文档介绍：该【基于网络药理学和分子对接探讨舒眠胶囊治疗失眠的作用机制 】是由【住儿】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基于网络药理学和分子对接探讨舒眠胶囊治疗失眠的作用机制 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。·1246·WORLDCHINESEMEDICINE ,,
中药研究
基于网络药理学和分子对接探讨舒眠胶囊
治疗失眠的作用机制
段文喆1 李俊男1 李景淳1 赵 驰1 黄美雯2 陈攀龙2 郭蓉娟1
(1北京中医药大学东方医院,北京,100078;2北京中医药大学中药学院,中药现代研究中心,北京,100029)
摘要 目的:通过网络药理学和分子对接技术探究舒眠胶囊治疗失眠的作用机制。方法:以网络药理学为基础,对舒眠胶
囊、失眠相关作用靶点进行筛选,应用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)和SwissTargetPrediction数据库预测舒
眠胶囊靶点,应用GeneCards等5个数据库收集失眠相关靶点数据;运用STRING数据库、DAVID数据库、
软件对药物和疾病的交集基因进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)富集分析,并构建
“有效成分-靶点-疾病”图,分析舒眠胶囊治疗失眠的作用机制;最终,利用DiscoveryStudio软件进行分子对接模拟验证。
结果:舒眠胶囊通过35个活性成分作用于120个失眠相关靶点。主要通过槲皮素、山柰酚、木犀草素、β-谷甾醇、灯心草
菲类衍生物8个主要活性成分,作用于PIK3R1、TNF、CXCL8、AKT1、IL6等14个核心靶点,通过调控Toll样受体信号通
路、肿瘤坏死因子信号通路、PI3K/AKT信号通路起治疗失眠作用。分子对接结果显示关键活性成分与核心靶点对接良
好。结论:舒眠胶囊通过多靶点、多通路发挥抗炎作用,从而改善失眠。
关键词 舒眠胶囊;酸枣仁;失眠;网络药理学;分子对接;中成药;作用机制;炎症
MechanismofShumianCapsulesinTreatmentofInsomniaBasedonNetworkPharmacologyandMolecularDocking
DUANWenzhe1,LIJunnan1,LIJingchun1,ZHAOChi1,HUANGMeiwen2,CHENPanlong2,GUORongjuan1
(1DongfangHospital,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100078,China;2ModernResearchCenterforTraditional
ChineseMedicine,SchoolofChineseMateriaMedica,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100029,China)
Abstract Objective:ToexplorethemechanismofShumianCapsulesinthetreatmentofinsomniabasedonnetworkpharmacology
:ThetargetsofShumianCapsuleswereretrievedfromtheTraditionalChineseMedicineSystems
PharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform(TCMSP)
-proteininteraction(PPI)
usedforthegeneontology(GO)annotationandKyotoEncyclopediaofGenesandGenome(KEGG)-
workofcomponent-target-,moleculardockingwassimulatedinDiscoveryStu-
:ShumianCapsulesactedon120targetsrelatedtoinsomniathrough35activecompo-
,kaempferol,luteolin,andβ-sitosterolactedon14keytargetsincluding
PIK3R1,TNF,CXCL8,AKT1,andIL6toregulateToll-likereceptor,TNF,andPI3K/-
:ShumianCapsulesmayexert
anti-inflammatoryeffecttorelieveinsomniathroughmultipletargetsandpathways.
Keywords ShumianCapsules;ZiziphiSpinosaeSemen;Insomnia;Networkpharmacology;Moleculardocking;Chinesepatent
medicines;Mechanismofaction;Inflammation
中图分类号:R285;:Adoi:.1673-
失眠是以睡眠时长或深度不足为主症,患者自布的报告显示,我国失眠的患病率达38%,远高于
觉影响到白天功能及活动的一种主观感觉[1]。国际世界平均水平[2]。失眠发病机制复杂,是心血管疾
睡眠障碍分类第三版明确指出,慢性失眠在人群中病、慢性疼痛综合征、抑郁、焦虑、糖尿病、肥胖和哮
的患病率为9%~12%,中国睡眠研究会2017年发喘等疾病的危险因素之一[3]。当前对于失眠的治疗
基金项目:国家自然科学基金面上项目(81874422);国家自然科学基金面上项目(81573843)
作者简介:段文喆(—),女,硕士研究生在读,研究方向:中医药治疗脑病的基础与临床研究,E-mail:*************@
通信作者:郭蓉娟(—),女,博士,教授,主任医师,博士研究生导师,研究方向:中医药防治脑病的基础与临床研究,E-mail:
******@
世界中医药 2022年5月第17卷第9期·1247·
艹
仍以药物干预为主,代表性药物为苯二氮卓类药物,GeneCards数据库(/)、在
这类药物起效速度快,对失眠症改善明显,然而,长线人类孟德尔遗传数据库(OnlineMendelianInherit-
期使用该药物存在精神错乱、认知障碍、药物成瘾性anceinMan,OMIM)(/)、Drugbank
和戒断反应等不良反应[4]。舒眠胶囊是一种中成数据库(/)、DisGeNET数
药,由酸枣仁、柴胡、白芍、合欢皮、合欢花、僵蚕、蝉据库(/)、中医药整合药理
蜕和灯心草8味中药组成,因其较好的临床疗效和学研究平台(IntegrativePharmacology-basedResearch
良好的依从性而被广泛应用于临床[5]。因此,探究PlatformofTraditionalChineseMedicine,TCMIP)(ht-
舒眠胶囊治疗失眠的作用机制具有重要意义。tp://)查找失眠的相关靶点,去重后
网络药理学基于人工智能和大数据背景,运用在Uniprot中转化为对应基因名。
数据库搜索、计算机模拟等技术,整合已知的临床、 交集靶点的筛选 在微生信(http://www.
实验数据,预测药物治疗疾病的成分、靶点和通路,/)
揭示三者的相互关系网络,,绘
机制的初步探究[6]。本研究采用网络药理学方法解制韦恩图。
释舒眠胶囊和失眠的网络关系, 蛋白质-蛋白质相互作用网络分析 基于
失眠的调控机制,利用分子对接技术验证预测。基STRING数据库(https://string-/)
于网络药理学和分子对接探究舒肝解郁胶囊治疗失下靶点蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-proteinIn-
眠作用机制流程见图1。teraction,PPI),设置物种为人(homosapines),最高
置信度>,
网络,用拓扑方法评估核心网络,以“节度值(Degree
DC)大于2倍中位数”为筛选条件,满足筛选条件的
靶点为舒眠胶囊发挥作用的核心靶点蛋白。
基因本体富集分析和京都基因和基因组百科
全书富集分析 对核心靶点进行基因本体(Gene
Ontology,GO)富集分析和京都基因和基因组百科全
书(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes,
KEGG)富集分析,分析平台为DAVID数据库(ht-
tps:///),分析结果以气泡图形式
呈现,探究舒眠胶囊治疗失眠可能的作用机制。
“有效成分-靶点-疾病”网络构建及分析 基
图1 ,构建舒眠胶囊中药组成、有
治疗失眠作用机制流程效成分与作用靶点间相互作用的网络图,结合失眠
1 资料与方法相关靶点,形成舒眠胶囊与失眠相互作用的网络图,
舒眠胶囊化合物、作用靶点检索 通过中药系对后者所形成的“有效成分-靶点-疾病”网络进行分
统药理学数据库与分析平台(TraditionalChineseMed-析评估,设置“节度值(DegreeDC)>2倍中位数”,
icineSystemsPharmacologyDatabaseandAnalysisPlat-筛选舒眠胶囊治疗失眠症的主要活性成分。
form,TCMSP)() 核心靶点的分子对接模拟验证 利用Discov-
胶囊8味中药的有效成分和作用靶点,筛选条件为口eryStudio软件,
服生物利用度(OralBioavailability,OB)≥30%、
性(DrugLikeness,DL)≥,采用SwissTargetPre-验证,二者的结构信息分别来源于RCSBPDB数据库
diction数据库及文献检索等方法进行补充检索,基于(/)和Pubchem数据库(ht-
Unitprot数据库(/)将靶点tps:///)。
蛋白转化为对应基因名。结合文献纳入原儿茶酸、儿2 结果
茶醛、霉酚酸内酯等经文献报道的药物化合物[7-8]。 舒眠胶囊有效成分筛选 共收集到41个有效
疾病靶点预测 以“Insomnia”为关键词,检索成分,297个药物靶点。见表1。
·1248·WORLDCHINESEMEDICINE ,,
表1 舒眠胶囊中潜在活性成分
口服生物利
编号化合物编码化学成分类药性药材归属
用度(%)
BS2MOL001919(3S,5R,8R,9R,10S,14S)-3,17-dihydroxy-4,4,8,10,14-pentamethyl-2,3,5,
6,7,9-hexahydro-1H-cyclopenta[a]phenanthrene-15,16-dione
、酸枣仁
BS4MOL000358Beta-
、灯心草
、柴胡、僵蚕
BS5MOL000492(+)-
CH4MOL0045983,5,6,7-tetramethoxy-2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)
CH8MOL004653(+)-
CH9MOL004718α-
、僵蚕
DXC3MOL0061497-hydroxy-8-methyl-4-vinyl-9,10-dihydrophenanthrene-1-
DXC4MOL0078952,8-dihydroxy-1,7-dimethyl-6-ethenyl-10,11-dihydrodibenz[b,f]-
DXC5MOL0078981,8-dimethyl-4-vinyl-9,10-dihydrophenanthrene-2,7-
DXC6MOL0078992,8-dihydroxy-1,6-dimethyl-5-ethenyl-9,10-
DXC8MOL0079055-(1-methoxyethyl)-2,6-dihydroxy-1,7-dimethyl-9,10-
DXC9MOL0079073,7-dihydroxy-2,8-dimethyl-9,10-dihydrophenanthrene-4-
DXC10MOL0079151-hydroxyethyl)-2,6-dihydroxy-1,7-dimethyl-9,10-
DXC11MOL0079178-hydroxy-2-methoxy-1,6-dimethyl-5-ethenyl-9,10-
DXC12MOL0079182-hydroxy-7-methoxy-1,8-dimethyl-5-ethenyl-9,10-
SZR1MOL001522(S)-
HHH1———KuromaninChloride——————合欢花
HHP1———MachaerinicAcidMethylEster——————合欢皮
疾病靶点采集 共得到失眠症相关基因失眠相关靶点1295个,取交集获得120个交集靶
1295个。点。见图3。
“药物-有效成分-靶点”网络模型的构建 PPI关系网络分析 来自STRING平台(120
眠胶囊药物-有效成分-靶点可视化网络包括346个个节点,380条边),PPIenrichmentp-value:<-
节点,988条相互关系。图中的红色圆形、绿色菱16,averagenodedegree:,-
形、蓝色三边形分别代表舒眠胶囊的8味中药,41efficient:。(105个节点、
个有效成分和297个药物靶点。见图2。380条边),节点越大,颜色越深,则Degree值越高。
交集靶点筛选 舒眠胶囊药物靶点297个和见图4。
世界中医药 2022年5月第17卷第9期·1249·
图3 舒眠胶囊-失眠靶点韦恩图
图2 舒眠胶囊药物-有效成分-靶点可视化网络图4 核心靶点PPI网络
获得14位靶点为核心靶点。Degree值排名前路、肿瘤坏死因子信号通路磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白
6位的靶点为APP、PIK3R1、TNF、CXCL8、AKT1、激酶B(Phosphatidylinositol-3-kinase-proteinKinase
IL6,因APP靶点与失眠疾病的相关性过低,选取后B,PI3K/AKT)信号通路与失眠发生机制密切相关,
5位靶点作为舒眠胶囊治疗失眠的关键靶点进行分且3条通路均为炎症相关通路。PIK3R1、TNF、CX-
子对接。见表2。CL8、AKT1、IL6均出现在Toll样受体信号通路,APP
表2 舒眠胶囊治疗失眠核心靶点信息未富集在前10位通路中。见图6。
靶点蛋白名称度值
APPAmyloid-betaprecursorprotein(β-淀粉样蛋白30
前体蛋白)
PIK3R1Phosphatidylinositol3-kinaseregulatorysubunit24
alpha(磷脂酰肌醇-3激酶调节亚基1)
TNFTumornecrosisfactor(肿瘤坏死因子)23
CXCL8Interleukin-8(白细胞介素-8)22
AKT1RAC-alphaserine/threonine-proteinkinase20
(RAC-α丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)
IL6Interleukin-6(白细胞介素-6)18
RELATranscriptionfactorp65(转录因子p65)18
F2Prothrombin(凝血酶原)18
TP53Cellulartumorantigenp53(细胞瘤抗原p53)18
VEGFAVascularendothelialgrowthfactorA(血管内15图5 GO生物过程富集分析
皮生长因子A)
CXCL10C-X-Cmotifchemokine10(C-X-C亚家族趋15
化因子配体10)
ADCY2Adenylatecyclasetype2(腺苷酸环化酶2)15
IL1BInterleukin-1beta(白细胞介素-1β)14
CHRM2MuscarinicacetylcholinereceptorM2(毒蕈碱13
型乙酰胆碱受体M2基因)
GO富集分析及KEGG通路富集分析 结果
显示,涉及的生物过程主要包括RNA转录、炎症反
应、脂多糖介导的细胞反应等。见图5。
前10位通路的P值(富集显著性)均小于
,表示分析可信度高。其中,Toll样受体信号通图6 KEGG通路富集分析
·1250·WORLDCHINESEMEDICINE ,,
图7 有效成分-疾病-靶点可视化网络
“舒眠胶囊有效成分-失眠-靶点”网络模型的表3 舒眠胶囊治疗Insomnia关键有效成分信息
构建及分析 舒眠胶囊与失眠PPI网络涉及8味中编号化合物代码化合物名称度值分子结构
药,35个活性成分,120个交集靶点和1个疾病,分A4MOL000098Quercetin(槲皮素)99
别用红色圆形、绿色菱形、蓝色三角形和黄色正方形
表示。见图7。获得的18个活性成分可能是舒眠
胶囊治疗失眠的主要活性成分,选取Degree值前8A3MOL000422Kaempferol(山柰酚)95
位的主要活性成分作为舒眠胶囊的关键活性成分进
行分子对接。见表3。
分子对接模拟验证 所有对接的最低结合能DXC12MOL0079182-hydroxy-7-methoxy-1,26
结果均小于0,说明配体与受体均可自发结合,其中8-dimethyl-5-ethenyl-9,
10-dihydrophenanthrene
PIK3R1蛋白与9个小分子结合的最低结合能均小(2-羟基-7-甲氧基-1,
于-5kJ/mol,结合效果整体要优于其他4种,而8-二***-5-乙基-9,10-
二氢菲)
CXCL8蛋白结合效果较差。A3(山柰酚)、DXC4(灯
心草菲类衍生物)与5位靶点基因的结合能均小于BS4MOL000358Beta-sitosterol(β-谷甾25
醇)
阳性药物,A4(槲皮素)、DXC2(木犀草素)、DXC11
与4位靶点基因的结合能均小于阳性药物,A4、A3、
DXC2、DXC11及DXC4可能是舒眠胶囊治疗失眠的DXC2MOL000006Luteolin(木犀草素)24
关键成分。见图8。
PIK3R1与DXC4在Val851形成氢键,且作用
Å;TNF与A3在Tyr151形成氢键,且作DXC11MOL0079178-hydroxy-2-methoxy-1,23
6-dimethyl-5-ethenyl-9,
Å;CXCL8与DXC5无氢键作用,这10-dihydrophenanthrene
可能是结合力不高的原因;AKT1与A4在Ala123、(8-羟基-2-甲氧基-1,
6-二***-5-乙基-9,10-
Glu234和Asp292形成氢键,Å、二氢菲)
ÅÅ;IL6与A4在Glu672、Met704和DXC5MOL0078981,8-dimethyl-4-vinyl-9,20
Asp784形成4个氢键,Å、10-dihydrophenanthrene-
2,7-diol(1,8-二***-4-
Å、ÅÅ;PIK3R1与Zolpidem在乙烯基-9,10-二氢菲-2,
Gln859形成氢键,Å。见图9~7-二醇)
14(A:小分子-蛋白对接,B、C:小分子与蛋白对接DXC4MOL0078952,8-dihydroxy-1,7-19
dimethyl-6-ethenyl-10,
细节)。11-dihydrodibenz[b,
3 讨论f]-oxepin(2,8-二羟
基-1,7-二***-6-乙
舒眠胶囊治疗失眠疗效确切,多项随机对照试基-10,11-二氢二苯
验结果显示,舒眠胶囊对比阳性药物,在失眠治疗中[b,f]-氧杂环化)
世界中医药 2022年5月第17卷第9期·1251·
图12 AKT1-A4分子对接
图8 有效成分-核心靶点分子对接结果示意
图13 IL6-A4分子对接
图9 PIK3R1-DXC4分子对接
图14 PIK3R1-Zolpidem分子对接
与单***类神经递质水平增加、神经递质合成中的氨
基酸代谢改变相关。柴胡是伞形科植物柴胡的干燥
根,具有疏肝解郁的功效,研究显示,柴胡中的柴胡
图10 TNF-A3分子对接皂苷通过促进脑脊液中5-羟色***的分泌改善失
眠[11]。2021年西安交通大学医学部的一项实验
中,梁凡凡等[12]将舒眠胶囊分别喂给戊巴比妥钠给
药小鼠和PCPA失眠大鼠,结果显示,舒眠胶囊具有
镇静、催眠的作用,其具体作用机制与提高脑组织伽
马氨基丁酸水平、降低葡萄糖水平、上调海马5-羟
图11 CXCL8-DXC5分子对接色***1a受体蛋白的表达相关。
有效率更高[9]。中医将失眠称为不寐, 舒眠胶囊富集分析 根据GO富集与KEGG
火伤阴,动摇心神,神不安而不寐。本方可用于肝郁通路富集结果,舒眠胶囊通过多个途径起治疗作用。
伤神所致的失眠症,其中酸枣仁和柴胡以其宁心安排除癌症等通路后,结合失眠的发病过程与常见信
神、疏肝解郁的功效共为君药;白芍、合欢皮、合欢花号通路,舒眠胶囊可能通过以下3条炎症介质相关
3药为臣,养血柔肝、解郁安神;僵蚕归肝、肺、胃经,通路发挥作用。
息风止痉、化痰散结,蝉蜕归肺、肝经,散风除热、疏Toll样受体(TLRs)信号通路是一个受体家族,
肝解痉,二药共调肝脏,祛痰熄风,为佐药;灯心草性参与病原体识别和宿主防御,其上游为内源性(损
寒,既可清心火,又可利小便以引导心火下降,为使伤相关分子模式,DAMPs)或外源性(病原体相关分
[13]
药。诸药配合可达疏肝解郁、宁心安神之效。子模式,PAMPs)配体。TLRs中的TLR4通路已
酸枣仁为养心安神之要药,有效成分包括酸枣被证明可以触发和调节神经炎症反应[14]。研究表
仁总皂苷、总黄***、总生物碱等化合物,已被证实具明,睡眠剥夺增强了TLR4和其下游MyD88的过表
有催眠、镇静作用。Yan等[10]酸枣仁水提物联合戊达,MyD88通过触发核因子κB和促分裂原活化的
巴比妥钠喂给失眠模型小鼠,结果显示,小鼠睡眠潜蛋白激酶(MAPK)的表达,上调促炎症基因的表
伏期显著缩短,睡眠时间明显增加,其催眠作用可能达[15]。
书
·1252·WORLDCHINESEMEDICINE ,,
TNF是免疫系统重要的细胞因子, 舒眠胶囊的成分分析 槲皮素、山柰酚和木犀
路的激活与细胞凋亡、细胞成活、炎症和免疫等生物草素均为黄***类化合物,实验表明,黄***类化合物可
过程相关[16]。当TNF含量正常时,TNF通过节律通过消除自由基、抗氧化作用而抑制炎症、调节免
性表达调控睡眠觉醒节律,延迟非快速眼动睡眠的疫[27]。槲皮素是自然界分布最广的类黄***化合物,
觉醒时间,当TNF含量过高时,也发挥抑制正常睡具有抗炎、降低细胞毒性、增加5-羟色***水平、抑制
眠的作用[17],因此推测TNF信号通路与睡眠关系神经递质伽马氨基丁酸传递等作用[28]。木犀草素
密切。是灯心草经乙酸乙酯提取后含量最大的成分,已知
PI3K/AKT信号通路的下游基因为IL-6、TNF对各种神经疾病如癫痫和阿尔茨海默病