基于网络药理学研究经典名方易黄汤主要活性成分及其含量测定

(整期优先)网络出版时间:2024-01-29
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基于网络药理学研究经典名方易黄汤主要活性成分及其含量测定

赵婉婉,田野 ,田介峰,李瑞明,连玉姣

(1.天津中医药大学研究生学院,天津 301617;2.天士力控股集团有限公司研究院现代中药开发中心,天津 300410;3.现代中药创制全国重点实验室,天津300410)

摘要目的以网络药理学分析经典名方易黄汤的潜在功效成分,并采用高效液相色谱仪(HPLC)对主要活性成分进行定量分析。方法 借助中药系统网络药理学分析平台(TCMSP),筛选出主要活性成分以及基因,通过人类基因数据库获取妇科炎症相关靶点取交集,进行蛋白质相互作用分析,采用Cytoscape数据分析得到度值最高的活性成分导入DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析,构建出“活性成分-靶点-通路信号”。建立同时测定易黄汤主要活性成分的HPLC含量测定方法。结果 通过网络药理学分析筛选有效成分和关键靶点后进行通路分析得到其度值最高成分为:槲皮素、盐酸小檗碱、盐酸黄柏碱、京尼平苷酸、没食子酸、木兰花碱、绿原酸、薯蓣皂苷元。作用核心靶点为:ESR1、AKT1、MAPK1、CCND1、STAT3、TP53和MMP9。结论 本研究主要活性成分分析方法具有良好的专属性、灵敏度、精密度和稳定性,为经典名方易黄汤药效物质基础和质量控制提供了科学依据。

关键词经典名方;易黄汤;网络药理学;多指标含量测定

To study the active ingredients and content of Yihuang decoction in the treatment of gynecological inflammation based on network pharmacology

ZHAO Wan-wan123,TIAN Jie-feng23,LI Rui-ming23,Lianyujiao1,TIAN Ye23*

(1. Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China; 2. Traditional Chinese Medicine Research Center,Tasly Academy, Tasly Holding Group Co Ltd, Tianjin 300410, China; 3. National Key Laboratory for the creation of modern Chinese Medicine Tianjin 300410, China)

Objective To analyze the potential active components of classic Mingfang Yihuang Decoction by network pharmacology, and to quantitatively analyze the main active components by high performance liquid chromatography (HPLC). Methods With the help of TCMSP, the main active ingredients and genes were screened out, and the target of gynecological inflammation was obtained through the human gene database, and the protein interaction was analyzed. The active ingredient with the highest value obtained by Cytoscape data analysis was imported into DAVID database for GO and KEGG enrichment analysis, and the "active ingredient-target-pathway signal" was constructed. A HPLC method for simultaneous determination of the main active components of Yihuang Decoction was established. Results The components with highest degree value were quercetin, berberine hydrochloride, Phellodendrine hydrochloride, genipine acid, gallic acid, magnolitin, chlorogenic acid and diosgenin. The core targets were ESR1, AKT1, MAPK1, CCND1, STAT3, TP53 and MMP9. Conclusion The analysis method of the main active ingredients in this study has good specificity, sensitivity, precision and stability, and provides a scientific basis for the pharmacodynamic material basis and quality control of the classic prescription Yihuang Decoction.

Key words: Classic prescriptions;Yihuang decoction;network pharmacology; content determination

经典名方易黄汤出自清朝著名医家傅山所著《傅青主女科》[1],是2022年9月国家颁布的《古代经典名方关键信息表(25首方剂)》[2],主要用于肾虚湿热带下证。症见带下黏稠量多,色黄如浓茶汁,其气腥秽,舌红,苔黄腻。本方由炒山药、炒芡实、酒车前子,盐黄柏,白果5味药材组成。目前,被临床广泛用于多种妇科疾病的治疗[3-6],且疗效良好。主要在于HPV的防治[7-9],生殖性带状疱疹[10],阴道炎[11],盆腔炎[12]以及慢性前列腺炎[13]等。但是,目前易黄汤的作用机制、关键活性成分尚无报道,因此,我们通过网络药理学对其作用机制和关键活性成分进行了分析,并采用HPLC对主要活性成分建立了多指标分析方法。为易黄汤在中药制剂工艺控制及质量标准提供依据。

1材料

1.1仪器

Waters e2695 高效液相色谱仪(美国沃特世公司);Waters 2998 PDA检测器(美国沃特世公司);Mettler XSR-105DU 型电子天平(美国梅特勒公司);KQ-500DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

1.2试药

对照品京尼平苷酸(批号:111828-201805,含量98.1%计)、没食子酸(批号:110831-201906,含量91.5%计)、盐酸黄柏碱(批号:111895-201805,含量94.9%计)、盐酸小檗碱(批号:110713-202015,含量85.9%计)均购自中国食品药品鉴定研究院;乙腈(色谱级,德国默克公司),磷酸、甲醇为分析级。山药(批号:20230101)、芡实(批号:20230701)、黄柏(批号:20230401)车前子(批号:20221201),山药为薯蓣科植物薯蓣Dioscorea opposita Thunb.的干燥根茎,芡实为睡莲科植物芡Euryale ferox Salisb.的干燥成熟种仁[14],车前子为车前科植物车前Plantago asiatica L.的干燥成熟种子,黄柏为芸香科植物黄皮树Phellodendron chinense Schneid.的干燥树皮,白果为银杏科植物银杏Ginkgo biloba L.的干燥成熟种子,由天士力高级工程师李瑞明鉴定合格。

2方法

2.1网络药理学分析

2.1.1易黄汤的化学成分筛选及作用靶点预测

利用TCMSP(http//ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php)数据库检索易黄汤各个中药化学成分,根据口服利用度OB(oral bioavailability)≥30、类药性≥0.18(Drug likeness,DL)筛选,利用HERB(http://herb.ac.cn)数据库平台根据Lipinski五原则(分子量Mw≤500,miLogp≤5,nOHNH≤5,nOH≤10)的Mw≤500中药的化学成分,初步筛选获得活性化合物及其作用的蛋白质靶点。其中考虑到车前子单味药MOL001668 Geniposidic acid化合物研究众多,且呈现对机体脏器消除炎症因子保护受损细胞的作用,将其纳入活性成分中筛选,通过Uniprot(http//www.uniprot. org/uploadlists/)数据库进行靶蛋白校准,转化成对应的基因名称[15]

2.1.2靶点筛选及活性成分-靶点网络构建

在人类基因数据库Genecards(http://www.genecards.org/)、OMIM(https://omim.org/)、PharmGkb(https://www.pharmgkb.org/)TTD(TherapeuticTargetDatebase)(http://db.idrblab.net/ttd/)、Drugbank(https://www.drugbank.ca/)五个数据库中,以“gynecological inflammation”为关键词,检索妇科炎症相关靶基因,将五个数据库的靶点合并作为疾病候选靶基因靶点,并与易黄汤中的药对活性成分靶基因通过Venny2.1.0(http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)在线作图映射筛选出共同靶点,确定为药对活性成分的抗炎靶点,最后采用Cytoscape3.10.0(http://cytoscape.org/)软件建立药材-活性成分-靶点网络。

2.1.3 构建蛋白互相作用网络

为明确易黄汤中炎症靶点之间的相互作用,将筛选得到的靶点在STRINGV10.5(https://string-db.org/)平台构建其靶蛋白相互作用(PPI)网络。设置“Multiple proteins”模式,蛋白种类为“Homo sapiens”,“highest confidence”(0.9),获得PPI蛋白网络互作图,得到PPI网络图及其tsv格式文件,并将其导入Cytoscape3.10.0软件进行拓扑属性分析。分析软件CytoNCA计算参与互相作用靶蛋白的度值(Degree)、介数(Betweenness)、接近中心性(closeness)、特征向量(Eigenvector),同时在平均数之上的靶标作为关键靶标,以明确药对作用的主要靶点。

2.1.4基因本体(GO)功能与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析

利用DAVID(https://david.ncifcrf.gov/)数据库对“2.1.3”中得到的核心靶点进行GO分析和KEGG分析,选择“official-gene-symbol”及“Homo sapiens”,以发现错误率(FDR)为富集标准,分别进行GO分析,生物过程“Biological Processes”(BP)、分子功能“Molecular Functions”(MF)、细胞组成“Cellular Components”(CC)功能富集分析和KEGG通路富集分析。在微生信网站(https://www.bioinformatics.com)将GO分析图和KEGG分析图进行保存为*PNG格式,将得到的结果可视化。

2.1.5易黄汤“成分-靶点-通路”网络

将易黄汤活性成分、潜在作用靶点和前20条KEGG通路导入Cytoscape3.10.0中,构建“活性成分-靶点-通路图”。

2.2含量测定方法

2.2.1色谱条件

Waters Arc e2698高效液相色谱仪,色谱柱:Agilent ZORBAX SB-Sq (4.6*250mm5μm);柱温30021 min波长:254nm2170 min波长:280nm;流速1 mL·min-1;以0.1%磷酸水为流动相A,以乙腈溶液为流动相B,梯度洗脱(06min96%A1225min9290%A2530min9089%A3035min8985%A3545min8583%A4552min8372%A5264min7270%A6466min7030%A67709696%A)

2.2.2对照品溶液的制备

取京尼平苷酸、没食子酸、盐酸黄柏碱和盐酸小檗碱对照品适量,精密称定,至容量瓶中50%甲醇超声溶解定容至刻度线,制得混合对照品溶液,浓度分别为0.01 mg·mL-10.01 mg·mL-10.0417 mg·mL-10.05 mg·mL-1,备用。

2.2.3供试品溶液的制备

经前期考察取炒山药37.5g、炒芡实37.5g、酒车前子3.8g、盐黄柏7.5g、白果10g(破碎)一煎加8倍水,煮沸后煎煮60 min,二煎加7倍水,煮沸后煎煮50 min,趁热过滤200目滤布,70℃旋蒸真空干燥,即得。取易黄汤干粉粉末约0.2g,精密称定,置于25 ml容量瓶中,加50%甲醇适量,超声溶解20 min,放冷,加50%甲醇定容至刻度线,过0.22μm微孔滤膜,即得供试品。

2.2.4多成分含量测定方法学考察

2.2.4.1线性关系考察

取适量对照品京尼平苷酸、没食子酸、盐酸黄柏碱和盐酸小檗碱对照品适量分别配成0.04mg·mL-10.04mg·mL-10.2mg·mL-10.2mg·mL-1置于10ml容量瓶,加50%甲醇进行24681012倍稀释,得到6个不同浓度混合对照品溶液,取样,按2.2.1下色谱条件分别进行测定,记录峰面积。进行回归分析。

2.2.4.2精密度试验

精密吸取混合对照溶液,按“2.2.1”项下色谱条件,连续进样6次,测定峰面积并计算RSD值。

2.2.4.3稳定性试验

精密称取样品0.2g制备成供试品,按“2.2.1”项下色谱条件,分别于0、2、4、6、8、10、16、24h进样分析,测定峰面积并计算RSD值。

2.2.4.4重复性试验

精密称取样品0.2g,共6份,制备成供试品溶液,再按“2.2.1”项下色谱条件,测定峰面积,计算平均含量的RSD值。

2.2.4.5专属性试验

分别取空白溶剂、供试品溶液、阴性样品溶液和混合对照品溶液,按照2.2.1项下的液相色谱方法分别进样分析,记录色谱图。

2.2.4.6加样回收试验

分别称取已知含量的样品6份,每份约0.1g,按照样品含量的50%,各加入一半混合对照品,按照2.2.1项下的液相色谱方法分别进样分析,记录色谱图,计算各成分的含量和平均加样回收率。加样回收率的范围在92%-105%之间。

3结果

3.1网络药理学结果

3.1.1网络药理学评价分析易黄汤主要活性成分及靶点

通过TCMSP数据库,Herb数据库收集易黄汤的活性成分,得到山药15个,芡实2个,黄柏38个,白果22个,车前子9个,共计86种,删除重复药物成分得到68种活性成分,利用数据库整合68种活性成分共对应1325个靶点,删除重复值后共有280个靶点。

3.1.2药物与疾病靶点交集

通过GeneCards、TTD、OMIM、PharmGkb、Drugbank输入妇科炎症或阴道炎或宫颈炎,得到2452个靶点,取易黄汤与妇科炎症靶点的交集,结果显示交集靶点175个(紫色代表易黄汤各药材成分靶点,黄色代表疾病靶点)见图1。将交集靶点导入Cytoscape3.10.0软件中,设定阈值化学成分-共有靶点网络图绘制将其成分与靶点进行可视化分析,一共得到712个节点。最后采用Cytoscape3.10.0建立药材-活性成分-靶点网络,圆圈状代表易黄汤化学成分(紫色代表黄柏、黄色代表车前子、蓝色代表白果、红色代表芡实、深蓝代表山药),右边方形状代表共有靶点,见图2。

易黄汤

图1 药材成分靶点与疾病靶点交集Venn图

Fig.1 Intersection target map of drugs and diseases

图2 药材-活性成分-靶点网络

Fig.2 Active ingredient-target network diagram of drugs

3.1.3.交集靶点的PPI网络

将筛选出化学成分靶点与疾病的共有靶点输入至STRING数据库中得到175个节点、679条边。通过Cytoscape3.10.0版本软件中分析软件CytoNCA选取度中心性、介数中心性、接近中心性、特征向量筛选出39个化合物成分。见图3所示。筛选的度值前八个靶点分别为:ESR1、AKT1、MAPK1、CCND1、STAT3、TP53、JUN、BCL2,根据Degree节点值大小进行排名筛选发现,排名前7的化学成分分别为quercetin、berberine、coptisine、thalifendine、quercetin、(-)-epigallocatechin-3-gallate、Geniposide。

图3 PPI 蛋白互相作用网络的构建

Fig.3 PPI protein interaction network

3.1.4基因本体(GO)功能与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析

GO功能富集分析共得到175个条目,BP759个条目,CC98个条目,MF有158个条目,以FDR值较小的前十条进行作图,见下图4内容有:生物过程的结果显示基因蛋白的正调控,调往过程的负向调节,对脂多糖的积极调节凋亡过程的积极调节,对雌二醇的反应,细胞组成有细胞空间外,细胞质,大分子复合物,分子功能涉酶结合,蛋白质结合,RNA聚合酶II转录因子活性,配体激活序列特异性DNA结合,蛋白质丝氨酸、络氨酸激酶活性,锌离子结合。KEGG通路富集分析得到个169条目,选取前20条进行可视化分析,见下图5。内容有:核心靶点主要富集在癌症(前列腺,胰腺癌,乳腺癌,黑色素瘤癌)、乙型肝炎、人巨细胞病毒感染及卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染,TNF信号通路等。见图4、5。

图4 GO生物功能富集分析

Fig.4 GO enrichment analysis graph

图5 KEGG通路富集分析图

Fig.5 KEGG pathway enrichment analysis map

3.1.5成分-靶点-通路网络构建

通过Cytoscape构建的“成分-靶点-通路”网络共由235个节点、804条边组成,见图6(绿色节点代表活性成分,红色节点代表潜在靶点)中间黄色代表其Degree值最大的八个靶点、活性成分及通路。经过Cytoscape3.10.0中分析,Degree值排名靠前的成分小檗碱、黄柏碱、没食子酸、京尼平苷酸等可能为易黄汤中起效的重要活性成分,Degree值排名靠前的ESR1、AKT1、MAPK1、CCND1、STAT3、TP53等与化合物和通路有相互作用关系。见图6。

图6 成分-靶点-通路图

Fig.6 Active ingredient-target network diagram of drugs

3.2易黄汤多指标含量测定的建立

3.2.1易黄汤多指标含量测定方法学验证

3.2.1.1线性范围

精密吸取混合对照品溶液,用50%甲醇稀释得到6个不同质量浓度对照品浓度,按2.2.1项下色谱条件进行测定,在此色谱条件下,对照品的进样量与峰面积呈良好的线性关系。

表1 4种分析物的回归方程、线性范围、相关系数

Tab.1 Calibration curves, Linear ranges and coefficients of 4 analytes

化合物

回归方程

线性范围/(μg·mL-1)

r2

没食子酸

Y=17.696x-1.750

0.3411.09

0.9998

京尼平苷酸

Y=7.234x-1.204

1.3944.68

1.0000

盐酸小檗碱

Y=3.377x+1.229

9.40301.60

0.9999

盐酸黄柏碱

Y=2.767x-3.674

2.6580.00

0.9997






3.2.1.2精密度试验

没食子酸,京尼平苷酸,盐酸黄柏碱,盐酸小檗碱的峰面积RSD值依次为0.41%、0.78%、0.57%、0.79%,表明仪器的精密度良好。

3.2.1.3稳定性试验

对照品溶液没食子酸,京尼平苷酸,盐酸黄柏碱,盐酸小檗碱的峰面积RSD依次为0.74%、0.52%、0.80%、0.30%,计算供试品没食子酸,京尼平苷酸,盐酸黄柏碱,盐酸小檗碱的峰面积RSD分别为0.06%、0.10%、0.07%、0.25%。其RSD<2.00%,表明样品稳定性良好。

3.2.1.4重复性试验

没食子酸,京尼平苷酸,盐酸黄柏碱,盐酸小檗碱的峰面积RSD值依次为0.80%、0.40%、0.45%、0.50%,其RSD<2.00%,表明方法的重复性良好。

3.2.1.5专属性实验

阴性样品和空白溶剂在对照品出峰处无干扰,结果见图8。

图7易黄汤专属性考察HPLC图

Fig.7 HPLC diagram of specific properties of Yihuang decoction

注:A.为全方;B.为缺黄柏阴性样品;C.为缺芡实阴性样品;D.为缺车前子阴性样品;E.为对照品;F.为空白溶液;1.没食子酸;2.京尼平苷酸;3.盐酸黄柏碱;4.盐酸小檗碱

Note:1.A.for the whole party;B.It was a negative sample lacking Phellodendrin;C.for the lack of euryale seed negative samples;D.negative psyllium deficiency samples;E.as a control product;F.Is a blank solution;Gallic acid; 2.Genipine glycoside; 3.Coparine hydrochloride; 4.Berberine hydrochloride

3.2.1.6加样回收试验

没食子酸,京尼平苷酸,盐酸黄柏碱,盐酸小檗碱平均加样回收率分别为96.07%、104.60%、97.86%、104.04%,表明方法准确性良好。

3.2.2样品含量测定

取三批易黄汤干粉样品,分别精密称取0.2g,按照“2.2.2”下制备供试品溶液,平行操作3份,按“2.2.1”项色谱条件下测定样品中盐酸小檗碱、盐酸黄柏碱、京尼平苷酸、没食子酸的含量,结果见表3。

2 3批易黄汤干粉样品中化合物的含量(n=3,mg·g-1)

Tab.2 Content of compound content in 3 batches of Yihuang Decoction dry powder samples(n=3,mg·g-1)

批号

盐酸小檗碱

盐酸黄柏碱

京尼平苷酸

没食子酸

20230701

7.61

1.37

1.04

0.31

20230702

7.69

1.40

1.05

0.34

20230703

7.59

1.36

1.11

0.32

平均值

7.63

1.38

1.07

0.32

4讨论

本研究中,采用网络药理学进行分析了核心靶点ESR1、AKT1、MAPK1、CCND1、STAT3、TP53、JUN、BCL2。环状素受体1(ESR1)位于细胞核中负责激素信号传导,调节细胞的生长、分化以及凋亡,主要在宫颈癌、胰腺癌、前列腺癌基因突变影响较大[13]。蛋白激酶B信号作用通道调控细胞增殖和生长,参与包括细胞凋亡和葡萄糖代谢在内的细胞过程。Mallory等[14]研究发现,AKT1信号通路的中断足以抑制上皮卵巢癌(EOC)细胞的上皮-间充质转移。蛋白激酶1(MAPK1)是各种细胞的关键调节剂,对炎症因子的生存、传染性及耐药性的修饰有至关重要的作用。CCND1是细胞周期蛋白D1,该蛋白与肿瘤抑制蛋白Rb相互作用,抑制突变、扩增和过度表达改变细胞周期的进程[15],同时在KEGG富集通路得到前20个通路,筛选出与妇科炎症密切相关的4个通路。

本研究明确了易黄汤的主要活性成分为槲皮素、盐酸小檗碱、盐酸黄柏碱、没食子酸、京尼平苷酸、木兰花碱,绿原酸、薯蓣皂苷元。相关研究表明槲皮素、盐酸黄柏碱和盐酸小檗碱可以抗氧化、抗炎、抗菌、免疫调节、解毒作用甚至可以抑制癌细胞的增殖,并对癌细胞具有细胞毒性[16-17]。京尼平苷酸有抗炎,抗血管生成,通过调节细胞增殖和凋亡,实现或促进抗炎的动态平衡,改善氧化应激状态,在治疗慢性疾病方面发挥作用[18-19]。没食子酸有抗氧化性、抗癌、抗菌、软骨保护、抗溃疡等作用[20-23],薯蓣皂苷元临床研究表明,其保护神经细胞、抑制神经炎症作用,能显著减少癌细胞的增殖[23-25]

本研究采用HPLC测定易黄汤的主要成分,其中槲皮素、木兰花碱含量偏低,不符合方法学验证中的加样回收率要求,绿原酸在加热不稳定,薯蓣皂苷元在紫外下没有吸收。因此选择没食子酸,京尼平苷酸、盐酸黄柏碱和盐酸小檗碱作为易黄汤的主要成分并检测含量含量。考察了0.1%乙酸-乙腈,0.1%甲酸-乙腈,0.1%磷酸水-甲醇,0.2%磷酸水-乙腈不同的流动相对其含量的影响,结果显示用乙酸和甲酸水倒峰吸收严重,有机相用甲醇则盐酸小檗碱、盐酸黄柏碱拖尾严重。根据文献相关研究[26-28],同时考察了不同检测波长(230nm254nm280nm)、不同柱温(253035)及不同流速(0.81.01.2mL·min-1)对其含量的影响,结果显示,以0.1%磷酸水-乙腈溶液作为流动相,柱温30,流速1mL·min-1,所得色谱峰峰型以及分离度较好,且阴性无干扰,方法稳定准确,灵敏度高,专属性强、重复性好,可用于经典名方易黄汤的质量控制研究。

综上所述,本研究应用网络药理学技术,探讨了经典名方易黄汤治疗妇科炎症的分子生物学机制,通过网络药理学研究筛选出易黄汤主要活性成分以及建立含量测定方法,最终发现并解释了易黄汤治疗妇科炎症为通过多成分、多靶点抑制炎症,调节细胞生长、分化和凋亡等作用机制,为其后续质量控制及药理学相关研究奠定了基础。

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