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        基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與分子對(duì)接探討“黃芪-當(dāng)歸”治療年齡相關(guān)性黃斑變性的作用機(jī)制

        2022-06-02 13:11:58孟歡劉自強(qiáng)韓夢(mèng)雨農(nóng)璐琪金明
        世界中醫(yī)藥 2022年7期
        關(guān)鍵詞:機(jī)制

        孟歡 劉自強(qiáng) 韓夢(mèng)雨 農(nóng)璐琪 金明

        摘要 目的:通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接方法探討中藥“黃芪-當(dāng)歸”治療年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)的作用機(jī)制。方法:借助中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)(TCMSP)獲取中藥黃芪、當(dāng)歸的有效成分與作用靶點(diǎn),使用Uniport數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行基因ID的注釋?zhuān)贕eneCards、OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)中查找AMD的相關(guān)基因。使用Cytoscape 3.7.2將藥物-關(guān)鍵有效成分-疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可視化,在String數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò),再利用Metascape基因本體(GO)富集分析和京都基因和基因組百科全書(shū)(KEGG)通路富集分析,使用AutoDock4.2.6軟件對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)蛋白及有效成分進(jìn)行分子對(duì)接驗(yàn)證。結(jié)果:通過(guò)篩選,得到黃芪-當(dāng)歸有效成分22個(gè),與AMD相關(guān)的關(guān)鍵有效成分14個(gè),黃芪-當(dāng)歸與AMD的共同基因靶點(diǎn)52個(gè);PPI中核心基因依次為CASP3、IL6、VEGFA、EGFR、ESR1等;GO功能富集得到1 064個(gè)條目,生物學(xué)過(guò)程主要涉及細(xì)胞凋亡、對(duì)類(lèi)固醇激素的反應(yīng)、活性氧代謝、對(duì)脂多糖的反應(yīng)等;KEGG富集分析后得到119條信號(hào)通路,與癌癥的通路、流體剪切力與動(dòng)脈粥樣硬化、HIF-1信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路、VEGF信號(hào)通路等機(jī)制相關(guān);分子對(duì)接結(jié)果表明,核心有效成分可與靶點(diǎn)蛋白形成構(gòu)象能量較低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的對(duì)接。結(jié)論:“黃芪-當(dāng)歸”治療AMD具有多成分、多靶點(diǎn)、多通路的特點(diǎn),為進(jìn)一步研究AMD的治療提供了思路。

        關(guān)鍵詞 黃芪;當(dāng)歸;年齡相關(guān)性黃斑變性;機(jī)制;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對(duì)接

        Mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix on Age-related Macular Degeneration Based on Network Pharmacology and Molecular Docking

        MENG Huan1,LIU Ziqiang1,HAN Mengyu1,NONG Luqi1,JIN Ming2

        (1 Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China; 2 China-Japan Friendship Hospital,Beijing 100029,China)

        Abstract Objective:To explore the mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix in the treatment of age-related macular degeneration(AMD) based on network pharmacology and molecular docking.Methods:The active ingredients and targets of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were obtained from TCMSP,and Uniport was used to annotate gene IDs.AMD-related genes were screened out in GeneCards and OMIM.Cytoscape 3.7.2 was used to visualize the drug-key active ingredient-disease target network and protein-protein interaction(PPI) network was plotted by String.Metascape was used to perform Gene Ontology(GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) enrichment analyses.AutoDock 4.2.6 was used for molecular docking of key target proteins to active ingredients.Results:Twenty-two ingredients of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were screened out,14 of which were key active ingredients related to AMD.There were 52 common gene targets of drugs and the disease.The core genes in the PPI network were CASP3,IL6,VEGFA,EGFR,ESR1,etc.GO function enrichment resulted in 1 064 entries,with biological processes mainly involving apoptosis,response to steroid hormones,active oxygen metabolism,and response to lipopolysaccharide.KEGG enrichment yielded 119 signaling pathways,which were related to cancer pathway,fluid shear force and atherosclerosis,HIF-1 signaling pathway,TNF signaling pathway,and VEGF signaling pathway.Molecular docking results showed that the core active ingredients could dock to the target proteins with low conformational energy and stable structure.Conclusion:The therapeutic effect of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix on AMD is characterized by multiple components,multiple targets,and multiple pathways.This study is expected to provide a scientific basis for further research on the treatment of AMD.

        Keywords Astragali Radix; Angelicae Sinensis Radix; Age-related macular degeneration; Mechanism; Network pharmacology; Molecular docking

        中圖分類(lèi)號(hào):R285;R276.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2022.07.008

        年齡相關(guān)性黃斑變性(Age-related Macular Degeneration,AMD)是一種難治性眼底病變,以年齡為主要危險(xiǎn)因素,臨床根據(jù)有無(wú)脈絡(luò)膜新生血管(Choroidal Neovascularization,CNV)分為干性與濕性2型,分別以眼底黃斑部玻璃膜疣、地圖樣萎縮及視網(wǎng)膜色素上皮(Retinal Pigment Epithelium,RPE)脫離、黃斑部出血水腫為主要特征表現(xiàn),是全球第三大致盲因素,我國(guó)AMD患病人數(shù)預(yù)計(jì)在2050年達(dá)5 519萬(wàn)人,嚴(yán)重危害中老年人視力健康[1]。目前西醫(yī)治療AMD的方法較多,包括抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)玻璃體腔內(nèi)注射、光動(dòng)力療法(Photodynamic Therapy,PDT)、激光及手術(shù)等[2],但均為針對(duì)CNV的治療手段,對(duì)以地圖樣萎縮為主要表現(xiàn)的干性AMD尚無(wú)有效療法,且存在治療頻率高、對(duì)藥物的延遲應(yīng)答或不應(yīng)答等不足[3]。近年來(lái),中醫(yī)藥在AMD的治療中彰顯了明確的優(yōu)勢(shì),AMD在中醫(yī)屬“視瞻昏渺”“視直如曲”及“暴盲”的范疇,病位在腎、脾、肝,針對(duì)其本虛標(biāo)實(shí)的病機(jī),以扶正祛邪為治則,往往能取得較好的療效,可改善患者視功能、延緩疾病進(jìn)展。

        黃芪味甘,性微溫,被譽(yù)為補(bǔ)中益氣之要藥,來(lái)自豆科植物蒙古黃芪或者膜莢黃芪的根,歸脾、肺經(jīng),具有健脾補(bǔ)中、升陽(yáng)舉陷、益氣固表等功效;當(dāng)歸為傘形科植物當(dāng)歸的根,味甘、辛,性溫,歸肝、心、脾經(jīng),具有補(bǔ)血調(diào)經(jīng),活血止痛等功效,為補(bǔ)血之圣藥[4]。黃芪、當(dāng)歸相須配伍,是臨床非常常用的氣血雙補(bǔ)藥對(duì)?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,黃芪與當(dāng)歸配伍可促進(jìn)造血干細(xì)胞的增殖,通過(guò)提高機(jī)體免疫力、清除自由基發(fā)揮抗衰老作用,還可抑制病變部位血管內(nèi)膜增生時(shí)血管局部的炎癥反應(yīng)[5-7],因此臨床常將二者配伍用于AMD的治療。

        網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是一門(mén)以系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)和高通量組織學(xué)為基礎(chǔ),集藥理學(xué)和信息網(wǎng)絡(luò)為一體的綜合學(xué)科,對(duì)預(yù)測(cè)中藥多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用機(jī)制有重要意義,在探索藥物對(duì)疾病的基本作用與機(jī)制、分析中醫(yī)理論及研究中藥的應(yīng)用等方面廣泛運(yùn)用[8-9]。因此,本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聯(lián)合分子對(duì)接的研究方法,分析中藥黃芪-當(dāng)歸治療AMD的有效成分、作用靶點(diǎn)及參與的生物途徑,探討其可能的療效機(jī)制,以期為今后進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探索提供理論依據(jù)。

        1 資料與方法

        1.1 藥物主要有效成分及作用靶點(diǎn)的獲取 借助中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)(http://tcmspw.com/tcmsp.php)獲得藥物的主要有效成分和作用靶點(diǎn)[10]。在其中搜索關(guān)鍵詞“黃芪”“當(dāng)歸”,并將檢索條件設(shè)置為口服生物利用度(Oral Bioavailability,OB)≥30%、類(lèi)藥性(Drug Likeness,DL)≥0.18,進(jìn)一步篩選其主要有效成分和作用靶點(diǎn)。在Uniport數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)藥物作用靶點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)基因。

        1.2 藥物-疾病核心靶點(diǎn)的獲取 與AMD疾病相關(guān)的基因靶點(diǎn)從在線數(shù)據(jù)庫(kù)人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳研究平臺(tái)(OMIM,https://omim.org/)、人類(lèi)基因信息數(shù)據(jù)庫(kù)(GeneCards,https://www.genecards.org/)中分別檢索獲取。以“age-related macular degeneration”為關(guān)鍵詞分別從中檢索相關(guān)基因,刪除重復(fù)后合并。將黃芪-當(dāng)歸的藥物靶點(diǎn)基因與AMD的疾病相關(guān)基因取交集,所得交集基因即為黃芪-當(dāng)歸治療AMD的核心基因,并對(duì)所得結(jié)果在線繪制韋恩圖。

        1.3 藥物-關(guān)鍵有效成分-疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可視化 黃芪-當(dāng)歸及其關(guān)鍵有效成分與AMD靶點(diǎn)之間作用網(wǎng)絡(luò)的可視化借助Cytoscape 3.7.2軟件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)藥物與疾病的交集基因再次篩選藥物有效成分后,可獲得黃芪-當(dāng)歸治療AMD的關(guān)鍵有效成分,將核心基因與關(guān)鍵有效成分同時(shí)導(dǎo)入軟件,完成可視化處理。

        1.4 構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò) 藥物-疾病交集基因的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(Protein-protein Interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)分析由String在線數(shù)據(jù)庫(kù)(https://string-db.org/)完成。將黃芪-當(dāng)歸與AMD所共有的基因在線導(dǎo)入,物種選擇為人(Homo Sapiens),將所得結(jié)果隱藏離散點(diǎn)后,計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系對(duì)數(shù)量,并按照節(jié)點(diǎn)度對(duì)核心基因進(jìn)行排序。

        1.5 生物信息富集分析 藥物-疾病核心基因的生物信息富集分析通過(guò)在線基因注釋工具M(jìn)etascape(http://www.metascape.org/)實(shí)現(xiàn)。包括在基因本體(Gene Ontology,GO)生物信息(包括生物過(guò)程、細(xì)胞組分、分子功能)富集分析和京都基因和基因組百科全書(shū)(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信號(hào)通路的富集分析等,了解黃芪-當(dāng)歸干預(yù)AMD主要參與的生物通路,探討其作用機(jī)制。

        1.6 分子對(duì)接 使用AutoDock4.2.6軟件對(duì)PPI網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度較高的關(guān)鍵靶點(diǎn)與可視化網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)的黃芪與當(dāng)歸的關(guān)鍵有效成分進(jìn)行分子對(duì)接。靶點(diǎn)蛋白與有效成分的分子結(jié)構(gòu)分別來(lái)自于RCSB PDB數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.rcsb.org/)和ZINC數(shù)據(jù)庫(kù)(https://zinc.docking.org/),通過(guò)靶點(diǎn)與有效成分的最佳構(gòu)象下的結(jié)合能評(píng)價(jià)活性成分和關(guān)鍵靶點(diǎn)之間的對(duì)接效果,并將最佳構(gòu)象導(dǎo)入Pymol2.4.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化分析。

        2 結(jié)果

        2.1 黃芪-當(dāng)歸有效成分篩選 在TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)中共檢索到黃芪-當(dāng)歸有效成分212個(gè),其中黃芪87個(gè),當(dāng)歸125個(gè)。按照同時(shí)滿(mǎn)足OB≥30%和DL≥0.18的條件篩選后最終得到黃芪-當(dāng)歸的有效成分22個(gè),其中黃芪20個(gè),當(dāng)歸2個(gè)。

        2.2 藥物-疾病核心基因的獲取 在TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)中共檢索到黃芪-當(dāng)歸主要有效成分的作用靶點(diǎn)共531個(gè),去除重復(fù)及無(wú)意義的作用靶點(diǎn)后,使用Uniport數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行基因ID的注釋?zhuān)搏@得100個(gè)藥物作用靶點(diǎn)。在GeneCards及OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到2 607個(gè)與AMD疾病相關(guān)基因,篩除重復(fù)項(xiàng)后獲得2 223個(gè)相關(guān)基因,將黃芪-當(dāng)歸與AMD的靶點(diǎn)基因進(jìn)行映射,得到52個(gè)藥物與疾病的共同基因靶點(diǎn)。見(jiàn)圖1。

        2.3 藥物-關(guān)鍵化學(xué)成分-疾病網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 將52個(gè)共同靶點(diǎn)基因與藥物的22個(gè)有效成分進(jìn)行匹配,再次篩選得到14個(gè)黃芪-當(dāng)歸治療AMD的關(guān)鍵有效成分,然后將52個(gè)共同靶點(diǎn)基因和14個(gè)關(guān)鍵有效成分均導(dǎo)入Cytoscape軟件進(jìn)行可視化處理。其中藍(lán)色六邊形為藥物關(guān)鍵化學(xué)成分,外圈綠色橢圓為作用于疾病的基因靶點(diǎn)。見(jiàn)圖2。

        2.4 PPI網(wǎng)絡(luò)分析 將52個(gè)黃芪-當(dāng)歸與AMD的共有的靶點(diǎn)基因輸入String數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái),隱藏1個(gè)離散點(diǎn)后得到的PPI網(wǎng)絡(luò)圖。該圖包含51個(gè)靶基因蛋白,924個(gè)PPI關(guān)系對(duì),其中節(jié)點(diǎn)度處于前10位的分別為CASP3、IL-6、VEGFA、EGFR、ESR1、MAPK8、MYC、CCND1、ERBB2、AR。見(jiàn)圖3~4,這些可能是黃芪-當(dāng)歸治療AMD作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

        2.5 生物信息富集分析 對(duì)篩選出來(lái)的52個(gè)核心基因進(jìn)行GO功能和KEGG通路富集分析。GO功能分析后得到1 064個(gè)條目,其中生物過(guò)程條目(Biological Process,BP)952個(gè),主要與細(xì)胞凋亡、對(duì)類(lèi)固醇激素的反應(yīng)、活性氧代謝、對(duì)脂多糖的反應(yīng)及細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號(hào)通路等過(guò)程相關(guān);細(xì)胞組分條目(Cellular Component,CC)36個(gè),基因產(chǎn)物主要位于膜筏、轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物、質(zhì)膜蛋白復(fù)合物、髓鞘、線粒體外膜等位置;分子功能(Molecular Function,MF)76個(gè),主要與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、激酶結(jié)合、核受體活性、泛素蛋白連接酶結(jié)合、雌激素16α-羥化酶活性、半胱氨酸型內(nèi)肽酶活性與凋亡信號(hào)通路的關(guān)系等方面相關(guān)。將所得結(jié)果以GO分析的P值的-log10函數(shù)表示(P值越小,函數(shù)值越大)。見(jiàn)圖5。P值越小表明富集程度越高。KEGG通路分析得到119條相關(guān)通路,列舉了前14個(gè)集群中最具代表性的富集通路(以P值的-log10函數(shù)排序)。見(jiàn)圖6。52個(gè)核心基因主要富集于癌癥的通路、流體剪切力與動(dòng)脈粥樣硬化、HIF-1信號(hào)通路,此外還包括TNF信號(hào)通路、甲狀腺激素信號(hào)通路、催乳素信號(hào)通路和VEGF信號(hào)通路等。

        2.6 分子對(duì)接驗(yàn)證 利用AutoDock軟件,選擇PPI網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度最高的5個(gè)靶點(diǎn)蛋白(CASP3、IL6、VEGFA、EGFR、ESR1)和“藥物-關(guān)鍵化學(xué)成分-疾病”可視化網(wǎng)絡(luò)中的5個(gè)關(guān)鍵有效成分(Quercetin、Kaempferol、Isorhamnetin、Beta-sitosterol、Formononetin)分別進(jìn)行分子對(duì)接驗(yàn)證,在其最佳構(gòu)象下靶點(diǎn)與有效成分結(jié)合所需的結(jié)合能。見(jiàn)表1。利用Pymol軟件對(duì)分子對(duì)接結(jié)果進(jìn)行可視化分析,圖7即β-谷甾醇與各靶點(diǎn)蛋白分子對(duì)接的構(gòu)象模式圖。

        3 討論

        中醫(yī)學(xué)中沒(méi)有“黃斑變性”這一病名,因其“外不見(jiàn)癥,從內(nèi)弊之”而被歸于內(nèi)障眼病范疇,《證治準(zhǔn)繩·七竅門(mén)》中有相關(guān)癥狀描寫(xiě):“目?jī)?nèi)外別無(wú)證候,但自視昏渺,蒙昧不清也”“視直物如曲,弓弦、界尺之類(lèi)視之皆如鉤?!敝嗅t(yī)從整體觀出發(fā),認(rèn)為AMD的發(fā)生原因“有神勞、有血少、有元?dú)馊酢⒂性澏杳臁?,根本病機(jī)在于精、氣、血的虧損,主要責(zé)之腎、脾、肝,是一個(gè)本虛標(biāo)實(shí)的病理過(guò)程[11],治療應(yīng)以益氣養(yǎng)血、扶正祛邪為原則。黃芪作為“補(bǔ)中益氣之要藥”、當(dāng)歸為“補(bǔ)血之圣藥”,二者相須配伍,是補(bǔ)氣生血的核心藥對(duì),《內(nèi)外傷辨惑論》記載的當(dāng)歸補(bǔ)血湯即為黃芪、當(dāng)歸按一定的比例配伍而成,是“氣血雙補(bǔ)”代表方之一[12]。黃芪-當(dāng)歸在虛證的治療中具有重要的意義,也是AMD臨床組方的高頻用藥[13]。

        本研究篩選出黃芪-當(dāng)歸治療AMD的14個(gè)關(guān)鍵有效成分,包括槲皮素、山柰酚、芒柄花黃素、異鼠李素、聯(lián)苯雙酯、毛蕊異黃酮、豆甾醇及β-谷甾醇等?,F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),以上有效成分,可分別通過(guò)對(duì)抗氧化應(yīng)激或抑制新生血管生成等機(jī)制發(fā)揮對(duì)AMD的潛在治療作用。槲皮素在體外能激活Keap1-Nrf2-ARE通路發(fā)揮對(duì)RPE細(xì)胞的抗氧化作用,還可以抑制促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogenactivated Protein Kinase,MAPK)磷酸化和核因子κB信號(hào)通路,減輕RPE細(xì)胞的炎癥反應(yīng),對(duì)AMD等老年性眼病有一定保護(hù)作用[14-16]。山柰酚則可調(diào)節(jié)活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)和超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活性,抑制H2O2(過(guò)氧化氫)誘導(dǎo)的RPE細(xì)胞內(nèi)VEGF表達(dá)上調(diào),還可通過(guò)靶向VEGF和胎盤(pán)生長(zhǎng)因子(Placenta Growth Factor,PGF),抑制Src-AKT1-ERK1/2信號(hào)通路的激活,發(fā)揮抗新生血管的作用[17-18]。芒柄花黃素[19]和異鼠李素[20]可通過(guò)抑制H2O2誘導(dǎo)的RPE細(xì)胞和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的凋亡,從而保護(hù)視網(wǎng)膜。此外,聯(lián)苯雙酯[21]、毛蕊異黃酮[22]在體外研究中也被證實(shí)具有一定抗氧化、抗炎等作用;豆甾醇[23]、β-谷甾醇[24]則可抑制體內(nèi)VEGF表達(dá),具有抗血管生成的活性。

        由52個(gè)黃芪-當(dāng)歸與AMD共有的核心基因構(gòu)建的PPI網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)度較高的有CASP3、IL6、VEGFA、EGFR等,這些基因,極有可能是黃芪-當(dāng)歸治療AMD的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)。胱天蛋白酶(Caspase)是細(xì)胞凋亡的核心,CASP3是細(xì)胞凋亡最重要的執(zhí)行者,直接參與DNA斷裂、染色質(zhì)凝聚和凋亡小體的形成等過(guò)程[25]。研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期慢性炎癥刺激下的RPE與脈絡(luò)膜組織,其CASP3表達(dá)增加,凋亡途徑被異?;罨?,直接導(dǎo)致了RPE細(xì)胞的死亡,是AMD的重要發(fā)病機(jī)制[26];IL-6是感染或外傷急性期反應(yīng)的主要炎癥誘導(dǎo)因子,研究發(fā)現(xiàn)IL6在干性AMD地圖樣萎縮患者和濕性AMD患者的血清中含量均明顯升高[27-28],并且AMD患者眼底M1型巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞極化所分泌的IL6對(duì)CNV的發(fā)展有促進(jìn)作用[29];VEGF是濕性AMD的主要致病因子,VEGFA是VEGF所有亞型中對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和分化影響最大、最重要的一個(gè)亞型,可以增加血管通透性、增強(qiáng)炎癥反應(yīng)并且誘導(dǎo)血管生成,AMD患者VEGF的表達(dá)提示了血-視網(wǎng)膜屏障的破壞和眼內(nèi)病理性新生血管的生成[30],而敲除VEGFA基因可顯著降低激光誘導(dǎo)的CNV模型小鼠的病變程度[31],因此抗VEGF治療已成為濕性AMD的一線治療方法;EGFR是表皮生長(zhǎng)因子受體家族成員之一,吸煙是AMD的重要危險(xiǎn)因素,研究表明香煙煙霧暴露可導(dǎo)致RPE細(xì)胞EGFR的高表達(dá),而EGFR抑制劑的使用降低了香煙誘導(dǎo)下RPE分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1及VEGF的水平,對(duì)AMD具有潛在治療作用[32]。

        GO功能與KEGG信號(hào)通路富集結(jié)果顯示了黃芪-當(dāng)歸可能參與AMD的生物信號(hào)通路。GO富集結(jié)果顯示BP主要涉及細(xì)胞凋亡、對(duì)類(lèi)固醇激素的反應(yīng)、活性氧代謝及對(duì)脂多糖的反應(yīng)等生物途徑。細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激是AMD發(fā)病的重要機(jī)制,其異常激活可破壞眼底微環(huán)境穩(wěn)態(tài)、誘發(fā)RPE細(xì)胞及光感受器的死亡;類(lèi)固醇激素具有抗炎、抗?jié)B透和血管抑制作用,臨床常用于治療黃斑水腫的皮質(zhì)類(lèi)固醇類(lèi)藥物包括曲安奈德、地塞米松等,可以通過(guò)降低炎性因子和VEGF基因在眼內(nèi)的表達(dá)水平,減輕細(xì)胞免疫反應(yīng)、降低炎癥血管的滲透性,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定細(xì)胞膜,增強(qiáng)血-視網(wǎng)膜屏障的功能[33-34];脂多糖是革蘭氏陰性菌外表面的一種成分,可誘導(dǎo)RPE內(nèi)細(xì)胞因子、VEGF、腫瘤壞死因子受體(Tumor Necrosis Factor Receptor,TNFR)和腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TNF-related Apoptosis-inducing Ligand,TRAIL)的表達(dá),通過(guò)氧化應(yīng)激和核因子κB介導(dǎo)的炎癥等機(jī)制導(dǎo)致急性眼部炎癥,引起葡萄膜炎和不同程度的視網(wǎng)膜變性,常被用作AMD體外模型的制作[35]。

        KEGG富集結(jié)果顯示,治療過(guò)程中可能涉及的信號(hào)通路包括癌癥的通路、流體剪切力與動(dòng)脈粥樣硬化、缺氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia-inducible Factor-1,HIF-1)信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路及VEGF信號(hào)通路等。其中HIF-1調(diào)控近百種靶基因,涉及缺氧代償性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、新生血管的生成調(diào)節(jié)、能量代謝等多方面,以增加組織的缺氧耐受力,使機(jī)體更好地適應(yīng)低氧環(huán)境,VEGF信號(hào)通路是血管生成的關(guān)鍵途徑,AMD患者眼底缺血缺氧的狀態(tài)可同時(shí)激活HIF-1信號(hào)通路與VEGF信號(hào)通路,誘導(dǎo)對(duì)HIF-1α和VEGF的表達(dá),刺激CNV的生成[36-38];腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)是重要的炎癥介質(zhì),TNF-α在視網(wǎng)膜上的表達(dá)可通過(guò)刺激TNFR1和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2[Tumor Necrosis Factor(TNF) Receptor Associated Factor 2,TRAF2],激活蛋白激酶Cδ/JNK1/2/c-Jun信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子-1(Intercelluar Adhesion Molecule-1,ICAM-1)的表達(dá),從而介導(dǎo)AMD等視網(wǎng)膜炎性疾病[39]。

        本次分子對(duì)接選擇了PPI網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度最高的5個(gè)靶點(diǎn)蛋白與“藥物-關(guān)鍵化學(xué)成分-疾病”可視化網(wǎng)絡(luò)中的5個(gè)關(guān)鍵有效成分分別進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)合能是衡量分子間是否能自發(fā)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的指標(biāo),結(jié)合能小于0,說(shuō)明二者可以自發(fā)結(jié)合,最低結(jié)合能越小說(shuō)明分子與靶點(diǎn)蛋白間結(jié)合越好,可形成相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),當(dāng)結(jié)合能小于-5.0 kcal/mol時(shí)表示結(jié)合活性較好[40]。本次分子對(duì)接結(jié)果顯示,5個(gè)有效成分與靶點(diǎn)蛋白的最低結(jié)合能大部分都小于-5 kcal/mol,相互間可形成能量低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)合活性較高的構(gòu)象,展現(xiàn)出了良好的結(jié)合能力。

        綜上所述,本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與分子對(duì)接方法,分析了中藥經(jīng)典藥對(duì)黃芪-當(dāng)歸參與AMD治療多成分、多靶點(diǎn)、多通路的可能作用機(jī)制,為黃芪-當(dāng)歸治療AMD提供了理論依據(jù),也為更深入的實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。

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        (2020-07-22收稿 本文編輯:王明)

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