛选出的黄连解毒汤84个活性成分中，棚皮素、山奈素、B谷固醇、黄连碱、豆兹醇、汉黄苓素、山奈素一、B谷固醇等化合物在整个药物调控网络中发挥着重要作用。通过现代药理学研表明施皮素(quercetin)可以有效减少炎性细胞因子TNF-a、IL-18以及IL-6|6|;同时可以提高肠道有益菌群菌落总数，降低有害菌群，改善肠道菌群失调7用。黄连碱(CoPliSine)可以通过阻断NEKB信号通路来释放炎症因子，己达到抗炎的效果
17、。豆留醇可以有效减少粪便中的血红素含量，同时也可以缓解肠道组织炎症因子IL-I8、IL-6、MCP-I和环氧合酶CoX-2的mRNA表达3。汉黄苓素(WOgonin)可以通过增强Teff细胞功能、抑制Treg细胞功能的活性来改善肠道炎症L依据PPI网络分析，黄连解毒汤治疗UC涉及的关键靶标有：JUN、AKTkMAPK1、RELA、IL6、MAPK14=ZhuY等人发现通过对RNF8介导AKTI泛素化，进而抑制AKT/mT0R信号通路，最终对UC起一定的保护作用。并且己经认为AKTl是miR-885-3p调节结直肠癌细胞的功能性靶基因，miR-145通过靶向MAPK来抑制大肠癌中的细胞增殖4叫i
18、l.6是一种机体重要的细胞因子，通过JAK/STAT3信号通路发挥作用，可广泛参与人体炎症反应、免疫调节、调亡过程及细胞增殖过程。典型的促炎细胞因子il-6通过gpl30蛋白发送信号，gpl30的激活可以导致信号转导和转录激活因子-3(STAT3)的激活，由此STAT3进入细胞核并促进靶基因的转录,其中包括1L-6高水平。1L-6在UC患者免疫调节系统中发挥着不可替代的作用L生物功能分析结果显示黄连解毒汤汤主要通过DNA结合转录因子结合、细胞因子受体结合、RNA聚合酶II特异性DNA结合转录因子结合、受体配体活性、信号受体激活剂活性等来发挥作用。其中AGE-RAGE信号通路、乙型肝炎、IL-1
19、7信号通路、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、人类巨细胞病毒感染、流体剪切应力和动脉粥样硬化、丙型肝炎信号通路是黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎涉及的信号通络。RAGE可诱导炎症因子释放，最终参与炎症反应,RAGE在UC病变黏膜中呈高表达口叫并且国外已经有人建议RAGE启动子的甲基化和RAGE启动子基因型可以共同作为临床生物标志物，以帮助进行UC风险评估U纥IL-17信号通路的主要因子IL-17有强烈的致炎性，在溃疡性结肠炎发病中密切相关N,国外相关文献已证明IL-23对t细胞介导的肠炎是不可少的，它主要通过IL-17与IL-6促进炎症反应2】研究证实抗IL-17治疗可以有效缓解肠道炎症222儿综上所述，
20、通过运用中药网络药理学的方法，发现黄连解毒汤治疗溃疡性结肠炎的可能潜在活性成分是棚皮素、黄连碱、豆留醇、汉黄苓素等，关键基因是AKT1、MAPK1、IL6等，通过AGE-RAGE信号通路、IL-I7信号通路等通路来抑制炎症，从而起到治疗UC的作用。但是本次研究还存在一定的局限性，由于平台数据及有关软件功能和算法的限制，为了明确黄连解毒汤治疗UC的复杂过程和作用机制,仍需要进一步的实验研究加以论证。参考文献口田明.溃疡性结肠炎发病机制研究进展JL中国城乡企业卫生,2021,36(02):92-94.张国兴，石荣.溃疡性结肠炎治疗进展J现代中西医结合杂志，2019,28(25)：2842-2847
21、.方雪琴.黄连解毒汤药理作用研究进展J.中成药,2015,37(10).张婷,宋厚盼,林也,刘乐平等.黄连解毒汤之清热解毒药效与作用机制研究进展J.中华中医药学刊,2020,38(11):135-139.靳瑾,周知然.黄连解毒汤对溃疡性结肠炎患者肠道菌群的影响J.中医学报,2020,35(07):1520-1523+1559.6周霄楠,韩超,宋鹏琰等.木犀草素和棚皮素体外抗炎作用研究J.动物医学进展，2017,38(10):56-61.7滕楠.搬皮素抑菌作用的体内和体外研究D.东北农业大学,2015.8张玉春,左晓,邵云云等.棚皮素与5-氨基水杨酸协同治疗感染后肠易激综合征大鼠的药效机制J.中
22、国医院药学杂志,2016,36(23):2054-2058.9潘晓丽,向晖,谢运飞等.黄连碱基于NF-B信号通道的体外抗炎实验研究J中国抗生素杂志,2013,38(12):951-954,959.10冯思敏,宁可,邵平等.B-谷苗醇和豆备醇对小鼠急性结肠炎的治疗作用研究J.中国粮油学报,2018,33(12):80-86,94.11尹敏.汉黄苓素调节TeftTTreg细胞活性对DSS诱导小鼠肠炎的影响及机制D.扬州大学,2017.f12ZhuY,ShiY,KeX,etal.RNF8inducesautophagyandreducesinflammationbypromotingAKTdegra
23、dationviaLibiquitinationinulcerativecolitismice.JBiochem.2020Nov1;168(5):445-453.13李全营,吴大鹏,顾浩等.miR-885-3p靶向AKTl对结直肠癌细胞HT-29放射敏感性的影响几中华放射医学与防护杂志,2018,38(12):899-906.14YangY,LiXJ,LiP,etal.MicroRNA-145regulatestheproliferation,migrationandinvasionofhumanprimarycolonadenocarcinomacellsbytargetingMAPKLIn
24、tJMoIMed.2018Dec;42(6):3171-3180.15WeiWT,NianXX,WangSY,etaLmiR-422ainhibitscellproliferationincolorectalcancerbytargetingAKTlandMAPKl.CancerCellInt.2017Oct28;17:91.16Tatiya-AphiradeeN,ChatuphonprasertW,JarukamjornK.Immuneresponseandinflammatorypathwayofulcerativecolitis.JBasicClinPhysiolPhannacoI.20
25、18Dec19;30(l):l-10.17张凌玲,王素娟,龙再菊等.溃疡性结肠炎患者外周血C反应性蛋白、血清降钙素原及白细胞介素-6水平及临床意义J.现代生物医学进展,2016，16(26):5166-51618李为慧,吴正样,陶科明等.RAGE、sRAGE在溃疡性结肠炎中的表达及临床意义J.安徽医科大学学报,2013,48:394-397.19WangJ,ZhenY,ZhouY,YanS,etal.PromotermethylationcooperatesWithSNPstomodulateRAGEtranscriptionandalterUCrisk.BiochemBiophysRep.2
26、018Nov20;17:17-22.20秦海丽.1L-13、1L-17在溃疡性结肠炎发病机制中的作用D.山西医科大学,201321JHouJ,HuX,ChenB,etal.miR-155targetsEst-IandinducesulcerativecolitisviatheIL-2317/6-mediatedTh17pathway.PatholResPract.2017Oct;213(10):1289-1295.22HohenbergerM,CardwellLA,OussedikE,etal.Interleukin-17inhibition:roleinpsoriasisandinflammatoryboweldisease.JDennatologTreat.2018Feb;29(1):13-18.23FaunyM,MoulinD,D1AmicoF,etal.Paradoxicalgastrointestinaleffectsofinterleukin-17blockers.AnnRheumDis.2020Sep;79(9):1132-1138.
