基于网络药理学研究柴胡加龙骨牡蛎汤治疗抑郁症作用机制
作者：admin 来源：未知 日期：2020-12-04 08:22人气：
摘 要：
目的 基于网络药理学技术探讨柴胡加龙骨牡蛎汤治疗抑郁症的多靶标作用机制。方法 采用网络预测和分子对接技术,从药物组成成分入手,借助中药系统药理学分析平台(TCMSP)检索柴胡和龙骨牡蛎汤所含化学成分的相关信息。通过生物利用度和类药性筛选潜在药效成分。同时从疾病入手,登录TTD、OMIM疾病数据库,检索与“depression”相关的已知靶基因或靶蛋白。通过Perl语言快速准确获取两部分数据的交集,并通过UniProt数据库确定与抑郁症相关靶蛋白的调控基因。通过可视化工具绘制潜在药效成分-靶基因、靶蛋白-疾病的网络示意图。最后通过R语言和DAVID数据库进行功能富集分析、聚焦核心通路、阐述柴胡加龙骨牡蛎汤治疗抑郁症的生物学过程。结果 通过上述过程绘制作用网络,24个成分包括Stigmasterol、kaempferol、acacetin等,4个靶标包括MAOA、SLC6A2、ADRB2、DRD2。GO功能富集分析得到条目2个(P<0.05),生物过程条目regulation of sodium ion transport、分子功能条目integral component of plasma membrane。结论 柴胡加龙骨牡蛎汤主要通过MAOA、SLC6A2、ADRB2、DRD2靶标的调节达到治疗抑郁症作用的目的。
关键词：
网络药理学 柴胡加龙骨牡蛎汤 抑郁症 靶蛋白 富集分析
抑郁症是一种常见的精神障碍。主要的临床特征包括情绪低落和思维缓慢。抑郁症可能伴有食欲不振、兴趣减退、体质量减轻、疲劳或失眠。抑郁症患者可能缺乏自信,自尊心低下,甚至会有自杀意念和行为[1-3]。会干扰患者的日常生活和职业活动,给抑郁症患者的家庭和社区带来相当大的负担[4]。其发病机制复杂,病因尚不清楚[5-6]。现阶段,合成化学抗抑郁剂可以缓解抑郁症状,但高毒性和不良反应,如嗜睡、高血压危象和肝毒性也是常见的[7-10]。此外目前可用的抗抑郁药仅能缓解约三分之二的患者,因此亟待开发新型、有效和可靠的抗抑郁药物。
柴胡加龙骨牡蛎汤首见《伤寒论》,由柴胡、龙骨、黄芩、生姜、铅丹、人参、桂枝、茯苓、生半夏、大黄、牡蛎、大枣组成。主治伤寒往来寒热,胸胁苦满,烦躁惊狂不安,时有谵语,身重难以转侧,现用于癫痫、神经官能症、美尼尔氏综合征以及高血压病等见有胸满烦惊为主的患者[11-15]。近年来广泛应用于抑郁症的治疗研究。基于复杂的成分和作用机制,使柴胡加龙骨牡蛎汤的应用和认识受到一定程度的制约。因此,本研究首次采用网络药理学技术对其进行研究。为柴胡加龙骨牡蛎汤的基础研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
TCMSP数据库(http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php);DAVID数据库(https://david.ncifcrf.gov/);UniProt数据库(https://www.uniprot.org/);OMIM数据库(https://www.omim.org/);TTD数据库(https://db.idrblab.org/ttd/);CTD数据库(http://ctdbase.org/)。
1.2 方法
1.2.1 药效成分筛选
采用TCMSP中药系统药理学技术平台检索柴胡加龙骨牡蛎汤化学成分。就与口服利用度OB>30%和类药性DL>0.18作为标准进行筛选。建立符合标准的成分数据列表。
1.2.2 抑郁症疾病相关靶标检索
采用TTD、CTD及OMIM数据库直接检索关键词为depression的信息,将目前公认的与抑郁症相关的疾病靶蛋白或靶基因集合,建立数据列表。并将获取的靶蛋白数据集通过perl语言批量获取UniProt数据库的对应基因,校正和标准化靶点的基因名称。
1.2.3 构建方剂-成分-靶标-疾病网络示意图
首先通过R语言对两份数据集取交集处理,即得到与抑郁症相关的符合利宾斯基五原则的潜在药效成分和作用靶标。通过Cytoscape 3.2.1软件可视化多元素多水平间的作用关系。
1.2.4 通路的富集分析
通过R语言及DAVID数据平台对与抑郁症相关的靶基因富集分析。
2 结果
2.1 药效成分统计结果
通过TCMSP数据库检索柴胡加龙骨牡蛎汤,并通过OB和DL值筛选成分。主要成分结果见表1。
2.2 疾病靶标成分筛选
使用TTD、CTD及OMIM数据库对抑郁症进行检索,共得到与抑郁症直接相关的靶标6个,结果如表2所示。
2.3 方剂-成分-靶标-疾病网络示意图的构建
首先采用R语言获取同时满足上述两组数据的交集数据,合并方剂、成分、靶标、疾病的数据集,采用Cytoscape 3.7.1可视化软件绘制示意图,更改布局后得到插页Ⅰ图1。
2.4 通路富集分析结果
将与抑郁症相关的靶蛋白或靶基因名输入至R语言或DAVID中进行GO富集分析,得到两条结果(P<0.05),其中生物过程条目为钠离子输运规律、分子功能条目为质膜组成(见插页Ⅰ图2)。通路富集分析涉及20条信号通路(P<0.05),分别为肾上腺素能受体活性通路、儿茶酚胺结合通路、G蛋白偶联胺受体活性通路、多巴胺神经递质受体活性通路等(见插页Ⅰ图3、表3)。
3 讨论
抑郁症是一种复杂的异质性障碍,包括抑郁情绪、快感障碍、睡眠障碍、疲劳、自闭症、负性思维和自杀等。在美国,每年有1600万成年人(占成年人口的7%)遭受至少一次严重抑郁症发作。有趣的是抑郁和焦虑在哮喘患者中比在普通人群中更常见。此外,抑郁症状和焦虑相关疾病与哮喘儿童或成人的肺功能下降、气道阻力增加、急诊科就诊和住院以及生活质量下降有关。然而,目前尚不清楚抑郁症状与哮喘是否独立于焦虑症状相关。最近的研究结果表明,抑郁症及其常见的诱发应激源通过调节相关自主神经、神经内分泌和免疫反应的基因表达的变化而导致哮喘发病[16]。慢性心理社会应激与哮喘儿童白细胞中β2-肾上腺素能受体(Beta-2 adrenergic receptor,ADRB2)基因的表达降低有关。与应激源对β2-肾上腺素能受体的潜在下调一致。严重的抑郁症可能导致下丘脑-垂体轴和自主神经系统的失调,导致皮质醇和儿茶酚胺的持续分泌,糖皮质激素和β2-肾上腺素受体的下调,最终导致免疫反应异常和气道炎症增加,对短时间的反应降低。
预计到2030年,抑郁症将成为美国疾病负担的主要原因[17-20]。通过残疾调整寿命年进行测量发现抑郁症是一种情绪障碍,它涉及一种明显的情绪变化,影响一个人的日常功能,其特征是悲伤或易怒,以及其他心理生理因素,包括睡眠、食欲和性欲的变化。也可能出现其他症状,如:安贺多尼亚,即丧失了在先前享受的活动中体验快乐的能力、自杀性想法或言语和动作迟缓。此外,抑郁症还包括学习、记忆和注意力在内的认知功能也受到干扰。在老年人群中,痴呆/神经退行性改变的症状实际上可归因于伪痴呆,当抑郁症得到有效治疗时,认知功能可恢复到基线水平。这些变化必须持续至少2周,并在工作和家庭关系中造成严重的功能损害。此外,之前的大量研究认为,血清素功能紊乱,特别是血清素1a受体,在抑郁症的病理生理学中起着至关重要的作用。
胺氧化酶A被公认为是药理学家最感兴趣的酶[21],因为它是催化儿茶酚胺类神经递质、去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺(以及后来的5-羟色胺)的主要失活途径。在接下来的10年里,胺氧化酶A抑制剂在抑郁症治疗中的治疗价值已经确立。尽管首次临床应用暴露出严重的不良反应,对胺氧化酶A的药理学兴趣和研究仍在继续,导致胺氧化酶A和B两种亚型和亚型选择性抑制剂的特征。胺氧化酶B的选择性抑制剂在治疗帕金森病中发现了治疗作用,并且进一步的发展提供了胺氧化酶A的可逆抑制剂,这种抑制剂提供抗抑郁活性,而没有早期抑制剂的严重不良反应。临床观察和随后的药理学分析也产生了神经保护的概念,反映了帕金森病或阿尔茨海默病的神经退行性变缓慢、停止和可能逆转的可能性。脑内氧化应激水平的增加可能对神经退行性变的发生和进展至关重要,选择性抑制脑胺氧化酶A可能有助于降低这种应激。脑内游离铁水平与胺氧化酶A之间存在复杂的相互作用,这可能对抑郁症有实际的治疗效果。
本研究通过网络药理学方法和技术对柴胡加龙骨牡蛎汤治疗抑郁症的作用机制进行研究。对其所含的海量成分进行初筛,以符合标准的潜在药效成分作为配药采用网络药理学技术预测与之相关的靶标。在此基础上检索人类在线孟德尔遗传数据库,获取与抑郁症相关的明确靶标,以R语言编程筛选交集成分及对应靶标,通过富集分析明确柴胡加龙骨牡蛎汤治疗抑郁症核心通路和代谢途径。主要涉及肾上腺素能受体活性通路、儿茶酚胺结合通路、G蛋白偶联胺受体活性通路、多巴胺神经递质受体活性通路等。与抑郁症直接相关的靶标为胺氧化酶A、5-羟色胺2A受体、钠依赖性去甲肾上腺素转运蛋白、β2肾上腺素能受体等。结合构建的柴胡加龙骨牡蛎汤“方剂-成分-靶标-疾病”网络作用关系图,为揭示柴胡加龙骨牡蛎汤抗抑郁的作用机制研究提供理论依据。
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