[摘要]目的:運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)探討小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的作用機(jī)制。方法:從BATMAN-TCM2.0數(shù)據(jù)庫采集小柴胡湯的活性成分及靶點(diǎn),從DisGeNET和GeneCards中篩選圍絕經(jīng)期肥胖靶點(diǎn),取交集靶點(diǎn)繪制韋恩圖;構(gòu)建中藥-成分-靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò),對交集靶點(diǎn)進(jìn)行GO和KEGG分析;通過AutoDock Vina分子對接進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)測的結(jié)果。結(jié)果:共篩選出槲皮素、豆甾醇、24-乙基膽甾-4-烯-3-酮及黃芩素等活性成分;關(guān)鍵靶點(diǎn)為細(xì)胞腫瘤抗原p53(TP53)、細(xì)胞色素P45017A1(CYP17A1)、細(xì)胞色素P4501A1(CYP1A1)、細(xì)胞色素P4503A4(CYP3A4)、細(xì)胞色素P450197A(CYP197A)及雌激素受體1(ESR1)等;GO富集多與DNA轉(zhuǎn)錄正調(diào)控、類固醇代謝、細(xì)胞增殖等生物過程相關(guān),本方可能通過作用于AGE-RAGE信號通路、脂質(zhì)與動脈粥樣硬化信號通路、內(nèi)分泌抵抗信號通路、細(xì)胞衰老通路、HIF-1信號通路、卵巢類固醇生成信號通路、P13K-Akt信號通路、雌激素信號通路等對圍絕經(jīng)期肥胖發(fā)揮治療作用。結(jié)論:小柴胡湯通過多成分、多靶點(diǎn)、多途徑調(diào)節(jié)圍絕經(jīng)期肥胖,為下一步動物實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]圍絕經(jīng)期肥胖;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對接技術(shù);小柴胡湯;多途徑調(diào)節(jié);代謝綜合征
[中圖分類號]R249" " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A" " [文章編號]1008-6455(2025)08-0086-06
The Molecular Mechanism of Xiaochaihu Decoction in Intervening Perimenopausal Obesity Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Technology
LIU Rui1, WEI Huiling1, LIANG Xiuwen1, WANG Xinyu1, XIE Mingming1, WEI Shuxi1,
CHEN Ying1, ZHANG Jingjing1,2
( 1.School of Basic Medical Sciences, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530001, Guangxi, China; 2.Department of Medical Cosmetology, The First Affiliated Hospital Of Guangxi University Of Chinese Medicine, Nanning 530023,
Guangxi, China )
Abstract: Objective" To explore the mechanism of Xiaochaihu Decoction in the treatment of perimenopausal obesity based network pharmacology and molecular docking Mechanism. Methods" The chemical composition and targets of Xiaochaihu decoction were screened using BATMAN-TCM2.0,The perimenopausal obesity disease genes were searched from DisGeNET and Gene Cards database.We constructed a chemical-target network of Xiaochaihu decoction.Then,the protein -protein interaction (PPI) network of intersection genes is obtained.Crossover genes were enriched for GO and KEGG, Molecular docking was performed for chemicals and targets with high topological assay values. Results" we were screened out the active ingredients of Xiaochaihu decoction including quercetin, stigmasterol, 24-Ethylcholest-4-en-3-one and baicalein.The key targets are TP53/CYP17A1/CYP1A1/CYP3A4/CYP197A and ESR1.After GO analysis,we found that its main biological functions are positive regulation of DNA template transcription,Steroid metabolism and Cell proliferation.This party may be regulated by AGE-RAGE signaling pathway, lipid and atherosclerosis signaling pathway, endocrine resistance signaling pathway, cellular senescence pathway, HIF-1 signaling pathway, ovarian steroid production signaling pathway, P13K-Akt signaling pathway, estrogen signaling pathway etc. Conclusion" Xiaochaihu decoction regulates perimenopausal obesity through multiple components, multiple targets and multiple pathways, which lays the foundation for the next step of animal experimental research.
Key words: perimenopausal obesity; network pharmacology methods; molecular docking technology;Xiaochaihu decoction; multi-pathway regulation; metabolic syndrome
圍絕經(jīng)期肥胖(Perimenopausal obesity)指女性在進(jìn)入圍絕經(jīng)期后,身體機(jī)能由盛轉(zhuǎn)衰,因卵巢功能減退、雌激素分泌減少、內(nèi)分泌紊亂等變化使得脂肪儲存異常增加導(dǎo)致肥胖的發(fā)生[1]。隨著脂肪含量增加,血脂升高,形成以內(nèi)臟脂肪為主的腹型肥胖[2]。肥胖不但給女性自信帶來不小的打擊,還可能加重焦慮,繼發(fā)糖尿病、心腦血管疾病及乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌和卵巢癌等風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。此外,肥胖降低肝臟組織對胰島素敏感度誘發(fā)胰島素抵抗[5]。
中醫(yī)認(rèn)為女子進(jìn)入圍絕經(jīng)期后多表現(xiàn)為“郁證”“百合病”。《臨證指南醫(yī)案》中“凡女子以肝為天”,而肝主疏泄,調(diào)暢氣機(jī),肝不調(diào)則臟腑氣機(jī)失和,水谷運(yùn)化失司,水濕停滯而痰生。小柴胡湯出自東漢張仲景《傷寒雜病論》,具有解表散熱、疏肝和胃、化痰消脂的作用。方中柴胡具有疏肝解郁、和解少陽的功效,半夏、生姜能夠和胃降逆,人參、大棗、甘草能夠益氣健脾,扶正祛邪,柴胡與半夏配伍在疏肝解郁的同時又可燥濕化痰,且柴胡主升,半夏主降,氣機(jī)和暢,達(dá)到促進(jìn)脾胃運(yùn)化,疏肝化痰的作用。因此,本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)探究小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的分子機(jī)制。
1" 資料和方法
1.1 小柴胡湯有效成分獲取與靶點(diǎn)預(yù)測:從中藥分子機(jī)制生物信息學(xué)分析數(shù)據(jù)庫(BATMAN-TCM 2.0,http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/)中檢索柴胡、甘草、生姜、大棗、人參、半夏、黃芩的活性成分,以Confidence Score cutoff=0.84(LR=80.88),Adjusted P-value<0.05為篩選條件。將篩選后的活性成分逐個錄用Pub Chem數(shù)據(jù)庫(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)獲得SMILES式,將SMILES式輸入Swiss Target Prediction(http://www.swisstargetprediction.ch),篩選閾值>0.12,范圍選擇Homo sapiens,預(yù)測藥物活性成分及靶點(diǎn)。
1.2 圍絕經(jīng)期肥胖靶點(diǎn)收集:以“Perimenopausal obesity”為關(guān)鍵詞,從GeneCards (https://www.genecards.org)、OMIM(https://www.omim.org)、PharmgKb (https://www.pharmgkb.org)數(shù)據(jù)庫中檢索獲得圍絕經(jīng)期肥胖靶點(diǎn),合并后剔除重復(fù)值獲得疾病相關(guān)靶點(diǎn)。
1.3 小柴胡湯與圍絕經(jīng)期肥胖潛在靶點(diǎn)交集:所得結(jié)果輸入Venny 2.1.0繪制韋恩圖獲得交集靶點(diǎn)即為藥物與疾病潛在靶點(diǎn)。
1.4 PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及MCODE聚類分析:將1.3中交集靶點(diǎn)輸入STRING數(shù)據(jù)庫(https://cn.string-db.org/)中,設(shè)置種屬為“智人”,置信區(qū)間>0.900,得到的PPI網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)圖。將關(guān)聯(lián)圖導(dǎo)入Cytoscape3.8.0工具中進(jìn)行拓?fù)浞治?。利用MCODE模塊進(jìn)行基因簇的分析和核心靶點(diǎn)的篩選,完成相關(guān)核心靶點(diǎn)分析。
1.5 關(guān)鍵成分篩選:利用Cytoscape 3.8.0對已構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行拓?fù)浞治?,完成藥物關(guān)鍵成分的篩選。將成分按照數(shù)值的高低進(jìn)行Degree排序,Degree值越高,代表成分越重要。
1.6 生物過程注釋及代謝通路分析:在DAVID數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入核心靶點(diǎn),物種選擇為“Homo sapiens”設(shè)定P<0.01,選取GO生物過程(BP)、細(xì)胞組分(CC)、分子功能(MF)前10位條目和KEGG富集分析中前20位通路,借助微生信繪圖網(wǎng)站,進(jìn)行可視化分析。
1.7 中藥成分-疾?。罚悬c(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建:取KEGG富集分析的20條最顯著的相關(guān)信號通路與1.5得到的成分-疾?。罚悬c(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匯總,得到中藥成分-疾?。罚悬c(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖。
1.8 分子對接驗(yàn)證:將排名前5位的關(guān)鍵活性成分與PPI網(wǎng)絡(luò)中排名前6位的核心靶點(diǎn)進(jìn)行分子對接。通過PubChem和RCSB PDB數(shù)據(jù)庫獲取關(guān)鍵活性成分及核心靶點(diǎn)蛋白3D結(jié)構(gòu),使用AutoDock Tools1.5.7軟件進(jìn)行分子對接,利用Pymol軟件將對接結(jié)果進(jìn)行可視化展示。
2" 結(jié)果
2.1 活性物質(zhì)的篩選和靶點(diǎn)預(yù)測:從BATMAN-TCM 2.0數(shù)據(jù)庫獲得半夏主要活性成分277個,去重后得到181個。甘草主要活性成分509個,去重后得到248個。生姜主要活性成分527個,去重后得到359個。柴胡主要活性成分328個,去重后得到326個。人參主要活性成分331個,去重后得到319個。黃芩主要活性成分185個,去重后得到157個。大棗主要活性成分156個,去重后得到152個。從Pub Chem數(shù)據(jù)庫分別獲得半夏、甘草、生姜、大棗、柴胡、黃芩、人參活性成分的SMILES式,將其導(dǎo)入Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫預(yù)測靶點(diǎn),去重得到半夏342個靶點(diǎn),甘草466個靶點(diǎn),生姜253個靶點(diǎn),大棗387個靶點(diǎn),柴胡373個靶點(diǎn),黃芩272個靶點(diǎn),人參427個靶點(diǎn),共計(jì)獲得2 520個靶點(diǎn),去重后得到783個靶點(diǎn)。小柴胡湯按重要性排前5位的主要化學(xué)成分見表1。
2.2 疾病靶點(diǎn)的獲?。悍謩e從OMIM數(shù)據(jù)庫篩選獲得相關(guān)靶點(diǎn)89個,Gene Cards數(shù)據(jù)庫篩選獲得相關(guān)靶點(diǎn)166個,PharmGKB數(shù)據(jù)庫獲得相關(guān)靶點(diǎn)3個,去重篩選后共獲得與圍絕經(jīng)期肥胖相關(guān)的疾病靶點(diǎn)253個。
2.3 建立韋恩圖:利用Venny 2.1.0獲得藥物活性成分靶點(diǎn)、圍絕經(jīng)期肥胖靶點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)的交集靶點(diǎn)53個。
2.4 構(gòu)建小柴胡湯活性成分-靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò):將53個交集靶點(diǎn)導(dǎo)入String數(shù)據(jù)庫中生成PPI網(wǎng)絡(luò),PPI網(wǎng)絡(luò)中包含共有節(jié)點(diǎn)53個和56條邊,平均節(jié)點(diǎn)degree值2.11。圖中節(jié)點(diǎn)代表靶點(diǎn),邊代表靶點(diǎn)之間相互關(guān)聯(lián),圖中節(jié)點(diǎn)越大,顏色越深,說明其獲得關(guān)聯(lián)性也越大。以Cytoscape軟件實(shí)現(xiàn)可視化。關(guān)聯(lián)性較大核心靶點(diǎn)分別為細(xì)胞腫瘤抗原p53(TP53)、人類細(xì)胞色素P450家族17亞家族A成員1(CYP17A1)、細(xì)胞色素P4501A1酶(CYP1A1)、細(xì)胞色素P4503A4酶(CYP3A4)、細(xì)胞色素P450家族19亞家族A成員1(CYP19A1)及ERα編碼基因(ESR1)。
2.5 MCODE聚類分析:在MCODE聚類分析中,共得到3個核心基因和3個基因簇。Degree值評分最高的前三個基因是白細(xì)胞介素8(CXCL8)、細(xì)胞色素P4501A2(CYP1A2)、細(xì)胞分裂周期 25A(CDC25A)。
2.6 關(guān)鍵成分篩選:取Degree分值排序前6的成分,從高到低分別為雌激素受體1(ESR1)、細(xì)胞色素P4503A4酶(CYP3A4)、細(xì)胞腫瘤抗原p53(TP53)、雌激素合成酶(CYP19A1)、細(xì)胞色素P4501A1酶(CYP1A1),細(xì)胞色素P450家族17亞家族A成員1(CYP17A1),這6種活性成分可能在小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的過程中起關(guān)鍵作用。
2.7 GO富集分析與KEGG通路:GO富集分析得到生物過程共234項(xiàng),分子功能相關(guān)共60項(xiàng),細(xì)胞組成相關(guān)29項(xiàng)。利用相關(guān)軟件繪制出相關(guān)的氣泡圖,見圖3。KEGG通路富集得到相關(guān)信號通路87條,使用相關(guān)軟件進(jìn)行柱狀圖的繪制。
2.8 成分-疾?。罚悬c(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建:導(dǎo)入Cytoscape軟件后形成787節(jié)點(diǎn),1041條邊,彼此交織成網(wǎng)形成了成分-疾?。罚悬c(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
2.9 分子對接結(jié)果分析:將關(guān)鍵活性成分(槲皮素、豆甾醇、24-乙基膽甾-4-烯-3-酮、黃芩素、順式異丁香酚)與核心靶點(diǎn)(TP53、CYP17A1、CYP1A1、CYP3A4、CYP19A1、ESR1)進(jìn)行分子對接,具體對接情況見表4。使用Pymol軟件將對最佳的前3種結(jié)果進(jìn)行可視化展示
3" 討論
圍絕經(jīng)期是女性發(fā)生超重與肥胖的高發(fā)時期,此時期如遇勞逸、飲食失于節(jié)制,情志不舒等外因疊加,可導(dǎo)致腎陰與腎陽之間的動態(tài)平衡失調(diào),從而誘發(fā)或加重肥胖[6]。中醫(yī)認(rèn)為,腎氣不足,肝氣始衰,無氣推動血行,腎精虧虛,肝葉始薄,無血充盈脈絡(luò)進(jìn)一步加重膏脂濁邪堆積,導(dǎo)致體重增加[7]?!拔迮K之傷,窮必及腎”,提示肥胖癥的病理中常見有腎虛表象,繼而脾胃運(yùn)化不及而陽氣耗損,最終形成水濕、痰濁及血瘀等病理產(chǎn)物[8]。小柴胡湯出自張仲景《傷寒論》,具有疏肝理氣和胃之功效。現(xiàn)代研究表明,小柴胡湯在代謝綜合征相關(guān)性肥胖的干預(yù)中較好治療效果[9]。小柴胡湯被發(fā)現(xiàn)能夠顯著降低斑馬魚肝臟中的總膽固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量,同時減輕肝臟脂質(zhì)沉積和結(jié)構(gòu)損傷[10]。肥胖常伴隨低度慢性炎癥狀態(tài),炎癥因子水平持續(xù)升高亦會加劇肥胖癥狀[11]。小柴胡湯能通過抑制NF-κB的激活,減少炎癥因子的表達(dá),從而發(fā)揮抗炎作用[12]。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析小柴胡湯中具有代表性的活性成分包括槲皮素(Quercetin)、豆甾醇(Stigmasterol)、24-乙基膽甾-4-烯-3-酮(24-Ethylcholest-4-en-3-one)和黃芩素(Baicalein)等。槲皮素為廣泛分布于植物中的類黃酮類物質(zhì),可顯著減輕肥胖小鼠的體重,減少其肝臟脂質(zhì)沉積和TNF-α、IL-1β和IL-6mRNA表達(dá)水平[13]。豆甾醇結(jié)構(gòu)類似于膽固醇,通過靶向GLUT4葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白改善胰島素抵抗。24-乙基膽甾-4-烯-3-酮為膽固醇代謝的中間產(chǎn)物,主要在肝臟中代謝。黃芩素通過抑制炎癥因子表達(dá),從而減輕胰島素抵抗與全身炎癥反應(yīng)[14]。
PPI網(wǎng)絡(luò)中選取關(guān)聯(lián)度最高的6種關(guān)鍵靶點(diǎn)。其中雌激素受體1(ESR1)是ERα的編碼基因,主要定位于細(xì)胞核內(nèi),并可與雌激素受體2形成二聚體[15]。細(xì)胞色素P450酶(Cytochrome P450,CYP)可催化許多涉及藥物代謝及膽固醇、類固醇和其他脂質(zhì)合成的反應(yīng)[16]。其中亞型CYP17A1是類固醇激素合成途徑中的關(guān)鍵酶,參與孕激素、鹽皮質(zhì)激素、糖皮質(zhì)激素、雄激素與雌激素的生成[17]。TP53通過抑制胰島素受體(IR)的轉(zhuǎn)錄,間接影響葡萄糖的攝取[18]。
GO富集分析結(jié)果顯示小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖可能與DNA轉(zhuǎn)錄正調(diào)控、類固醇代謝、細(xì)胞增殖、血管生成、MAPK激酶活性調(diào)節(jié)、雌激素代謝等生物過程有關(guān)。KEGG主要富集于AGE-RAGE信號通路、脂質(zhì)與動脈粥樣硬化通路、內(nèi)分泌抵抗通路、細(xì)胞衰老信號通路、HIF-1信號通路、卵巢類固醇生成通路、磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B(Phosphatidylinositol 3kinase/protein kinase B,P13K-Akt)信號通路、雌激素信號通路等。在生理?xiàng)l件下,進(jìn)食后引起的胰島素分泌可激活PI3K-Akt信號通路,增加葡萄糖利用并抑制糖異生,從而調(diào)節(jié)脂質(zhì)和葡萄糖代謝平衡。此外,雌激素信號通路參與脂肪代謝的調(diào)控,雌激素受體ERβ通過調(diào)節(jié)脂肪組織的代謝和分布來影響肥胖的發(fā)生。分子對接結(jié)果顯示CYP3A4與槲皮素、黃芩素結(jié)合活性極佳,且槲皮素與ESR1結(jié)合密切,可作為后續(xù)研究小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的重點(diǎn)。
綜上,通過成分、靶點(diǎn)、通路、分子對接等多個方面探討小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的分子作用機(jī)制,為臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。
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[收稿日期]2024-06-11
本文引用格式:劉瑞,韋惠玲,梁秀文,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)探究小柴胡湯干預(yù)圍絕經(jīng)期肥胖的分子機(jī)制[J].中國美容醫(yī)學(xué),2025,34(8):86-91.