基于生物信息学结合网络药理学探讨党参改善低氧适应的作用机制

Exploring the mechanism by which Codonopsis Radix improves hypoxia adaptation based on bioinformatics and network pharmacology

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摘要[目的]采用机器学习结合网络药理学筛选的方法,预测中药党参促进机体低氧适应的潜在药效成分与作用机制.[方法]收集党参活性成分及潜在作用靶点;从GEO数据库中获取低氧下差异表达基因,整合GeneCards数据库中低氧适应相关的基因,获取低氧适应和活性成分共同的靶点,构建蛋白-蛋白互作网络.随后结合2种机器学习方法筛选得到核心靶点,利用外部数据集及iHypoxia数据库进行验证,分子对接预测党参主要活性成分与核心靶点之间的结合能力.[结果]筛选得到19个党参活性成分,有效成分作用靶点338个,低氧适应关键靶点1 642个,共同靶点66个.核心靶点主要涉及细胞周期蛋白依赖激酶1(CDK1)、缺氧诱导因子1α(HIF1A)、激酶插入域受体(KDR)、白细胞介素-6(IL-6)、趋化因子受体(CXCR4)、基质金属蛋白酶2(MMP2)、胎盘生长因子(PGF)等.GO分析得到的生物学过程主要涉及对缺氧的反应、血管生成、内皮细胞增殖、分化等方面;KEGG信号通路分析,主要包括低氧诱导因子-1(HIF-1)和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)信号通路.分子对接显示党参炔苷、黄豆黄素、紫丁香苷、党参碱和党参苷I等活性成分和关键靶点之间具有较好的结合活性.[结论]党参具有提高机体低氧适应能力的作用,并可能与调控HIF-1信号通路及HIF1A、KDR和CKD1等靶点相关.