目的 基于网络药理学及生物信息学探讨冬瓜皮对自体动静脉内瘘(arteriovenous fistula, AVF)成熟的潜在作用与机制。
方法 从基因表达数据库(Gene Expression Omnibus, GEO)下载AVF血管组织基因表达数据集GSE220796与GSE119296;从基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA)软件配套的分子特征数据库(Molecular Signatures Database, MSigDB)获取炎症反应相关基因集,筛选差异表达炎症相关基因(differentially expressed inflammation-related gene, DE-IRG),并利用基因本体(Gene Ontology, GO)与京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)进行通路富集分析。构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,借助Cytoscape生物信息可视化软件内置插件的7种拓扑算法筛选网络核心基因。通过高通量实验与文献中药数据库(High-throughput Experiment- and Reference-guided database of traditional Chinese medicine, HERB)、症状映射中药数据库(Symptom Mapping database, SymMap)检索冬瓜皮所含化学成分,利用瑞士靶点预测数据库SwissTargetPrediction预测冬瓜皮活性成分对应的潜在靶点基因;选取冬瓜皮活性成分靶点与AVF相关核心基因,采用空腔探测导向盲对接软件2(cavity-detection-guided blind docking version 2, CB-DOCK2)进行分子对接验证。
结果 鉴定出44个AVF成熟相关DE-IRG,主要富集于细菌分子应答、白细胞-细胞黏附、细胞生物刺激应答等生物学过程,以及两面神激酶/信号转导与转录激活因子(Janus kinase / signal transducer and activator of transcription, JAK/STAT)信号通路和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)信号通路。PPI网络筛选出核心基因:IL10、SELL、ICAM1、CXCL9、CD69、CCL2、LIF、CXCL8、CCRL2、IL6;并筛选出14种冬瓜皮活性化学成分。借助SwissTargetPrediction工具预测到448个潜在靶点基因,将靶点基因与DE-IRG取交集后得到5个共有基因,分别为PDE4B、ICAM1、CCL2、HIF1A、NFKBIA。分子对接结果显示:乌拉尔醇和甘草黄酮醇与AHIF1A结合能分别为-7.8 kcal/mol和-6.9 kcal/mol;阿魏酸和甘草利酮与PDE4B的结合能分别为-7.4 kcal/mol、-10.1 kcal/mol;乌拉列宁与CCL2结合能为-8.4 kcal/mol。
结论 冬瓜皮可能通过靶向调控AVF成熟相关炎症基因、抑制炎症反应、介导血管重塑等途径,促进AVF成熟。