何首乌基于网络药理学药物性肝损伤机制研究

何首乌基于网络药理学药物性肝损伤机制研究

窦锦明1 荆汉卫 2 王振华 1＊

1潍坊市中医院，山东 潍坊 261031

2潍坊市食品药品检验检测中心，山东 潍坊 261102

[摘要] 目的：运用网络药理学探讨何首乌药物性肝损伤机制。方法：检索TCMSP等获取化合物结构信息，用药效基团匹配法获得潜在药物靶点，进行GO、KEGG、REACTOME富集，蛋白PPI网络聚类和生物过程分析，运用构建化合物-靶点-生物过程-药理作用的网络并进行拓扑学分析。结果：获得化合物24个；靶点32个；GO富集BP 29条、MF 29条和CC 26条，KEGG 9条，REACTOME 86条；蛋白PPI网络聚类分5组和两相生物转化；HBSY网络节点70个、集中度0.358。结论：何首乌蒽醌、二苯乙烯、黄酮可能作用于生物转化一、二相反应相关靶点，导致药物性肝损伤。

[关键词] 何首乌 网络药理学 药物性肝损伤

何首乌Polygonum multiflorum Thunb.干燥块根，解毒，消痈，截疟，润肠通便功效。用于疮痈，瘰疬，风疹瘙痒，久疟体虛，肠燥便秘^[1]。本研究运用网络药理学方法，探讨何首乌药物性肝损伤的可能的物质基础、毒性机制^[2,3]。

1材料与方法

1.1数据库

TCMSP，Pub Chem；PharmMapper，Drug bank，Uni Prot；Metascape，KEGG，REACTOME，Geneontology；STRING。

1.2化合物筛选

检索TCMSP数据库何首乌化合物（MW＜450g/mol），获得蒽醌、二苯乙烯、黄酮化合物。用Pub Chem 数据库进行结构辨析，获得各成分的结构、性质、药效基团。

1.3靶点筛选

化合物疏水、芳环、阳和阴离子、H供体和受体与PharmMapper数据库药效团匹配，取标准评分大于0.6000。从Drug bank、Uni Prot数据库依次筛选靶点信息、结构、功能。

1.3生物功能富集

靶点导入Metascape数据库，H.sapiens；最小交叠3；P＜0.01；最小富集1.5富集分析。KEGG、REACTOME、Geneontology数据库对何首乌相关药物性肝损伤信号通路注释、生物过程描述及分析

1.4靶点PPI 网络分析

靶点输入STRING数据库，H.sapiens，进行蛋白PPI网络互作分析， CML法对PPI网络聚类分析，inflation parameter=3；将Biological Process进行蛋白互作的生物过程分析。

1.5网络构建与分析

利用Cytoscape 3.4.0构建化合物-靶点-生物过程-药理作用的可视化网络，如图。

2结果与讨论

2.1化合物和靶点信息

获得蒽醌14个、二苯乙烯5个、黄酮4个、甾体化合物1个^[4]，具体理化属性见表1。相关靶点32个，基因名（介数/度）ACAD8(0.0137/7)、ACBD6 (0.0234/7)、AMD1(0.0503/12)、BRD7(0.1602/14)、CHKB(0.0202/3)、CSAD(0.0195/5)、CSDE1(0.1523/17)、DDB1(0.0102/6)、DNMT1(0.0151/6)、ECH1(0.0210/6)、EIF3G(0.0049/3)、GALM(0.0093/6)、MMAB(0.0186/7)、THTPA(0.0922/12)、TPK1(0.0899/14)、C8A (0.0001/2)、SCO2(0.0160/4)、CELF4(0.0009/4)、HNRNPR(0.0074/5)、IVD (0.0026/4)、NCBP1(0.0152/6)、RAB7A(0.0031/4)、RBM22(0.0242/6)、RNASE2(0.0132/6)、SF1(0.0037/5)、SEM1(0.0090/2)、SYNCRIP(0.0037/5)、TAF13(0.0035/5)、UPF3B(0.0394/7)、XRCC6(0.0124/5)、HDLBP(0.0039/4)、ITPKC(0.0005/2)

表1何首乌化合物理化属性信息表

2.2生物富集分析

经Metascape数据库富集分析，共获得KEGG Pathways9条，二相反应相关的hsa01100，与一相反应相关hsa00730；Reactome Pathways86条，二相反应相关的HSA-1430728，与一相反应相关HSA-196849、HSA-196854；Biological Process129条，其中与一相反应相关GO:0042357、GO:0006772、GO:0006767、GO:0051186、GO:0006732，与二相反应相关的GO:0071704、GO:0006807、GO:0046483、GO:0044281、GO:1901575、GO:0006790、GO:0006139；Molecular Function29条，与药物性肝损伤相关的GO:0003995、GO:0036094、GO:0016831、GO:0050662、GO:0019842、GO:0048037；Cellular Component26条。

2.3蛋白互作网络分析

A 靶蛋白互作聚类分析 B一相反应靶蛋白互作网络分析 C二相反应靶蛋白互作网络分析

图1何首乌靶蛋白互作分析

PPI互作节点32个；边数19条；平均节点度：1.19；平均局部聚类系数：0.355；p =0.00314； CML法聚类分析为5组，见图1A。红色UPF3B、EIF3G、TAF13、HNRNPR、NCBP1、SF1、RBM22与mRNA代谢相关；青色SYNCRIP、CSDE1与DNA翻译功能有关；黄色XRCC6、DDB1与染色体修复有关；蓝色AMD1、DNMT1与水溶性维生素和辅酶代谢相关；绿色THTPA、TPK1与水溶性维生素和辅酶代谢相关；未聚类15个。肝细胞生物转化一相反应与绿、蓝色组靶蛋白相对应，见图1B；二相反应与红、黄、青色组靶蛋白相对应，见图1C。

2.4化合物-靶点-生物过程-药理作用可视化网络

图2 构建化合物-靶点-生物过程-药理作用的可视化网络

构建化合物-靶点-生物过程-药理作用的可视化网络，见图2。网络节点70个，密度0.087，集中度0.358，维度5。节点度Degree表示网络中和节点相连的路线的条数。化合物度大于3——有3个以上作用靶点的化合物emodin-8-glucoside、2,3,5,4'-tetrahydroxystilbene 2-O-glucopyranoside^[5]、2,3,5,4'-tetrahydroxystilbene 2-O-glucoside^[6]、Stilbene-2,3,4',5-tetrol、tricin、chrysophanol^[7]、chrysophanol anthrone^[8]、emodin、questin、β-sitosterol；蛋白靶点度大于6——有6个以上的化合物、生物过程的靶点DDB1、DNMT1、ECH1、GALM、NCBP1、RBM22、RNASE2、ACAD8、ACBD6、MMAB、UPF3B、AMD1、THTPA、BRD7、TPK1、CSDE1。

3结论

何首乌含有蒽醌、二苯乙烯、黄酮等化合物可能作用于肝脏细胞生物转化一相反应的相关靶点，影响NADPH辅酶的生物合成，进而NADPH- CytP450还原酶活性降低^[9]，NADPH的电子无法经黄素蛋白传递给还原型CytP450，进而O₂无法转变为活化氧O₂^2-，因此，何首乌化合物中的烷基（RH）无法羟化（ROH）^[10]，无法增加药物的水溶性和极性，药物在肝细胞内堆积；何首乌含有蒽醌等化合物作用于肝脏细胞生物转化二相反应的相关靶点，影响谷胱甘肽、葡萄糖醛酸、酰基转移酶等酶的活性，何首乌化合物中的烷基（RH）无法谷胱甘肽化、葡糖糖全酸化、酰基化，无法进一步增加药物的水溶性和极性，药物在肝细胞内堆积，导致药物性肝损伤。

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＊通讯作者：王振华，方向：临床药学