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摩罗丹浓缩丸通过TNF/PI3K/AKT信号通路治疗慢性萎缩性胃炎

发表时间:2024年11月29日阅读:325次 下载:61次 下载 手机版

作者: 陈锦 1 何琳俐 1 高颖 1 张宽 1, 2

作者单位: 1. 福建中医药大学附属第二人民医院药学部(福州 350003) 2. 福建省医疗机构中药制剂重点实验室(福州 350003)

关键词: 摩罗丹浓缩丸 慢性萎缩性胃炎 TNF/PI3K/AKT信号通路 分子机制

DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202408182

引用格式: 陈锦, 何琳俐, 高颖, 等. 摩罗丹浓缩丸通过TNF/PI3K/AKT信号通路治疗慢性萎缩性胃炎[J]. 数理医药学杂志, 2024, 37(11): 823-830. DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202408182

Chen J, He LL, Gao Y, et al. Moluodan concentrated pill in the treatment of chronic atrophic gastritis through the TNF/PI3K/AKT signaling pathway[J]. Journal of Mathematical Medicine, 2024, 37(11): 823-830. DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202408182[Article in Chinese]

摘要| Abstract

目的  探究摩罗丹浓缩丸(Moluodan concentrated pill,MLD)治疗慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)潜在的分子机制。

方法  利用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)、中医药综合数据库(Traditional Chinese Medicine Integrated Database,TCMID)、中医药整合药理学研究平台(Integrative Pharmacology-based Research Platform of Traditional Chinese Medicine,TCMIP)和中药免疫肿瘤学数据库(Traditional Chinese Medicine on Immuno-Oncology,TCMIO)获取MLD的化合物和化合物相关靶点(compound-related target,CRT);DisGeNET和GeneCards数据库获取CAG相关靶点基因(CAG related target gene,CAG-RTG);采用Cytoscape 3.7.2软件构建MLD化合物-CRT网络,并将CRT和CAG-RTG取交集获取MLD相关疾病靶点(MLD-related disease target,MLD-RDT);利用STRING数据库构建MLD-RDT的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,并进行拓扑结构分析,筛选重要靶点。采用基因本体论(Gene Ontology,GO)富集分析与京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路富集分析探索MLD治疗CAG的主要分子机制。

结果  MLD中共有259个活性分子,获得961个靶基因,其中179个可能与CAG相关。PPI网络显示,AKT1、TNF、IL-6、TP53、IL-1β等是MLD治疗CAG的关键靶点。富集分析显示,MLD治疗CAG的关键通路为PI3K-AKT信号通路和TNF信号通路。

结论  MLD可能通过介导TNF/PI3K/AKT信号通路治疗CAG。

全文| Full-text

慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)是消化系统常见的胃黏膜组织慢性炎症性疾病,可伴有或不伴有肠上皮化生及不典型增生[1]。粘膜萎缩、血管暴露和粘膜结节是CAG的主要特征[2]。CAG是一种癌前病变,其发生发展与幽门螺旋杆菌(helicobacter pylori,HP)感染密切相关[3]。现有研究表明,“慢性非萎缩性胃炎-慢性萎缩性胃炎-肠上皮化生-非典型增生”是胃癌独特的进展模式[4]。CAG患者的胃癌发病率因地区和种族而差异较大,但在亚洲国家中最高[5]。因此,早期对CAG进行诊断和治疗对于阻断慢性胃炎的“炎症-癌症转化”过程、减缓胃癌进展至关重要。

中医药在CAG的临床诊疗中发挥重要作用[6]。摩罗丹浓缩丸(Moluodan concentrated pill,MLD)是一种专利中药,由百合、茯苓、白术、三七等18种中药组成,可有效治疗CAG[7-8]。《中成药治疗慢性胃炎临床应用指南》[9]推荐MLD用于胃癌癌前病变的治疗,特别是轻度不典型增生。既往研究显示,与叶酸联合维生素E治疗相比,MLD能更有效地改善胃粘膜萎缩、肠上皮化生和低级别上皮内瘤变[10]。此外,与标准雷贝拉唑三联治疗相比,MLD联合雷贝拉唑三联治疗HP阳性胃炎患者疗效更显著,临床症状改善更明显[7, 11]。然而,MLD在CAG治疗中的确切作用机制尚不明确。网络药理学是一种结合系统生物学、网络分析、连接性、冗余性和多态性的药物设计方法,为中药基础研究提供了一种新的途径[12]。本研究拟采用网络药理学探索MLD治疗CAG的可能机制,为MLD的临床应用提供理论支持。

1 资料与方法

1.1 数据获取

利用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)(https://www.tcmsp-e.com/#/database)、中医药综合数据库(Traditional Chinese Medicine Integrated Database,TCMID)(https://ngdc.cncb.ac.cn/databasecommons/database/id/437)、中医药整合药理学研究平台(Integrative Pharmacology-based Research Platform of Traditional Chinese Medicine,TCMIP)(http://www.tcmip.cn/)、中药免疫肿瘤学数据库(Traditional Chinese Medicine on Immuno-Oncology,TCMIO)(http://tcmio.xielab.net/)获取MLD所有单药的化合物及化合物相关靶点(compound-related target,CRT)。以口服利用度 ≥0.3和口服利用度≥0.18为化合物筛选条件。

采用DisGeNET(https://www.disgenet.org/)和GeneCards(https://www.genecards.org/)数据库进行疾病鉴定。以“Chronic atrophic gastritis”为关键词收集CAG相关靶点基因,共获取884个CAG相关靶点基因(CAG related target gene,CAG-RTG)。

1.2 网络构建

采用Cytoscape 3.7.2软件构建MLD化合物-CRT网络。将CRT和CAG-RTG取交集获取MLD相关疾病靶点(MLD-related disease target,MLD-RDT)。利用STRING数据库(https://string-db.org/)构建MLD-RDT的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,设置如下筛选条件:①“Homo sapiens”;②“minimum required interaction score=0.9”;③“hide disconnected nodes”。采用Cytoscape 3.7.2软件对PPI网络进行可视化,并进行拓扑结构分析,筛选重要靶点。

1.3 生物信息学分析

对MLD-RDT进行基因本体论(Gene Ontology,GO)富集分析和京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析,以进一步探索MLD治疗CAG的生物学功能。生物信息学分析基于Hiplot生物医学可视化平台(https://hiplot.com.cn/)进行。

2 结果

2.1 MLD化合物、化合物靶点和疾病靶点鉴定

共获取MLD化合物827个。利用PubMed数据库进行检索,排除重复或不相关化合物,最终获取259个化合物,并确定961个CRT。通过DisGeNET和GeneCards数据库共获取884个CAG-RTG。

2.2 化合物-CRT网络构建

根据鉴定的MLD化合物和CRT构建化合物-CRT网络,见图1。该网络包括558个节点和3 395条边,展示了化合物和靶点之间的相互作用关系。其中,没食子酸、哈巴苷、芍药苷、香蒲新甙、异鼠李素-3-O-新橙皮苷、三七皂苷 R1、人参皂苷Rg1、玄参甙和人参皂苷Rb1为主要化合物,其来源详见表1。

  • 图1 MLD化合物-CRT网络图
    Figure 1.The compound-CRT network of MLD

  • 表格1 MLD中化合物来源
    Table 1.Source of compounds in MLD

2.3 PPI网络分析

通过CRT与CAG-RTG取交集,共获取179个靶点用于PPI网络分析(图2)。采用Cytoscape网络分析插件计算PPI网络中平均最短路径长度和中心度。如表2所示,AKT1、TNF、IL-6、TP53、IL-1β等是MLD治疗CAG的重要靶点。

  • 图2 MLD和CAG靶点韦恩图
    Figure 2.Venn diagram of MLD and CAG targets

  • 表格2 排名前10的靶点核心参数
    Table 2.Core parameters of the top 10 targets

2.4 GO和KEGG通路富集分析

在GO分析中,生物过程(biologic process,BP)、细胞组成(cellular composition,CC)、分子功能(molecular function,MF)富集的前10个项目如图3所示,包括炎症反应和蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性,两者均与CAG的病理生理有显著的直接相关性。此外,KEGG富集分析显示,相互作用的靶点与10条CAG相关通路相关,包括TNF信号通路和PI3K/AKT信号通路,详见图4、图5。

  • 图3 GO富集分析
    Figure 3.GO enrichment analysis
    注:BP. 生物过程;CC. 细胞组成;MF. 分子功能。

  • 图4 KEGG通路富集分析
    Figure 4.KEGG pathway enrichment analysis

  • 图5 TNF信号通路
    Figure 5.TNF signaling pathway

3 讨论

CAG是一种常见的胃肠道疾病,若处理不当,将会增加胃癌风险。中医以其独特的优势在CAG治疗中发挥重要作用。临床指南指出,MLD具有协调胃脾、消除气滞、激活血液循环、缓解疼痛等作用[9]。本研究基于网络药理学分析初步探讨了MLD治疗CAG的机制,发现MLD可能通过调节TNF/PI3K/AKT信号通路治疗CAG。

PPI网络分析显示,TNF和AKT1可能是MLD治疗CAG的关键靶点。TNF是一种由巨噬细胞分泌产生的炎症细胞因子。一定含量的TNF对机体具有保护作用,可使机体免受病原体侵害[13]。此外,TNF还与胃癌的发生发展密切相关[14]。有研究显示,CAG大鼠模型血清TNF表达水平显著上调,CAG患者血清TNF含量也显著上升,且经治疗后下降[13, 15];HP相关性胃炎患者胃黏膜中TNF-α的表达增加[16]。AKT1属于丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶家族成员,是AKT的一种亚型。研究表明,CAG与蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性相关[17],且有动物实验显示,CAG大鼠AKT1表达水平上调[18]。上述研究均表明TNF和AKT1在CAG的发生发展中发挥重要作用。

GO和KEGG通路富集分析显示,MLD可能主要通过10个关键信号通路干扰炎症反应和蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性,从而发挥疗效。CAG的发生发展与HP感染密切相关。与其他感染不同,HP可能在宿主整个生命活动中存活,即便是在炎症反应消失以后[19]。TNF-α信号通路与胃肿瘤的发展密切相关,此外,TNF信号通路还可介导胃炎向胃癌的转化过程[20]。TNF信号通路的下游是PI3K/AKT信号通路,根据KEGG的分析结果,其为第二个关键的信号通路。TNF和PI3K/AKT信号通路的激活可触发炎症和免疫抑制[21],因此,抑制TNF/PI3K/AKT信号通路对CAG的治疗至关重要。

综上所述,MLD可能通过介导TNF/PI3K/AKT信号通路治疗CAG,为进一步研究其作用机制提供了思路。然而,由于数据库信息有限及缺乏试验验证,MLD对TNF信号通路的调控是否与CAG的进展和预后相联系,仍需进一步研究。

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