基于网络药理学与GEO差异基因芯片数据探讨芦丁治疗脊髓损伤的作用机制

为了探究芦丁治疗脊髓损伤的作用机制,基于网络药理学和GEO差异基因芯片数据分析,结合体内实验,筛选芦丁对脊髓损伤的作用靶点.首先通过TCMSP、Swiss Target Prediction和SuperPred数据库获得芦丁的作用靶点,同时采用GEO差异基因、CTD、OMIM、PharmGkb疾病数据库获取脊髓损伤的疾病靶点;然后应用Cytoscape软件采用蛋白互作的方式筛选芦丁治疗脊髓损伤的核心靶点,并采用R语言对核心靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析;最后采用Rutgers MASCIS脊髓损伤撞击器建立大鼠急性脊髓损伤模型,芦丁干预3 d后采用BBB运动评分法对大鼠后肢运动功能进行评价,采用酶联免疫吸附测定法检测脊髓中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和NF-κB的表达水平以及ROS和MDA含量.结果发现:(1)芦丁共有56个对应的蛋白靶点,脊髓损伤筛选到4 624个疾病靶点,合并后得到5个核心靶点,即CASP3、ESR1、GSK3B、IL-6、MTOR;(2) GO功能主要集中在对氧化应激的反应、活性氧代谢过程、NF-κB结合等,KEGG通路分析显示,芦丁治疗脊髓损伤相关的通路包括PI3K-Akt信号通路、AMPK信号通路、HIF-1信号通路等;(3)分子对接实验和分子动力学模拟表明,芦丁与5个核心靶点均有良好且稳定的结合;(4)体内实验结果显示,脊髓损伤后使用芦丁进行药物干预处理可以降低脊髓的含水量,减少炎性因子和氧化应激因子的产生.上述结果证实,芦丁可以通过多个靶点以及多条通路在治疗脊髓损伤中发挥抗炎和抗氧化作用.

基于网络药理学与GEO差异基因芯片数据分析小白菊内酯治疗宫颈癌的分子机制

目的利用网络药理学结合GEO基因芯片分析的方法以及细胞实验研究小白菊内酯治疗宫颈癌的分子机制。方法首先利用GEO数据库获取宫颈癌芯片数据,再通过R软件获得其差异基因,同时绘制火山图。利用Swiss Target Prediction、SuperPred和HERB数据库收集小白菊内酯的作用靶点。通过GEO差异基因、Malacards、PharmGkb、CTD、DrugBank和DisGeNET数据库收集宫颈癌的疾病靶基因,利用Cytoscape 3.7.2软件制作药物–活性成分–靶点–疾病网络图,通过String数据库和Cytoscape3.7.2软件对交集基因进行蛋白相互作用(PPI)网络富集分析。利用R语言的clusterfiler程序包对小白菊内酯治疗宫颈癌的潜在作用靶标进行基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析。最后,通过人宫颈癌HeLa细胞模型验证小白菊内酯的作用机制。结果获取88个小白菊内酯靶基因,8167个宫颈癌的疾病靶点,26个差异基因,3个在宫颈癌中表达上调,23个在宫颈癌中表达下调。PPI网络以及拓扑分析结果显示,Toll样受体4(TLR4)、前列腺素内过氧化物酶2(PTGS2)、人细胞色素p450家族成员2C9(CYP2C9)、细胞色素P4503A4酶(CYP3A4)、组蛋白脱乙酰基酶2(HDAC2)、溴结构域包含蛋白2(BRD2)和溴结构域包含蛋白4(BRD4)是小白菊内酯治疗宫颈癌的7个核心基因。GO富集分析得出小白菊内酯影响的生物学过程(BP)有452个,包括对外源性刺激的反应、雌激素代谢过程等,作用的细胞组合(CC)有43个,包括组蛋白脱乙酰酶复合物、组蛋白甲基转移酶复合物等,作用的分子功能(MF)有41个;KEGG通路富集分析结果显示小白菊内酯治疗宫颈癌可能涉及药物代谢–细胞色素P450、细胞色素P450对异种物质的代谢及Toll样受体信号通路等信号通路。MTT实验证明,小白菊内酯以剂量相关的方式抑制HeLa细胞的增殖,IC50值为6μmol/L。结论小白菊内酯能够明显抑制Hela细胞增殖,作用机制可能涉及多个靶点和多条通路。

基于GEO差异基因分析及网络药理学探究真人养脏汤治疗活动性溃疡性结肠炎的分子机制研究

目的通过GEO差异基因分析及网络药理学探究真人养脏汤治疗活动性溃疡性结肠炎的分子机制。方法从GEO数据库检索溃疡性结肠炎,选择成年人活动期样本,并下载相关样本文件,再以R语言进行差异基因分析,获得相关靶点;从TCMSP数据库检索真人养脏汤各组成有效化合物成份及其对应的相关靶点,提取差异基因与相关药物靶点的交集,在STRING数据库中查询其蛋白互相作用网络(PPI),使用Cytoscape软件构建“药物-成分-靶点”调控网络并提取核心靶点,再利用R语言对其进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。结果筛得差异基因1097个,查得真人养脏汤中有效成分141个,对应靶点258个;从其中36个交集靶点中筛选出PPI核心靶点10个,关键靶点涉及白介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF)、基质金属蛋白酶9(MMP9),基因显著富集于对脂多糖反应、受体配体活动、信号受体激活因子活性等分子功能。通路主要富集于肿瘤坏死因子(TNF)、白介素17(IL-17)、核转录因子κB(NF-κB)信号通路。结论真人养脏汤治疗UC具有多靶点、多通路等特点,尤其在炎性反应通路及免疫相关通路发挥重要作用。

基于数据挖掘及体外实验探讨复方中药治疗肥胖的机制及药效

目的 基于生物信息学及体外药效研究,分析复方中药治疗肥胖的作用机制及疗效,为常用中药的创新应用提供依据。方法 运用TCMSP数据库获取中药复方制剂的活性成分及靶点,通过GEO数据库筛选差异基因芯片数据,绘制火山图。通过Cytoscape3.8.0构建活性成分与肥胖的差异基因靶点图,创建蛋白互作网络,进行GO、KEGG通路富集分析。最后采用MTT及Annexin V-FTIC/PI流式细胞术验证细胞生存及促凋亡效果。结果 获得中药复方制剂治疗肥胖的活性成分共204个,主要成分为槲皮素、山奈酚、木犀草素、黄芩素等;肥胖相关差异基因28个,对差异基因进行PPI拓扑网络构建,GO、KEGG通路涉及与胰岛素、激素、脂质及糖代谢相关的通路。MTT证实药物对3T3-L1小鼠前脂肪细胞有显著的浓度-时间依赖关系,72 h的IC50值为2.395 mg/mL;并可诱导前脂肪细胞的早期凋亡。结论 该研究提供了复方中药治疗肥胖的重要分子靶标、通路及作用机制,并进行体外药效学研究,为中药的临床应用提供了依据。

运用生物信息学及分子对接探讨熊果酸治疗宫颈癌的分子机制

目的采用生物信息学及分子对接术探讨熊果酸治疗宫颈癌的分子靶点和作用机制。方法运用TCMSP、DrugBank数据库检索熊果酸的疾病潜在靶点。在GeneCards及GEO数据库检索疾病“cervical cancer”,限定物种为“Homo sapiens”,通过分析筛选,得到GSE63514基因表达谱芯片数据,综合筛选得到熊果酸治疗宫颈癌的潜在靶点共39个。通过Cytoscape3.8.0软件下BisoGenet及CytoNCA插件创建靶点基因蛋白互作网络,并进行药物与疾病基因的GO和基因-KEGG通路分析。利用AutoDock进行分子对接,预测熊果酸和疾病核心靶点的结合度,利用PyMOL软件绘图。结果熊果酸治疗宫颈癌共39个潜在靶点,GO功能1171条,KEGG通路172条,筛选出与肿瘤相关的主要信号通路有:pathways in cancer、TNF signaling pathway、PI3K-Akt signaling pathway、p53 signaling pathway、apoptosis等。成功验证熊果酸小分子与RELA、JUN、CDKN1A、ICAM1、STAT3、NFKBIA基因的分子对接。结论通过生物信息学等方法,揭示熊果酸通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、抗血管生成及抗炎等相关基因及通路发挥多靶点和多通路的抗宫颈癌作用。

基于生物信息学和分子对接探讨“柴胡-黄芩”治疗IgA肾病机制的研究

目的:利用生物信息学和分子对接技术探讨“柴胡-黄芩”药对干预IgA肾病差异表达基因的调控机制及物质基础。方法:筛选差异表达基因综合数据库GEO中IgA肾病基因样本,在中药系统药理学数据库与分析平台TCMSP上筛选“柴胡-黄芩”药对的活性成分,将IgA肾病的差异基因和“柴胡-黄芩”药对的靶标蛋白取交集,用Cytoscape软件构建调控网络和蛋白相互作用网络,并进行拓扑结构分析及关键靶点筛选关键节点。利用PyMoL及AutoDock Vina软件对主要活性成分及高频靶标进行分子对接验证。用R i3863.6.2对交集基因进行GO富集分析和KEGG富集分析。结果:分析IgA肾病患者与正常人相比的差异基因,得到明显影响和改变的基因共347个,其中上调基因104个,主要富集在炎症反应中细胞纤维化、TNF信号通路和MAPK信号通路。从柴胡、黄芩中筛选槲皮素、山柰酚、黄芩素等38个活性成分,作用于JUN、MYC、CDKN1A等20个IgA肾病差异表达基因靶点,调节晚期糖基化终末产物及其受体(AGEs-RAGE)介导的信号通路、IL-17信号通路、TNF信号通路等多种生物过程。结论:“柴胡-黄芩”的有效成分通过多个靶点、多条通路药干预IgA肾病差异基因表达。