基于网络药理学和分子对接研究牛膝-杜仲药对治疗膝骨关节炎的作用机制

摘要

目的 基于网络药理学和分子对接研究牛膝-杜仲药对治疗膝骨关节炎的关键靶点蛋白的作用机制。方法 使用TCMSP平台查找牛膝-杜仲药对的活性成分并预测作用靶点,筛选GeneCards、OMIM数据库中有关膝骨关节炎的相关基因并进行合并。通过STRING在线数据库将疾病与药物交集靶点进行蛋白相互作用分析,Cytoscape 3.7.2软件中NetworkAnalyzer插件对蛋白互作网络进行拓扑学分析,根据度值选定关键靶点。利用DAVID数据库对潜在靶点进行GO分析,探寻药对治疗膝骨关节炎的生物功能,通过KEGG通路富集分析探究药对治疗膝骨关节炎的主要信号通路。在Cytoscape软件中构建“药物-活性成分-靶点-通路”调控网络,根据度值选定核心药物活性成分。使用AutoDockTools等软件,对药物关键分子与疾病关键蛋白进行分子对接验证。结果 牛膝-杜仲药对作用靶点共234个,膝骨关节炎相关蛋白靶点共3 090个,药物-疾病交集靶蛋白共132个。AKT1、IL6、TP53、VEGFA、TNF、JUN、MMP9、EGF、PTGS2、CASP3等蛋白为药对治疗膝骨关节炎的主要作用靶点,主要参与TNF、HIF-1、破骨细胞分化、TLR、细胞凋亡、NLR等信号通路,主要围绕RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、缺氧的反应、炎症反应、对细胞增殖凋亡调控等生物学进程发挥治疗作用。靶点基因主要在细胞外基质、线粒体、核浆、胞质等处发挥作用,参与的分子功能主要包括蛋白、蛋白激酶、以及转录因子的结合等。有5种主要活性成分与5种关键靶点蛋白对接,均具有较强的结合活性。结论 牛膝-杜仲药对可能通过多种活性成分同时调控靶点基因及相关信号通路,发挥调控细胞凋亡、软骨基质降解、炎症反应以及骨重塑的作用,从而延缓膝骨关节炎的进展。