基于网络药理学探讨万年蒿抗炎作用的分子机制论文

 

　　关键词：万年蒿,抗炎,网络药理学,分子机制

 

　　万年蒿（Artemisia sacrorum Ledeb.），又名白莲蒿、铁杆蒿，可入药，为菊科蒿属植物，是多年生草本植物，呈半灌木状。医药古书籍《朝鲜药典》《实用东药学》等中有记载，万年蒿具有清热解毒、凉血止痛等功效，主治肝炎、阑尾炎等疾病。目前，已发现万年蒿中含有萜类、香豆素类、黄酮类、苯丙素类等多种化学成分，具有保肝、抗氧化、抗炎、抗肿瘤等药理作用[1]。然而，对其主要抗炎活性成分和基于抗炎活性的质量评价方法的研究甚少。因此，本文拟通过网络药理学方法，构建“成分-靶点”网络关系，以预测和分析万年蒿的抗炎作用机制，并为深入探讨万年蒿的抗炎作用分子机制提供参考。

 

 

　　1.1万年蒿活性成分的检索和筛选

 

　　通过中药系统药理学数据库与分析平台TCMSP数据库，以“万年蒿”“白莲蒿”“铁杆蒿”“青蒿”为检索词展开搜索，并设置筛选条件“口服生物利用度（OB）≥30%、类药性（DL）≥0.18”，获取活性成分。同时，利用PubMed、CNKI等数据库对万年蒿活性成分进行补充。通过TCMSP数据库搜索得到万年蒿药效物质的靶点基因信息，并对活性成分的基因靶点进行匹配，通过Uniprot数据库标准化处理万年蒿主要活性成分靶点数据。

 

　　1.2炎症疾病靶点的筛选

 

　　登录GeneCards数据库，检索关键词“inflammation”，得到抗炎作用机制相关的靶蛋白；设置筛选条件“Relevance score>1”，确定炎症相关靶点。分别登录OMIM、PharmGkb数据库，汇总搜集具有抗炎作用的靶蛋白，同时整合以上靶点，将其与万年蒿活性成分靶点进行交集，绘制韦恩图，得到交集靶点。

 

　　1.3万年蒿活性成分-靶点网络的构建

 

　　分析药物活性成分靶点基因和抗炎疾病相关靶点基因数据，通过Cytoscape软件构建“成分-靶点”网络图。通过活性成分与靶点间连线的方式，发现该成分可能通过调控该靶点的表达来调节炎症的发展过程。活性成分的连线越多，表明其作用靶点越多，可能调控的信号通路也就越多。

 

　　1.4蛋白互作（PPI）网络的构建

 

　　将1.2项中得到的交集靶点数据导入String数据库，选择“Homo sapiens”，构建PPI网络。通过Cytoscape的cytoNCA插件，筛选Degree、Eigenvector、LAC、Betweenness、Closeness、network中大于中位数的基因2次，确定核心靶点。

 

　　1.5基因本体（GO）富集分析和生物代谢通路（KEGG）富集分析

 

　　用NCBI旗下的Entrez gene数据库将使用的编号与1.2项中得到的交集靶点数据对应，通过GO功能的富集分析，开展生物过程（BP）、细胞成分（CC）、分子功能（MF）分析，并分别取前10个结果绘制柱状图和气泡图。通过KEGG通路富集分析，将万年蒿调控炎症的相关通路绘制成柱状图和气泡图。

 

 

　　2.1万年蒿活性成分及靶点

 

　　试验共筛选出25种万年蒿活性成分，靶点1 410个。去重和标准化后，得到成分靶点476个。

 

　　2.2抗炎作用靶点的筛选及共同靶点的预测

 

　　整合GeneCards、OMIM等数据库，检索到抗炎相关靶点蛋白5 368个。将其与2.1项下的476个药物活性成分靶点取交集，绘制韦恩图，得到169个交集靶点。

 

　　2.3万年蒿活性成分—靶点网络图的构建

 

　　运用Cytoscape软件绘制万年蒿“成分-靶点”网络图。在得到的万年蒿活性成分中，排名前7位的成分依次是槲皮素、木犀草素、山柰酚、异鼠李素、豆固醇、芦丁、艾黄素。

 

　　2.4蛋白互作（PPI）网络的构建

 

　　利用String数据库对169个交集靶点构建PPI网络。通过Cytoscape构建的万年蒿抗炎作用的核心靶点可视化网络，筛选大于中位数的基因2次，确定核心靶点分别为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（AKT1）、半胱氨酸蛋白酶3（CASP3）、肿瘤蛋白P53（TP53）、肿瘤坏死因子(TNF)、B细胞淋巴瘤2（BCL2）、雌激素受体1（ESR1）、白细胞介素-6（IL-6）。

 

　　2.5 GO富集分析

 

　　对交集靶点开展GO富集分析，得到2 265个生物学过程（BP）条目，包括对外源性刺激、细菌来源分子、脂多糖、活性氧、氧化应激反应等；63个细胞组分（CC）条目，包括膜筏、膜微区、质膜外侧、囊腔等；185个分子功能（MF）条目，包括核受体活性、配体激活的转录因子活性、DNA结合转录因子结合、泛素样蛋白连接酶结合、转录共调节因子结合等。

 

　　2.6 KEGG富集分析

 

　　结果显示，获取相关通路共计177条；万年蒿通过PI3K-Akt信号通路、IL-17信号通路、TNF信号通路等调控炎症反应。这些通路与脂质和动脉粥样硬化、人巨细胞病毒感染、乙型肝炎等疾病密切相关，表明万年蒿可通过多成分、多靶点、多通路协同作用，共同调节并干预炎症的发生发展。

 

 

　　研究结果显示，PPI网络分析中，AKT1、CASP3、TP53、TNF、BCL2、ESR1、IL-6等基因发挥着重要作用。AKT1是血清和硫酸胰岛素样生长因子激活的激酶，在调节血管生成、肿瘤形成等方面起着关键作用，主要通过抑制细胞凋亡来促进细胞存活[2]。CASP3能特异性剪切乙酰基-DEVD-7-氨基-4-甲基香豆素，导致DNA裂解；也能特异性剪切多聚ADP核糖聚合酶，促使DNA裂解，从而促进细胞凋亡。TP53是肿瘤抑制基因，可调控肿瘤细胞的增殖，且TP53基因突变会导致肿瘤细胞无节制扩增，加速肿瘤恶化。TNF是一种关键的炎性细胞因子，具有稳态和致病活性两种性质，既可抑制Treg细胞生长，又能激活NF-KB转录，诱导细胞凋亡，引起炎症。BCL2蛋白家族在内源性细胞凋亡通路上起着重要作用。现有学者在多种肿瘤中发现BCL2过表达，显示其可防止肿瘤细胞凋亡[3]。ESR1是核受体超家族成员，ESR1信号通路的激活可促进细胞增殖、分化，影响细胞周期和凋亡，不仅参与免疫调节，还与骨骼健康、心血管保护、神经保护，以及调节生殖系统的发育和功能等过程密切相关。IL-6作为白细胞介素家族中的重要成员，是一种功能广泛的多效性细胞炎症因子，不仅可促进T细胞群体扩增和活化，还可调节急性期反应，影响血管疾病、脂质代谢、胰岛素抵抗等疾病[4]。

 

　　综上所述，万年蒿可能通过槲皮素、木犀草素、山柰酚、异鼠李素、豆固醇、芦丁等活性成分，促进或抑制AKT1、CASP3、TP53、TNF、BCL2、ESR1、IL-6等抗炎相关靶点的表达，从而调控IL-17、TNF、PI3K-Akt、HIF-1、MAPK、FoxO、P53、c型凝集素受体、toll样受体等信号通路，最终调节脂质和动脉粥样硬化、前列腺癌、乙型肝炎、膀胱癌、丙型肝炎、人巨细胞病毒感染、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染等疾病的发生发展。这体现了万年蒿抗炎作用“多成分、多靶点、多通路”的特点。然而，其具体的抗炎作用分子机制仍需进一步实验验证。

 

 

　　［1］SUN Y W,BAO Y G,YU H,et al.Anti-rheumatoid arthritis effects of flavonoids from Daphne genkwa［J］.International Immunopharmacology,2020,83:106384.

 

　　［2］NARGES T,ROKHSHID P,MEHDI S,et al.Association of DRD2,DRD4 and COMT genes variants and their gene-gene interactions with antipsychotic treatment response in patients with schizophrenia［J］.BMC Psychiatry,2023,23(1)781.

 

　　［3］FALCO M A P,DANTAS M C D S,RIOS C T,et all.Zebrafish as a tool for studying inflammation:A systematic review［J］.Reviews in Fisherie Science&Aquaculture,2022,30(1):101.

 

　　［4］SHI A M,LI T,ZHANG Y,et al.Chlorogenic acid improves NAFLD by regulating gut microbiota and GLP-1［J］.Frontiers in Pharmacology,2021,12:693048.