基于网络药理学、分子对接和动物实验探讨甘草缓解马钱子肝损伤的作用机制

摘要

目的：基于网络药理学、分子对接结合动物实验验证探讨甘草对马钱子所致肝损伤的疗效及作用机制，以为马钱子肝损伤的防治寻求有效方案。方法：首先通过ETCM、TCMSP数据库与分析平台、CTD数据库及文献补充获取马钱子和甘草活性成分，根据SwissADME平台进一步筛选得到马钱子潜在毒性成分，并经SwissTargetPrediction平台预测作用靶点；借助GeneCards和OMIM数据库收集药物诱导性肝损伤（drug-induced liver injury,DILI）相关靶点，进而得到甘草缓解马钱子所致肝损伤的潜在靶点；构建“活性成分-靶点”网络，筛选甘草缓解马钱子所致肝损伤的核心成分；将获得的关键靶点通过STRING数据库、Cytoscape 3.9.0软件构建并分析蛋白互作网络（protein-protein interaction networks,PPI）；借助DAVID数据库对潜在靶点进行基因本体（gene ontology,GO）功能及京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）通路富集分析；构建“活性成分-靶点-通路”网络，利用Schr?dinger 2023-1软件对核心成分及关键靶点进行分子对接，通过Pymol进行可视化操作；最终通过建立马钱子所致的肝损伤大鼠模型验证甘草对马钱子所致肝损伤关键通路的调控作用。结果：经筛选得到马钱子潜在毒性成分6个、对应靶点104个，甘草活性成分89个、对应靶点347个，DILI靶点3 200个，三者交集靶点23个，其中核心成分主要有7-甲氧基-2-甲基异黄酮、美迪紫檀素、shinpterocarpin、槲皮素、芒柄花素和异甘草素，关键靶点为蛋白激酶B1(AKT1)、表皮生长因子受体（EGFR）、人表皮生长因子受体2(ERBB2)、糖原合成酶激酶3β(GSK3B)、激酶插入结构域受体（KDR）、Janus激酶2(JAK2),KEGG共富集到了相关通路39条（P<0.01），而其中已被证实，富集排名第一的磷酯酰肌醇-3-激酶（PI3K）-蛋白激酶（AKT）(PI3K-AKT)信号通路与肝损伤密切相关，分子对接显示前6位核心成分与前6位核心靶点均具有较好的结合能力。体内动物实验表明，与模型组比较，甘草能显著降低肝损伤大鼠肝脏指数（P<0.01）、血清碱性磷酸酶（ALP）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、间接胆红素（IBIL）、总胆红素（TBIL）含量，提高总蛋白（TP）水平（P<0.05或P<0.01），同时减轻大鼠中央静脉和肝窦充血，使肝细胞排列趋于整齐，并减少炎性细胞浸润。此外，甘草能显著降低肝损伤大鼠肝脏中丙二醛（MDA）、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)水平，升高超氧化物歧化酶（SOD）及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）水平（P<0.01），并使PI3K、AKT磷酸化水平明显下调（P<0.01）。结论：甘草治疗马钱子肝损伤具有多成分、多靶点特性，可能通过抑制PI3K-AKT信号通路的活化来发挥保肝作用。

关键词

甘草 / 马钱子 / 药物性肝损伤 / 网络药理学 / 分子对接 / PI3K-AKT信号通路

基金资助

国家自然科学基金项目（81960723）; 甘肃省自然科学基金项目（21JR11RA145）; 甘肃省优秀博士生项目（22JR5RA577）; 宁夏回族自治区重点研发计划项目（2022BEG03146）; 兰州市科技计划项目（2022-3-21）; 甘肃省中医药管理局项目（GZKP-2022-37）; 甘肃中医药大学研究生创新基金资助项目（2023）