基于网络药理学研究苍术治疗胃溃疡的作用机制

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目的:用网络药理学方法分析苍术治疗胃溃疡(Gastric ulcer,GU)的有效成分、核心靶点和作用机制,并通过动物实验验证核心靶点。方法:一、网络药理学部分:1.通过检索TCMSP、TCMID、中国天然产物化学成分库三个数据库得到苍术的化学成分,利用OB、DL值对化学成分进行筛选得到苍术潜在活性成分,最后结合文献对其进行补充。通过TCMSP数据库、STITCH数据库,Swiss Target Prediction数据库检索这些活性成分得到其对应的直接靶点,并通过Uniprot数据库得到靶点对应的简称。然后用STRING数据库扩展这些靶点,两者汇总得到苍术相关靶点。2.通过查询Genecards,Drug Bank,TTD三个数据库找到胃溃疡的相关靶点,并通过STRING数据库扩展上述靶点,汇总得到胃溃疡相关靶点。3.将苍术相关靶点和胃溃疡相关靶点取交集,得到苍术治疗胃溃疡的潜在靶点,找到潜在靶点上游和下游的活性成分和GU相关靶点,并运用Cytoscape3.8.1软件构建“成分-靶点-疾病”网络,对该网络进行拓扑分析,利用平均值筛选得到苍术治疗GU的核心靶点和核心成分。4.利用DAVAD 6.8的GO分析和KEGG通路分析富集核心靶点参与的生物通路。5.以拓扑分析结果BC、CC、DC及genecard中得分为指标对核心靶点排序。将排名前十的核心靶点所对应的成分、拓扑分析筛选的核心成分汇总,与核心靶点通过Maestro 11.9软件进行分子对接验证。二、动物实验部分:1.建立大鼠束缚-水浸胃溃疡模型;2.观察苍术对大鼠溃疡指数(ulcer index,UI)的影响;3.HE染色观察胃组织细胞形态;4.ELISA检测胃组织三个核心靶点蛋白(AKT1、PTGS2、VEGFA)的表达水平。结果:一.网络药理学部分:1.通过检索得到北苍术活性成分27个,其中21个活性成分有符合条件的靶点;南苍术活性成分43个,其中33个活性成分有符合条件的靶点。得到GU靶点1026个。2.构建的北苍术“成分-靶点-疾病”网络共包含21种有效成分,945个靶点,拓扑分析筛选得到177个核心靶点;南苍术网络中包含33种有效成分,750个靶点,拓扑分析筛选得到141个核心靶点。3.对比南苍术和北苍术的核心成分和排名前十的核心靶点,发现两者有5个核心成分相同(wogonin、atractylone、alpha-eudesmol、hinesol、beta-eudesmol),另外Arcurcumene、3β-acetoxyatractylone、5-methylolfurfural、Diisobutyl phthalate为南苍术独有、limonin、Oleic acid、Aristolone、Furanodiene为北苍术独有,两者排名靠前的10个核心靶点中有8个核心靶点相同(TP53、TNF、IL6、AKT1、PTGS2、CXCL8、CDKN1A、IL1B),此外TERT、CCND1两靶点为南苍术独有,VEGFA、SST为北苍术独有。表明两者治疗胃溃疡过程中发挥主导作用的成分和靶点高度相似。4.GO功能分析富集结果显示:南苍术的富集通路有485条,北苍术的富集通路有566条,两者交集通路425条,分别占南苍术和北苍术富集通路总数的87.63%,75.09%。主要涉及细胞增值凋亡、细胞氧化、免疫反应、激素调节、信号转导、物质运输等相关过程。KEGG通路富集结果显示:共得到南苍术126条通路,北苍术134条通路。两者交集123条通路,分别占南苍术和北苍术通路总数的97.62%,91.79%。根据通路功能推测苍术通过抗炎、抗菌、抗癌、抗氧化、调节细胞生长凋亡达到治疗胃溃疡目的。5.北苍术前十核心靶点的分子对接得分均小于0,且除IL1B、TNF外,每个核心靶点的平均对接分数均小于-4,表明核心成分能很好的作用于核心靶点。二、实验部分1.溃疡指数(UI):与空白组相比,模型组UI值明显升高(P<0.05);与模型组相比,各给药组的UI值均明显下降(P<0.05),并且苍术高、中、低剂量组UI值梯度升高,各组之间P值均小于0.05。2.形态学观察:空白组大鼠胃组织细胞正常,未见细胞损伤,模型组大鼠胃组织可见黏膜细胞坏死脱落,局部累及黏膜全层,黏膜下层血管有充血、水肿,与模型组相比各给药组的病理改变均有所减轻,其中以苍术高剂量组、阳性对照组减轻程度最为明显。3.苍术能使束缚-水浸胃溃疡模型大鼠胃组织中AKT1、PTGS2表达水平降低、VEGFA表达水平升高。结论1.网络药理学研究表明苍术可多靶点、多通路的参与胃溃疡的治疗过程,苍术中苍术素、苍术酮等核心成分通过调节AKT1、PTGS2、VEGFA、IL6、TNF等核心靶点,抑制炎症反应、促进胃粘膜组织修复、抑制细胞过度增殖,达到抗胃溃疡的目的。2.苍术对束缚-水浸应激性胃溃疡模型大鼠的溃疡发生具有保护作用,并能够降低其胃组织中AKT1、PTGS2(COX-2)的表达水平,升高VEGFA表达水平。
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