摘要
运用中药系统药理学分析平台(TCMSP),结合文献报道,获取二妙散的活性成分和作用靶点,借助Uniprot数据库对靶点蛋白名称进行规范;通过GeneCards、Disgenet收集湿疹相关靶点;运用在线Venny作图平台,得到二妙散治疗湿疹的潜在作用靶点;利用STRING平台构建潜在靶点PPI网络,并将其导入Cytoscape 3.7.1进行图像优化及提取核心基因;通过DAVID数据库对潜在作用靶点进行富集分析,采用Cytoscape 3.7.1构建“中药-化合物-靶点-湿疹”网络并进行拓扑分析,使用Autodock软件对核心活性成分和潜在关键靶点进行分子对接验证。
二妙散治疗湿疹可能与槲皮素、汉黄芩素、豆甾醇等29个活性成分有关,AKT1、IL6、TNF等为关键靶点;富集分析得到GO条目651条,KEGG通路120条,主要涉及TNF信号通路、利什曼病信号通路等;分子对接结果显示,上述活性成分与相关靶点具有较好的结合活性。
湿疹(eczema)是一种临床常见的炎症性皮肤病,可侵及人体真皮浅层及表
二妙散由苍术、黄柏组成,首载于元代旴江医家危亦林所著的《世医得效方》,原方名为苍术散,后朱丹溪称之为二妙散。其中,苍术辛烈温燥,可升可降,长于祛风胜湿;黄柏苦寒沉降,善清下焦湿热。二药合用,一温一寒,并走于下,主治湿热流注之筋骨疼痛、下部湿疮、脚气赤肿等。苍术、黄柏配伍精良,方简效宏,是古今众多医家治疗湿热类疾病的核心药组,被广泛运用于临床各科。姚高
网络药理学是大数据时代背景下系统生物学、多向药理学、计算机软件等相融合的新兴学科,其通过可视化技术、组学方法等展示疾病-靶点-药物的多层次网络,尤其适合揭示中药及复方的多成分、多靶点、多途径协同作用的机
通过TCMSP数据库(https://old. tcmsp-e.com/)收集并筛选二妙散中苍术和黄柏的有效成分,设定口服生物利用度(OB)≥30%与类药性(DL)≥0.18的2个药物代谢动力学(ADME)属性值为筛选条件,获取有效入血成分及其对应的作用靶点,并利用UniProt数据库(https://www.uniprot.org/)将靶点的蛋白名统一转换为基因名。
以“eczema”为关键词,在GeneCards数据库(https://www.genecards.org)和Disgenet数据库(https://www.disgenet.org/)检索湿疹相关靶点,运用Excel去除重复靶基因。将药物和疾病靶点上传至Venny作图平台(http://jvenn.toulouse.inra.fr/app/example.html),得到疾病与药物的共同靶点,即二妙散治疗湿疹的潜在作用靶点。
将1.2所得的潜在作用靶点在EXCEL中进行反向筛选,获得相应的活性化合物,采用Cytoscape 3.7.1软件构建二妙散“中药-化合物-靶点-湿疹”网络,并运用Cytoscape 3.7.1进行有效成分的网络拓扑参数分析,以度(Degree)值为标准筛选出重要的成分,Degree值越大,则该节点在网络中就越重要。
将1.2所得的潜在作用靶点导入STRING数据库(https://www.string-db.org/),得到蛋白互作网络图及蛋白质相互作用(PPI)数据,将PPI数据文件导入Cytoscape 3.7.1进行图像优化,并运用其中Network Analysis分析有效成分的网络拓扑参数,以Degree值为标准筛选出重要的靶点,Degree值越大,则该节点在网络中就越重要。
将1.2所得的潜在作用靶点导入DAVID数据库(https://www.david.ncifcrf.gov/),“Select Identifier”设置为“OFFICIAL GENE SYMBOL”,“Select species”设置为“Homo sapiens”,设定P<0.05,实现功能富集分析和KEGG通路富集分析。
为验证筛选出的二妙散治疗湿疹潜在关键靶点的准确性,将1.3所得Degree值前10的核心活性成分与1.4所得的6个度值较高的靶点进行分子对接。在TCMSP数据库中下载活性成分的3D分子结构,从PDB数据库(https://www.rcsb.org/)下载靶点蛋白结构。采用PyMOL、Autoduck软件对活性成分与靶点蛋白进行脱水(输出pdb格式)、预处理(输出pdbqt格式),最后进行分子对接,选择结合能≤-5.0 kJ/mol作为对接的最低标准。对接完成后,将对接结果用热图展示,对接图像运用Pymol、Discovery Studio 2016软件进行输出优化。
TCMSP数据库得到苍术、黄柏的活性成分共189个,筛选后共确定46个,去除无相关靶点的活性成分,最终保留29个活性成分,其中,苍术4个,黄柏25个,见

图1 二妙散活性成分分布图
化合物编码 | 化合物名称 | OB值(%) | 类药性 | 来源 |
---|---|---|---|---|
MOL000085 | β-胡萝卜素 | 36.91 | 0.75 | 苍术 |
MOL000173 | 汉黄芩素 | 30.68 | 0.23 | 苍术 |
MOL000184 | NSC63551 | 39.25 | 0.76 | 苍术 |
MOL000188 | 3β-乙酰氧基苍术酮 | 40.57 | 0.22 | 苍术 |
MOL000098 | 槲皮素 | 46.43 | 0.28 | 黄柏 |
MOL000358 | β-谷甾醇 | 36.91 | 0.75 | 黄柏 |
MOL000449 | 豆甾醇 | 43.83 | 0.76 | 黄柏 |
MOL000785 | 巴马汀 | 64.6 | 0.65 | 黄柏 |
MOL000787 | 富马碱 | 59.26 | 0.83 | 黄柏 |
MOL000790 | 异紫檀 | 35.77 | 0.59 | 黄柏 |
MOL001131 | 桑黄素 | 56.6 | 0.39 | 黄柏 |
MOL001454 | 黄连素 | 36.86 | 0.78 | 黄柏 |
MOL001455 | 氢化小檗碱 | 53.83 | 0.77 | 黄柏 |
MOL001458 | 黄连碱 | 30.67 | 0.86 | 黄柏 |
MOL001771 | 多孔甾-5-烯-3β-醇 | 36.91 | 0.75 | 黄柏 |
MOL002641 | 异黄柏甙 | 35.86 | 0.44 | 黄柏 |
MOL002643 | Delta 7-柱头酚 | 37.42 | 0.75 | 黄柏 |
MOL002644 | 黄蝶呤 | 40.19 | 0.28 | 黄柏 |
MOL002651 | 脱氢丹参酮ⅡA | 43.76 | 0.4 | 黄柏 |
MOL002662 | 芸香碱 | 40.3 | 0.6 | 黄柏 |
MOL002663 | 脱脂素 | 40.14 | 0.2 | 黄柏 |
MOL002666 | 白屈菜红碱 | 34.18 | 0.78 | 黄柏 |
MOL002668 | 甲基黄连碱 | 45.83 | 0.87 | 黄柏 |
MOL002670 | 卡文定碱 | 35.64 | 0.81 | 黄柏 |
MOL002672 | 海藻酮 | 39 | 0.63 | 黄柏 |
MOL002894 | 小檗红碱 | 35.74 | 0.73 | 黄柏 |
MOL005438 | 油菜素甾醇 | 37.58 | 0.71 | 黄柏 |
MOL006422 | 黄柏碱 | 44.41 | 0.73 | 黄柏 |
MOL000622 | 广玉兰内酯 | 63.71 | 0.19 | 黄柏 |
通过Disgenet、Gencards数据库进行湿疹疾病靶点筛选,去除重复靶点,得到相关靶点3481个。运用Venny作图平台获得二妙散活性成分与湿疹共同靶点(潜在作用靶点)141个,见

图2 二妙散治疗湿疹的潜在作用靶点
将数据导入Cytoscape 3.7.1构建二妙散“中药-化合物-靶点-湿疹”可视化网络,见

图3 二妙散“中药-化合物-靶点-湿疹”网络图
化合物编码 | 化合物名称 | OB值(%) | 类药性 | 度值 | 来源 |
---|---|---|---|---|---|
MOL000098 | 槲皮素 | 46.43 | 0.28 | 155 | 黄柏 |
MOL000173 | 汉黄芩素 | 30.68 | 0.23 | 46 | 苍术 |
MOL000358 | β-谷甾醇 | 36.91 | 0.75 | 39 | 黄柏 |
MOL000790 | 异紫檀 | 35.77 | 0.59 | 37 | 黄柏 |
MOL001455 | 氢化小檗碱 | 53.83 | 0.77 | 33 | 黄柏 |
MOL000449 | 豆甾醇 | 43.83 | 0.76 | 32 | 黄柏 |
MOL000787 | 富马碱 | 59.26 | 0.83 | 29 | 黄柏 |
MOL002670 | 卡文定碱 | 35.64 | 0.81 | 29 | 黄柏 |
MOL000188 | 3β-乙酰氧基苍术酮 | 40.57 | 0.22 | 22 | 苍术 |
MOL002651 | 脱氢丹参酮ⅡA | 43.76 | 0.4 | 22 | 黄柏 |
将二妙散治疗湿疹的潜在作用靶点上传至STRING数据库,得到PPI网络及相关信息,并将PPI信息文件导入Cytoscape 3.7.1,得到PPI网络图(见

图4 二妙散与湿疹共同基因蛋白互作网络
通过DAVID数据库对二妙散治疗湿疹的潜在作用靶点进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,均保留P<0.05的结果,得到GO条目651条,包括:药物应答(response to drug)、细胞对脂多糖的反应(cellular response to lipopolysaccharide)等生物过程(BP)条目507条;细胞外空间(extracellular space)、质膜的组成部分(integral component of plasma membrane)等细胞组成(CC)条目49条;药物结合(drug binding)、酶结合(enzyme binding)等分子功能(MF)条目95条。对较重要条目运用Origin 2018绘制柱状图进行可视化,见

图5 二妙散GO功能富集分析
KEGG通路富集分析显示,湿疹可能与TNF信号通路(TNF signaling pathway)、利什曼病信号通路(Leishmaniasis)、癌症信号通路(Pathways in cancer),Toll样受体信号通路(Toll-like receptor signaling pathway)等120条通路有关。对前20条通路运用Origin 2018进行可视化,见

图6 二妙散KEGG通路富集分析
湿疹是一种由内外多种因素引起的过敏性皮肤病,病因尚未明确,且发病机制复杂,导致其治疗缺乏针对性和特异性。研
中医学认为,湿疹可缘于腠理不密,外感毒邪,虽发于表,但亦与内在脏腑功能失调有关,尤其与心火、脾湿关系甚为密
网络药理学结果显示,槲皮素、汉黄芩素、豆甾醇等29个成分为治疗湿疹的潜在活性成分。其中,槲皮素已被证实能够抑制组胺的释放,有助于缓解皮肤病的过敏性炎
旴江医学,名方璀璨,其中二妙散以其药简效宏著称,后世多有依此化裁者,流传古今,具有较强的生命力。本文通过网络药理学和分子对接技术初步分析了二妙散治疗湿疹的活性成分、潜在作用靶点及生物学过程等,得出TNF信号通路、利什曼病信号通路、癌症信号通路、Toll样受体信号通路等可能是其治疗湿疹的主要途径。综上,本研究可为旴江古方科学内涵的现代化诠释提供参考借鉴。
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