中药网络药理学研究中的生物信息学方法

为了更有效地治疗癌症、心血管疾病、免疫系统疾病等复杂疾病,基于分子网络的多靶点药物发现理念逐渐成为一种新的趋势,而中药整体、辨证、协同的用药观再一次引起了药物发现领域的极大兴趣。中药在治疗复杂慢性疾病方面有确切的疗效和较小的毒副作用。中药网络药理学从分子网络调控的水平上阐明中药的作用机制,为多靶点药物发现提供有益的启示和借鉴,并有可能从临床有效的中药反向开发现代多组分、多靶点新药。针对基于生物分子网络的中药药理学研究路线中的4 个步骤,介绍近年来中药网络药理学研究中相关的生物信息学方法。     

甘草抗动脉粥样硬化机制的网络药理学研究

利用网络药理学方法探讨甘草在抗动脉粥样硬化中的分子机制。本研究利用中医药系统药理学数据库和分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)分析甘草中的有效活性成分,并获得有效成分的作用靶点。通过Cytoscape软件构建可视化靶点互相作用网络,对网络中的关键靶点进行基因本体(GO)富集分析和KEGG通路富集分析。结果显示甘草中40种有效活性成分的预测靶点共97个,47个靶点与动脉粥样硬化(AS)相关,其中18个是血管保护药物和脂质修饰药物的作用靶点,表明甘草可作为调控AS发展的药物。基于97个预测靶点的GO富集分析,发现甘草可参与多种生物学过程,尤其是应对外源性刺激,以及参与细胞凋亡等过程。通过构建甘草靶点与AS疾病靶点相互作用网络(PPI),确定了AKT1、MAPK3、MAPK1、JUN和CASP3等关键靶点,并对关键靶点进行KEGG富集分析,结果表明甘草主要影响调控细胞增殖、生存以及凋亡的细胞信号转导相关通路,并激活先天免疫相关信号通路,调节炎性细胞因子释放,从而发挥抗动脉粥样硬化作用。甘草具有多成分、多靶点、多途径的作用特点,主要通过PI3K-AKT信号途径、MAPK信号途径、NOD样受体信号通路调控细胞增殖和凋亡,同时发挥免疫调控作用,从而影响动脉粥样硬化的发展,由此可见,甘草可作为动脉粥样硬化疾病治疗的候选中草药。     

花生四烯酸细胞色素P450代谢物在肾脏生理和疾病中的作用(英文)

肾脏疾病在全球范围内都是导致死亡的重要原因。肾脏微血管功能失调在肾病的发生与发展中发挥着不可忽视的作用。药理学和生物化学等领域的许多实验方法已被用来研究花生四烯酸的细胞色素P450 (cytochrome P450, CYP450)代谢物对肾脏微血管功能的调控作用。在肾脏中,CYP450表氧化酶代谢物环氧二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)主要在肾脏微血管产生。EETs可以通过舒张血管、降低血压、抗细胞凋亡、抗炎等多个方面发挥肾脏保护作用。CYP450表氧化酶代谢物EETs可作为肾脏疾病的治疗靶点。然而,在肾脏发生疾病时,肾脏微血管产生EETs的能力会显著降低。近来,用转基因动物过表达CYP450表氧化酶或用可溶性环氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase, sEH)抑制剂也均证实增加EETs水平具有明显的肾脏保护作用。本综述将重点讨论花生四烯酸的CYP450代谢物EETs在肾脏生理及疾病状态下具体的调控机制。     

蛋白质组学技术在网络药理学中的应用

蛋白质组学发展至今已日趋成熟,在生物医药相关领域研究中的应用显著增加,与之相关的样品制备技术、蛋白定量方法及先进的质谱仪器也得到了快速发展。网络药理学是近年来提出的新药发现新策略,是药理学的新兴分支学科,它从整体的角度探索药物与疾病的关联性,发现药物靶标,指导新药研发。将蛋白质组学技术应用于网络药理学研究,能使研究人员系统地预测和解释药物的作用,加速药物靶点的确认,从而设计多靶点药物或药物组合。综述了蛋白质组学技术的新近研究进展,并简单概述了其在网络药理学中的应用。     

基于数据挖掘和网络药理学分析《中国药典》治疗心悸药物配伍规律及其作用机制

通过挖掘《中国药典》中用于治疗心悸中成药的组方规律,并通过网络药理学分析,探究中成药中心悸的应用规律及其可能存在的关键作用机制,为临床选方用药科研试验提供参照。在2015版《中国药典》(一部)收集用于治疗心悸的中成药的方剂名称、中药成分、中药用量、功能与主治,并录入中医传承辅助平台V2.5中,进行药频统计、关联分析、因子分析、聚类分析;并应用网络药理学的方法对用于治疗心悸的高频药物进行靶点预测、生物学功能及通路的富集分析。结果发现在2015版《中国药典》(一部)中共收集到79个中成药处方及176味中药,其中出现最高频药物为丹参31次、人参23次、麦冬18次,得到核心药物组合23条,并挖掘出新方组合9个。并根据网络药理学预测出最高频药物丹参有效成分65个,心悸疾病靶点79个,机制可能与PI3K-AKT信号通路、TNF信号通路等有关,并可能通过CHRM1/2/3、ACH、ADRA1A、ADRA1B、PTGS1/2等靶点基因起着重要作用。因此本文通过数据挖掘和网络药理学探究了《中国药典》中用于治疗心悸中成药的组方规律及作用机制,发现可能的关键靶点药物,为后续的临床选方用药科研试验提供参照。     

基于网络药理学的四君子汤治疗阿尔茨海默病作用机制研究

基于网络药理学探讨四君子汤治疗阿尔茨海默病(AD)的作用机制.借助TCMSP数据库及Uniprot数据库筛选出四君子汤有效成分及靶点基因.通过Drugbank、Dis Ge NET和TTD数据库筛选出阿尔茨海默病的靶点基因;成分靶点与疾病靶点映射后使用Cytoscape 3.7.1软件构建药物有效成分-靶点蛋白相互作用...     

GEO芯片分析联合网络药理学探讨五味子-枸杞子保护放射性肝损伤的机制研究CSCD

利用转录组学、网络药理学和分子对接的技术预测五味子-枸杞子保护放射性肝损伤的活性成分、作用靶点及作用机制。通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选出五味子-枸杞子主要活性成分,从五味子中筛选出14个活性成分,枸杞子中筛选出25个活性成分,核心成分主要为槲皮素、黄豆黄素和去氧紫草素;通过GeneCards、在线人类孟德尔遗传数据库获得辐射损伤的靶点基因,利用UniProt对所获得的基因进行校正,共同关键靶点共66个,利用Cytoscape 3.8.0软件构建药物-活性成分-关键靶点-放射性肝损伤调控网络,将活性成分与疾病共同靶点上传至String数据库,构建药物靶蛋白-放射性肝损伤蛋白相互作用(PPI)网络,根据度值筛选关键核心靶点为CASP3、EGFR、ESR1;对关键靶点进行功能富集分析及通路富集分析,五味子-枸杞子活性成分主要参与化学致癌-受体激活、脂质与动脉粥样硬、PI3K-Akt、MAPK、凋亡等信号通路;分子对接结果提示3个活性成分与靶蛋白结合能力较强。本研究初步发现五味子-枸杞子可能通过槲皮素、黄豆黄素和去氧紫草素调节化学致癌-受体激活、脂质与动脉粥样硬、PI3K-Akt、MAPK、凋亡等多个信号通路发挥保护放射性肝损伤的作用。     

《药理学与实验治疗学杂志》：神经源性慢性疼痛作用机制研究

上海交通大学药学院王永祥实验室,最近在神经源性疼痛调节研究中取得重要突破。首次发现并证明脊髓D-型氨基酸氧化酶是一个治疗神经源性疼痛的新靶点分子。D-型氨基酸氧化酶是第一次由中国学者发现的慢性疼痛药物治疗靶点,相关研究论文刚刚在《药理学与实验治疗学杂志》和《细胞与分子神经生物学》（Cellular and Molecular Neurobiology）发表。并应邀在日本举行的D-型氨基酸国际学术研讨会和中国第10届药理学大会作大会专题报告。     

基于网络药理学的大黄治疗阿尔茨海默病作用机制研究

基于网络药理学探讨大黄治疗阿尔茨海默病(AD)的作用机制.借助TCMSP数据库及Uniprot数据库筛选出大黄有效成分及靶点基因.通过Drugbank、Dis Ge NET和TTD数据库筛选出阿尔茨海默病的靶点基因;成分靶点与疾病靶点映射后使用Cytoscape 3.7.1软件构建药物有效成分-靶点蛋白相互作用网络,使...     

吴茱萸碱的药理学研究进展

吴茱萸碱是芸香科植物吴茱萸、石虎和疏毛吴茱萸的干燥近成熟果实中的主要生物碱成分,具有多种药理作用。吴茱萸碱能抑制多种肿瘤细胞增殖,通过caspase或其他调控因素诱导肿瘤细胞凋亡坏死;抑制肿瘤细胞血管生成,阻止肿瘤细胞迁移和侵袭。通过CGRP的释放产生正性肌力、防止心脏过敏性反应的作用;降低醛固酮的分泌影响血压;部分内皮依赖性舒张血管。改善阿尔茨海默症学习记忆能力,影响内分泌系统多种激素的释放分泌,并且具有减肥、降血糖、抗炎、镇痛、免疫调节等作用。吴茱萸碱对多方面都有显著药理作用,具有很强的药用价值,深入探讨其结构与活性的关系,并以此对其进行结构改造,提高其作用的选择性,降低副作用,有利于更好的开发利用这一资源。本文对近年来吴茱萸碱的药理学研究进展作一综述。     

化湿败毒方治疗新型冠状病毒肺炎的药理学机制探讨和网络药理学研究

本文旨在探讨化湿败毒方治疗COVID-19的现代药理学研究并运用网络药理学方法预测化湿败毒方治疗COVID-19的作用机制。通过查阅文献及临床报道,总结化湿败毒方治疗COVID-19现代药理学研究。通过TCMSP数据库获取化湿败毒方的主要活性化合物及对应靶点并利用GeneCards数据库获取COVID-19的疾病靶点。使用STRING数据库构建蛋白互作网络并对核心靶点进行GO富集和KEGG通路分析,利用Cytoscape3.7.0软件构建化合物-靶标网络。最后把主要核心化合物与SARS-CoV-2 3CL水解酶及ACE2受体进行分子对接。现代药理学研究表明,化湿败毒方有抗炎、抗病毒和调节免疫作用。结果筛选到261个中药靶点,251个疾病相关靶点,药物和疾病靶点取交集得到关键靶点49个。GO富集包括1 547条生物过程、29条细胞组分以及86项分子功能,KEGG通路富集得156条通路与COVID-19相关(P0.05),涉及卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒感染、人巨细胞病毒感染、甲型流感、IL-17通路、TNF通路、AGE-RAGE通路等相关通路。预测出主要的核心化合物有槲皮素、木犀草素、山奈酚、汉黄芩素、柚皮素、β-谷甾醇、黄芩素等,在整个网络中发挥着关键作用。分子对接结果显示槲皮素、木犀草素、山奈酚与3CL水解酶和ACE2均有较好的结合。本研究较为全面揭示了化湿败毒方治疗COVID-19"多成分、多靶点、多通路"的特点,为深入探讨化湿败毒方治疗COVID-19的作用机制提供参考依据。     

基于网络药理学的九香虫水煎液抗肝癌成分及可能机制分析

【目的】运用网络药理学探究九香虫Aspongopus chinensis水煎液治疗肝癌的成分及可能作用机制。【方法】在前期测定的九香虫水煎液成分基础上,运用Pubchem、SwissTargetPrediction等数据库收集排名前50的化合物及其可能靶点,GeneCards、Drugbank、DisGeNET等数据库获取肝癌治疗的可能靶点,Cytoscape 3.9.0构建药物-成分-靶点-疾病网络与成分-靶点-通路网络,STRING、cytoHubba等构建PPI网络,Metascap进行KEGG与GO富集分析,得到治疗的关键通路,进而得到关键成分和靶点。【结果】九香虫水煎液可能通过腺苷等15种成分,作用于EGFR、MAPK1、CCND1等13个靶点,调控20条癌症相关通路发挥其对肝癌的重要治疗作用。【结论】九香虫水煎液可能通过多成分、多靶点、多通路发挥治疗肝癌的作用。     

基于网络药理学及分子对接探讨桑叶-菊花治疗高血压的作用机制

本文旨在通过网络药理学和分子对接方法探讨桑叶-菊花治疗高血压的潜在分子作用机制。首先从GEO数据库下载基因芯片数据,使用R语言limma包筛选差异表达基因,通过中药系统药理学分析平台筛选桑叶-菊花有效成分及相应靶蛋白,利用Venn软件取药物与疾病交集靶点,运用Cytoscape3.7.2软件构建"化合物-靶点"网络及可视化分析,并用Bisogenet和CytoNCA插件对关键靶点进行蛋白网络互作及拓扑分析,通过David数据库和R语言clusterProfiler包对关键靶点进行GO功能富集及KEGG通路分析,应用AutoDock Vina软件对活性成分与关键靶点进行结果验证。结果显示桑叶-菊花成分作用于高血压的靶点41个,拓扑分析出156个核心靶点信息,GO分析共包含52条生物过程、13条分子功能、15条细胞组成等80条富集结果,KEGG通路分析发现39个条目,涉及IL-17信号通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化信号通路、TNF信号通路等。分子对接结果显示与关键靶点对接较好的成分有槲皮素、木犀草素。本研究初步揭示了桑叶-菊花通过"多成分-多靶点-多途径"协同作用发挥降压作用,为深入研究其物质基础及作用机制奠定了基础。     

天然活性成分作用靶点识别及确证方法的研究进展

药物靶标的发现和验证是新药研发的关键环节,对新药创制具有源头创新意义。天然产物是新药创制的重要来源,识别其作用靶点不仅为临床预防治疗提供可能新策略,也为进一步阐释中草药及其复方的作用特点及分子机制提供参考依据。随着生命科学和信息学的发展,药物靶点的识别及确证方法不断涌现,生物信息学、网络药理学、蛋白质组学、亲和色谱、药物亲和稳定性、芯片技术、基因敲除技术、RNA干扰等技术的广泛应用,越来越多的天然活性成分的靶点得以识别和验证。因此,本文对近五年来天然活性成分作用靶点识别及确证方法做一简要综述,以供参考。     

当归挥发油治疗高血压药理机制的网络分析

本文利用网络药理学对当归挥发油潜在的活性成分和作用靶点进行预测,探讨其多组分、多靶点、多途径治疗高血压的可能作用机制.通过GC-MS测定出当归挥发油化合物,利用SwissTargetPrediction获取相关成分靶点;OMIM及DisGENET数据库筛选高血压相关疾病靶点;利用STRING在线平台构建当归挥发油和高血...     

基于网络药理学探讨丹参-丹皮配伍抗脑缺血损伤的作用机制

本文旨在通过网络药理学和分子对接方法探讨丹参-丹皮活性成分治疗脑卒中的潜在分子机制.首先基于中药系统药理学分析平台筛选丹参、丹皮的活性成分及其作用靶点,利用CTD、TTD和GeneCards数据库收集脑卒中相关靶点.然后将药物和疾病靶点取交集,借助STRING数据库获取靶点间相互作用关系,利用R语言的Cluster-P...     

基于网络药理学探究芍药苷治疗糖尿病视网膜病变的机制

本研究通过体外实验与网络药理学相结合的方法分析芍药苷治疗糖尿病视网膜病变的相关作用机制。制备高糖环境下视网膜血管内皮细胞的体外模型,探究芍药苷对糖尿病视网膜病变的保护作用;从TCMSP、 UniProt、 PubChem、 PharmMapper、 SwisstargetPrediction、 GeneCards、 OMIM、 DrugBank、 TTD数据库获取芍药苷和糖尿病视网膜病变的作用靶点,使用韦恩图获取核心靶点;基于STRING数据库,采用Cytoscape构建蛋白质-蛋白质相互作用网络和“药物-靶点-疾病”网络;应用DAVID数据库对核心靶点进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,并用AutoDock软件将芍药苷与核心靶点进行分子对接验证。体外实验结果显示,芍药苷能显著抑制视网膜血管内皮细胞的增殖,降低其迁移能力并减少管腔形成长度。网络药理学结果显示共获取芍药苷治疗糖尿病视网膜病变的核心靶点154个,其中度值较高的靶点包括VEGFA、 IL6等。GO功能共富集到705个GO条目,主要涉及细胞对药物的反应、血管内皮细胞迁移的调节、细胞增殖的调节等生物过程;KEGG通路富集...     

网络药理学与药物发现研究进展

将生物学网络与药物作用网络整合,分析药物在网络中与节点或网络模块的关系,由寻找单一靶点转向综合网络分析,就形成了网络药理学.通过系统生物学的研究方法进行网络药理学分析,能够在分子水平上更好的理解细胞以及器官的行为,加速药物靶点的确认以及发现新的生物标志物.这使得我们有可能系统地预测和解释药物的作用,优化药物设计,发现影响药物作用有效性和安全性的因素,从而设计多靶点药物或药物组合.本文综述了网络药理学的新近研究进展,介绍在生物学网络的各个层面上网络药理学的研究和应用,展望网络药理未来的发展方向,对药物发现具有重要意义.     

品种、产地和采收年份对吴茱萸主要活性成分含量的影响

目的:研究吴茱萸品种、产地、采收年份三个因素对药材品质的影响,为吴茱萸药材生产利用提供参考。方法:应用HPLC方法测定吴茱萸果实吴茱萸内酯、吴茱萸碱和吴茱萸次碱的含量,以此为指标考察不同品种、不同产地、不同采收年份吴茱萸药材品质的差异。结果:吴茱萸品种不同成分含量差异大,同地区石虎和疏毛吴茱萸有效成分含量比吴茱萸高。疏毛吴茱萸以广西的柳城和桂林等地含量较高,而石虎以贵州铜仁和湖南新晃等地含量较高。石虎不同采收年份药材含量受天气及树龄影响。结论:吴茱萸药材品质受品种、产地及树龄的影响。     

基于网络药理学-分子对接研究桑不同入药部位防治糖尿病的作用机制

采用网络药理学-分子对接研究桑不同入药部位防治糖尿病的作用机制,从TCMSP、TCMID等多个中药数据库获得桑不同部位桑叶、桑椹、桑枝中的成分信息,结合OMIM、TTD等疾病数据库获得糖尿病靶点信息,利用Cyto-scape 3.7.2软件分别构建不同部位的“活性成分-疾病靶点”的复杂网络及拓扑分析,应用WebGest...