网络药理学研究中的网络分析技术

网络分析技术是网络药理学研究中的核心技术，通过整合多种学科理论技术对网络药理学研究中相关的分子网络进行多角度多层次的信息挖掘，以准确、客观地查询出能够产生特定药理作用的成分或成分组合、药物或药物组合，以及具有特定生理功能的关键节点、模块等，从而为新药研发、药物作用机制揭示、疾病机制阐释、生物标志物指明等提供有指导价值的信息，尤其对于以阿尔茨海默病为代表的复杂性疾病研究意义更加突出。本文对近年来网络药理学研究中常用的网络分析技术进行了综述。     

网络药理学方法研究石菖蒲治疗神经退行性疾病的作用机制

目的 从系统水平研究石菖蒲治疗神经退行性疾病的有效成分和作用机制.方法 采用计算机网络药理学方法,从中药系统药理学数据库中筛选石菖蒲治疗神经退行性疾病的活性成分,并构建药物-靶标-疾病网络.结果 通过网络药理学方法筛选出石菖蒲活性成分20种,显示该中药化学成分和作用靶点与阿尔茨海默病、抑郁症和帕金森综合征等神经退行性疾病之间存在一定的联系.结论 通过网络药理学方法构建的石菖蒲网络可以将该中药化学成分的聚类、差异以及有效成分与相关靶标及疾病的复杂分子作用机制可视化.     

基于网络药理学的健脾解毒方抗结直肠癌的作用机制研究

目的 基于网络药理学和分子对接研究健脾解毒方的抗结直肠癌作用机制.方法 运用TCMSP、TCMID、ETCM数据库预测健脾解毒方有效成分及其作用靶点,利用GeneCards数据库检索肿瘤相关靶点,并进行药物-疾病靶点匹配.将共同靶点导入Cytoscape 3.7.2构建PPI网络并进行网络拓扑分析筛选关键靶点.通过R ...     

基于网络药理学探讨松花粉抗疟原虫的机制

[目的]应用网络药理学结合生物信息学方法探讨松花粉抗疟原虫的可能机制.[方法]通过检索TCMSP数据库筛选出松花粉活性成分及其相关靶点,并查阅文献进行补充,得到候选有效成分.通过Uniprot数据库将靶点名称转换成基因名称,在GeneCards数据库中寻找疟原虫相关靶点,选择松花粉作用靶点与疟原虫相关靶点的交集筛选出松花粉抗疟原虫的活性成分及作用靶点.利用Cytoscape 3.8.0软件构建松花粉活性成分-作用靶点网络,筛选出关键化合物,通过STRING平台构建靶蛋白相互作用网络,筛选出关键靶点.采用DAVID在线分析平台对靶点基因进行GO富集分析和KEGG代谢通路分析,明确生物学机制.最后利用AutoDockTools 1.5.6和AutoDockVina软件对与抗疟原虫的相关核心靶点进行分子对接.[结果]从松花粉中筛选出10个有效成分及120个作用靶点,其中与疟原虫相关的作用靶点42个,关键靶点6个.功能分析结果显示,交集基因主要集中在氧化还原过程中.与松花粉抗疟原虫有关系的作用通路可能涉及药物代谢-细胞色素P450、细胞色素P450对异生物的代谢、NF-κB信号通路、细胞黏附分子、代谢途径等.分子对接结果显示,核心靶点与山奈酚、谷甾醇、柚皮素、花旗松素和氯化花青素有较强的亲和力.[结论]网络药理学及生物信息学方法对研究松花粉及其类似物的基因靶点、揭示潜在抗疟原虫生物学活性机制、研究疟原虫有关疾病的治疗机制具有重要意义.     

基于网络药理学和分子对接法探索玉屏风散治疗非小细胞肺癌作用机制研究

目的:通过网络药理学和分子对接法,分析玉屏风散治疗非小细胞肺癌的作用机制。方法:检索相关文献和TCMSP数据库,查询玉屏风散的化学成分和作用靶点,查询Genecards、OMIM、DisGeNET、Drugbank等疾病数据库,以"non-small cell lung cancer"为关键词搜索疾病相关靶点,选取与玉屏风散靶点的交集靶点作为研究靶点,采用Cytoscape 3.7.2软件构建活性成分-靶点网络图。利用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络图,进一步通过拓扑参数筛选出治疗核心靶点,并进行GO分析和KEGG信号通路富集分析,最后加以分子对接验证。结果:筛选得到玉屏风散37个活性成分,与疾病共同靶点146个,核心靶点44个。GO分析和KEGG分析表明核心靶点参与影响血管生成、细胞增殖等多种生物过程,作用于AGE-RAGE、IL-17、TNF、MAPK等多种信号通路,分子对接显示核心化合物与靶点具有良好的对接活性。结论:网络药理学分析显示玉屏风散治疗非小细胞肺癌涉及多靶点,多通路作用机制,药物与靶点具有良好的对接活性,可为后续试验研究提供理论依据。     

基于网络药理学的六味地黄丸治疗冠心病的分子机制研究*

目的运用网络药理学分析六味地黄丸治疗冠心病的分子机制。方法 从中药系统药理学分析平台（TCMSP）获得与六味地黄丸中6味中药相关的所有化学成分和作用靶点，运用 Cytoscape 3.2.1软件构建化合物靶点相互作用网络图，利用TTD、Drugbank、DisGeNET数据库筛选冠心病相关的疾病靶点，将冠心病靶点与药物靶点进行Venn分析，筛选出二者的共同靶点，应用STRING平台构建蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络模型。通过DAVID （Version 6.8）数据库对疾病与药物共同靶点进行 Gene Ontology（GO）富集分析、KEGG通路富集分析。结果 共筛选出六味地黄丸的43种主要成分及与治疗冠心病相关的关键靶点85个，靶点主要涉及调节脂多糖代谢、炎症反应、细胞分裂、细胞因子活性、DNA复制及其转录等生物过程，通过参与TNF、HIF-1、PI3K/Akt、Estrogen、TLRs、NF-κB、cGMP-PKG、cAMP等信号通路治疗冠心病。结论 本研究从多角度探索了六味地黄丸治疗冠心病可能的作用机制，揭示了六味地黄丸具有多成分、多靶点和多途径治疗疾病的特点，为其临床应用及进一步研究其药效作用机制奠定基础。     

锦灯笼抗炎活性成分作用机制的网络药理学研究

[目的]预测锦灯笼中抗炎活性成分发挥作用的分子作用机制。[方法]采用反向分子对接方法,将筛选的锦灯笼的活性成分与药物信息数据库Therapeutic Target Database和Drug Bank检索的抗炎作用靶点进行对比分析,归纳总结出锦灯笼活性成分抗炎作用的潜在靶点,并通过MAS3.0对潜在靶点信息进行基因注释,利用Cytoscape3.4.0软件构建锦灯笼活性成分-靶点-通路-疾病网络并分析。[结果]锦灯笼54个活性成分作用于12个炎症靶点,涉及参与信号转导、蛋白水解和炎症反应等16条相关生物过程的代谢通路。[结论]网络药理学的研究方法预测锦灯笼活性成分,从分子水平解释了锦灯笼抗炎的作用机制,并为了中药多成分、多靶点、多通路的药效机制提供了科学依据。     

基于网络药理学的枳实薤白桂枝汤治疗冠心病的分子机制研究

目的基于网络药理学方法研究枳实薤白桂枝汤治疗冠心病的作用机制。方法利用中药系统药理学数据库(TCMSP)筛选与枳实薤白桂枝汤相关的化学成分及其作用靶点;通过OMIM和NCBI数据库获取与冠心病相关的靶点,将疾病靶点与药物靶点进行交集,筛选得到疾病-药物成分共同靶蛋白。应用STRING平台构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络模型;利用Cytoscape软件构建"复方-活性成分-作用靶点-疾病"相互作用网络;运用R语言进行KEGG通路和GO功能富集分析。结果经数据库分析共获得了1801个疾病靶点,42个药物作用靶点。对其中26个共同相关靶点(占枳实薤白桂枝汤靶点的62%)进行分析,发现共有119个生物学过程及58条通路被显著富集。结论枳实薤白桂枝汤治疗冠心病具有多靶点、多通路的特点。其作用机制可能与调控冠心病发展过程中细胞代谢与凋亡、脂质代谢等过程有关。     

网络药理学在中药研究中的应用进展

中药具有多成分、多靶点和整体作用的特点, 网络药理学具有与中药作用类似的特点, 选择网络药理学技术来研究中药的药效物质基础和作用分子机制成为一种趋势。网络药理学技术可以帮助研究人员聚焦所需要研究的蛋白、基因和通路, 成为研究人员常用的筛选工具。主要介绍了网络药理学常用研究方法, 常用数据库和工具, 对网络药理学在中药药效物质基础和作用机制、中药药性理论和中药的毒性作用机制方面的应用进行综述, 并对网络药理学在中药应用中面临的挑战及展望进行总结, 以期为后续网络药理学在中药中的研究提供一定参考。      

基于网络药理学和分子对接探讨密蒙花颗粒剂治疗干眼的作用机制

目的运用网络药理学方法和分子对接技术探究密蒙花颗粒剂治疗干眼可能的作用机制。方法通过运用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选出密蒙花颗粒剂口服生物利用度≥30%和类药性≥0.18的化合物作为候选药效成分,根据TCMSP的"Related Targets"对密蒙花颗粒剂的活性成分的作用靶点进行预测,采用Cytoscape 3.6.0软件构建化合物-靶点网络。通过OMIM、DisGeNET数据库查找干眼相关基因,通过STRING数据库进行蛋白质相互作用分析。通过Venny图将密蒙花颗粒剂活性成分靶点与干眼疾病靶点取交集,得到密蒙花颗粒剂有效活性成分治疗干眼的关键靶点,构建药物-活性成分-关键靶点-疾病网络。使用DAVID数据库对关键靶点进行GO功能注释和KEGG通路富集。运用AutoDock vina 1.1.2软件对选取的密蒙花颗粒剂主要活性成分与关键靶点进行分子对接。结果得到密蒙花颗粒剂对应靶点的活性成分46个,预测作用靶点248个,干眼相关基因237个,密蒙花颗粒剂治疗干眼的关键靶点18个,靶点参与的功能主要有细胞增殖调控、基因表达的调控、细胞凋亡、蛋白磷酸化、免疫反应、衰老、调控细胞炎症相关因子等,作用的主要通路为糖尿病、NOD样受体、Toll样受体、MAPK信号通路等。分子对接的结果显示主要活性成分与获得的有效靶点具有较好结合活性。结论密蒙花颗粒剂可能主要通过抑制炎症相关因子和通路,减轻泪腺组织的炎症,从而达到治疗干眼的目的。     

建立中医药网络心血管病学的思考

随着复杂网络理论研究的进展,对于复杂系统的认识和探索方法已经发生了革命性的变化。基于网络的方法应用在生物医学研究中,产生了网络生物学和网络药理学。心血管系统可以抽象为一个复杂网络,而心血管疾病则可以看作网络结构和功能的损伤所致。中医药治疗心血管疾病确有良好的临床疗效,而其相关机制至今仍未阐明。笔者提出在复杂网络理论、网络生物学和网络药理学指导下,应用网络的方法来研究中医药防治心血管疾病的机制,从而产生一门新的学科——中医药网络心血管病学。本文简单介绍了复杂网络理论、网络生物学和网络药理学,从网络的角度阐发了“病-证-方-药”相关的实质。将网络生物学用于分析心血管疾病和证候,网络药理学用于分析复方和中药,这种基于“网络一网络”的研究方法可以为阐明中医药机制提供新的视角。     

基于网络药理学和分子对接技术探讨续断促进骨折愈合的机制

目的 采用网络药理学以及分子对接技术分析续断促进骨折愈合的机制。方法 通过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)检索续断有效成分,设定口服药物生物利用度(oral drug bioavailability,OB)≥30%和类药性指数(drug like index, DL)≥0.18作为筛选标准,并获得续断有效活性成分的作用基因靶点。在TTD、OMIM、GeneCards、DrugBank、PharmGkb等数据库进行搜索,获取骨折的相关基因靶点。将续断作用靶点与骨折相关基因靶点进行匹配,获取交集得到主要靶点基因。通过EVenn将结果可视化。通过DAVID、STRING数据库等对主要靶点基因进行基因本体(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析以及构建蛋白相互作用网络。通过不同算法获得主要靶点基因中的关键基因。最后通过Pymol、Autoduck等软件进行分子对接,并计算最低结合能、结合位点以及确定定活性口袋。结果 通过TCMSP数据库筛选得到续断有效成分8个,作用靶点63个,删除重复靶点,最终得到作用靶点53个。通过TTD、OMIM、GeneCards、DrugBank、PharmGkb等数据库查询骨折相关作用靶点,得到5 115个相关靶点。通过匹配以及交集分析,获得续断促进骨折愈合的34个作用基因靶点。通过DAVID数据库,分析得到续断治疗骨折的作用基因靶点参与的生物学过程76个、细胞成分20个、分子功能20个。通过STRING数据库,构建续断治疗骨折的蛋白互作网络,共纳入34个基因,79个连接。平均degree参数为4.65。导入Cytoscape软件,通过计算degree以及betweenness,获取续断治疗骨折的关键基因为PTGS2、HSP90AA1、MAPK14。采用对子对接分析发现续断中生物利用度最优的有效成分(E,E)-3,5-Di-O-caffeoylquinic acid、Gentisin、Sylvestroside Ⅲ_qt与关键基因PTGS2、HSP90AA1、MAPK14最低结合能均小于0,并得到结合位点。结论 通过网络药理学及分子对接技术,阐明续断促进骨折愈合的可能的潜在靶点,预测了其发挥药理作用的有效成分以及关键基因。     

基于网络药理学与分子对接探究红景天苷治疗勃起功能障碍的作用机制

<正>红景天是景天属多年生草本植物的根茎,《晶珠本草》记载红景天根茎入药有清热解毒、扶正固本之功效,而红景天苷则是红景天中的主要活性成分,现代药理学研究表明其具有多种药理学活性,包括心血管系统及神经保护、抗炎、抗氧化、抗癌、     

基于网络药理学的健脾祛痰和血方治疗冠心病的分子机制研究

[目的] 以网络药理学作为研究手段，研究健脾祛痰和血方治疗冠心病的作用靶点及信号通路，揭示健脾祛痰和血方治疗稳定型心绞痛的分子机制。[方法] 采用中药系统药理数据库和分析平台（TCMSP）、中医药信息数据库（TCMID）、中药潜在药物靶标数据库（TCM-PTD）检索该方剂对应的药物化合物，通过ChemMapper数据库预测药物靶点，通过TTD、disgenet、human phenotype ontology数据库进行检索，获得冠心病相关靶点，以venny图得到疾病及药物的共同靶点，应用功能蛋白结合网络string平台构建蛋白互作模型，采用cytoscape的cluego插件富集分析，得到该方剂治疗冠心病相关靶标基因及代谢通路。[结果] 获得药物靶点103个，疾病靶点980个，健脾祛痰和血方42个药物靶点与冠心病相关，通过筛选得到主要药物成分9个，最终预测到25个相关的信号通路，在此基础上构建了主要药物成分-病药共性靶点-信号通路共表达网络。[结论] 健脾祛痰和血方可能通过多靶点、多途径干预冠心病稳定型心绞痛，为后续基础及进一步临床研究提供思路和线索。     

Network Pharmacology in Research of Chinese Medicine Formula: Methodology, Application and Prospective

Chinese medicine (CM) is usually prescribed as CM formula to treat disease. The lack of effective research approach makes it difficult to elucidate the molecular mechanisms of CM formula owing to its complicated chemical compounds. Network pharmacology is increasingly applied in CM formula research in recent years, which is identified suitable for the study of CM formula. In this review, we summarized the methodology of network pharmacology, including network construction, network analysis and network verification. The aim of constructing a network is to achieve the interaction between the bioactive compounds and targets and the interaction between various targets, and then find out and validate the key nodes via network analysis and network verification. Besides, we reviewed the application in CM formula research, mainly including targets discovery, bioactive compounds screening, toxicity evaluation, mechanism research and quality control research. Finally, we proposed prospective in the future and limitations of network pharmacology, expecting to provide new strategy and thinking on study for CM formula.     

基于网络药理学和分子对接技术探讨葛花-枳椇子治疗酒精性肝损伤的潜在作用机制

目的: 利用网络药理学和分子对接技术对葛花-枳椇子治疗酒精性肝损伤（ALI）的潜在作用机制进行研究。方法: 先利用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）和Swiss数据库搜集与葛花、枳椇子药材相关的化学成分及作用靶点,并以口服利用度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.18对化合物进行筛选;同时,使用GeneCard、DrugBank数据库获取与ALI相关的靶点,借助韦恩图映射葛花-枳椇子治疗ALI的潜在作用靶点,再采用String数据库和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白相互作用网络及“药材-潜在活性成分-作用靶点”相互作用网络;接着在DAVID和Reactome数据库中对潜在作用靶点进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析;最后,使用AutoDock Vina软件将潜在活性成分与核心靶点进行分子对接验证。结果: 在葛花-枳椇子中,共筛选出21个与疾病相关的潜在活性成分和431个潜在作用靶点,涉及蛋白结合、ATP结合等273种生物功能及磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）信号通路、TNF信号通路等90条KEGG代谢通路和信号转导、免疫系统等362条Reactome通路。分子对接结果显示,21个潜在活性成分与核心靶点蛋白激酶B（Akt）1、肿瘤蛋白p53（TP53）、IL-6均有较好的亲和力。结论: 本研究结果揭示了葛花-枳椇子治疗ALI的多成分、多靶点、多途径的作用特点,并预测了可能的药效物质、关键靶点和作用通路,为其新药开发和作用机制研究提供了理论基础。     

基于网络药理学探讨阿朴菲类生物碱抗抑郁的作用机制

目的:采用网络药理学结合分子对接的方法预测阿朴菲类生物碱抗抑郁作用机制。方法:首先通过CNKI、Pubmed、CAS、Swiss Target Prediction 等数据库获得阿朴菲类生物碱代表性成分和生物碱抗抑郁的潜在作用靶点。对生物碱成分与抑郁症交集靶点进行GO和KEGG分析。采用Cytoscape软件构建蛋白相互作用（PPI）网络图和成分-靶点-通路网络图并利用分子对接进一步验证其相互作用。结果:阿朴菲类生物碱代表性成分主要包括莲碱（roemerine）、蝙蝠葛林碱（menisperine）、无根藤新碱（cassythicine）等,作用于N-甲基-D-天冬氨酸受体亚基基因（GRIN1）、5-羟色胺（5-HT）转运蛋白（SLC6A4）、儿茶酚氧位甲基转移酶基因（COMT）等靶点。涉及神经活性配体-受体相互作用信号通路、5-羟色胺能突触以及cAMP 信号通路等发挥抗抑郁作用。结论:初步预测了阿朴菲类生物碱抗抑郁作用机制,揭示了其多靶点、多通路整合作用的结果。