任媛媛,王 超,謝 勇,郭光鵬,黃勤挽, ,王 瑾,
(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 611137;2.四川省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,四川成都 610042;3.吉林省北域紅藥業(yè)有限公司,吉林通化 134000;4.四川利民中藥飲片有限責(zé)任公司,四川成都 611331)
非酒精脂肪肝(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他明確的損肝因素外所致的肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過(guò)度沉積為主要特征的慢性肝病,世界范圍內(nèi)非酒精脂肪肝的發(fā)病率和流行率正在迅速上升。非酒精脂肪肝全球患病率約為25%,影響著全球四分之一的成年人[1?2]。非酒精脂肪肝包括一系列疾病,包括單純性脂肪肝(NAFL)或單純性脂肪變性(其病程為良性)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH),可進(jìn)展為肝細(xì)胞癌(HCC)和肝硬化[3?6]。非酒精脂肪肝既可以導(dǎo)致肝病殘疾和死亡,還與代謝綜合征、肥胖、Ⅱ型糖尿?。═ype 2 diabetes, T2DM)、心血管疾病及結(jié)直腸腫瘤等的高發(fā)密切相關(guān)[7?8]。藥食同源具有綜合保健治療作用,副作用小,可以調(diào)節(jié)人體生理活動(dòng)、預(yù)防疾病、長(zhǎng)期服用,在醫(yī)療保健和食品行業(yè)廣泛應(yīng)用[9]。因此,探索來(lái)源于食品或藥食同源具有預(yù)防或治療非酒精性脂肪肝病作用的原輔料十分重要。
五味子為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis(Turcz.)Baill.的干燥成熟果實(shí),具有收斂固澀、益氣生津、補(bǔ)腎寧心的功效?,F(xiàn)代藥理研究表明,五味子具有抗炎、抗氧化、抗癌、增強(qiáng)免疫力及保護(hù)肝臟等作用[10?14],主要包含木脂素類、三萜類、黃酮類等物質(zhì)[15?16]。五味子是一種藥食兼用型原料,營(yíng)養(yǎng)豐富,對(duì)人體有較好的保健作用,可用于多種產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。如將五味子保護(hù)肝腎的功效與果醋具有的降脂減肥、促進(jìn)新陳代謝、抗菌、抗疲勞等功能結(jié)合生產(chǎn)出的具有保健作用的五味子果醋[17],具有提高免疫力、改善睡眠等功能的五味子酒[14],有較強(qiáng)的抗氧化活性石榴五味子復(fù)合保健酒[18],此外還有五味子飲料產(chǎn)品、五味子酸奶產(chǎn)品及五味子果醬產(chǎn)品等[19?21]。研究表明,五味子保肝護(hù)肝作用明顯[22],由此,五味子治療非酒精脂肪肝的相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研究具有重要意義。但是,目前對(duì)五味子治療非酒精脂肪肝的研究較少,尤其在物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制研究方面。因此,研究五味子活性成分治療非酒精性脂肪肝的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制具十分必要。本研究基于UHPLC-Q-Orbitrap HRMS法結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選出五味子治療非酒精性脂肪肝的核心成分與關(guān)鍵靶點(diǎn),并應(yīng)用分子對(duì)接驗(yàn)證分析,系統(tǒng)的分析了五味子治療非酒精性脂肪肝的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制,以期為尋找治療非酒精性脂肪肝的植物來(lái)源的天然化合物的保健食品開(kāi)發(fā)提供高效篩選的方法。
五味子甲素(批號(hào):MUST-19092908,純度為99.35%)、五味子乙素(批號(hào):MUST-19041810,純度為99.11%)、五味子酯甲(批號(hào):MUST-19062302,純度為99.38)、五味子醇甲(批號(hào):MUST-19031905,純度為99.46%) 成都曼思特生物科技有限公司;五味子酯乙(批號(hào):DST201218-011,純度≥98%)、五味子醇乙(批號(hào):DST201129-013,純度≥98%)、五味子酚(批號(hào):DST200825-015,純度≥98%) 成都德思特生物科技有限公司;乙腈、甲酸 色譜級(jí),Thermo Fisher Scientific;采用屈臣氏蒸餾水制備樣品和流動(dòng)相,其他所有試劑均為分析純;五味子飲片 吉林省北域紅藥業(yè)有限公司,批號(hào)20201206,經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)黃勤挽教授鑒定為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis(Turcz.) Baill.的干燥成熟果實(shí)。
Vanquish型超高效液相色譜-Q-Exactive型四極桿-靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司;UPH-I-10T型超純水器 四川優(yōu)普超純科技有限公司;FA1204C型1/1萬(wàn)電子分析天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司;AUW220D型1/10萬(wàn)電子分析天平 日本島津公司;KS-500DE型液晶超聲波清洗器 昆山潔力美超聲儀器有限公司。
1.2.1 對(duì)照品溶液的制備 分別精密稱取五味子醇甲、五味子醇乙、五味子甲素、五味子乙素、五味子酚、五味子酯甲、五味子酯乙對(duì)照品適量,用甲醇配制成質(zhì)量濃度分別為702、376、970、652、516、402、632 mg/L的單一對(duì)照品儲(chǔ)備液。分別取上述儲(chǔ)備液適量,加甲醇混勻,即得混合對(duì)照品溶液。
1.2.2 供試品溶液的制備 精密稱取五味子樣品(粉碎,過(guò)三號(hào)篩)0.5 g,置25 mL容量瓶中,甲醇定容,超聲波水浴30 min(頻率40 kHz,功率100 W),冷卻至室溫,加甲醇補(bǔ)足體積,混勻,過(guò)濾,經(jīng)0.22 μm 微孔濾膜過(guò)濾,取續(xù)濾液,即得。
1.3.1 色譜條件 ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.7 μm),流動(dòng)相由0.1%甲酸水溶液(A)和乙腈(B)組成,梯度洗脫:0~15 min,5%~30% B;15~30 min,30%~65% B;30~45 min,65%~95% B,流速0.2 mL/min,進(jìn)樣量2 μL,柱溫30 ℃。
1.3.2 質(zhì)譜條件 電噴霧離子源(ESI),正負(fù)離子模式檢測(cè),全掃描的主分辨率為70000,掃描范圍為m/z=100~1500。噴涂電壓的正模式和負(fù)模式分別設(shè)定為3500 V與3000 V,正模式和負(fù)模式的探針加熱器溫度都設(shè)置為350 ℃,正模式和負(fù)模式的毛細(xì)管溫度均設(shè)置在300 ℃,正模式和負(fù)模式的鞘氣均設(shè)定在35 arb,正模式和負(fù)模式的輔助氣體都設(shè)定在10 arb。S-Lens射頻電平設(shè)置為50。全掃描/數(shù)據(jù)依賴二級(jí)掃描(Full MS/dd MS2),一級(jí)分辨率35000,二次分辨率為17500,碰撞能量梯度設(shè)定為20、40和60 eV。
1.3.3 數(shù)據(jù)處理 利用Compound Discoverer3.0軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行需求和處理[23]。軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行峰對(duì)齊和峰提取,得到分子離子峰,及同位素?cái)M合的可能分子式。并將測(cè)得的二級(jí)光譜片段分別與mzCloud數(shù)據(jù)庫(kù)和mzVault本地中藥成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配。保留化學(xué)成分符合峰面積閾值大于80000,質(zhì)量偏差小于5 ppm,匹配得分大于80。最后,參考對(duì)照品和相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步確證該化合物[24]。
1.4.1 潛在靶點(diǎn)的收集 成分相關(guān)靶點(diǎn):以UPLCQ-Orbitrap HRMS鑒定出的化學(xué)成分為研究對(duì)象,導(dǎo)入PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/),獲得Canonical SMILES。在TCMSP ( http://tcmspw.com/tcmsp.php)與SwissTarget Prediction(http://www.swisstargetprediction.ch/)在線平臺(tái)中查找各個(gè)成分對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)蛋白,得到成分相關(guān)靶點(diǎn)[25]。
疾病相關(guān)靶點(diǎn):在包括GeneCards (https://www.genecards.org/),CTD (http://ctdbase.org/),OMIM(https://www.omim.org/),Dis-GeNET (https://www.disgenet.org/),GEO (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)
在內(nèi)的五個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中,以“non-alcoholic fatty liver disease”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,收集相關(guān)的目標(biāo),得到疾病相關(guān)靶點(diǎn)[26]。
利用交互式韋恩圖制作平臺(tái)(http://jvenn.toulouse.inra.fr/app/example.html)進(jìn)行韋恩分析,繪制成分靶點(diǎn)和疾病靶點(diǎn)的Venn圖。重疊的共同靶點(diǎn)可能是五味子治療非酒精脂肪肝的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
所有靶點(diǎn),無(wú)論是成分靶點(diǎn)還是疾病靶點(diǎn),都刪除了重復(fù)值和無(wú)效值,然后全部進(jìn)入U(xiǎn)niprot數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org/)校準(zhǔn)靶蛋白和基因信息,它們都是被核對(duì)的人類基因名稱。
1.4.2 活性成分和潛在靶點(diǎn)的篩選 將成分和非酒精性脂肪肝相互作用網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入Cytoscape 3.7.1軟件進(jìn)行可視化分析。使用“Network Analyzer”插件計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?,按度值(degree)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)排序,并將高于中值(median)的成分作為核心成分。利用String數(shù)據(jù)庫(kù)(https://string-db.org/)分析成分和非酒精性脂肪肝相關(guān)靶點(diǎn)的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)[27],并將物種定義為“Homo sapiens”,選擇0.9的高置信度以保證數(shù)據(jù)的可靠性,隱藏網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)連接的節(jié)點(diǎn),然后導(dǎo)出結(jié)果。將所得結(jié)果導(dǎo)入Cytoscape軟件對(duì)所建PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化,使用“Network Analyzer”插件計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩?,取高于中值的靶點(diǎn)為核心靶點(diǎn)[28]。
1.4.3 富集分析和通路分析 利用R 4.3.0對(duì)選擇的核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO和KEGG富集分析。選取P<0.05的相關(guān)結(jié)果,對(duì)前20個(gè)結(jié)果進(jìn)行可視化。
1.4.4 “藥物-關(guān)鍵活性成分-靶點(diǎn)途徑”網(wǎng)絡(luò)模構(gòu)建
基于核心成分與蛋白靶點(diǎn)的關(guān)系及蛋白靶點(diǎn)與信號(hào)通路之間的相互關(guān)系,利用Cystocape軟件進(jìn)行可視化,得到五味子治療非酒精脂肪肝的“藥物-核心活性成分-靶點(diǎn)-部分通路”網(wǎng)絡(luò)模型圖。
為了驗(yàn)證篩選出的化合物和靶標(biāo)的有效性,對(duì)前5個(gè)活性化合物和前4個(gè)核心靶點(diǎn)進(jìn)行了分子對(duì)接。臨床上療效肯定的降脂藥非諾貝特作為陽(yáng)性對(duì)照。通過(guò)PubChem ( https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)數(shù)據(jù)庫(kù)下載活性成分的2D結(jié)構(gòu),利用Chem3D 19.0軟件將其轉(zhuǎn)化為3D結(jié)構(gòu),并進(jìn)行能量最小化操作,以mol2格式保存。4個(gè)核心靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的蛋白均取自RCSB PDB(https://www1.rcsb.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)中,來(lái)源設(shè)置為人類,晶體選擇信息(Resolution、PDB ID)詳見(jiàn)表 3,以此獲得靶點(diǎn)蛋白的3D結(jié)構(gòu),以pdb格式保存。利用PyMOL 4.6.0軟件對(duì)蛋白進(jìn)行去除水分子、去殘基等操作,使用spdbv 4.1.0軟件使蛋白能量最小化。然后使用AutoDock Tools 1.5.6軟件對(duì)蛋白(受體)和成分(配體)進(jìn)行加氫和加電荷處理,并轉(zhuǎn)換為pdbqt格式。接著在AutoDock Tools中設(shè)置對(duì)接的網(wǎng)格點(diǎn)和尺寸,使對(duì)接盒子(grid box)包裹整個(gè)蛋白。再利用AutoDock Tools中AutoDock Vina進(jìn)行半柔性分子對(duì)接,分別預(yù)測(cè)了化合物的9種不同的模式(modes)并以pdbqt格式保存。具有最高結(jié)合親和力并與受體具有相應(yīng)相互作用的模式被保存并在PyMOL中可視化[29]。
利用Compound Discoverer 3.0軟件計(jì)算出在5 ppm質(zhì)量偏差范圍內(nèi)的分子式,然后結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)mzCloud和mzVault數(shù)據(jù)庫(kù),以及參考文獻(xiàn)[30?37],對(duì)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量、保留時(shí)間(tR)和碎片離子信息進(jìn)行識(shí)別,結(jié)果初步鑒定出了50個(gè)化學(xué)成分,其中包含11個(gè)木脂素類成分,9個(gè)黃酮類成分,9個(gè)氨基酸類成分,7個(gè)有機(jī)酸類成分,3個(gè)核苷類成分,7個(gè)酚酸類成分,和4個(gè)其它成分。其中,經(jīng)對(duì)照品鑒定了7個(gè)木脂素類成分,分別為五味子醇甲、五味子醇乙、五味子甲素、五味子乙素、五味子酚、五味子酯甲及五味子酯乙,且在樣品中相應(yīng)峰的響應(yīng)值較高。結(jié)果表明,樣品中的所含的木脂素類成分的種類最多??傠x子流圖(Total ion chromatogram,TIC)見(jiàn)圖1,鑒定的化合物的最終結(jié)果如表1所示。
表1 五味子化學(xué)成分的UPLC-Q-Orbitrap HRMS鑒定Table 1 Identified compounds of SC by UHPLC-Q-Orbitrap HRMS
通過(guò)聯(lián)合使用多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),在刪除重復(fù)和無(wú)效目標(biāo)后,共獲得747個(gè)成分靶點(diǎn)和2178個(gè)非酒精性脂肪肝相關(guān)靶點(diǎn)。Venn圖發(fā)現(xiàn)有246個(gè)相交靶點(diǎn)(圖2),說(shuō)明五味子具有治療非酒精性脂肪肝的作用。在成分-非酒精性脂肪肝相關(guān)靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)中(圖3),有295個(gè)節(jié)點(diǎn)和880個(gè)邊與五味子的49個(gè)化合物相關(guān),246個(gè)靶點(diǎn)與非酒精性脂肪肝相關(guān)。度值(Degree)越大說(shuō)明相連節(jié)點(diǎn)越多,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)控作用也就越大。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治?,將高于中值的化合物視為核心活性成分,共鑒定出23個(gè)化合物,按度值由大到小分別為:槲皮素、山柰酚、五味子甲素、α-亞麻酸、五味子醇乙、五味子酯乙、戈米辛J、當(dāng)歸酰戈米辛H、戈米辛G、五味子酯甲、五味子醇甲、小檗堿、原花青素B1、原花青素B2、奎尼酸、腺苷、蘆丁、苯丙氨酸、天冬氨酸、富馬酸、對(duì)香豆酸、表兒茶素和原兒茶酸。其中,槲皮素的度值最大,且中間中心性(Betweenness centrality)和接近中心性(Closeness centrality)也最大,平均最短路徑長(zhǎng)度(Average shortest path length)也很小,說(shuō)明這個(gè)化合物在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中非常重要。
圖2 五味子治療非酒精性脂肪肝潛在靶點(diǎn)的韋恩分析Fig.2 Venn’s analysis of potential targets for the treatment of the NAFLD with SC
圖3 化合物和非酒精性脂肪肝相交靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)Fig.3 The network of compounds and NAFLD intersection targets
續(xù)表 1
將246個(gè)相交靶點(diǎn)導(dǎo)入String數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析。選擇物種為智人(Homo sapiens),設(shè)置目標(biāo)之間所需的最低連接分?jǐn)?shù)為0.9,隱藏網(wǎng)絡(luò)中斷開(kāi)的節(jié)點(diǎn),構(gòu)建一個(gè)PPI網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape進(jìn)行可視化分析,顯示217個(gè)靶點(diǎn),同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯罱K的分析結(jié)果顯示,22個(gè)靶點(diǎn)的度值高于中值14(圖4)。此外,根據(jù)度值由大到小,發(fā)現(xiàn)前12個(gè)靶點(diǎn)之間存在相對(duì)復(fù)雜的關(guān)系。除了SRC、PI3KR1、EGFR、VEGFA、TP53和ESR1外,其他目標(biāo)AKT1、HSP90AA1、PIK3CA、MAPK1、MAPK3和JUN的中介中心度(Betweenness centrality)和接近中心度(Closeness centrality)都排名靠前,表明這些靶點(diǎn)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。將成分-非酒精性脂肪肝靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析度值前10的靶點(diǎn)與PPI靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析篩選的前10個(gè)靶點(diǎn)相交,得到2個(gè)靶標(biāo),即為SRC和EGFR,這意味著這2個(gè)靶點(diǎn)可能起著非常關(guān)鍵的作用。
圖4 五味子治療非酒精性脂肪肝相關(guān)靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Protein-protein interaction network of potential targets for SC treatment of NAFLD
將化合物和非酒精性脂肪肝相交靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)中度值前10的靶點(diǎn)和PPI網(wǎng)絡(luò)中度值高于中值的22個(gè)靶點(diǎn),共30個(gè)靶點(diǎn)(表2)作為核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO和KEGG富集分析分析。通過(guò)GO富集分析,共獲得935個(gè)生物過(guò)程(Biological process,BP)條目,主要涉及蛋白激酶B信號(hào)的調(diào)節(jié)、活性氧代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體信號(hào)通路和T細(xì)胞共刺激等方面;50個(gè)細(xì)胞組成(Cell composition,CC)條目,膜筏、膜微區(qū)、囊泡腔和膜區(qū)的占比較大;54個(gè)分子功能項(xiàng)(Molecular function,MF),其中磷酸酶結(jié)合、蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶活性、蛋白絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸激酶活性及磷蛋白結(jié)合等較為顯著。KEGG通路富集分析共鑒定出119個(gè)結(jié)果,主要涉及癌癥中的蛋白聚糖(Proteoglycans in cancer)、內(nèi)分泌抵抗(Endocrine resistance)、Rap1信號(hào)通路(Rap1 signaling pathway)、VEGF信號(hào)通路(VEGF signaling pathway)、糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號(hào)通路(AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications)和雌激素信號(hào)通路(Estrogen signaling pathway)等。研究組將前20個(gè)結(jié)果可視化,見(jiàn)圖5。氣泡越大,富含的基因越多。P調(diào)整值越小,氣泡的顏色越紅。
圖5 五味子治療非酒精性脂肪肝核心靶點(diǎn)的GO富集和KEGG通路分析Fig.5 GO enrichment and KEGG pathway analysis of SC treatment of NAFLD core targets
表2 五味子治療非酒精性脂肪肝的核心靶點(diǎn)Table 2 Key target of SC for the treatment of NAFLD
為了更好地展示藥材、活性成分、靶點(diǎn)和途徑之間的關(guān)系,根據(jù)藥物、成分、潛在靶點(diǎn)及信號(hào)通路之間的相互關(guān)系,選取鑒定出的23個(gè)核心活性成分與五味子治療非酒精性脂肪肝潛在靶點(diǎn)進(jìn)行匹配,將核心靶點(diǎn)的前4名AKT1、HSP90AA1、SRC和MAPK1與關(guān)鍵信號(hào)通路的前20條進(jìn)行匹配,共匹配得到14條信號(hào)通路。使用Cytoscape構(gòu)建“藥物-關(guān)鍵活性成分-靶點(diǎn)-部分途徑”網(wǎng)絡(luò)圖,見(jiàn)圖6。
圖6 五味子治療非酒精性脂肪肝的“藥物-關(guān)鍵活性成分-靶點(diǎn)-部分途徑”網(wǎng)絡(luò)模型Fig.6 Herb-core active component-target-partial pathway network of SC for the treatment of NAFLD
為了表征非酒精性脂肪肝相關(guān)蛋白與五味子活性成分的分子相互作用和結(jié)合親和力,本文使用AutoDock Tools中的AutoDock Vina將篩選出的前5個(gè)活性成分及非諾貝特分別與PPI網(wǎng)絡(luò)中前4的靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接(圖7,表3)。一般認(rèn)為若結(jié)合能<0,表明配體分子能和受體蛋白自發(fā)地結(jié)合,若結(jié)合能≤?5.0 kcal/mol,表明其結(jié)合性好。結(jié)合能越低,結(jié)合構(gòu)象越穩(wěn)定?;衔镩纹に睾偷鞍譙RC的MET344、GLU342、ASP407、LYS298和GLU313形成氫鍵,結(jié)合能為-10.1 kcal/mol,如圖7A所示。山柰酚和蛋白SRC的GLU342和MET344形成氫鍵,結(jié)合能為-10.0 kcal/mol,如圖7B所示。五味子甲素與蛋白HSP90AA1的LYS58 形成氫鍵,結(jié)合能為-7.2 kcal/mol,如圖7C所示。α-亞麻酸和蛋白HSP90AA1的SGLY135、PHE138和ASN51形成氫鍵,結(jié)合能為-7.4 kcal/mol,如圖7D所示。五味子醇乙和蛋白MAPK1的LYS151、THR190、TYR36形成氫鍵,結(jié)合能為-6.5 kcal/mol,如圖7E所示。非諾貝特和蛋白HSP90AA1的TRP162和ASN51形成氫鍵,結(jié)合能為-8.7 kcal/mol,如圖7F所示。此外,上述活性化合物與相關(guān)蛋白結(jié)合至少形成了一個(gè)氫鍵相互作用力。結(jié)果表明,上述5個(gè)活性成分及非諾貝特與目標(biāo)蛋白之間均有穩(wěn)定的結(jié)合(結(jié)合能<-5.0 kcal/mol)。
表3 分子對(duì)接結(jié)果Table 3 Molecular docking results
圖7 部分分子對(duì)接結(jié)果Fig.7 Partial results of molecular docking
非酒精脂肪肝與肝臟脂肪細(xì)胞過(guò)度堆積及炎癥等有著緊密的關(guān)聯(lián)[38],是全球最嚴(yán)重的代謝疾病之一[39],對(duì)眾多患者的生活質(zhì)量與生命安全產(chǎn)生影響。目前對(duì)于非酒精脂肪肝的發(fā)病機(jī)制尚未清晰,醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)可“二次打擊學(xué)說(shuō)”,即以胰島素抵抗(Insulin resistance, IR)為主要環(huán)節(jié)的“第一次打擊”和以肝細(xì)胞大量凋亡、氧化應(yīng)激和纖維化為主的“二次打擊”[40]?,F(xiàn)代藥理研究表明,五味子可以保護(hù)肝臟,明顯改善肝纖維化等[41]。因此,研究五味子治療非酒精性脂肪肝的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制,為尋找治療非酒精性脂肪肝的植物來(lái)源的天然化合物的保健食品和治療藥物開(kāi)發(fā)提供高效篩選的方法具有重要意義。
為此,本研究利用UHPLC-Q-Orbitrap HRMS技術(shù)從五味子中共鑒定了50個(gè)成分,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理分析,最終得到23種主要活性成分。通過(guò)文獻(xiàn)檢索,發(fā)現(xiàn)其中的一些成分可以通過(guò)脂質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激和炎癥相關(guān)途徑等對(duì)非酒精脂肪肝發(fā)揮保護(hù)或治療作用[42?44]。例如,在高脂高膽固醇飲食誘導(dǎo)的非酒精脂肪肝的小鼠模型中,五味子甲素可以通過(guò)降低肝臟中脂肪酸和甘油三酯合成酶的活性來(lái)降低高脂飲食小鼠血漿和肝臟中FFA和甘油三酯的含量。同時(shí)增加肝臟脂肪酸氧化和糞便游離脂肪酸和甘油三酯排泄。并且,這些對(duì)肝臟的有益作用也與五味子甲素改善氧化應(yīng)激有關(guān)[45]。在非酒精脂肪肝細(xì)胞模型中,五味子乙素可以劑量依賴性抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路的激活,進(jìn)而影響脂肪合成相關(guān)基因表達(dá),從而降低脂質(zhì)堆積[40]。在T2DM誘導(dǎo)非酒精脂肪肝小鼠模型中,槲皮素治療可以明顯緩解Lepdb/Lepdb小鼠的肝腫脹,恢復(fù)異常的肝酶,降低肝臟中的高血糖和脂質(zhì)積累。進(jìn)一步研究表明,槲皮素治療可通過(guò)抗氧化、抗炎和激活FXR1/TGR5信號(hào)通路改善TD2M誘導(dǎo)的非酒精性脂肪肝[46]。
同時(shí),本文通過(guò)分析藥物相關(guān)靶點(diǎn)和非酒精脂肪肝相關(guān)靶點(diǎn),確定了246個(gè)交叉靶點(diǎn)。去除29個(gè)自由靶標(biāo)后,以217個(gè)相交靶標(biāo)構(gòu)建蛋白-蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò),從中識(shí)別出22個(gè)核心靶標(biāo),將它們與成分-非酒精性脂肪肝靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析篩選的前10個(gè)靶點(diǎn)相交共得到30個(gè)靶點(diǎn),其中重復(fù)的SRC和EGFR可能起著非常關(guān)鍵的作用,它們或多或少被認(rèn)為會(huì)影響非酒精脂肪肝。例如,研究表明,SRC通路的激活,增加了IP3R1蛋白的穩(wěn)定性,促進(jìn)了IP3R1的Tyr353磷酸化,從而導(dǎo)致肝細(xì)胞線粒體Ca2+超載和線粒體功能障礙。因此,抑制SRC/IP3R1通路,可能是一種新的潛在的治療非酒精脂肪肝的方法[47]。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)是肝細(xì)胞增殖和肝再生的重要調(diào)節(jié)因子。EGFR還可以調(diào)節(jié)肝部分切除術(shù)后肝再生過(guò)程中的脂質(zhì)代謝,抑制EGFR也可以改善已經(jīng)發(fā)展的纖維化[48?49]。同時(shí),研究表明,在非酒精脂肪肝小鼠模型中,抑制EGFR可顯著降低脂肪變性、肝損傷、肝纖維化,改善糖耐量。表明了EGFR在非酒精脂肪肝中的作用,以及EGFR抑制作為非酒精脂肪肝治療策略的潛力[50]。此外,MAPK1是炎癥評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。VEGFA是一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子,具有促進(jìn)血管通透性增加、增殖和血管形成等作用,參與了非酒精脂肪肝的病理生理過(guò)程[51]。
為了進(jìn)一步探索五味子的作用機(jī)制,本文對(duì)選擇的30個(gè)潛在核心靶點(diǎn)進(jìn)行了GO和KEGG富集分析。GO富集分析結(jié)果表明,五味子的有效成分主要影響了蛋白激酶B信號(hào)的調(diào)節(jié)、活性氧代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體信號(hào)通路和T細(xì)胞共刺激等方面。KEGG通路富集分析表明,五味子主要參與癌癥中的蛋白聚糖、內(nèi)分泌抵抗、Rap1信號(hào)通路、VEGF信號(hào)通路、糖尿病并發(fā)癥中的AGERAGE信號(hào)通路和雌激素信號(hào)通路等。既往研究表明,非酒精脂肪肝的發(fā)展與內(nèi)分泌,血管新生和糖尿病并發(fā)癥中的信號(hào)通路密切相關(guān)[51?54]。
本研究采用UHPLC-Q-Orbitrap HRMS技術(shù)共鑒定出五味子中的50種成分,其中包含11個(gè)木脂素類成分,9個(gè)黃酮類成分,9個(gè)氨基酸類成分,7個(gè)有機(jī)酸類成分,3個(gè)核苷類成分,7個(gè)酚酸類成分,和4個(gè)其它成分。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析,確定了23個(gè)潛在的關(guān)鍵活性成分和30個(gè)潛在靶點(diǎn),這23個(gè)核心活性成分可能主要通過(guò)作用于脂質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激和炎癥相關(guān)途徑等來(lái)改善非酒精脂肪肝的癥狀。進(jìn)一步分析表明,五味子可能通過(guò)影響內(nèi)分泌、血管新生和糖尿病并發(fā)癥中的信號(hào)通路影響非酒精脂肪肝,但具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。綜上所述,五味子可能通過(guò)多成分多靶點(diǎn)的方式影響非酒精性脂肪肝的病理生理過(guò)程。該研究為進(jìn)一步研究五味子治療非酒精性脂肪肝提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考。