基于网络药理学和实验验证探讨黄芪耐缺氧的作用机制

摘要

采用网络药理学探讨黄芪耐缺氧的潜在作用机制。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）结合大量文献获取黄芪的主要化学成分及其靶点；通过在线人类孟德尔遗传数据库（Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM）、GeneCards、DrugBank和Uniprot数据库筛选耐缺氧相关靶点；利用功能蛋白关联（STRING）网络进行蛋白质相互作用（Protein Protein Interaction, PPI）分析筛选关键靶点；采用Metascape数据库分析其参与的生物过程及通路；利用分子对接和实验进行验证。结果显示，黄芪有24个主要有效成分，238个作用靶点，整合多个数据库得出耐缺氧靶点1 013个，两者相交靶点137个。基因本体（Gene Ontology, GO）功能富集分析包含生物过程（Biological Process, BP）1 916个，细胞组成（Cellular Component, CC）102个，分子功能（Molecular Function, MF）176个，京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）通路获得199条。筛选得到黄芪耐缺氧核心靶点有血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A, VEGFA)、缺氧诱导因子-1α(Hypoxia-inducible factor-1 alpha, HIF-1α)、白细胞介素-6(Interleukin-6, IL-6)等，反推黄芪潜在的活性成分有黄酮和皂苷类成分如槲皮素和黄芪甲苷等。分子对接验证槲皮素、山柰酚、黄芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和黄芪甲苷与VEGFA、HIF-1α均展现出良好的结合作用。酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA）确证黄芪可通过下调核心靶基因VEGFA的表达发挥抗缺氧作用，果蝇实验进一步表明黄芪具有耐缺氧作用。本研究初步阐明黄芪中黄酮和皂苷类成分如黄芪甲苷、槲皮素等可通过调控关键靶点HIF-1α、VEGFA发挥抗缺氧的作用。研究结果有望为黄芪在典型作业环境（如高原低氧）中的开发应用提供依据。

关键词

网络药理学 / 分子对接 / 黄芪 / 耐缺氧 / 血管内皮生长因子A