文摘

本研究使用了网络药理学的方法调查的潜在活性成分Sini粉和通谢姚明方煎剂和底层机制治疗肠易激综合征(IBS)。Sini粉的潜在活性成分和通谢姚明方煎剂从TCMSP数据库,获得的潜在目标活性成分进行了预测和分析利用瑞士目标预测数据库。T Genecard DisGeNET,人类数据库处理屏幕IBS的潜在治疗靶点。之间的交互重叠候选人的潜在biotarget草提取并分析了IBS的潜在的治疗目标字符串的网站和可视化Cytoscape V3.8.0软件。京都基因本体论(去)分析和基因组学和基因组百科全书(KEGG)途径进行分类处理和地图的潜在biofunctions和影响这些候选人通过大卫数据库。结果。有139预测活性成分和248相关biotargets Sini粉和通谢姚明方煎剂参与IBS的治疗,和522注释和101相关的通路富集分析获得的( ,罗斯福< 0.05)。Sini粉的底层机制和通谢姚明方煎剂中的可能与刺激神经组织的相互作用,钙,营地,HIF-1信号通路。总之,我们的结果显示的效果和机制粉和通谢姚明方汤在治疗IBS multi-ingredient,目标和multipathways,这将为进一步的研究提供一些潜在的和有前途的战略和发展Sini粉和通谢姚明方汤治疗肠易激综合症。

1。介绍

肠易激综合征(IBS)是一种功能失调的胃肠疾病,特点是复发性腹痛,与粪便异常形式和/或不正常的排便频率(1,2]。中国IBS的全国性的患病率是1.4% 2020年的-11.5% (3]。肠易激综合症的高危因素至少包括高脂肪,高bio-amine,和高碳水化合物饮食,或肠道感染4,5]。肠易激综合症的病人通常遭受焦虑、抑郁和身体上的不适,这在很大程度上降低他们的生活质量6]。日期,肠易激综合症的病理生理机制仍然是一个复杂的背景下,越来越多的证据表明,内脏过敏,精神障碍,肠道失调,胃肠蠕动障碍和肠道慢性炎症导致的功能障碍gut-to-brain轴,进而在IBS开始扮演重要角色(7- - - - - -11]。肠易激综合症的治疗目标迄今一直局限于改善症状,提高患者的生活质量。临床上,肠易激综合症的治疗方法主要包括饮食、生活方式,医疗、心理和行为干预,除此之外,个性化的管理更为重要和需要3,12]。

中医有显示有前途的优势在IBS的治疗13,14]。中医理论认为,脾虚肝停滞和IBS的发病机制中扮演很重要的角色15]。Sini粉和通谢姚明方煎剂已被证明有效,据报道较少的不良反应在IBS的治疗16,17]。Sini粉来源于论述发热性疾病和由柴胡根,白芍,三叶的橙色(果实Aurantii Immaturus),和中国甘草(乌拉尔甘草)。通谢姚明方煎剂来源于Danxi掌握的医学和组成苍术白芍,Citri Reticulatae Pericarpium (Chenpi)Saposhnikovia叉开根。Sini粉和通谢姚明方汤都是基于原则的调和肝脾的功能。两个公式可以驱散停滞不前的结合经络在肝脏和脾脏,进而恢复其正常功能改善腹泻,腹痛,腹胀症状在IBS患者(16,17]。然而,Sini粉的潜在活性成分和通谢姚明方煎剂和底层机制在很大程度上仍难以捉摸。

在目前的研究中,我们探索了有效成分,然后筛选中心的目标和有关信号通路Sini粉和通谢姚明方基于网络药理学分析煎煮。因此,我们的研究结果将提供一个理论参考其药理机制研究及其临床应用。

2。材料和方法

2.1。活性成分的筛选Sini粉和通谢姚明方煎剂和目标预测

中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP) (https://tcmspw.com/)是用于检索中药(柴胡根、白芍、三叶的橙果实aurantii Immaturus),和中国甘草(乌拉尔甘草),苍术,Citri Reticulatae Pericarpium (Chenpi)Saposhnikovia衣属鸦葱根,组件Sini粉和通谢姚明方煎煮。这些中药的活性成分是收集和筛选的基础上口服生物利用度(OB)≥30%和drug-likeness (DL)≥0.18。自卫队(结构数据文件)的潜在活性成分的分子结构是通过PubChem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/),他们的潜在目标预测使用瑞士目标预测数据库(https://www.swisstargetprediction.ch/)。他们潜在的目标终于受到基因通过UniProt标准化数据库(https://www.UniProt.org/)。

2.2。IBS-Related预测目标

使用“肠易激综合症”作为关键字,搜索和筛选进行了使用疾病基因数据库,如DrugBank (https://www.drugbank.ca/),DisGeNET (https://www.disgenet.org/),Genecards (https://www.genecards.org),人类(https://www.omim.org/)和运输大亨(https://db.idrblab.net/ttd/)。获得目标基因引入UniProt数据库标准化的基因。

2.3。药物的主动Ingredient-Target网络建设

获得的目标描述的步骤在“1.1”和“1.2”被导入到Venny 2.1网站创建一个维恩图,和共同的目标Sini粉和通谢姚明方煎肠易激综合症。Cytoscape 3.8.0软件被用来构造一个药物活性ingredient-potential治疗目标网络。节点连接的程度代表了边缘连接到一个特定的点的数量。值越大,越大的拓扑结构的重要性。节点连接的程度计算使用Cytoscape软件,和重要的有效成分和目标Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗IBS澄清。

2.4。蛋白质相互作用网络的建设(PPI)

共同的目标获得与“1.3”中描述的程序导入到数据库(字符串https://string-db.org/),物种“智人”被选中,阈值被设置为> 0.7。免费的目标是隐藏获得PPI网络。数据导入Cytoscape 3.8.0可视化软件,和PPI网络的核心目标。分子复杂的检测(MCODE)插件Cytoscape 3.8.0软件被用来执行模块化分析的核心PPI网络的目标。学位截止= 2,学位截止> 2,节点评分截止= 0.2,K-Core = 2,马克斯。深度= 100组,目标的特性进行了分析选择核心目标模块。

2.5。共同目标基因的功能注释使用基因本体论(去)和《京都议定书》百科全书的基因和基因组(KEGG)通路富集分析

在步骤获得的共同目标“1.3”导入到大卫6.8数据库(https://david.ncifcrf.gov/)和KEGG分析。被设置为筛选条件 和罗斯福< 0.05。前20名丰富结果显示,结果可视化使用图像GP工具,和分析结果显示在图表形式的泡沫。

3所示。结果

3.1。活性成分的筛选Sini粉和通谢和目标预测

根据OB和DL参数和排除的化合物,并不包括在PubChem或相关的目标无法预测的瑞士目标,以下从TCMSP活性成分筛选数据库:14柴胡根(包括3重复的化合物),11个白芍(包括4重复的化合物),20果实aurantii Immaturus(包括4重复的化合物),87年中国甘草(包括6个重复的化合物),3苍术,14叉开Saposhnikovia根(包括3重复的化合物),和4 Citri Reticulatae Pericarpium(包括3重复的化合物)。共有139个有效成分终于获得了(表1)。柴胡根、白芍、果实aurantii Immaturus,中国甘草,苍术,叉开Saposhnikovia根,Citri Reticulatae Pericarpium被称为BR, PRA, AFI,格尔,AMR, SR,分别和CRP。上述139活性成分从PubChem网站检索和瑞士目标预测数据库获得9846年的目标。筛选和删除重复后,共得到了960年的目标。

表1
列表的活性成分Sini粉和通谢姚明方煎煮。
3.2。药物的主动Ingredient-Target网络建设

5疾病databases-DrugBank DisGeNET Genecards,人类,TTD-were搜查,57岁,429年,768年,623年,分别和27个目标网站获得。总结上述目标和删除重复的目标后,1690年终于获得疾病的目标。共有248个共同目标是获得通过的交集部分中描述的步骤的目标获得“2.1”和“2.2”(图1(一))。Cytoscape 3.8.0软件被用来构造一个网络图的中国传统medicine-active ingredient-potential治疗目标(图1 (b))。图中包含一个共有394个节点和3313个边缘。潜在的治疗靶点IBS的程度(即。,the number of compounds involved in the regulation of this target) was calculated. The top 10 potential targets were cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1 (CYP19A1), estrogen receptor beta (ESR2), ESR1, acetylcholinesterase (ACHE), epidermal growth factor receptor (EGFR), adenosine A2A receptor gene (ADORA2A), ATP binding cassette subfamily B member 1 (ABCB1), v-src avian sarcoma (Schmidt-Ruppin A-2), viral oncogene homolog (SRC), monoamine oxidase A (MAOA), and matrix metalloproteinase 9 (MMP9). Additionally, a potential active compound can correspond to multiple potential therapeutic targets, such as obacunone, praeruptorin B, 7-acetoxy-2-methyl isoflavone, alfalfa toxin, poncimarin, licochalcone B, wogonin, and quercetin. This reflects the characteristics of the network structure of a single drug with multiple targets and multiple drugs that have the same target in the active ingredient-target network diagram, indicating that Sini powder and Tong xie yao fang decoction use a multitarget, multipathway, and multistep approach to treat IBS.

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
主动ingredient-target网络的药物。(a)的维恩图相关的目标活性成分Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗肠易激综合症。(b) Drugs-active components-target网络图Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗肠易激综合症。
3.3。PPI网络的建设Sini粉和活性成分之间的通谢姚明方煎剂和肠易激综合症

248年取得共同目标“2.3”中描述的过程被导入到数据库构建PPI网络的字符串。TSV文件得到后导入Cytoscape 3.8.0软件可视化和网络拓扑分析。PPI网络总共包含232个节点(16目标蛋白质是没有参与的交互),还有1884的边缘。度值越大,规模越大的六角面积和较暗的颜色(图2(a))。度值中值为12,度值≥24作为筛选条件获得的核心目标蛋白质Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗IBS(图2(b))。其中,AKT丝氨酸/苏氨酸激酶1 (AKT1、学位= 76);phosphatidylinositol-4, 5-Bisphosphate 3-Kinase催化亚基α(PIK3CA程度= 67);phosphoinositide-3-kinase调节亚基1 (PIK3R1、学位= 66);信号传感器和转录激活3 (STAT3、学位= 64);血管内皮生长因子(VEGF、学位= 62);增殖蛋白激酶1 (MAPK1程度= 60);h -原癌基因;GTPase (hra、学位= 57);SRC(程度= 56); EGFR (degree = 54); and C-X-C motif chemokine ligand 8 (CXCL8, degree = 50) were obtained. The larger degree value of the target point reflects the high density of nodes and their surrounding nodes, which play important roles in the network. Therefore, these targets may be keys in the treatment of IBS. The MCODE plug-in of Cytoscape software was used for modular analysis of the screened core target proteins, and their characteristics were analyzed to screen the core target modules (Figure2(c))。选择模块有更高的信息传输效率,和一个目标具有较强的交互与其他节点。


图2
PPI网络Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗肠易激综合症。(一)Bio-targets Sini粉和通谢姚明方煎肠易激综合症治疗。从(a) (b)关键biotargets。(c) (b)的模块化分析。
3.4。功能性浓缩和KEGG通路富集分析

当 和罗斯福< 0.05,共计522功能丰富的共同点目标(包括79个分子功能项目,386年生物过程项目,和57细胞组件条目)。分子的功能,这些功能主要是富含蛋白质绑定,ATP绑定,绑定,药物酶绑定,绑定5 -羟色胺,蛋白激酶活性,蛋白质的丝氨酸/苏氨酸激酶活性,蛋白质酪氨酸激酶活性,转录因子结合等(图3(一个))。在生物过程方面,他们主要富集在RNA聚合酶II启动子的转录,细胞增殖,基因表达,积极调节ERK1 ERK2级联,药物反应,负调控细胞凋亡过程,蛋白质磷酸化,炎症反应,和蛋白质自身磷酸化,MAPK级联等(图3 (b))。分子组件而言,他们主要富集在质膜,树突,突触和神经细胞体(图3 (c))。KEGG通路富集筛选导致101信号通路。中的研究结果显示,癌症,刺激神经组织的相互作用,蛋白多糖在癌症、钙离子信号,营地,乙型肝炎、低氧诱导因子1α(HIF-1)、胰腺癌和其他信号通路可能与IBS的发病机制密切相关(图3 (d))。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图3
去KEGG通路富集分析目标Sini粉和通谢姚明相关方煎肠易激综合症。(一)分子功能。(b)的生物过程。(c)蜂窝组件。(d)泡沫KEGG通路分析的图表。重要性的顺序被−log10(排名 值)和基因数。而言, 值,以升序排序,排名前20的功能和KEGG通路被用来使泡沫块。

4所示。讨论

脾虚肝停滞和肠易激综合症的病因很重要的中医理论。Sini粉和通谢姚明方煎煮,这限制了肝脏和脾脏的支持,有良好的适应症和临床疗效为肠易激综合症(16,17]。

在目前的研究中,有源ingredients-potential目标网络的拓扑属性Sini粉和通谢姚明方煎剂进行了分析。我们筛选和拿起成分程度最高的价值,如obacunone praeruptorin B, 7-acetoxy-2-methyl异黄酮,苜蓿毒素,poncimarin, licochalcone B,汉黄芩素、槲皮素进行后续分析。Obacunone是一种天然化合物,广泛存在于芸香科植物。它有抗炎、抗肿瘤、抗氧化和antipulmonary纤维化的影响。它已经在动物模型中证实obacunone可以抑制促炎介质的生产(18]。它还减轻结肠炎通过改善肠道菌群与抑制的异常成分的过度激活toll样受体(通常)/ NF -κB信号级联(19]。Licochalcone B可以起到抗炎作用,抑制核转录因子的磷酸化(NF -κBκB)在脂多糖(LPS) P65信号通路(20.]。汉黄芩素是一种纯自然的类黄酮与多种生物活性,如抗病毒、抗炎、抗癌、神经保护、抗焦虑效果(21]。先前的研究已经表明,可以用来治疗结肠炎汉黄芩素诱导转录因子的表达HIF-1α通过蛋白激酶B /糖原合酶激酶β(一种蛋白激酶/ GSK3β)信号通路增加白介素10 (il - 10)的生产22]。协同治疗使用槲皮素和5-aminosalicylic酸症状和体征改善IBS感染后的大鼠模型,提高了治疗效果(23]。作为coumarin-based组件,praeruptorin B已被证实有抗炎,抗氧化,抗肿瘤、镇痛活动24,25]。然而,很少有报道在IBS的治疗使用praeruptorin b .在目前的研究中,我们的研究结果和其他人表明Sini粉的成分和通谢姚明方煎剂主要作为抗炎介质合并后的汤可能表明一个有前途的治疗IBS的治疗价值。此外,一个潜在的有价值的成分praeruptorin B被选中在目前的研究中,这可能是一个有前途的IBS的目标进一步的研究和药物发现。

我们下一个调查的潜在机制的有价值的成分Sini粉和通谢姚明方煎煮。十大核心目标,如AKT1 PIK3CA, PIK3R1, STAT3, VEGF, MAPK1,极品,SRC,表皮生长因子受体,CXCL8选择和进一步分析。先前的研究已经表明,过度的microRNA495下调STAT3在溃疡性结肠炎(改善肠道粘膜屏障功能26]。细胞粘附分子1 (CADM1)也将抑制STAT3信号通路与IBS-D改善大鼠的肠道屏障功能(27]。表皮生长因子受体是一种跨膜受体酪氨酸激酶的ErbB家族能促进肠道发育,调节紧束缚蛋白的表达,抑制氧化应激细胞凋亡,并减少肠道上皮殖民诱导的RTK和随后的自身磷酸化,激活Ras / MAPK PI3K / AKT, PLC -γ/ PKC信号通路,它起着积极的作用在调节肠道通透性,促进肠道屏障的完整性(28]。VEGF是最重要的因素之一,在胃肠道粘膜改建,粘膜防御和溃疡愈合。抗溃疡的药物sofalcone可以防止胃粘膜损伤通过upregulation VEGF生产由核转录因子erythroid-2相关因子2 / hemeoxygenase-1 (Nrf2 / HO-1)通路(29日]。山茶油能改善ketoprofen-induced胃肠道粘膜移植伤HO-1和VEGF (30.]。ERK / MAPK通路可以增加肠道紧密连接蛋白的表达水平,增强肠道屏障功能与脾狗衰弱综合症(31日]。这些在一起,Sini粉和通谢姚明方煎剂可能改善肠屏障功能,调节肠道通透性,在胃肠黏膜产生一种保护作用,抑制炎症反应在IBS的治疗。

我们的结果进一步表明,十大核心基因主要参与细胞增殖、炎症反应、蛋白质磷酸化,ERK1/2级联、MAPK级联、神经元,5 -羟色胺(5 -)绑定,蛋白质绑定功能富集分析。5是一种神经递质在肠道被认为是一个重要的信号分子。主要作用于不同的受体平滑肌,肠神经元,肠道细胞,免疫细胞调节肠道内的各种功能。肠易激综合症的症状(如内脏敏感性和胃肠蠕动障碍)相关的5 -肠。先前的研究已经表明,增加5 -水平与diarrhea-dominant肠易激综合症。减少5级与constipation-dominant IBS (32]。KEGG通路富集分析显示治疗IBS Sini粉和通谢姚明方煎剂涉及多个信号通路,比如癌症、刺激神经组织的中的相互作用,钙离子信号,营地,HIF-1,和肝炎b营信号通路保持稳定的肠细胞的内部和外部环境,改善肠神经功能,调节肠道分泌和吸收33]。PKA可以通过夏令营调解SP信号调节内脏敏感性,增强胃肠蠕动(34]。diarrhea-dominant IBS大鼠模型,l型电压门控钙通道的表达水平Cav1.2和Cav1.3在结肠内被发现不同程度升高,表明l型电压门控钙通道的增加可能是结肠蠕动障碍的分子基础(35]。衣架式电压门控钙通道Cav3.2调节肠易激综合症和参与内脏过敏,这是IBS的发生和发展密切相关36]。HIF-1α是一个敏感的指标肠道缺氧和维护肠道屏障有关。研究已经证实,肠道上皮HIF-1α是一个重要的保护性因素对结肠炎和能有效缓解炎症结肠损伤(37]。这些在一起,Sini粉和通谢姚明方煎剂可能调节肠道神经功能,改善内脏敏感性和胃肠蠕动,维持肠道屏障功能集成这些multi-pathways治疗肠易激综合症。

总之,本研究调查了潜在的物质基础和作用机理的Sini粉和通谢姚明方煎剂治疗IBS通过网络药理学的方法。Sini粉的主要机制和通谢姚明方煎剂治疗肠易激综合症可能是肠道的规定5水平改善肠道神经功能,改善内脏敏感性钙通道,提供粘膜保护维持肠道屏障功能,抑制炎症反应。一般来说,药物multi-ingredient,多目标,multipathway特点和发挥治疗作用通过multipathway系统监管的协同效应。目前的研究提供了另一个潜在的IBS的治疗策略。然而,更多的证据IBS动物模型和IBS患者应评估在未来的研究。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

信息披露

该基金提供者没有参与这项研究的设计;收集、分析、解释数据;写作手稿;并决定提交出版的手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

刘红的构思和设计研究。荣唐,小青彭副主任周,Zhimin郑,嘉寓阴获取和分析数据。荣唐准备手稿。刘红提交的手稿。阅读和批准所有的作者都最后的手稿。

确认

这项工作是支持的基础研究和应用基础研究基金项目广东省(2020 a1515110615),广东省医学研究基金会(B2020043)。