在这里,我们构建了一个多维网络 "成分-靶点-通路-疾病"结合网络药理学筛选、分子对接以及LPS诱导的小鼠模型验证,通过确立明确的关键参数,可高效鉴定侗族医药冷愈消汤的活性成分,并验证该流程的可重复性。
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在这里,我们构建了一个多维网络 "成分-靶点-通路-疾病"结合网络药理学筛选、分子对接以及LPS诱导的小鼠模型验证,通过确立明确的关键参数,可高效鉴定侗族医药冷愈消汤的活性成分,并验证该流程的可重复性。
系统筛选与验证侗族药物冷鱼小汤(LYXT)中的活性成分; 牵牛子 Verbena officinalis L.,以及 姜(Zingiber officinale Roscoe)) 用于治疗发热和咳嗽,该方案建立了一种整合网络药理学预测与实验验证的方法学流程。首先,利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP),以口服生物利用度(OB)≥ 30% 和类药性(DL)≥ 0.18 为筛选条件,筛选出LYXT的关键活性成分,并从多种疾病数据库中收集与发热、咳嗽相关的靶点。随后, "成分-靶点-疾病" 通过构建相互作用网络,并结合拓扑学分析以及基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,鉴定了核心作用靶点(CYP3A4、POR)和关键信号通路(MAPK通路)。采用分子对接技术验证了关键成分与核心靶点的结合能力。最后,通过鼻内滴注脂多糖(LPS)建立慢性支气管炎小鼠模型,并对 体内 通过动物实验证实了网络药理学预测的主要活性成分的抗炎功效。结果表明,β-胡萝卜素和蛇床醇等经网络药理学筛选出的成分在动物实验中均表现出不同程度的抗炎作用,其作用机制可能与抑制MAPK/p38信号通路有关。该研究为民族传统药物中活性成分的筛选及作用机制研究提供了可重复的范例。
侗族医学是在中国传统医学(TCM)框架内,由中国贵州、湖南和广西的侗族群体实践的一种民族医学体系。它代表了该民族世代积累的经验知识。这一体系融合了草药、针灸、正骨、按摩、食疗以及精神疗法等多种方法。由于该民族历史上长期处于地理隔绝状态并依赖口传传统,形成了独特的、以实践为基础的药物体系,适应了当地的自然环境与文化信仰。
持续发热是一种当机体无法调节体温时出现的病症,是机体功能紊乱的征兆之一 重要功能 的 自我保护在 人类 细胞1侗族医药中治疗发热的方法有多种。其中,发热分为内热和外热。内热指由内因疾病引起的发热,外热指因受寒或外伤引起的发热2外源性发热通常会影响胃肠道功能3侗族医生采用寒凉解热疗法治疗发热。在多种侗药处方中,冷郁消汤(LYXT)是用于治疗发热和疼痛的标准汤剂,其成分为牵牛子、 Verbena officinalis L. 和 姜(Zingiber officinale) Roscoe,持续受到冲刷并与水混合4主要用于 用于 发热 和 头痛 导致 由 感冒
然而,LYXT 的活性成分及其潜在的分子机制仍不甚明确。为弥补这一空白,本研究采用网络药理学方法预测其可能的活性成分及作用靶点。为验证这些预测结果,选取了成熟的脂多糖(LPS)诱导的小鼠肺部炎症模型,该模型可模拟与发热和咳嗽相关的关键炎症反应,包括白细胞浸润和促炎性细胞因子的产生。
在药物发现过程中,多项研究已表明,化合物 能 相互作用 含有多种蛋白质 靶点。因此, "一种药物,一个生物靶点" 研究范式正在向系统药理学范式转变。一种能够与病毒或细菌的多个生物靶标蛋白相互作用的化合物,可产生有益的药理学效应5网络药理学 分析 是 一种可行且强大的方法,可缓解药物发现过程中的高昂成本和耗时问题。该方法有助于我们更深入理解药物间的相互作用,预测致病机制,并提出替代方案 药物 预期药理作用的成员 无副作用,并预测传统 医学。化学信息学方法、分子对接和数据驱动的建模已被成功应用于预测生物活性并分析其作用机制。这些方法有助于 的 快速 发现 具有抗病毒和抗菌作用的化合物 临床 电位,并且这些方法也被用于解释其功效 和 不良反应 药物6例如,小分子药物甲磺酸伊马替尼(imatinib mesylate)可抑制慢性髓性白血病的致病因子——融合蛋白Bcr-Abl,同时也可阻断多种酪氨酸激酶的活性,如Abl、Kit和PDGFR7因此,针对药物识别的研究以及 其靶点在潜在疾病治疗中仍然至关重要,这有助于我们理解药物化合物在分子水平上治疗疾病的作用机制。计算建模与网络分析 方法能够准确筛选潜在药物和靶点,相乘交互作用分析可为实验验证提供理论依据和实践指导。本文利用基因/蛋白相互作用检索工具(STRING)、注释、可视化与集成发现数据库(DAVID)及其他数据库,结合动态基因本体(GO)分析和通路分析,收集侗药LYXT治疗发热与咳嗽的活性成分及其相关作用蛋白的数据,探讨活性成分组合治疗的作用机制,可为后续侗药LYXT的研究提供具体的理论参考,为民族药方药理机制的探索提供可重复的研究策略,并为新型抗炎药物的开发提供思路。
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本动物实验方案已通过兰州大学实验动物伦理委员会(D2024-292)审查,符合动物保护、动物福利与伦理原则,以及国家实验动物福利伦理相关规范。
1. 数据库与软件的准备
2. 筛选 关键的 活性成分 以及 靶点 蛋白质
3. 关键靶蛋白的筛选
4. GO 富集 分析 与 KEGG通路分析
5. 分子对接验证
6. 动物实验
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采用TCMSP数据库收集了409种LYXT的活性成分。其中,58种成分来自Verbena officinalis L.,86种来自牵牛子(Semen Pharbitidis),265种活性成分来自Zingiber officinale Roscoe。根据筛选标准:Verbena officinalis L. 的口服生物利用度(OB)≥ 30.1%,药物相似性(DL)≥ 0.12;Zingiber officinale Roscoe 的 OB ≥ 60%,DL ≥ 0.13;牵牛子(Semen Pharbitidis)的 OB ≥ 16.93%,DL ≥ 0.50,共筛选出26种关键活性成分(表1)。
通过LYXT活性成分作用靶点的交集分析,共获得207个相互作用的蛋白质。与发热和咳嗽相关的靶点蛋白从String数据库中导入,并构建了蛋白质相互作用图谱(图1)。图中节点代表蛋白质,边代表蛋白质之间的相互作用,边越粗(连接...
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本文成功鉴定了侗药复方LYXT中的26种活性成分及其207个潜在作用靶点。LYXT是一种用于治疗发热和咳嗽的传统侗药汤剂。关键发现包括通过网络拓扑学分析鉴定出CYP3A4为关键靶点蛋白,并在脂多糖(LPS)诱导的肺部炎症模型中,通过实验验证了LYXT、β-胡萝卜素和蛇麻醇为具有显著抗炎活性的化合物。上述成果通过整合网络药理学方法(包括数据库筛选、蛋白质-蛋白质相互作用网络分析和分子对接)与 体内 实验验证(BALF 白细胞计数、细胞因子测定、组织学和 Western blot)
首先,一种独特的中药系统药理学平台TCMSP,能够整合疾病、药物与靶点之间的相互关系。本研究利用TCMSP平台筛选了LYXT中针对发热和咳嗽的关键成分,并通过分子对接分析评估了活性成分与靶点之间的结合亲和力。根据以下筛选标准,本研究共鉴定出LYXT的26个关键活性成分和207个靶蛋白:对Verbena officinalis L.,口服生物利用度(OB)≥ 30.1%,类药性(DL)≥ 0.12;对Zingiber officinale Roscoe,O...
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作者声明不存在任何竞争利益。
本工作由湖南省创新省份建设项目(2022JJ30465)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 抗IL-18 | Proteintech,中国武汉 | 27095-1-AP | 兔多克隆抗体,1:500 |
| 抗IL-1β | Proteintech,中国武汉 | 66737-1-Ig | 小鼠单克隆抗体,1:500 |
| 抗p38 | Proteintech,中国武汉 | 14064-1-AP | 兔多克隆抗体,1:1000 |
| 抗-p-p38 | Proteintech,中国武汉 | 28796-1-AP | 兔多克隆抗体,1:1000 |
| 抗TNF-α | Proteintech,中国武汉 | 80258-6-RR | 兔单克隆抗体,1:500 |
| 抗-β-肌动蛋白 | Proteintech,中国武汉 | 66009-1-Ig | 小鼠单克隆抗体,1:2000 |
| AutoDock Vina | https://vina.scripps.edu/ | 版本 1.5.6 | 分子对接软件 |
| AutoDockTools | https://autodock.scripps.edu/ | 版本 1.5.6 | 分子对接准备工具 |
| BCA 蛋白质测定试剂盒 | 赛默飞世尔科技,美国马萨诸塞州沃尔瑟姆 | 23225 | 用于蛋白质浓度测定 |
| β-胡萝卜素 | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯市 | 83-46-5 | 高纯度标准品, >95% |
| β-谷甾醇 | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯 | 83-46-5 | 高纯度标准品, >95% |
| C57BL/6小鼠 | 兰州大学医学动物中心 | - | 成年雄性,25 ± 4 g |
| Cytoscape | https://cytoscape.org/ | 版本 3.8.1 | 网络可视化与分析软件 |
| 地塞米松 | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯 | D4902 | 阳性对照 |
| ECL 底物 | MilliporeSigma,伯灵顿,马萨诸塞州,美国 | WBKLS0500 | 用于蛋白质印迹检测 |
| ELISA试剂盒 | |||
| GraphPad Prism | https://www.graphpad.com/ | 8.0 或更高版本 | 统计分析与绘图软件 |
| 苏木精和伊红(H&E) 染色试剂盒 | 北京索莱宝科技有限公司 &中国北京,安普科技有限公司 | G1120 | 用于肺组织染色 |
| 组织学 | |||
| HRP标记的抗小鼠抗体 | Proteintech,中国武汉 | SA00001-7G | 二抗,1:5000 |
| HRP标记的抗兔抗体 | Proteintech,中国武汉 | SA00001-7H | 二抗,1:5000 |
| IL-18 ELISA试剂盒 | 北京索莱宝科技有限公司 &中国北京,安普科技有限公司 | SEKH-0016 | 用于检测支气管肺泡灌洗液和血清中的IL-18 |
| IL-1β ELISA试剂盒 | 北京索莱宝科技有限公司 &中国北京,有限公司 | SEKM-0004 | 用于检测IL-1β 在BALF和血清中 |
| ImageJ | https://imagej.nih.gov/ij/ | 版本 1.53 | 图像分析软件 |
| 脂多糖(LPS) | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯 | L2630 | 从 大肠杆菌 O111:B4 |
| LYXT 原材料 | 怀化学院 | - | 粉末混合物 Pharbitis nil (L.) Choisy, 马鞭草 L. 和 姜(Zingiber officinale) Roscoe(5:3:2,w/w/w) |
| 其他材料 | |||
| 戊巴比妥钠 | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯 | P3761 | 2% 麻醉溶液 |
| PLIP | https://plip-tool.biotec.tu-dresden.de/ | - | 蛋白质-配体相互作用分析工具 |
| PVDF膜 | MilliporeSigma,美国马萨诸塞州伯灵顿 | IPVH00010 | 用于蛋白质印迹转膜 |
| PyMOL | https://pymol.org/ | 版本 2.5 | 分子可视化软件 |
| R | https://www.r-project.org/ | 4.0 或更高版本 | 统计计算与图形软件 |
| Spathulenol | MedChemExpress,Monmouth Junction,NJ,美国 | HY-N1205 | 高纯度标准品, >95% |
| STRING | https://stringdb.org/ | - | 相互作用基因/蛋白质检索搜索工具 |
| TCMSP | https://tcmsp-e.com/ | - | 传统中药系统药理学数据库 |
| 硫喷妥钠 | Sigma-Aldrich,美国密苏里州圣路易斯 | T102 | 用于安乐死 |
| TNF-αα ELISA试剂盒 | 北京索莱宝科技有限公司 &中国北京,安普科技有限公司 | SEKM-0034 | 用于测量TNF-αα 在BALF和血清中 |
| UniProt | https://www.uniprot.org/ | - | 蛋白质序列与注释数据库 |