基于微阵列数据和分子对接技术探讨青蒿鳖甲汤治疗儿童脓毒症急性肺损伤的作用机制
Therapeutic Mechanism of Artemisiae Annuae Herba and Trionycis Carapax Decoction for Pediatric Sepsis-Induced Acute Lung Injury:An Analysis Based on Microarray Data and Molecular Docking
摘要[目的]基于微阵列数据和分子对接技术探讨青蒿鳖甲汤治疗儿童脓毒症急性肺损伤(ALI)的作用机制.[方法]采用R软件分析GEO数据库中儿童脓毒症ALI的微阵列数据;通过TCMSP数据库获取青蒿鳖甲汤的活性成分及作用靶点,使用Cytoscape 3.7.2构建药物-化合物-靶点网络;通过在线绘图工具绘制韦恩图展示青蒿鳖甲汤治疗儿童脓毒症ALI的潜在靶点,通过STRING数据库及Cytoscape 3.7.2软件绘制共有靶点相互作用(PPI)网络图;将STRING数据库处理后的共同靶点导入Metascape数据库进行基因本体论(GO)功能富集分析与京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析;采用Autodock Vina软件进行分子对接模拟,通过PyMol 2.4.0对结果进行可视化分析.[结果]青蒿鳖甲汤中筛选出487个差异表达基因(DEGs),其中显著上调基因328个,显著下调基因159个;通过TCMSP获取青蒿鳖甲汤排前10位的活性成分为槲皮素、山柰酚、木犀草素、β-谷甾醇、豆甾醇、没食子酸、梓醇、芒果苷、丹皮酚、芍药苷;其药物-化合物-靶点网络由194个节点和322个边组成.其中5个化合物度值(Degree)≥10,表明其在该网络中发挥关键作用;从Genecards/DisGeNET获取儿童脓毒症ALI相关靶点4 349个,将儿童脓毒症ALI和青蒿鳖甲汤活性成分的靶点导入韦恩图编辑网站,然后确定了98个青蒿鳖甲汤治疗儿童脓毒症ALI的潜在靶点;青蒿鳖甲汤与儿童脓毒症ALI的PPI网络由98个节点和1 835个边缘组成;筛选出的前10个核心靶点,包括核因子E2相关因子2(Nrf2)、B淋巴细胞瘤2基因(BCL-2)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)、胱天蛋白酶3(CASP3)、缺氧诱导因子1α(HIF1A)、沉默信息调节因子1(SIRT1)、信号转导和转录激活因子3(STAT3)、原癌基因(MYC)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、血管内皮生长因子A(VEGFA);GO功能富集分析显示,生物学过程富集分析强调,青蒿鳖甲汤治疗儿童脓毒症ALI所涉及的基本过程包括宿主-病毒相互作用、细胞凋亡、炎症反应、生物节律调节、趋化性、止血、胶原蛋白降解、血液凝固、糖原代谢和纤维蛋白溶解;KEGG通路富集分析共鉴定出158条信号通路,前5条关键通路为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路、缺氧诱导因子1(HIF-1)信号通路、白细胞介素17(IL-17)信号通路、肿瘤坏死因子(TNF)信号通路.分子对接结果表明,槲皮素与Nrf2、SIRT1、BCL-2,山柰酚与NLRP3、AKT1、MYC,木犀草素与STAT3、CASP3,β-谷甾醇与BCL-2、VEGA,芍药苷与SIRT1、HIF1A表现出良好的对接作用.[结论]青蒿鳖甲汤可能通过多靶点、多通路发挥对儿童脓毒症ALI的治疗作用.
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