基于网络药理学的丹参-红花治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的物质基础及作用机制研究

作者:曹新福[1] 李享[1] 刘红旭[1] 周明学[2] 
单位:首都医科大学附属北京中医医院[1]
北京市中医研究所[2]

目的:

  基于网络药理学探寻丹参-红花治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的物质基础和作用机制。


方法::

  应用中药系统药理学技术平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology,TCMSP)(http://tcmspw.com/),分别以丹参、红花为关键词检索出所有化学成分,以口服生物利用度≥30%、类药性≥0.18为筛选条件,筛选化学成分。通过PubChem(https:// Pubchem.Ncbi.nlm.nih.gov)查找化学成分的三维结构数据,输入PharmMapper(http://lilab.ecust.edu.cn/ pharmmapper/index.php)预测化学成分的潜在靶点。最后,应用String 10.5数据库(http://string-db.org/)将检索得到的所有靶点校正为其官方名称 (official symbol)。 以“coronary heart disease”为关键词通过检索DisGeNET数据库[15](https://www.disgenet.org/),获得CHD相关靶点。将疾病靶点与药物靶点输入Venny2.1软件(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)进行交集,得到药物-疾病之间的共同靶点,绘制韦恩图。采用Cytoscape(Version 3.7.1)[17]软件构建药物-成分-靶点-疾病网络。通过Cytoscape的附加功能CytoNCA计算网络中节点的度中心性(degree centrality,DC)、中介中心性(betweenness centrality,BC)、接近中心性(closeness centrality,CC)和特征向量中心性(eigenvector centrality,EC)。将筛选得到的药物-疾病共同靶点导入String 10.5数据库,构建蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,将蛋白种类设置为“Homo sapiens”,最低相互作用阈值设为(>0.40),其他参数保持默认设置,获得PPI网络。应用 David 数据库[18](https://david.ncifcrf.gov/)对药物-疾病共同靶点进行GO富集分析以及KEGG通路富集分析,并采用Omicshare软件绘制KEGG富集分析气泡图。


结果:

  通过TCMSP数据库的检索,以OB≥30%和 DL≥0.18为条件,纳入化学成分84个,丹参65个,红花22个,Baicalin、luteoli、poriferast-5-en-3beta-ol为丹参-红花所共有。借助PubChem查找化学成分的三维结构,并通过在线数据库PharmMapper预测得到211个药物靶点。应用String 10.5数据库将检索得到的所有靶点校正为其官方名称(official symbol)。以“coronary heart disease”为关键词,检索DisGeNET数据库得到与CHD相关的有治疗作用的靶点共912个。将药物靶点与疾病靶点输入Venny 2.1软件绘制韦恩图,见图2,并进行交集,得到药物-疾病之间的共同靶点共80个。采用Cytoscape3.7.1软件构建药物-成分-靶点-疾病网络,见图3;网络中节点代表药物、成分、靶点、疾病,边代表药物-成分-靶点-疾病之间的相互作用,从图2中可知一个活性成分可作用于多个靶点,多个活性成分可作用于一个靶点,体现了丹参-红花治疗CHD多成分、多靶点的作用特点。采用CytoNCA计算网络节点的 DC、BC、CC和EC值,化学成分DC中位数为10,BC中位数为6.49、CC中位数为0.41、EC中位数为0.08,依据DC度值大于等于两倍中位数并结合BC、CC、EC值筛选得到丹参-红花治疗CHD的13个关键成分,丹参中有8个,红花中有6个,木犀草素为丹参-红花所共有,详见表1。其中,根据现有文献报道,提示与CHD相关程度较高的成分有5个,分别为槲皮素(honghua)、木犀草素(danshen、honghua)、山奈酚(honghua)、丹参酮iia(danshen)、黄芩苷元(honghua)。


结论:

  丹参-红花中含有多种化学成分,每个化学成分可调控不同的靶点,同一靶点可参与不同的信号通路及生物学过程,体现了丹参-红花治疗CHD多成分、多靶点、多通路协同作用的特点。DS-HH通过调节冠状动脉粥样硬化进程,减轻血管炎症反应,扩张冠脉改善血供,抗血栓形成,减轻心肌缺血缺氧损伤,改善心肌重塑,从而发挥治疗CHD的作用。本研究初步揭示了丹参-红花治疗CHD的可能成分、潜在靶点以及信号通路,为后续进一步开展丹参-红花治疗CHD的物质基础及作用机制相关研究提供了新的思路。


    2020/6/16 19:02:07     访问数:169
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