基于生物信息学及分子对接技术探究补肾健脾与益气养血类中药配伍干预骨质疏松的分子机制研究

摘要

目的利用生物信息学及分子对接技术探究补肾健脾与益气养血类中药配伍干预骨质疏松的分子机制。方法通过GEO数据库获取骨质疏松相关芯片,利用R语言进行差异基因表达分析。借助GeneCards、DisGeNET、OMIM、MalaCards、PharmGKB等数据库对骨质疏松靶基因进行检索与筛选,将所得基因与差异表达基因合并去重,从而对骨质疏松疾病靶基因进行预测。运用TCMSP数据库对补肾健脾与益气养血类代表药物熟地黄、山药、黄芪、当归的主要有效成分及作用靶基因进行筛选和挖掘,构建药物与疾病映射靶基因的PPI网络,通过David数据库对药物-疾病关键靶基因进行GO生物过程及KEGG通路富集分析。最终将中药中主要有效成分与关联度较高的关键靶基因进行分子对接。结果中药-有效成分-靶点网络图包含38个有效成分,相对应靶点144个;GEO数据库获筛选得差异表达基因154个,其中上调基因99个,下调基因55个;通过疾病数据库检索并与差异基因合并去重后得到与骨质疏松相关的疾病靶基因3839个;获得映射靶基因98个,关键靶基因14个。补肾健脾与益气养血类中药配伍代表药物熟地黄、山药、黄芪、当归主要通过IL6、VEGFA、TNF、TP53、EGF、JUN、PTGS2等作用于TNF子信号通路、MAPK信号通路、HIF-1信号通路、Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路等多个经典信号通路,涉及一氧化氮生物合成过程的正调控、DNA模板转录正调控、酶结合、平滑肌细胞增殖的正调控、基因表达的正调控等多个生物过程。分子对接结果示:关联度较高的主要有效成分在与关键靶基因对接过程中均进入了活性位点,具有很强的结合能力。结论应用生物信息学和分子对接技术可揭示补肾健脾与益气养血类中药配伍干预骨质疏松的分子机制,为骨质疏松的治疗提供了新的思路和方法。