基于网络药理学和分子对接的逍遥散干预阿尔茨海默病的分子机制研究

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目的利用网络药理学和分子对接的方法从分子基因水平探究逍遥散干预AD的作用机制,寻找其可能发挥作用的靶点及通路,为逍遥散防治AD的试验研究提供新的方向,并为其临床推广应用提供科学依据。方法第一部分:利用TCMSP数据库检索逍遥散中八味药物的化学成分,并在知网、万方、Pubmed、中国生物医学文献服务系统(CBM)、维普等数据库中检索有关逍遥散的网络药理学文章,补充缺少的逍遥散的关键化学成分,并搜索相应化学成分的靶点基因。运用Uniprot蛋白质数据库搜索全部人类基因,在将药物靶点基因输入人类基因表中利用vlookup函数匹配化学成分靶点基因的Gene Symbol。接下来使用Cytoscape3.7.2软件构建逍遥散的“活性成分-靶点”网络,将逍遥散活性成分与靶点基因以及彼此之间的关系清晰的表现出来。然后利用OMIM、Genecard及Drug Bank数据库检索AD相关基因,将药物基因与AD靶点基因取交集,输入String数据库构建PPI网络,同时通过Cytoscape3.7.2中的插件工具进行拓扑属性分析;并运用Metascape平台进行GO富集分析和KEGG Pathway分析,同时获取其中的关键通路然后再使用Cytoscape3.7.2将逍遥散活性成分、AD疾病靶点、关键生物通路构建成网络图,并进行网络分析得到拓扑属性分析数据,筛选出前五个关键的核心蛋白靶点和化合物成分。第二部分:利用Pub Chem数据库中确定化合物的3D结构,然后在RCSB PDB中下载基因靶点对应的3D结构,然后使用Auto Dock Vina软件对准备分子对接所需的配体和蛋白质进行处理,包括去除水分子、加氢、修饰氨基酸、优化能量和调整力场参数等。最后利用pyrx软件内部的vina进行对接,并使用Discovery Studio软件分析和观察对接结果,使用Pymol对其进行可视化,绘制出3D模式图。结果1.本研究发现逍遥散主要通过槲皮素、山奈酚、芒柄花素、β-谷甾醇、异鼠李素等五个关键化合物通过PTGS2、ESR1、AR、PPARG、MAPK14等靶点干预AD疾病的发生和发展。2.逍遥散防治AD主要参与的生物学进程包括:细胞对氮化合物的反应、对脂多糖的反应、离子传输的调节、细胞死亡的正向调节、老化、凋亡信号通路等。且逍遥散可通过调控癌症的途径、脂质和动脉粥样硬化、MAPK信号通路、钙离子通路、细胞衰老、NF-κB通路、胆碱能突触等信号通路干预AD的疾病进展。3.本研究还通过分子对接的方法验证了PTGS2、ESR1、AR、PPARG、MAPK14等AD的关键蛋白靶点与槲皮素、山奈酚、芒柄花素、β-谷甾醇、异鼠李素等逍遥散的主要药物活性成分之间具有较好的结合活性,可形成稳定的对接复合物,可见逍遥散的主要药物活性成分可以与AD的疾病靶点之间产生良好的匹配结合作用。结论本研究显示逍遥散干预AD可能的机制有:通过脂质和动脉粥样硬化通路、钙离子通路、MAPK信号通路以及细胞衰老等多个通路调节细胞对氮化合物的反应、对内毒素脂多糖的反应以及调节离子传输,从而调控Aβ沉积、Tau蛋白磷酸化、氧化应激反应、炎症反应和乙酰胆碱受体等进而干预AD进程,改善AD患者认知与记忆功能。
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