修回日期: 2023-10-03
接受日期: 2023-10-23
在线出版日期: 2023-10-28
溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是一种慢性非特异性炎症性肠病, 常反复发作, 缠绵难愈, 多数需要终身用药维持. 长期使用抗UC药物可引发药物不良反应. 随着中医治疗的发展, 越来越多的中药方剂在治疗UC上展现出了较好的疗效. "黄连-木香-肉豆蔻"(Huanglian-Muxiang-Roudoukou, HMR)是众多名老中医治疗UC的常用组方, 研究其抗UC机制有助于药物开发和推广.
探索HMR治疗UC的作用机制, 以期为该组方的进一步研究与临床应用提供参考.
通过基因表达综合数据库(gene expression omnibus, GEO)中的基因芯片分析结合网络药理学及分子对接方法探究HMR治疗UC的潜在分子机制.
采用GEO数据库获取UC芯片数据, 运用R语言综合分析筛选出疾病差异表达基因, 获得UC的疾病靶标数据库; 利用中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform, TCMSP)分别检索HMR的活性成分及其作用靶点; 取疾病差异表达基因与药物作用靶点间的交集基因, 通过Cytoscape软件构建"中药-活性成分-疾病-靶点"网络和蛋白互作(protein-protein interaction, PPI)网络并进行拓扑分析, 以此筛选出主要活性成分及核心靶点; 同时利用Metascapes数据库进行进行基因本体(gene ontology, GO)功能分析及京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路; 最后使用AutoDock vina软件对主要活性成分和核心靶点进行分子对接.
共筛选得到UC差异表达基因967个, HMR活性成分29种, 对应的靶点163个. "中药-活性成分-疾病-靶点"网络中有活性成分24个, 主要活性成分涉及槲皮素、豆甾醇、小檗碱、β-谷甾醇、巴马汀等; 蛋白互作网络中有蛋白26个, 核心靶点涉及白介素1β(interleukin-1β, IL-1β)、白介素6(interleukin-6, IL-6)、CC趋化因子配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2, CCL2]、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)、基质金属蛋白酶9(matrix metallopeptidase 9, MMP9)等; GO富集分析主要涉及脂多糖刺激变化等生物过程, 质膜外侧面等细胞成分, 细胞因子活性等分子功能; KEGG通路分析主要涉及TNF信号通路、核转录因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)通路、Toll样受体(toll-like receptor, TLR)信号通路等; 运用分子对接模拟证实排名前5的主要活性成分与核心靶点之间均具有较强的结合活性.
通过生物信息学方法筛选及预测, HMR可能是通过槲皮素、豆甾醇及小檗碱等多成分, 作用于IL-1β、IL-6、CCL2等多靶点, 调节TNF信号通路、NF-κB信号通路、TLRs信号通路等多种信号通路, 进而影响UC涉及的炎症、肠道免疫等多种方式, 来发挥改善UC的作用.
基于以上分析, HMR治疗UC是通过多靶点、多通路的, 也提示中药的研究是较为复杂的, 需要从多维度、多靶点进行研究. 基于生物信息学方法, 本研究初步揭示了HMR治疗UC相关靶点之间的复杂关系, 也挖掘了其潜在治疗靶点及可能参与机制. 但对于HMR整体治疗UC的机制仍是初步的, 考虑到具体到临床中的个人更为复杂, 如药物的剂量、煎煮方法、剂型等不同, 会起到不一样的临床疗效. 因此, 基于以上不足, 仍需进一步开展相关的药理学实验, 进一步验证和阐明HMR治疗UC的作用机制.