湖南中医药大学：基于网络药理学、分子对接及大鼠实验的黄芪-冬虫夏草药对治疗IgA肾病作用机制研究

该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2022年第9期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。

摘要

通过网络药理学筛选黄芪-冬虫夏草治疗IgA肾病（IgA nephropathy, IgAN）的作用靶点和相关信号通路，明确其作用机制，并进行实验验证。应用TCMSP、BATMAN-TCM数据库结合文献挖掘获取黄芪-冬虫夏草的活性成分和作用靶点；通过GeneCards、OMIM数据库获取慢性IgAN的疾病靶点；筛选出与黄芪-冬虫夏草共同的靶点，进而利用Venny 2.1绘制共同靶点韦恩图；利用STRING构建共同靶点互作网络（PPI）;应用Cytoscape 3.7.1软件构建成黄芪-冬虫夏草丸活性成分-靶点交集的网络；通过R语言软件对共同靶点进行GO分析和慢性IgA肾病作用靶点的KEGG分析，筛选出潜在通路并分析其作用机制。运用分子对接技术验证黄芪-冬虫夏草活性成分与关键靶点的结合效能。取IgA肾病造模大鼠（分空白组、模型组和黄芪-冬虫夏草中剂量组）分别治疗21天。取肾脏组织，采用酶联免疫法检测各组大鼠肾组织中VEGFA含量。筛选出黄芪-冬虫夏草中生物活性成分5个，作用于37个IgAN的共同靶点，核心靶点为VEGFA、HIF1A、NOS3、CASP3,主要涉及类固醇结合、细胞凋亡过程的半胱氨酸型内肽酶活性、雌激素受体结合、胆固醇结合等生物过程，主要富集在Lipid and atherosclerosis信号通路、AGE-RAGE信号通路、Fluid shear stress and atherosclerosis通路、PI3K-Akt信号通路等信号通路。分子显示主要成分和关键靶点之间具有较好的结合效能。相对于模型组，黄芪-冬虫夏草中剂量组VEGFA含量显著降低（P＜0.05）。黄芪-冬虫夏草药对可能作用于VEGFA、HIF1A、NOS3、CASP3等关键靶点，通过抑制纤维化等与IgA肾病疾病相关的信号通路实现对IgA肾病的治疗作用。

代表性结果

讨论与结论

依据其临床特征，本病归属中医学尿血、尿浊、慢肾风等范畴。中医学认为本病多为脾肾亏虚为本，湿浊内蕴，日久成瘀为标; 根据对文献挖掘证据 表明，中药治疗IgAN以补益肺脾肾为主，活血化瘀贯穿始终。陈帮明主任认为IgAN免疫复合物沉积属中医“微干血”，“瘀、浊”为其核心病机，黄芪冬虫夏草药对不仅可补益肺脾肾，且可抑制肾纤维化、祛除肾中顽瘀，延缓肾功能进展。

本研究筛选出37个生物活性成分，从活性成分-靶点互作网络构建结果中得知其关键活性成分是花生四烯酸、β-谷甾醇、异鼠李素、山奈酚、槲皮素。花生四烯酸是一种n-6必需脂肪酸，可调节人体免疫功能、抗血小板聚集、抗凝、抑制肾纤维化、保护足细胞; β-谷甾醇通过提高抗氧化酶的活性，如超氧化物歧化酶(SOD)，谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢酶(CAT)等，具有显著抗氧化作用，且可以降低肿瘤坏死因子(TNF-α)、IL-6水平，抑制TLR受体信号转导发挥抑炎作用。异鼠李素通过作用TGF-β1/Smad3和TGF-β1/p38MAPK通路抑制细胞外基质形成而抑制纤维化。山奈酚可通过 抑制ASK1/MAPK通路，显著降低氧化应激和脂质过氧化; 通过NF-κB信号通路抑制炎症因子释放。槲皮素是一种黄酮类化合物，具有抗氧化、 抑炎、降低代谢毒素、保护肾脏的作用。综上，黄芪-冬虫夏草主要活性成分可能通过抗纤维化、抗氧化、调节免疫、抑制炎症等从而发挥治疗IgAN作用。

基于黄芪-冬虫夏草活性成分-IgAN-靶点互作网络，发现了VEGFA、HIF1A、NOS3、CASP3等关键靶点。研究表明，VEGFA是VEGF的亚型，可促进间质纤维化，在IgAN患者肾小球和肾小管上皮细胞中高表达，可破坏肾脏屏障，加重蛋白尿，可独立预测IgAN患者临床结局。免疫复合物沉积系膜区，刺激内皮细胞分泌大量VEGF，与受体结合后诱导血管新生，同时通过刺激氧化应激、炎症，进一步加重系膜增生，胞外基质增多，导致肾小球硬化。HIF1A可以通过在转录和转录后激活Notch-1，从而促进肾纤维化。NOS3可减少SOD水平，发挥抗氧化、抑炎作用。Caspase-3是细胞凋亡过程中主要效应因子，介导肾脏炎症反应、纤维化形成的相关凋亡。

结合KEGG数据库对信号通路注释分析发现， 黄芪-冬虫夏草的生物有效成分可能通过作用于脂质与动脉粥样硬化信号通路、AGE-RAGE信号通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化通路、PI3K-Akt信号通路等。脂质与动脉粥样硬化是肾脏疾病合并心血管风险的主要因素。流体剪切应力与动脉粥样硬化通路是抑制炎症、血管舒张、抗动脉粥样硬化的主要途径。AGE /RAGE可促进炎性细胞因子释放和细胞外基质生成，导致肾小球肥大和肾小球硬化，亦可与胶原蛋白发生交联，而介导蛋白质沉积。PI3K-Akt信号通路可介导肾脏炎症和细胞凋亡。

综上，本研究显示黄芪-冬虫夏草通过作用于VEGFA、HIF1A、NOS3、CASP3关键靶点及脂质与动脉粥样硬化信号通路、AGE-RAGE信号通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化通路、PI3K-Akt信号通路等多条信号通路而抑制纤维化、抗炎、氧化应激等多个病理环节，从而发挥多环节、多靶点的整合调节效应。分子对接也确证上述成分和靶点之间有较强的结合活性。同时结合了IgA大鼠模型对有强烈结合活性VEGFA靶点进行验证，结果表明黄芪-冬虫夏草药对可以显著降低模型组大鼠尿蛋白、VEGFA含量，证实黄芪-冬虫夏草可通过多分子靶点、多途径而延缓IgA肾病进程。

引用格式：傅奕,陈帮明,李鑫,等.基于网络药理学、分子对接及大鼠实验的黄芪-冬虫夏草药对治疗IgA肾病作用机制研究[J].天然产物研究与开发,2022,34:1573-1581.Fu Y,Chen BM,Li X,et al.The mechanism of Astragali Radix-Cordyceps on the treatment of IgA nephropathy based on network pharmacology,molecular docking and rat experiments[J].Nat Prod Res Dev,2022,34:1573-1581.

转自：“如沐风科研”微信公众号

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