CN113707215A - 一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 - Google Patents
一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113707215A CN113707215A CN202111039010.2A CN202111039010A CN113707215A CN 113707215 A CN113707215 A CN 113707215A CN 202111039010 A CN202111039010 A CN 202111039010A CN 113707215 A CN113707215 A CN 113707215A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liver injury
- target
- fucoidin
- analyzing
- action
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
- G16B15/00—ICT specially adapted for analysing two-dimensional or three-dimensional molecular structures, e.g. structural or functional relations or structure alignment
- G16B15/30—Drug targeting using structural data; Docking or binding prediction
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
- G16B40/00—ICT specially adapted for biostatistics; ICT specially adapted for bioinformatics-related machine learning or data mining, e.g. knowledge discovery or pattern finding
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H70/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical references
- G16H70/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical references relating to drugs, e.g. their side effects or intended usage
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Bioethics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,首次揭示岩藻多糖抗肝损伤关键靶点和所涉及的生物学过程,具体包括:首先通过药物‑疾病数据库平台分别筛选岩藻多糖作用靶点和肝损伤疾病靶点;再将岩藻多糖和肝损伤靶点映射取交集并构建蛋白互作用网络获取核心靶点;进一步利用R软件对核心靶点进行GO生物功能和KEGG通路富集分析取得可视化结果;最后构建岩藻多糖‑核心靶点‑GO‑KEGG‑肝损伤网络并解析网络相互关系。本发明通过揭示岩藻多糖抗肝损伤作用机制,为今后岩藻多糖药物开发及肝损伤治疗靶点提供参考。
Description
【技术领域】
本发明属于系统生物信息学技术领域,具体涉及一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法。
【背景技术】
现代高科技技术加速了人们对海洋环境开发,海洋丰富的物种资源逐渐成为食品、化妆品以及保健品等日常用品独特来源,其中海洋天然活性成分更是引发药物研发领域广泛关注。岩藻多糖(Fucoidan)是一种复合硫酸酯多糖,其主要来源于褐藻,也可从无脊椎动物(如海参、海胆)或海草中提取。岩藻多糖主要由L-岩藻糖和硫酸盐基团组成,除此之外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等单糖。岩藻多糖分子量从1000Da到10000Da不等,具体组成和结构通常因藻类种类、生长环境、收获季节和提取分离方法等而异,因此不同组成结构的岩藻多糖生物活性也有所不同。自1931年由Kylin首次发现起,随着研究不断深入,岩藻多糖多种药理活性逐渐为人所知。目前,岩藻多糖最突出的药理作用为抗肿瘤活性。研究发现岩藻多糖通过阻断肿瘤细胞对内皮细胞的黏附和侵袭,降低肿瘤迁移扩散能力,同时调节细胞生长、凋亡关键蛋白表达,抑制细胞异常增殖,从而发挥抗肿瘤作用。通过16S rRNA高通量测序技术还发现岩藻多糖可调节1,2-二甲基肼诱导的结肠癌大鼠肠道菌群平衡,这为其预防结肠癌的发生发展提供了实验依据。此外,岩藻多糖抗氧化作用也是研究热点。不同提取方法得到的岩藻多糖抗氧化活性各有差异,在90℃条件下,采用微波提取法从泡叶藻中提取的岩藻多糖清除DPPH(自由基)能力比提取温度为120℃或150℃的多糖高。对于肥胖诱发的病理损伤,岩藻多糖不仅可以通过减轻肥胖引起的严重氧化损伤来缓解肥胖缺血性脑损伤加速和恶化,还可以降低血管生长因子-B水平,进一步降低肥胖小鼠高血压现象。值得注意的是,岩藻多糖独特药理作用和其来源密切相关。一种由南极海茸提纯得到的新型岩藻多糖(F-4)具有促进体内白细胞生长功效,其作用机制可能与激活造血细胞,调节骨髓造血微环境有关。而提取自南非极大昆布的岩藻多糖则是一种α-葡萄糖苷酶强效抑制剂,其IC50范围明显低于阿卡波糖,是治疗2型糖尿病潜在药物之一。除作为药物用于治疗肿瘤、糖尿病等疾病之外,岩藻多糖还是包封活性成分理想材料,用于提高药物治疗效果。将岩藻多糖作为主动靶向体制备成的奎那克林岩藻多糖纳米粒与普通奎那克林制剂相比,抗癌活性增强,肝毒性减弱,显示出更高的动物存活率。考虑到岩藻多糖的内皮细胞黏附和抗凝血作用,Yao和同事将岩藻多糖和聚乙烯醇(PVA)共交联制成血管移植材料,离体实验结果显示岩藻多糖修饰的聚乙烯醇可有效降低血小板黏附,减少血栓形成。岩藻多糖通过修饰PVA表面促进其内皮化,加强PVA细胞粘附性,从而达到血管移植目的。目前,岩藻多糖凭着药理活性多样、无毒、可降解和生物相容优势,被认为具有良好药物开发前景。
肝脏作为人体最大实质性脏器,主要承担物质新陈代谢作用,是维持机体正常生命活动重要角色。全球范围内肝病发病越来越严重,肝脏疾病仍是世界医生一大难题。病毒感染、代谢疾病、饮酒等均有可能引发脂肪肝、肝硬化、肝炎、肝癌等严重肝病,最终造成肝损伤。近年研究表明,岩藻多糖在肝损伤治疗方面显示出极大潜力。肝损伤大鼠每日口服岩藻多糖50mg/kg可减少炎症因子水平、炎症细胞浸润以及胶原纤维沉积,抑制肝纤维化。岩藻多糖还可减少黄曲霉毒素B1诱导的肝线粒体功能障碍、氧化损伤,被认为具有预防和治疗食物污染中毒作用。同样,在离体大鼠肝脏保存液中加入岩藻多糖,可调节细胞氧化应激及细胞凋亡通路,维持肝脏功能完整性,以此达到减少移植肝缺血再灌注损伤目的。由此可知,岩藻多糖抗肝损伤作用可能是抗炎、抗氧化、抗凋亡等多种机制共同协调。
尽管岩藻多糖具有多种药理活性作用,但目前大部分研究仍是临床前研究,临床试验匮乏。为了揭示岩藻多糖抗肝损伤作用机制,有必要研究确定确定岩藻多糖-肝损伤作用靶点,为岩藻多糖临床用药开发提供基础理论依据,同时为肝损伤相关药物研究提供新思路。
【发明内容】
针对现有技术中对岩藻多糖具有多种药理活性作用的大部分研究仍是临床前研究、临床试验匮乏的不足,本发明提供一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,是基于网络药理学揭示岩藻多糖抗肝损伤分子作用机制方法,通过大数据挖掘两者共同靶点,构建靶点-蛋白相互作用网络,联合生物信息学分析岩藻多糖治疗肝损伤相关通路并为后续研究提供参考。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,包括如下步骤:
1)岩藻多糖靶点获取和矫正:运用药物在线数据库获取岩藻多糖作用靶点,所有靶点在蛋白质数据库中进行矫正以匹配相关基因符号;
2)肝损伤靶点获取和交集靶点识别:在Genecard和DisGeNET数据库以“Liverinjury”为关键词检索查找肝损伤候选靶点,然后与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射,获得岩藻多糖抗肝损伤作用靶点;
3)构建岩藻多糖-肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点:采用STRING数据库分析步骤2)交集靶点,得到靶点蛋白互作关系图(PPI网络)及其tsv.数据,运用Cytoscape3.7.1软件中的NetworkAnalyzer模块分析tsv.数据(网络节点)自由度中位数和最大自由度,核心靶点筛选上限和下限分别为最大自由度及自由度中位数两倍,拓扑参数包含在上下限范围的靶点即作为岩藻多糖-肝损伤核心靶点;
4)核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制:基因本体数据库(GO)用于岩藻多糖抗肝损伤生物功能分析,京都基因和基因组百科全书数据库(KEGG)用于揭示岩藻多糖抗肝损伤信号通路,最后输出相应气泡图、柱状图和Circos圈图;
5)“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建与可视化:采用Cytoscape3.7.1根据步骤4)结果构建。
本发明中:
步骤1)所述的药物在线数据库,选自Swiss Target Prediction、PharmMapper、Batman、Drugbank;所述的蛋白质数据库,选自Uniprot;所述的进行矫正以匹配相关基因符号,是选择已验证的(reviewed)人源靶点(Human)为筛选条件,将整理的靶点名称转化为基因名称,得到矫正药物靶点。
步骤2)所述的与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射,是将整理好的肝损伤靶点步骤1)矫正岩藻多糖靶点用生信在线工具
(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/)做维恩图(Venn)映射交集处理。
步骤3)所述的构建岩藻多糖-肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点,是采用STRING数据库(http://string-db.org/)Multiple Proteins项下限定物种为人(Homosapiens),将步骤2)交集靶点上传构建蛋白互作网络,分析设置最低互作值0.09,得到目标互作网络及相关数据(tsv格式),然后将tsv数据导入Cytoscape软件,利用NetworkAnalyzer模块分析网络中自由度中位数和最大自由度等拓扑参数,并根据Degree值筛选核心靶点,筛选范围上限为拓扑数据中的最大Degree值,下限为自由度中位数两倍,过滤得到岩藻多糖-肝损伤核心靶点。
步骤3)所述岩藻多糖-肝损伤蛋白互作网络,是利用数据库平台建立岩藻多糖治疗靶点蛋白和肝损伤疾病靶点蛋白,显示两者蛋白靶标之间相互作用关系。
步骤4)所述的核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制,是上传步骤3)岩藻多糖-肝损伤核心靶点到DAVID数据库(http://david.ncifcrf.gov/home.jsp)并分析岩藻多糖-肝损伤核心靶点与GO生物功能、KEGG通路之间互作关系,可视化操作借助R语言(3.6.1)“GOplot”等R包实现,得到相应柱状图、气泡图,同时将数据导入生信在线工具获得Circos圈图,根据图表可得到关键核心靶点生物功能分布及参与通路信息。
步骤5)所述的“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建与可视化,是为简化岩藻多糖抗肝损伤涉及靶点与生物功能和信号通路关系,利用Cytoscape软件进行“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建,该网络可简明揭示岩藻多糖抗肝损伤分子作用机制。
和现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、本发明所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,属于系统生物信息学范畴,通过云平台、大数据分析构建药物-疾病网络,有效揭示药物治疗疾病靶点及作用原理,与传统研究方法相比,本发明运用大数据高通量整合分析技术的网络药理学具有药物筛选速度快、筛选信息全特点,可辅助用于药物研发。
2、本发明所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,首次采用网络药理学方法进行岩藻多糖抗肝损伤机制研究,本发明首次公开岩藻多糖抗肝损伤作用靶点,并预测药物治疗后可能改善的病理生理功能,揭示治疗过程中可能调节的信号通路;本发明结果可作为突破点供后续研究验证,这为全面认识相关肝病发病机制和岩藻多糖疗效靶点提供价值参考。
3、本发明所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,首次揭示岩藻多糖抗肝损伤关键靶点和所涉及的生物学过程。并揭示了岩藻多糖抗肝损伤作用机制,本发明采用网络药理学方法确定岩藻多糖-肝损伤作用靶点,为岩藻多糖临床用药开发提供基础理论依据,同时为肝损伤相关药物研究提供新思路。
【附图说明】
图1是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤交集靶点Venn-蛋白PPI图;
图2是本发明实施例中岩藻多糖-肝损伤核心靶点图;
图3是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤GO生物功能柱状图;
图4是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤GO生物功能气泡图;
图5是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤GO生物功能Circos圈图;
图6是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤KEGG通路富集柱状图;
图7是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤KEGG通路富集气泡图;
图8是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤KEGG通路富集Circos圈图;
图9是本发明实施例中岩藻多糖-靶点-GO-KEGG-肝损伤网络关系图;
图10是本发明实施例中岩藻多糖抗肝损伤研究步骤流程图。
【具体实施方式】
以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
实施例:
一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法:
1、方法步骤
1.1岩藻多糖靶点获取和矫正
以岩藻多糖英文名“Fucoidan”为检索词,分别进入药物数据库(Swiss TargetPrediction、PharmMapper、Batman、Drugbank)对岩藻多糖药物作用靶点进行全面搜索,汇集各个数据库搜索得到的靶点,并去除重复项,采用Uniprot蛋白质数据库进行靶点矫正:选择已验证的(reviewed)人源靶点(Human)为筛选条件,将整理的靶点名称转化为基因名称,得到矫正药物靶点;
1.2肝损伤靶点获取和交集靶点识别
疾病靶点检索以肝损伤英文名“Liver injury”为关键词,应用疾病数据库(GeneCard、DisGeNET)查找肝损伤靶点,然后进行靶点去重操作;整理好的肝损伤靶点和1.1矫正岩藻多糖靶点用生信在线工具(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/)做维恩图(Venn)映射交集处理,获得岩藻多糖抗肝损伤交集靶基因;
1.3构建岩藻多糖-肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点
STRING数据库(http://string-db.org/)Multiple Proteins项下限定物种为人(Homo sapiens),将1.2交集靶点上传构建蛋白互作网络,分析设置最低互作值0.09,得到目标互作网络及相关数据(tsv格式),然后将tsv数据导入Cytoscape软件,利用NetworkAnalyzer模块分析网络中自由度中位数和最大自由度等拓扑参数,并根据Degree值筛选核心靶点,筛选范围上限为拓扑数据中的最大Degree值,下限为自由度中位数两倍,过滤得到岩藻多糖-肝损伤核心靶点;
1.4核心靶点生物功能和富集分析讨论岩澡多糖抗肝损伤作用机制
上传1.3岩藻多糖-肝损伤核心靶点到DAVID数据库(http://david.ncifcrf.gov/home.jsp)并分析岩藻多糖-肝损伤核心靶点与GO生物功能、KEGG通路之间互作关系,可视化操作借助R语言(3.6.1)“GOplot”等R包实现,得到相应柱状图、气泡图,同时将数据导入生信在线工具获得Circos圈图,根据图表可得到关键核心靶点生物功能分布及参与通路信息;
1.5“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建与可视化
为简化岩藻多糖抗肝损伤涉及靶点与生物功能和信号通路关系,利用Cytoscape软件进行“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建,该网络可简明揭示岩藻多糖抗肝损伤分子作用机制。
2、结果
2.1药物疾病靶点筛选及两者交集靶点汇总
本研究通过Swiss Target Prediction、Drugbank等数据库检索药物靶点,去除重复项后经Uniprot数据库矫正共得到200个岩藻多糖作用靶点,通过Genecard数据库和DisGeNET数据库共收集到7268个肝损伤基因,将两者靶点映射取交集得到岩藻多糖-肝损伤交集靶点180个:MMP2、CD44、CXCR4、GP1BA、NOS2、GDA、SELL、TNFRSF9、BCHE、BCL2、FGF1、CIITA、NEU1、PTPN2、PPARGC1A、TNFAIP6、CYP19A1、LDLR、CA9、XIAP、OLR1、AGER、CD83、VEGFA、MME、GSK3B、SMURF2、FPR1、PPARD等,具体见图1。
2.2岩藻多糖-肝损伤PPI网络及核心靶点汇总
将180个共同靶点导入STRING数据库,评分设置为>0.09得到岩藻多糖抗肝损伤PPI网络(图1),两节点之间关系以边表示,多个靶点之间由多条边联系,表明靶点之间关系错综复杂,通过Cytoscape软件计算岩藻多糖-肝损伤蛋白互作网络节点参数,可知岩藻多糖作用肝损伤靶点网路自由度中位数37.345,最大自由度为110,则核心靶点筛选范围为75-110,最终获得7个核心靶点,分别为ALB、CXCL8、TP53、TNF、SRC、IL6、VEGFA,相关详细信息见表1及图2。
表1岩藻多糖-肝损伤核心靶点信息
Tab.1 The hub biotargets of information for Fucoidan against Liverinjury
2.3岩藻多糖-肝损伤关键靶点GO功能分析及KEGG富集分析
为全面挖掘和探讨岩藻多糖抗肝损伤潜在药理学机制,将本研究中药物-疾病交集靶点进行GO和KEGG分析。
2.3.1GO生物分析
使用DAVID数据库对岩藻多糖-肝损伤关键靶点进行GO生物学信息分析,得到相应图表(表2、图3、图4和图5),从图表中可看出岩藻多糖抗肝损伤涉及的生物过程有:positive regulation of peptigyl-tyrosine phosphorylation(肽基酪氨酸磷酸化正调控)、cellular response to lipopolysaccharide(细胞对脂多糖反应)、negativeregulation of apoptotic process(凋亡负调控)、positive regulation of ERK1 andERK2 cascade(ERK1和ERK2级联调控)等;涉及的细胞成分有:extracellular space(细胞空隙)、extracellular region(胞外区)、platelet alpha granule lumen(血小板颗粒腔)、external side of plasma membrane(质膜外侧面);涉及的分子功能有:identicalprotein binding(相同蛋白结合)、cytokine activity(细胞因子活性)、protein binding(蛋白结合)、transcription regulatory region DNA binding(转录调节区DNA结合)等。
表2关键靶点GO生物分析
Tab.2 GO biological analysis of hub targets
2.3.2 KEGG通路富集分析
KEGG通路富集分析结果显示共有16条信号通路与岩藻多糖抗肝损伤核心靶点有关(表3、图6、图7和图8),包括:VEGF signaling pathway(血管内皮生长因子信号通路)、toll-like receptor signaling pathway(toll样受体信号通路)、TNF signalingpathway(肿瘤坏死因信号通路)、thyroid hormone signaling pathway(甲状腺激素信号通路)、sphingolipid signaling pathway(鞘脂类信号通路)、NOD-like receptorsignaling pathway(NOD样受体信号通路)、NF-kappa B signaling pathway(核因子κB信号通路)、cytokiine-cytokine receptor interaction(细胞因子-细胞因子受体相互作用)等。
表3关键靶点KEGG通路富集分析
Tab.3 KEGG pathway of hub targets enrichment analyses
2.4“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建与可视化
分析实验数据后进行“岩藻多糖-靶点-GO-KEGG-肝损伤”网络可视化,结果见图9,该图主要由岩藻多糖抗肝损伤核心靶标及其涉及到的相关GO功能(生物过程、细胞组分、分子功能)和KEGG通路组成,从图中可知,岩藻多糖是通过作用于多个核心靶点及多个生物过程,调节多个信号通路发挥抗肝损伤作用。
3、讨论
本发明通过网络药理学方法,结合药物、疾病、蛋白质等多个数据库平台,构建药物-疾病网络并对关键靶点通路进行富集分析,系统探讨岩藻多糖抗肝损伤作用机制,研究发现岩藻多糖抗肝损伤具有“多靶点、多通路”作用特点。
结果显示共有七个核心靶点,ALB、CXCL8、TP53、TNF、SRC、IL6、VEGFA参与岩藻多糖抗肝损伤作用过程,这些靶点可能是岩藻多糖抗肝损伤有效药理靶点。肝炎是肝损伤一大病因,肝细胞长期炎症反应可发展为肝纤维化和肝硬化。炎症初期细胞通过核因子κB信号通路释放一系列炎症细胞因子和趋化因子激活免疫细胞,如中性粒细胞、吞噬细胞、T细胞等,诱使免疫细胞在炎症部位聚集进一步释放炎症因子,大量炎症因子及炎症细胞浸润可持续引发炎症应激,造成体内炎症调节失调。TNF、IL是炎症因子家族关键成员,分为TNF-α、TNF-β以及IL-1、IL-6、IL-8等不同亚型。研究报道岩藻多糖抗炎作用与其降低炎症因子水平有关,岩藻多糖治疗的C57BL/6肝损伤小鼠体内TNF-α、IL-6水平明显降低,肝脏发炎状况得到有效缓解。此外,岩藻多糖还可作用于支气管上皮细胞Toll样受体,抑制TNF-α、IL-6及CXCL8表达从而减轻气道炎症[19]。由肝细胞合成的ALB具有结合配体能力,可储存转运内外源化合物。该蛋白还有抗炎作用,有助于内皮细胞稳定和维持毛细血管通透性。临床上常测定ALB水平指征肝脏异常变化。除炎症反应,以肝细胞不可控增殖、凋亡坏死为特征的肝癌也是肝损伤危险因素。TP53为癌症关键基因,通过调控该基因水平正反馈或负反馈调节相关上下游信号通路表达可影响肿瘤形成及发展。岩藻多糖通过促进P53表达,减弱HCT116结肠癌细胞活性,抑制癌细胞对裸鼠的致瘤性,显示出强大的抗癌作用。SRC本质是酪氨酸激酶,激活的SRC在多种肿瘤发生发展中起重要作用并导致肝脏损伤,其还可通过共价修饰反式激活EGFR介导ERK1/2通路调节体内炎症。血管生长因子A(VEGFA)在血管生成,促进内皮细胞增殖过程中发挥核心作用。对于脂肪肝造成的肝损伤,采用VEGFA联合可溶性血管内皮生长因子受体1治疗可通过VEGFR2-PI3K/Akt通路保护脂肪肝。作为血管生成主要介质,VEGFA还可刺激实体肿瘤血管扩张,增强肿瘤血管微环境功能,促进肿瘤形成。为更深入分析岩藻多糖抗肝损伤分子作用机制,进一步结合GO和KEGG富集分析结果表明,岩藻多糖主要作用以上七个靶点,调控肽基酪氨酸磷酸化、ERK1和ERK2级联反应、蛋白结合等生物功能,影响血管内皮生长因子信号通路、肿瘤坏死因信号通路、核因子κB信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用等信号通路表达,发挥抗肝损伤作用。
4、结论
综上,本发明通过网络药理学确定岩藻多糖抗肝损伤具体生物药理靶点、生物功能以及相关信号通路。经过网络药理学发现岩藻多糖抗肝损伤相关靶点有:ALB、CXCL8、TP53、TNF、SRC、IL6、VEGFA,这为进一步研究岩藻多糖相关药理分子机制提供新方法学,岩藻多糖对肝损伤有潜在治疗作用。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (5)
1.一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)岩藻多糖靶点获取和矫正:运用药物在线数据库获取岩藻多糖作用靶点,所有靶点在蛋白质数据库中进行矫正以匹配相关基因符号;
2)肝损伤靶点获取和交集靶点识别:在Genecard和DisGeNET数据库以“Liver injury”为关键词检索查找肝损伤候选靶点,然后与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射,获得岩藻多糖抗肝损伤作用靶点;
3)构建岩藻多糖-肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点:采用STRING数据库分析步骤2)交集靶点,得到靶点蛋白互作关系图及其tsv.数据,运用Cytoscape 3.7.1软件中的NetworkAnalyzer模块分析tsv.数据自由度中位数和最大自由度,核心靶点筛选上限和下限分别为最大自由度及自由度中位数两倍,拓扑参数包含在上下限范围的靶点即作为岩藻多糖-肝损伤核心靶点;
4)核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制:基因本体数据库GO用于岩藻多糖抗肝损伤生物功能分析,京都基因和基因组百科全书数据库KEGG用于揭示岩藻多糖抗肝损伤信号通路,最后输出相应气泡图、柱状图和Circos圈图;
5)“药物-靶点-基因本体功能-通路-疾病”网络构建与可视化:采用Cytoscape3.7.1根据步骤4)结果构建。
2.根据权利要求1所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,其特征在于:步骤1)所述的药物在线数据库,选自Swiss Target Prediction、PharmMapper、Batman、Drugbank;所述的蛋白质数据库,选自Uniprot;所述的进行矫正以匹配相关基因符号,是选择已验证的人源靶点为筛选条件,将整理的靶点名称转化为基因名称,得到矫正药物靶点。
3.根据权利要求1所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,其特征在于:步骤2)所述的与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射,是将整理好的肝损伤靶点步骤1)矫正岩藻多糖靶点用生信在线工具
http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/做维恩图Venn映射交集处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,其特征在于:步骤3)所述的构建岩藻多糖-肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点,是采用STRING数据库http://string-db.org/Multiple Proteins项下限定物种为人Homosapiens,将步骤2)交集靶点上传构建蛋白互作网络,分析设置最低互作值0.09,得到目标互作网络及相关数据,tsv格式,然后将tsv数据导入Cytoscape软件,利用NetworkAnalyzer模块分析网络中自由度中位数和最大自由度拓扑参数,并根据Degree值筛选核心靶点,筛选范围上限为拓扑数据中的最大Degree值,下限为自由度中位数两倍,过滤得到岩藻多糖-肝损伤核心靶点。
5.根据权利要求1所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法,其特征在于:步骤4)所述的核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制,是上传步骤3)岩藻多糖-肝损伤核心靶点到DAVID数据库http://david.ncifcrf.gov/home.jsp并分析岩藻多糖-肝损伤核心靶点与GO生物功能、KEGG通路之间互作关系,可视化操作借助R语言3.6.1“GOplot”R包实现,得到相应柱状图、气泡图,同时将数据导入生信在线工具获得Circos圈图,根据图表可得到关键核心靶点生物功能分布及参与通路信息。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111039010.2A CN113707215A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111039010.2A CN113707215A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113707215A true CN113707215A (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=78660573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111039010.2A Pending CN113707215A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113707215A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116036375A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-05-02 | 四川大学 | 一种乙烯基双环噁唑烷交联生物瓣膜及其制备方法和用途 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016192191A1 (zh) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 华中农业大学 | 多靶标药物和/或药物组合的筛选方法 |
CN112201365A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-08 | 南宁市第二人民医院 | 基于网络药理学分析茯苓聚糖抗腺性膀胱炎作用机制方法 |
CN112786121A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 贵港市人民医院 | 一种生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制方法 |
CN113248630A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 中国科学院上海药物研究所 | 一种岩藻多糖组合物、其制备方法和用途 |
-
2021
- 2021-09-06 CN CN202111039010.2A patent/CN113707215A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016192191A1 (zh) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 华中农业大学 | 多靶标药物和/或药物组合的筛选方法 |
CN112201365A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-08 | 南宁市第二人民医院 | 基于网络药理学分析茯苓聚糖抗腺性膀胱炎作用机制方法 |
CN112786121A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-11 | 贵港市人民医院 | 一种生物信息学分析凝脂玉颜散抗皮肤炎作用机制方法 |
CN113248630A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 中国科学院上海药物研究所 | 一种岩藻多糖组合物、其制备方法和用途 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116036375A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-05-02 | 四川大学 | 一种乙烯基双环噁唑烷交联生物瓣膜及其制备方法和用途 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Satoh et al. | Immune modulation: role of the inflammatory cytokine cascade in the failing human heart | |
US11135160B2 (en) | Use of chlorogenic acid in preparing pharmaceuticals for treatment of LAG-3-mediated disease | |
Zhou et al. | Dietary supplementation of octacosanol improves exercise-induced fatigue and its molecular mechanism | |
Barisic et al. | Stable gastric pentadecapeptide BPC 157 may counteract myocardial infarction induced by isoprenaline in rats | |
CN113707215A (zh) | 一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法 | |
CN103432592B (zh) | 通过引起rna干扰的化合物治疗肠病症 | |
Zhao et al. | Shenxian-Shengmai oral liquid reduces myocardial oxidative stress and protects myocardium from ischemia-reperfusion injury | |
CN111925979A (zh) | 青蒿素改善玫瑰痤疮炎症用动物和细胞模型的构建方法 | |
CN112870238B (zh) | 可可提取物在制备抵抗衰老及抑制肿瘤的药物中的应用 | |
Zheng et al. | Anti-inflammatory mechanism research of tanshinone II A by module-based network analysis | |
CN104352521B (zh) | 制备小牛脾提取物的方法及在抗肿瘤和免疫调节中的应用 | |
EP4213901A1 (en) | Compounds, targets and pathways for macrophage modulation | |
CN109432128A (zh) | 牙髓间充质干细胞在银屑病治疗中的应用 | |
Chen et al. | Cardioprotective effect of Danhong injection against myocardial infarction in rats is critically contributed by MicroRNAs | |
Chen et al. | Immune Mechanism, Gene Module, and Molecular Subtype Identification of Astragalus Membranaceus in the Treatment of Dilated Cardiomyopathy: An Integrated Bioinformatics Study | |
Lin et al. | Anwulignan ameliorates the intestinal ischemia/reperfusion | |
EP3532609B1 (en) | Cancer-killing cells | |
Ozkurt et al. | miR663 Prevents Epo Inhibition Caused by TNF‐Alpha in Normoxia and Hypoxia | |
Yu et al. | Single-cell RNA sequencing reveals the dynamics of hepatic non-parenchymal cells in autoprotection against acetaminophen-induced hepatotoxicity | |
CN114522186A (zh) | 银杏叶提取物在制备靶向衰老细胞、抑制肿瘤或延长寿命的药物中的应用 | |
CN114377067A (zh) | 葡萄籽提取物在制备靶向清除肿瘤微环境衰老细胞及抑制肿瘤的药物中的用途 | |
CN105283188A (zh) | 景天庚酮糖用于预防或治疗炎症的应用 | |
CN102719436A (zh) | 一种寡核苷酸及其制备在防治心肌肥大与心力衰竭药物中的用途 | |
CN115245517B (zh) | 二氢丹参酮ⅰ在制备乳腺癌肺转移抑制剂中的应用 | |
CN114209728B (zh) | 具有调控表观遗传表达平衡抗肝癌作用的野菊花活性部位及其制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |