基于网络药理学与分子对接探讨黄芪-当归治疗年龄相关性黄斑变性的作用机制.docx

    基于网络药理学与分子对接探讨“黄芪-当归”治疗年龄相关性黄斑变性的作用机制    孟欢 刘自强 韩梦雨 农璐琪 金明Summary 目的：通过网络药理学和分子对接方法探讨中药“黄芪-当归”治疗年龄相关性黄斑变性（AMD）的作用机制方法：借助中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）获取中药黄芪、当归的有效成分与作用靶点，使用Uniport数据库进行基因ID的注释，在GeneCards、OMIM数据库中查找AMD的相关基因使用Cytoscape 3.7.2将药物-关键有效成分-疾病靶点网络可视化，在String数据库平台构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，再利用Metascape基因本体（GO）富集分析和京都基因和基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，使用AutoDock4.2.6软件对关键靶点蛋白及有效成分进行分子对接验证结果：通过筛选，得到黄芪-当归有效成分22个，与AMD相关的关键有效成分14个，黄芪-当归与AMD的共同基因靶点52个;PPI中核心基因依次为CASP3、IL6、VEGFA、EGFR、ESR1等;GO功能富集得到1 064個条目，生物学过程主要涉及细胞凋亡、对类固醇激素的反应、活性氧代谢、对脂多糖的反应等;KEGG富集分析后得到119条信号通路，与癌症的通路、流体剪切力与动脉粥样硬化、HIF-1信号通路、TNF信号通路、VEGF信号通路等机制相关;分子对接结果表明，核心有效成分可与靶点蛋白形成构象能量较低、结构稳定的对接。

结论：“黄芪-当归”治疗AMD具有多成分、多靶点、多通路的特点，为进一步研究AMD的治疗提供了思路Key 黄芪;当归;年龄相关性黄斑变性;机制;网络药理学;分子对接Mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix on Age-related Macular Degeneration Based on Network Pharmacology and Molecular DockingMENG Huan1，LIU Ziqiang1，HAN Mengyu1，NONG Luqi1，JIN Ming2（1 Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100029，China; 2 China-Japan Friendship Hospital，Beijing 100029，China）Abstract Objective：To explore the mechanism of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix in the treatment of age-related macular degeneration（AMD） based on network pharmacology and molecular docking.Methods：The active ingredients and targets of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were obtained from TCMSP，and Uniport was used to annotate gene IDs.AMD-related genes were screened out in GeneCards and OMIM.Cytoscape 3.7.2 was used to visualize the drug-key active ingredient-disease target network and protein-protein interaction（PPI） network was plotted by String.Metascape was used to perform Gene Ontology（GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG） enrichment analyses.AutoDock 4.2.6 was used for molecular docking of key target proteins to active ingredients.Results：Twenty-two ingredients of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix were screened out，14 of which were key active ingredients related to AMD.There were 52 common gene targets of drugs and the disease.The core genes in the PPI network were CASP3，IL6，VEGFA，EGFR，ESR1，etc.GO function enrichment resulted in 1 064 entries，with biological processes mainly involving apoptosis，response to steroid hormones，active oxygen metabolism，and response to lipopolysaccharide.KEGG enrichment yielded 119 signaling pathways，which were related to cancer pathway，fluid shear force and atherosclerosis，HIF-1 signaling pathway，TNF signaling pathway，and VEGF signaling pathway.Molecular docking results showed that the core active ingredients could dock to the target proteins with low conformational energy and stable structure.Conclusion：The therapeutic effect of Astragali Radix and Angelicae Sinensis Radix on AMD is characterized by multiple components，multiple targets，and multiple pathways.This study is expected to provide a scientific basis for further research on the treatment of AMD.Keywords Astragali Radix; Angelicae Sinensis Radix; Age-related macular degeneration; Mechanism; Network pharmacology; Molecular docking：R285;R276.7：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2022.07.008年龄相关性黄斑变性（Age-related Macular Degeneration，AMD）是一种难治性眼底病变，以年龄为主要危险因素，临床根据有无脉络膜新生血管（Choroidal Neovascularization，CNV）分为干性与湿性2型，分别以眼底黄斑部玻璃膜疣、地图样萎缩及视网膜色素上皮（Retinal Pigment Epithelium，RPE）脫离、黄斑部出血水肿为主要特征表现，是全球第三大致盲因素，我国AMD患病人数预计在2050年达5 519万人，严重危害中老年人视力健康[1]。

目前西医治疗AMD的方法较多，包括抗血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）玻璃体腔内注射、光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT）、激光及手术等[2]，但均为针对CNV的治疗手段，对以地图样萎缩为主要表现的干性AMD尚无有效疗法，且存在治疗频率高、对药物的延迟应答或不应答等不足[3]近年来，中医药在AMD的治疗中彰显了明确的优势，AMD在中医属“视瞻昏渺”“视直如曲”及“暴盲”的范畴，病位在肾、脾、肝，针对其本虚标实的病机，以扶正祛邪为治则，往往能取得较好的疗效，可改善患者视功能、延缓疾病进展黄芪味甘，性微温，被誉为补中益气之要药，来自豆科植物蒙古黄芪或者膜荚黄芪的根，归脾、肺经，具有健脾补中、升阳举陷、益气固表等功效;当归为伞形科植物当归的根，味甘、辛，性温，归肝、心、脾经，具有补血调经，活血止痛等功效，为补血之圣药[4]黄芪、当归相须配伍，是临床非常常用的气血双补药对现代药理学研究表明，黄芪与当归配伍可促进造血干细胞的增殖，通过提高机体免疫力、清除自由基发挥抗衰老作用，还可抑制病变部位血管内膜增生时血管局部的炎症反应[5-7]，因此临床常将二者配伍用于AMD的治疗。

网络药理学是一门以系统生物学、生物信息学和高通量组织学为基础，集药理学和信息网络为一体的综合学科，对预测中药多成分、多靶点、多途径的作用机制有重要意义，在探索药物对疾病的基本作用与机制、分析中医理论及研究中药的应用等方面广泛运用[8-9]因此，本研究采用网络药理学联合分子对接的研究方法，分析中药黄芪-当归治疗AMD的有效成分、作用靶点及参与的生物途径，探讨其可能的疗效机制，以期为今后进一步的实验探索提供理论依据1 资料与方法1.1 药物主要有效成分及作用靶点的获取 借助中药系统药理学数据库与分析平台（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）（http：// Bioavailability，OB）≥30%、类药性（Drug Likeness，DL）≥0.18，进一步筛选其主要有效成分和作用靶点在Uniport数据库中对药物作用靶点进行标准化处理，转化为对应基因1.2 药物-疾病核心靶点的获取 与AMD疾病相关的基因靶点从数据库人类孟德尔遗传研究平台（OMIM，https：//omim.org/）、人类基因信息数据库（GeneCards，https：//www.genecards.org/）中分别检索获取。

以“age-related macular degeneration”为Key分别从中检索相关基因，删除重复后合并将黄芪-当归的药物靶点基因与AMD的疾病相关基因取交集，所得交集基因即为黄芪-当归治疗AMD的核心基因，并对所得结果绘制韦恩图1.3 药物-关键有效成分-疾病靶点网络可视化 黄芪-当归及其关键有效成分与AMD靶点之间作用网络的可视化借助Cytoscape 3.7.2软件实现通过药物与疾病的交集基因再次筛选药物有效成分后，可获得黄芪-当归治疗AMD的关键有效成分，将核心基因与关键有效成分同时导入软件，完成可视化处理1.4 构建蛋白质-蛋白质相互作用网络 药物-疾病交集基因的蛋白质-蛋白质相互作用（Protein-protein Interaction，PPI）网络分析由String数据库（https：//string-db.org。