Mechanismus des Drynaria-Rhizoms von Herba Cistanches-Epimedium Herb-Fortune bei der Behandlung von Osteoporose basierend auf Netzwerkpharmakologie und molekularem Docking

Abstrakt:

Ziel: Untersuchung des Mechanismus von Herba cIstanches - Epimedium-Kraut - Fortune's Drynaria-Rhizom bei Osteoporosevon networkpharmacology.

Die Methoden der Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP) wurden verwendet, um die Hauptkomponenten und Ziele von zu findenherba cistanches-epimediumDrynaria-Rhizom von Herb-Fortune, und die Geen Cards-Datenbank wurde verwendet, um die Zielgene für Osteoporose zu finden. Venny2.1.0 wurde für die Genkreuzung verwendet, die String-Datenbank wurde für die Proteininteraktion verwendetNetzwerkanalyseCytoscape wurde verwendet, um ein Aktivitäts-Komponenten-Ziel-Netzwerkdiagramm zu erstellen, die David-Datenbank wurde für die GO-Anreicherungsanalyse und die KEGG-Signalweganalyse verwendet und molekulares Docking wurde durchgeführt.

Ergebnisse Es gab 46 wirksame Komponenten in Herbaci-stanches-epimediumHerb-Fortune's Drynaria-Rhizom und 225 gemeinsame Ziele mitOsteoporose. Suchilacton, Quercetin, Luteolin, Kaempferol, Eriodictyol, Eriodyctiol und Naringenin waren die Kernkomponenten, AKT1, ERS2, MMP-9, AR und mTOR waren die Kernziele. Die GO-Anreicherung zeigte 489 biologische Prozesse (BP), 53 zelluläre Komponenten (CC) und 100 molekulare Funktionen (MF). Die Ergebnisse von KEGG zeigten, dass 149 Krebs-Signalwege, PI3K-Akt-Signalwege, Östrogen-Signalwege usw. erhalten wurden. Die Ergebnisse des molekularen Andockens zeigten, dass MMP -9 gut an Suchilacton, Quercetin, Luteolin und Kaempferol binden konnte.

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AbschlussHerba Cistanches-Epimedium Herb-FortunesDrynaria-Rhizom hat eine Multi-Target-Wirkung aufOsteoporose. Die wirksamen Bestandteile des Arzneimittels können regulierenosteoporosebezogene Zielevon mehreren Wegen zur Behandlung von Osteoporose.

Schlüsselwörter: Herba Cistanche; Epimediumkraut; Fortunes Drynaria-Rhizom; Netzwerkpharmakologie; Molekulares Andocken; Wirkmechanismus

Osteoporose (OP)ist einmetabolische Knochenerkrankunggekennzeichnet durch systemischen Knochenschwund und UngleichgewichtOsteoblastenund Osteoklasten.

Die klinischen Manifestationen sindreduzierte Knochendichte,erhöhte Knochenbrüchigkeitund leichte Brüche. Die OP-Inzidenz nimmt mit zunehmendem Alter deutlich zu. Studien haben gezeigt, dass die Inzidenzrate von OP bei Menschen unter 50 Jahren 15 bis 50 % beträgt, während die Inzidenzrate bei über 60-Jährigen auf über 56 % ansteigt. Verschiedene durch OP verursachte klinische Symptome haben das gesunde Leben älterer Menschen erheblich beeinträchtigt.

Die moderne Medizin weist immer noch gewisse Einschränkungen aufBehandlung von OP, Undsynthetische Drogenhabe auch bestimmteNephrotoxizität. Die traditionelle chinesische Medizin spielt eine immer wichtigere Rolle bei der Behandlung von Krankheiten wie OP, einschließlich Epimedium, Cistanche und anderen chinesischen Kräuterheilmitteln. Unter ihnen hat Rehmannia glutinosa eine spezifische agonistische Aktivität des Cannabinoid-Typ-2-Rezeptors (CB2R) und kann durch CB2R reguliert werden. Funktionen von Osteoblasten und Osteoklasten [1]. Epimedium und Cistanche deserticola wirken tonisierend auf die Nieren und regenerieren die Essenz und werden häufig in Kombination mit anderen pflanzlichen Arzneimitteln zur Behandlung von OP eingesetzt. Diese Studie verwendetNetzwerkpharmakologieMethoden zur Erkundung der potenziellen Ziele vonCistanche deserticola-Epimedium-Drynariaefür die Behandlung von OP und erläutert die Wege, Wege, Moleküle usw., die auf OP wirken, mit dem Ziel, OP-Therapeutika in der Klinik weiterzuentwickeln. Bringen Sie neue Ideen mit.

1 Materialien und Methoden

1.1 Datenquellen

Zu den an dieser Studie beteiligten netzwerkpharmakologischen Datenbanken und Software gehören die TCMSP-Datenbank (https://old.tcmsp-e.com/), die Pubchem-Datenbank (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov) und die Swiss Target Prediction-Datenbank (http://swisstarget-prediction.ch/), Venny2 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html), Metascape (https://metascape.org) und Cytoscape v3 .9.0 Software (https://cytoscape.org/).

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1.2 Methoden

1.2.1 Screening von Wirkstoffen und Angriffspunkten von Arzneimitteln

Die TCMSP-Datenbank der Pharmakologiedatenbank und Analyseplattform des chinesischen Medizinsystems wurde verwendet, um nach Arzneimittelinhaltsstoffen mit den Schlüsselwörtern Drynaria, Epimedium und Cistanche deserticola zu suchen. Die Hauptbestandteile von Arzneimitteln wurden mit den Bedingungen einer oralen Bioverfügbarkeit (OB) größer oder gleich 30 % und einem Wert der verbindungsähnlichen Arzneimitteleigenschaft (DL) größer oder gleich 0,18 gescreent. Die den einzelnen Inhaltsstoffen entsprechenden Ziele wurden anhand der PubChem-Datenbank und der Swiss Target Prediction-Datenbank ermittelt. Krankheitsziele wurden auf der Grundlage der Geen Cards-Datenbank mit Osteoporose als Betreffwort abgerufen.

1.2.2 PPI-Netzwerkaufbau und Kernziel-Screening

Die Schnittgene von Krankheitszielen und Arzneimittelzielen wurden mit Venny2.1.0 ermittelt und das PPI-Netzwerkdiagramm wurde mit der String-Software erstellt. Das PPI-Netzwerkdiagramm wurde in Cytoscapev3.9.0 importiert, um Kernziele zu überprüfen und ein Netzwerk aus Wirkstoff, Ziel und Krankheit aufzubauen. 1.2.3 GO-Anreicherung und KEGG-Signalweganalyse Um die Rolle von Cistanche deserticola, Epimedium und Drynariae bei der Behandlung von OP zu untersuchen, wurden die Kernziele in die David-Datenbank eingegeben und die Art für das Gen GO auf „Homo sapiens“ beschränkt Anreicherung und KEGG-Signalweganalyse. Die am stärksten angereicherten Elemente wie Zellzusammensetzung (CC), biologischer Prozess (BP), molekulare Funktion (MF) und KEGG wurden gescreent und zur visuellen Analyse in Microbiology Information importiert.

1.2.4 Molekulares Andocken Die chemische Struktur des Kernziels wurde basierend auf der PDB-Datenbank heruntergeladen und im PDB-Format gespeichert. Die 3D-Struktur der Kernkomponente wurde mithilfe der PubChem-Datenbank heruntergeladen. Zur Entfernung von Wasser und kleinen Molekülliganden wurde die Pymol-Software verwendet. Für das molekulare Andocken wurde die Autodock-Software verwendet und die Bindungsenergie berechnet.

2 Ergebnisse

2.1 Wirkstoffe – Ziele und Krankheitsziele von Arzneimitteln

Über die TCMSP-Datenbank wurden insgesamt 46 Wirkstoffe ermittelt, darunter 22 Hauptbestandteile von Epimedium, 18 Wirkstoffe von Drynaria Fortunei und 6 Wirkstoffe von Cistanche deserticola, wie in Tabelle 1 gezeigt.

2.2 Überschneidung von Medikamentenzielen und Krankheitszielen Die Überschneidung von Genen, die mit der Venny-Software ermittelt wurden

Insgesamt gibt es 225 Gene, wie in Abbildung 1 dargestellt. Darunter befinden sich 274 Arzneimittelziele und 3093 Krankheitsziele.

2.3 Aufbau und Analyse des PPI-Netzwerks

Das Proteinnetzwerk wurde über die String-Datenbank erstellt und das Kernzielnetzwerk wurde durch Kernziel-Screening erhalten.

Wie in Abbildung 2 dargestellt, wurden 51 Knoten und 704 Interaktionen erhalten. Die Top-5-Ziele, geordnet nach Gradwert, sind MAPK3, AKT1, TNF, EGFR und SRC.

2.4 Aufbau eines Netzwerks aus Medikamenten, Inhaltsstoffen und Zielkrankheiten

Das Medikament-Inhaltsstoff-Ziel-Krankheitsziel wurde in die Cytoscape-Software importiert und die Daten analysiert, um ein Netzwerkdiagramm zu erstellen (siehe Abbildung 3). Darunter war die Anzahl der Knoten der Hauptbestandteile wie MOL005384 (Suchilacton), MOL000098 (Quercetin), MOL000006 (Luteolin), MOL000422 (Kaempferol), MOL005190 (Eriodictyol), MOL002914 (Eriodyctiol) und MOL004328 (Naringenin) signifikant höher als die anderer Zutaten. Die Hauptziele sind AKT1, ERS2, MMP-9, AR, mTOR usw.

2.5 GO-Anreicherungsanalyse und KEGG-Signalweganalyse

Die GO-Anreicherungsanalyse wurde an 51 Kernzielen durchgeführt und die Analyseergebnisse ergaben 489 BPs, 53 CCs und 100 MFs. Die ersten 15 Elemente jedes Vergleichs wurden verwendet, um eine GO-Anreicherungskarte zu erstellen, die den biologischen Prozess der positiven Regulation der Transkription des RNA-Polymerase-II-Promotors, die negative Regulation der Apoptose, makromolekulare komplexe Zellkomponenten, mitochondriale Zellkomponenten, Proteinkinase-bindende molekulare Funktionen, und sequenzspezifische DNA-bindende molekulare Funktionen des RNA-Polymerase-II-Kernpromotors in der proximalen Region, wie in Abbildung 4 dargestellt.

Die KEGG-Ergebnisse zeigten, dass 149 Signalwege erhalten wurden, darunter der Krebsweg, der PI3K-Akt-Signalweg, der Östrogen-Signalweg, der HIF-1-Signalweg usw. Die 20 wichtigsten Wege wurden für die Durchführung einer KEGG-Analyse verwendet (siehe Abbildung 5).