王麗麗,孫 麗,管 藝,張 帆,高 雷(通訊作者)
(安徽醫(yī)科大學合肥口腔臨床學院<合肥市口腔醫(yī)院>藥劑科 安徽 合肥 230001)
口腔扁平苔蘚(oral lichen planus, OLP),是一種與自身免疫相關的口腔黏膜病,病變通常發(fā)生在頰黏膜,多為對稱發(fā)生,病損由白色丘疹排列成網(wǎng)狀、環(huán)狀、樹枝狀、或斑塊狀,可伴有基地黏膜充血、糜爛,并伴發(fā)局部刺激痛、自發(fā)痛、燒灼感等不適癥狀[1]。因病程存在慢性遷延反復發(fā)作或久治不愈的特點,給患者帶來身心上的痛苦,導致生活質量降低。據(jù)統(tǒng)計全世界OLP 發(fā)病率為0.5%~2.0%,中老年婦女中發(fā)病率更高[2]。薄荷為唇形科植物薄荷Mentha haplocalyx Briq 的干燥地上部分,屬藥食同源植物,味辛,性涼,具有疏風、散熱、疏肝、辟穢、解毒的功效,常用于外感風熱、頭痛目赤、咽喉腫痛、食滯氣脹、口瘡、牙痛、瘡疥等癥的治療[3-4]。本研究基于網(wǎng)絡藥理學的研究方法,篩選出薄荷的活性成分,找到其對應的疾病靶標,進而探究其作用機制,為使用薄荷治療口腔扁平苔蘚提供依據(jù)[5]。
依據(jù)中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, TCMSP),收集薄荷所有的已知活性成分,并以化合物的口服利用度(OB)和類藥性(DL)為篩選參數(shù),篩選出同時滿足OB ≥30%和DL ≥0.18 的化學成分作為薄荷的潛在活性成分。
利用TCMSP 數(shù)據(jù)庫功能預測功能(Targets information),收集薄荷有效活性成分的作用靶點。應用GeneCard 數(shù)據(jù)庫,以“oral lichen planus”為關鍵詞,將搜索結果導出,即為與OLP 相關的靶向基因。將薄荷有效成分中可能具有治療OLP 的有效成分,導入到網(wǎng)絡繪圖軟件Cytoscape 中,找出有效成分和靶點之間的對應關系,構建可視化的有效成分-靶點調控網(wǎng)絡圖。
將薄荷成分的相關靶點導入Uniprot 數(shù)據(jù)庫,對其進行標準化處理,獲取其對應的基因簡稱,再導入至STRING 數(shù)據(jù)庫,獲得各靶點間相互作用關系,篩選可靠性評分≥0.7 的相互作用關系導入Cytoscape 軟件,構建靶點間的相互作用網(wǎng)絡。應用軟件對網(wǎng)絡進行拓撲分析。
將核心靶點導入DAVID 數(shù)據(jù)庫,設置物種和基因背景為人,進行KEGG 代謝通路分析和GO 富集分析。
通過TCMSP 數(shù)據(jù)庫以“薄荷”為關鍵詞共檢索到164 個活性成分,其中符合OB ≥30%和DL ≥0.18 篩選條件的有效活性成分共10 個,分別為:金桔苷、金合歡素、蒙花苷、香葉木素、谷甾醇、柚皮素、蘆薈大黃素、圣草酚、芫花素、木樨草素。
從薄荷篩選到的10 個有效成分中,有9 個有效成分具有對應的靶點,共116 個,見圖1。其中黃色節(jié)點為薄荷有效成分,其余為有效成分的對應靶點。
圖1 薄荷活性成分-靶標網(wǎng)絡圖
在STRING 11.0 平臺構建靶蛋白相互作用(Protein-Protein interaction, PPI)網(wǎng)絡,物種設置為人類(Homo sapiens),最低相互作用閾值設置為高信度(High confidence)0.7,去除孤立靶點,其余參數(shù)保持為默認。將得到的基因數(shù)據(jù)導入cytoscape 軟件,進行可視化處理。
將篩選出的116 個作用靶點導入Metascape 軟件,進行基因本體功能分析。篩選出靶點蛋白在分子功能(MF)、生物學進程(BP)和細胞組分(CC)3 個方面聯(lián)系較密切的通路途徑。結果顯示,涉及CC 過程的條目為21 條,根據(jù)count 值大小,由高到低前5 位的是,細胞核,細胞液,細胞質,胞外體和細胞外空隙。涉及MF的條目為23 條,根據(jù)count 值大小,由高到低前5 位分別是ATP 結合,蛋白質同源二聚化活性,DNA 結合,細胞因子活性和蛋白質異構化活性。涉及BP 的條目為118 條,根據(jù)count 值大小,由高到低前5 位分別是RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控,DNA 轉錄模板,缺乏配體的外源凋亡信號通路,炎癥反應和膽固醇代謝過程。
將116 個潛在作用靶點導入到Metascape 數(shù)據(jù)庫中,進行KEGG 通路富集分析,得到7 條信號通路根據(jù)count值大小,由高到低分別為抗腫瘤信號通路,乙肝通路,F(xiàn)oxO 信號通路,前列腺癌通路,T 細胞受體信號通路,非小細胞肺癌通路,膀胱癌通路。由此可見,薄荷可通過調節(jié)多條通路發(fā)揮治療OLP 的作用。
通過GO 富集和KEGG 富集結果顯示,薄荷潛在作用在生物過程中可能與抗腫瘤信號通路,乙肝通路,F(xiàn)oxO 信號通路高度相關。OLP 為口腔鱗狀細胞癌早期病變[6],薄荷通過抗腫瘤信號途徑控制OLP 的進一步發(fā)展。Hepatitis B 的感染往往伴隨血管損傷與炎癥免疫反應[7],OLP 在發(fā)生發(fā)展時往往也通過創(chuàng)傷的不斷擴大而伴隨嚴重的血管損傷[8],這正與乙肝通路保持一致。已知FoxO 可促進抗氧化酶的表達[9],抗氧化酶在治療OLP中往往也發(fā)揮著巨大作用[10]。在細胞組分功能方面主要富集于細胞核、細胞液和細胞質中;在分子功能方面主要依賴于ATP 結合,蛋白質同源二聚化活性與DNA 結合;在生物學進程方面與RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控,DNA 轉錄模板,缺乏配體的外源凋亡信號通路高度相關。
綜上所述,應用網(wǎng)絡藥理學的方法研究薄荷治療OLP的潛在作用機制,從而探明了薄荷在治療OLP 的作用靶點及信號通路,并明確了薄荷通過多種活性成分對多種靶點發(fā)揮其治療OLP 的作用機制。
圖2 薄荷治療口腔扁平苔蘚預測靶點高置信度PPI 網(wǎng)絡