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基于數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接的中藥治療牙周疾病的用藥規(guī)律與作用機(jī)制

2022-04-22 07:24李新尚牛巧麗趙今
口腔疾病防治 2022年7期
關(guān)鍵詞:牙周靶點(diǎn)復(fù)方

牙周疾?。╬eriodontal disease)是一種常見(jiàn)的由內(nèi)分泌紊亂、細(xì)菌的感染、假牙的配戴、患者自身心理因素、牙結(jié)石的產(chǎn)生和遺傳因素等多種因素導(dǎo)致的口腔疾病

。牙周疾病會(huì)導(dǎo)致牙周組織破壞,造成牙槽骨的吸收,使患牙松動(dòng),嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)脫落。牙周疾病的現(xiàn)代治療方法是基礎(chǔ)治療輔以西藥治療,但西藥在治療過(guò)程中存在細(xì)菌耐藥性和毒副作用等缺點(diǎn)。而中藥復(fù)方(traditional Chi-nese medicine)在疾病治療或預(yù)防過(guò)程中發(fā)揮重要作用

,其療效持久、副作用少,能夠改善患者的癥狀,還有注重整體平衡,增強(qiáng)和調(diào)節(jié)機(jī)體自身抵抗力,中藥復(fù)方治療牙周疾病研究已經(jīng)獲得了較多的研究成果。然而,中藥材成分復(fù)雜多樣,組方成分更加復(fù)雜,進(jìn)入人體之后的作用通路與方式各有差異,發(fā)揮多成分、多靶點(diǎn)調(diào)節(jié)作用。近幾年,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法在中醫(yī)藥-民族藥研究中獲得了突破性的發(fā)展而引起科研工作者的重視。然而目前中醫(yī)藥作用于牙周疾病的藥理作用機(jī)制尚未系統(tǒng)闡明。因此本研究擬從多種數(shù)據(jù)庫(kù)收載的數(shù)據(jù)對(duì)治療牙周疾病的中藥復(fù)方療效進(jìn)行初步的篩選,旨在從網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的角度認(rèn)識(shí)中藥復(fù)方治療牙周疾病的作用特點(diǎn),探討中藥復(fù)方治療牙周疾病發(fā)病機(jī)制,為治療牙周疾病的藥物開(kāi)發(fā)提供一定的依據(jù)。

翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用能夠給教學(xué)帶來(lái)新的教學(xué)資源,也能夠帶來(lái)新的教學(xué)理念,教師在教學(xué)過(guò)程中不再是主體,學(xué)生才是自身學(xué)習(xí)的主體。翻轉(zhuǎn)課堂適應(yīng)學(xué)生認(rèn)知的特點(diǎn)、小學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)的特點(diǎn),從而能夠很好地適應(yīng)教學(xué)過(guò)程。翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用并不是一朝一夕的事情,還需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷探索其應(yīng)用的方法,以便提升其教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂是一種新興的、以任務(wù)為主要學(xué)習(xí)形式的教學(xué)模式,為此,在小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)階段給學(xué)生明確提出預(yù)習(xí)的任務(wù)、設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)的任務(wù)單是教學(xué)過(guò)程中重要的組成部分。在教學(xué)過(guò)程中任務(wù)設(shè)計(jì)的是否明確、清晰以及學(xué)生對(duì)任務(wù)的具體可操作性等內(nèi)容都有其重要的作用。

基于無(wú)人船的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù),主要包括無(wú)人船自主航線規(guī)劃及精準(zhǔn)控制、多傳感器集成與信息融合以及遠(yuǎn)程通信與實(shí)時(shí)多??刂疲瑢?shí)現(xiàn)自動(dòng)化、全天候、高精度水文監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)提取被測(cè)數(shù)據(jù),借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)對(duì)特定時(shí)段水文情況進(jìn)行分析。將該技術(shù)應(yīng)用于水利環(huán)保等行業(yè)部門,可解決人工無(wú)法在惡劣天氣或危險(xiǎn)水域進(jìn)行水樣提取、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等技術(shù)壁壘,覆蓋全面范圍水文監(jiān)測(cè)的死角。

1 資料和方法

1.1 治療牙周疾病的中藥復(fù)方來(lái)源篩選

通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普等數(shù)據(jù)庫(kù)以“牙周炎/牙周疾病”“中醫(yī)/中藥治療”為關(guān)鍵詞,檢索時(shí)間為2005 年至2020 年近15 年的論文。經(jīng)過(guò)查閱嚴(yán)格按照處方的納入標(biāo)準(zhǔn)和剔除標(biāo)準(zhǔn),得到符合納入標(biāo)準(zhǔn)的58 篇論文,并用頻數(shù)分析法計(jì)算每味中藥的出現(xiàn)頻數(shù),按頻數(shù)保留頻數(shù)≥14 次的中藥進(jìn)行后續(xù)研究。

1.2 ADME 和“Lipinski”規(guī)則評(píng)估

將頻次≥14 次的“熟地黃、牡丹皮、當(dāng)歸、茯苓、金銀花、山藥和知母”等7 味藥材導(dǎo)入TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)(http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php)的“Herb Name”欄目,整理其相關(guān)的成分。以上7 味藥材再用BANTMAN-TCM(http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/)數(shù)據(jù)庫(kù)和TCMIP V2.0(http://www.tcmip.cn/)數(shù)據(jù)庫(kù)整理其相關(guān)的成分。刪除以上3 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)得到的重復(fù)的成分,并進(jìn)行ADME 篩選。本文用口服生物利用度(oral bioavailability,OB)≥30 和類藥性(drug-likeness,DL)=0.18 為準(zhǔn)進(jìn)行篩選

。為了確保化學(xué)成分鑒定的準(zhǔn)確性和相關(guān)性,本文還納入“Lipinski”規(guī)則(MW<500、AlogP<5、Hdon<5、Hacc<10)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選,得到的成分作為活性成分

。

1.3 藥物作用靶點(diǎn)的篩選

為了確證中藥復(fù)方活性成分及其治療牙周疾病的關(guān)鍵靶點(diǎn)篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性,對(duì)中藥復(fù)方43 個(gè)活性成分與11 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接。按照結(jié)合能(binding energy,BE)的大小來(lái)判斷活性成分與關(guān)鍵靶點(diǎn)的匹配度。當(dāng)配體和受體的構(gòu)象穩(wěn)定時(shí),能量越低,作用的可能性就越大

。一般情況下,BE≤-4.25 Kcal/mol 表示活性成分與靶標(biāo)有一定的結(jié)合能,BE≤-5.00 Kcal/mol 表示活性成分與靶標(biāo)有良好的結(jié)合能,BE≤-7.00 Kcal/mol 表示活性成分具有較強(qiáng)的結(jié)合能。

1.4 牙周疾病靶點(diǎn)的來(lái)源以及潛在靶點(diǎn)的篩選

以“Periodontitis 或Periodontal disease”作為限定詞,CTD(http://ctdbase.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)、TCMIP 數(shù)據(jù)庫(kù)和DiSGeNET(http://www.disgenet.org/)獲取已知的牙周疾病的靶點(diǎn),對(duì)重復(fù)的疾病靶點(diǎn)進(jìn)行去重。并與“1.3”項(xiàng)下得到的中藥復(fù)方靶點(diǎn)取交集,獲取中藥復(fù)方治療牙周疾病的潛在靶點(diǎn)。將中藥復(fù)方作用靶點(diǎn)與牙周疾病靶點(diǎn)進(jìn)行映射,通過(guò)Veen(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/)工具做交集圖,最終獲得中藥復(fù)方治療牙周疾病的交集靶點(diǎn)。

1.5 基因功能富集分析及通路分析

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,建筑行業(yè)具有很高的地位。建筑工程與人們的日常生活有緊密的關(guān)聯(lián),房屋建筑施工質(zhì)量會(huì)直接影響到人們的住房安全,所以在實(shí)際中,必須采取各種措施來(lái)控制房屋建筑施工質(zhì)量。施工技術(shù)是影響房屋建筑質(zhì)量的主要因素,這就要求在具體施工中,必須合理的選擇施工技術(shù),從而提升房屋建筑施工質(zhì)量。

1.6 藥物與疾病靶標(biāo)的關(guān)聯(lián)性分析

在沒(méi)有時(shí)間同步機(jī)制的情況,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行1小時(shí)后,簇頭和節(jié)點(diǎn)之間的最大累積誤差達(dá)到近25 ms,即每秒6.9 μs誤差。從圖8可以看出,單個(gè)節(jié)點(diǎn)與簇頭之間每隔兩分鐘的累積時(shí)鐘偏差維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)[14-16]。因此,節(jié)點(diǎn)可通過(guò)估算相對(duì)頻率偏差在槍聲事件發(fā)生后調(diào)整自身檢測(cè)時(shí)間。

1.7 分子對(duì)接驗(yàn)證

通過(guò)AutoDock Tools v1.5.6 軟件構(gòu)建關(guān)鍵靶點(diǎn)的分子對(duì)接模型,進(jìn)而與中藥復(fù)方活性成分及牙周疾病陽(yáng)性藥分子進(jìn)行分子對(duì)接并分析對(duì)接結(jié)果,從而驗(yàn)證拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。中藥復(fù)方活性成分通過(guò)ZINC(http://zinc.docking.org/)和PubMed(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下載其3D 結(jié)構(gòu),如果找不到其3D 結(jié)構(gòu),用ChemDraw(https://www.chemdraw.com.cn)數(shù)據(jù)庫(kù)繪畫其3D 結(jié)構(gòu),用PyMol 軟件以pdb 格式保存。并載入AutoDock Tools 1.5.6 程序,保存為pdbqt 格式,作為對(duì)接配體

。關(guān)鍵靶點(diǎn)通過(guò)PDB(http://www.rcsb.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)下載獲取其蛋白結(jié)構(gòu),并與以上得到的配體結(jié)合,然后運(yùn)用AutoDock Tools v1.5.6(http://autodock.scripps.edu)進(jìn)行對(duì)接。最后用PyMol(https://pymol.org/)軟件作圖。

2 結(jié) 果

2.1 中藥復(fù)方的收集與活性成分的篩選結(jié)果

52 個(gè)潛在靶點(diǎn)String 數(shù)據(jù)庫(kù)以Score≥0.9 為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選,初始網(wǎng)絡(luò)由52 個(gè)節(jié)點(diǎn)和119 條邊組成的。經(jīng)CytoNCA 插件進(jìn)行拓?fù)鋮?shù)分析,簡(jiǎn)化得到11 個(gè)節(jié)點(diǎn)與30 條邊的網(wǎng)絡(luò),見(jiàn)圖5。靠前的靶點(diǎn)包括腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、絲裂原活化蛋白激酶-1(mitogen-activated protein kinase-1,MAPK-1)、絲裂原活化蛋白激酶-14(mito-gen-activated protein kinase-14,MAPK-14)、白細(xì)胞介素-2(interleukin-2,IL-2)、白細(xì)胞介素-6(interleu-kin-6,IL-6)、細(xì)胞腫瘤抗原p53(cellular tumor anti-gen p53,TP53)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)、α-絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(RAC-alpha serine/threo-nine-protein kinase,AKT1)、維甲酸受體RXRα(reti-noic acid receptor RXR-alpha,RXRA)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor A,VEG-FA)和轉(zhuǎn)錄因子p65(transcription factor p65,RE-LA)。以上11 個(gè)靶點(diǎn)作為關(guān)鍵靶點(diǎn)與活性成分進(jìn)行分子對(duì)接。

2.2 活性成分作用靶點(diǎn)與疾病靶點(diǎn)關(guān)聯(lián)性

32 個(gè)活性成分有相應(yīng)的384 個(gè)靶點(diǎn),該靶點(diǎn)以蛋白名稱形式存在,使用UniProt(https://www.uni-prot.org/)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行基因名稱轉(zhuǎn)換,得到118 個(gè)靶點(diǎn)?;钚猿煞种蠵aeoniflorin_qt、4-O-methylpaeoni-florin_qt、Mudanpioside-h_qt 2、Paeonidanin_qt、De-nudatin B、Hancinol、Anemarsaponin E_qt、Phyllan-thin、C4、XYLOSTOSIDINE 和Pachypodol 等11 個(gè)成分在TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)中未收錄其成分,若換成其他數(shù)據(jù)庫(kù),存在收載標(biāo)準(zhǔn)和算法的不同的問(wèn)題,故沒(méi)有用其他數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 藥物與疾病靶點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性及其網(wǎng)絡(luò)分析

通過(guò)CTD、TCMIP 和DisGeNET 數(shù)據(jù)庫(kù)分別得到257、27 和682 個(gè)牙周疾病相關(guān)的疾病靶點(diǎn),并刪除重復(fù)的靶點(diǎn),得到856 個(gè)疾病靶點(diǎn)。此疾病靶點(diǎn)與32 活性成分作用靶點(diǎn)進(jìn)行映射得到52 個(gè)潛在靶點(diǎn),見(jiàn)圖1。將52 個(gè)潛在靶點(diǎn)連同單味藥材及其活性成分,并導(dǎo)入Cytoscape3.8.0 軟件,繪制單味藥材-活性成分-潛在靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖,圖中可以看出來(lái),中藥復(fù)方的各個(gè)單味藥材通過(guò)多成分、多靶點(diǎn)作用于牙周疾病,見(jiàn)圖2。

藥物與疾病靶點(diǎn)之間的交集靶點(diǎn)通過(guò)Clue GO(https://cytoscape.org)插件進(jìn)行基因本體(gene ontology,GO)富集分析(BP,MF,CC)和通過(guò)DA-VIDv6.8(https://david.ncifcrf.gov/)數(shù)據(jù)庫(kù)分析信號(hào)通路(KEGG)。通過(guò)Cytoscape v3.8.2(https://cyto-scape.org)軟件構(gòu)建多為網(wǎng)絡(luò)可視化分析,初步推測(cè)中藥復(fù)方治療牙周疾病的作用機(jī)制。

將方法1.2 得到的藥物與疾病靶點(diǎn)之間的交集靶點(diǎn)輸入String 數(shù)據(jù)庫(kù)中,物種選擇人屬和Score≥0.9,對(duì)蛋白之間相互作用(PPI)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,刪去孤立節(jié)點(diǎn),得到初始網(wǎng)絡(luò)。再用CytoNCA(2.1.6)插件對(duì)初始網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的中介中心性(betweenness centrality,BC)、緊 密 中 心 性(closenesscentrality,CC)、特征向量中心性(eigenvector centrality,EC)、度中心性(betweenness centrality,DC)、局部平均連通性(local average connectivity-based method,LAC)、網(wǎng)絡(luò)中心性(networkcentrality,NC)等拓?fù)鋵W(xué)屬性的中位數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行2 步篩選以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò),篩選不同的靶點(diǎn)團(tuán),排在靠前的靶點(diǎn)團(tuán)作為中藥復(fù)方治療牙周疾病的關(guān)鍵靶點(diǎn)團(tuán)。

2.4 潛在靶點(diǎn)的基因功能和信號(hào)通路富集分析

52 個(gè)潛在靶點(diǎn)通過(guò)ClueGO 插件和DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行GO 基因功能和KEGG 信號(hào)通路分析,GO基因功能主要集中在RNA 聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄對(duì)缺氧反應(yīng)的正調(diào)控(positive regulation of transcrip-tion from RNA polymerase Ⅱpromoter in response to hypoxia)、維生素D 生物合成過(guò)程的正調(diào)控(posi-tive regulation of vitamin D biosynthetic process)、病毒對(duì)宿主細(xì)胞凋亡過(guò)程的抑制作用(suppression by virus of host apoptotic process),和T 細(xì)胞穩(wěn)態(tài)增殖(T cell homeostatic proliferation),見(jiàn)圖3。按照錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(false discovery rate,F(xiàn)DR)大小進(jìn)一步篩選通路,F(xiàn)DR 值表示在富集分析中越小,就代表富集顯著程度就越高。以FDR≤0.05 為準(zhǔn),篩選得到96 條信號(hào)通路,并進(jìn)行排序,前30 個(gè)結(jié)果如圖4所示。

2.5 潛在靶點(diǎn)的PPI 網(wǎng)絡(luò)分析

通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普等數(shù)據(jù)庫(kù)共查到32 種治療牙周疾病的中藥方劑,這些方劑共包含438 種單位藥材,刪除重復(fù)的藥材,得到110 味藥材。其中提取出現(xiàn)頻率≥14 次的藥材,得到熟地黃、牡丹皮、當(dāng)歸、茯苓、金銀花、山藥、知母等藥材,見(jiàn)表1。7 味藥材通過(guò)TCMSP、BATMAN-TCM和TCMIP 數(shù)據(jù)庫(kù)得到1 238 個(gè)化學(xué)成分,見(jiàn)表2。通過(guò)ADME 和Lipinski 規(guī)則篩選得到43 個(gè)活性成分,見(jiàn)表3。

2.6 分子對(duì)接驗(yàn)證

以上得到的活性成分英文名導(dǎo)入TCMSP 和SwissTargetPrediction(http://www.swisstargetprediction.ch/)整理其相關(guān)的靶點(diǎn),并通過(guò)Uniprot 數(shù)據(jù)庫(kù)的Filter By 選“Reviewed”和Popular Organism 選“Ho-mo sapiens”為關(guān)鍵詞,將蛋白名稱轉(zhuǎn)換為基因名稱。

43 個(gè)活性成分與11 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接,11 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)的PDB ID 分別是MAPK-14(PDB ID=5ETC)、MAPK-1(PDB ID=4FMQ)、IL-6(PDB ID=1ALU)、STAT1(PDB ID=1YVL)、IL-2(PDB ID=4MEN)、RXRA(PDB ID=7B88)、RELA(PDB ID=1VJ7)、VEGFA(PDB ID=4KZN)、AKT1(PDB ID=2UVM)、TNF(PDB ID=2AZ5)和TP53(PDB ID=7BVM)。43 個(gè)活性成分中C1、Mudanpio-side-h_qt 2、Denudatin B、Hancinone C、Dioscoreside C_qt、Anemarsaponin F_qt、Timosaponin B III_qt、Anemarsaponin C_qt、Anemarsaponin E_qt、Eriodycti-ol(flavanone)、C3、Secologanic dibutylacetal_qt、Ion-iceracetalides B_qt 等活性成分與11 個(gè)活性成分未能對(duì)接,因此被刪除。30 個(gè)中藥復(fù)方活性成分與VEGFA 和MAPK-14 關(guān)鍵靶點(diǎn)沒(méi)能對(duì)接,因此中藥復(fù)方30 個(gè)活性成分與剩余9 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接,結(jié)果如圖6 所示。其中部分活性成分與關(guān)鍵靶點(diǎn)的結(jié)合模式如圖7 所示,中藥復(fù)方活性成分與關(guān)鍵靶點(diǎn)的氨基酸殘基形成氫鍵(穩(wěn)定氫鍵和芳香烴氫鍵)和π-π 相互作用而穩(wěn)定地結(jié)合。氫鍵和π-π 相互作用對(duì)小分子和蛋白質(zhì)的識(shí)別和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。

本研究通過(guò)聚類分析和多維網(wǎng)絡(luò)可視化分析,在治療牙周疾病中,牡丹皮、當(dāng)歸、金銀花、山藥和知母的出現(xiàn)頻率和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)均較高。其中牡丹皮具有抑菌效果,而丹皮酚是牡丹皮的主要活性成分,對(duì)牙齦卟啉單胞菌具有較佳的體外抗菌效果,它是一種牙周疾病的致病菌

。金銀花具有清熱解毒、抑菌和抗炎的作用。金銀花對(duì)變異鏈球菌和牙齦卟啉單胞菌抑制作用

。知母具有清熱瀉火以及滋陰潤(rùn)燥的功能

。知母須根中芒果苷、異芒果苷的含量最高,其中成功制備緩釋芒果苷的聚乳酸-羥基乙酸[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]支架可促進(jìn)糖尿病大鼠牙槽骨缺損再生,可能為治療糖尿病狀態(tài)牙槽骨缺損愈合障礙提供新方法

。山藥具有抗炎、抗氧化和抗腫瘤等作用

。研究表明,山藥總皂苷能抑制人口腔癌細(xì)胞HSC-3 的遷移能力和金屬基質(zhì)蛋白酶-2(matrix metallo proteinase-2,MMP-2)的活性

。當(dāng)歸具有活血補(bǔ)血、抗炎、抗腫瘤和抗氧化等藥理作用

。牙周疾病牙周組織中環(huán)氧化酶-2(cyclooxy-genase-2,COX-2)高表達(dá),而當(dāng)歸的二聚酞化合物對(duì)COX-2 酶的具有抑制活性

。綜上,單味中藥對(duì)牙周疾病的網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的擾動(dòng)作用,可推測(cè)以上中藥具有更高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。然而,知母、山藥和當(dāng)歸等藥材對(duì)牙周疾病的研究報(bào)道較少,需要進(jìn)一步研究。

3 討 論

Then the velocity equation of the C point on the upper line is in the following

在充分考慮中藥復(fù)方成分的ADME(OB≥30、DL≥0.18)和“Lipinski”規(guī)則(MW<500、AlogP<5、Hdon<5、Hacc<10)得到的活性成分,結(jié)合該中藥復(fù)方包含的各個(gè)單位藥材的法定質(zhì)量控制指標(biāo)或文獻(xiàn)報(bào)道的有效成分進(jìn)行對(duì)接驗(yàn)證。通過(guò)篩選得到43 個(gè)活性成分,通過(guò)聚類分析山奈酚(Kaempfer-ol)、薯蕷皂苷(Diosgenin)和20-Hexadecanoylingenol等活性成分存在于2 個(gè)或2 個(gè)以上的單位藥材,可以作為中藥復(fù)方作用于牙周疾病的重要成分。牙槽骨吸收異常會(huì)導(dǎo)致局部口腔牙菌斑的積聚,能增加牙周疾病發(fā)生發(fā)展的易感性。COX-2 是在牙槽骨吸收中起到重要作用,在牙周疾病組牙槽骨成骨細(xì)胞上清液中高表達(dá)

。研究報(bào)道,薯蕷皂苷通過(guò)糖皮質(zhì)激素受體下調(diào)COX-2 和微粒體前列腺素E2 合酶-1(microsomal prostaglandin E synthase-1,mPGES-1),并抑制脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷巨噬細(xì)胞中的COX-2 和mPGES-1

。研究表明,山奈酚也能夠抑制COX-2 的表達(dá),從而發(fā)揮抗炎作用

。還有研究表明,異歐前胡素(Isoimpera-torin)具有雙重COX-2 選擇性/5-脂氧合酶抑制活性

。本研究的單味藥材-活性成分-潛在靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖的多為網(wǎng)絡(luò)可視化分析中可以看出來(lái),作用于前列腺素內(nèi)過(guò)氧化物合酶(prostaglandin-endoper-oxide synthase,PTGS2)的成分包括牡丹皮、金銀花和知母的山奈酚、山藥和知母的薯蕷皂苷和當(dāng)歸的異歐前胡素等。因此,可以推測(cè),以上中藥復(fù)方的活性成分可能通過(guò)抑制牙槽骨成骨細(xì)胞上清液中COX-2 的表達(dá),調(diào)節(jié)牙槽骨吸收,從而發(fā)揮治療牙周疾病的作用。

GO 富集分析結(jié)果表明,中藥復(fù)方干預(yù)牙周疾病可能參與的分子功能和生物學(xué)過(guò)程主要集中在維生素D 生物合成過(guò)程和RNA 聚合酶Ⅱ調(diào)控。研究結(jié)果表明,維生素D 抑制牙齦上皮細(xì)胞和人類牙周韌帶細(xì)胞中牙齦卟啉單胞菌的黏附和感染

。牙齦卟啉單胞菌是革蘭氏陰性黑色素厭氧菌,是一種牙周疾病的致病菌??梢酝茰y(cè),抗菌作用是在中藥復(fù)方治療牙周疾病過(guò)程中發(fā)揮起到主要作用。RNA 聚合酶Ⅱ的相互作用因子是Che-1,可參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)和維持核糖體RNA 轉(zhuǎn)錄。RNA 聚合酶Ⅱ與Che-1 之間的相互作用在細(xì)胞的增殖和氧化應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用

。而氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致線粒體質(zhì)量控制失衡,在牙周炎發(fā)展中起關(guān)鍵作用。因此,可以說(shuō)這種蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)也是在中藥復(fù)方治療牙周疾病過(guò)程中發(fā)揮起到主要作用。GO 富集分析結(jié)果表明,52 個(gè)潛在靶點(diǎn)中參與維生素D 生物合成過(guò)程的潛在靶點(diǎn)包括γ-干擾素(interferon gamma,IFNG)和TNF,參與RNA 聚合酶Ⅱ調(diào)控的潛在靶點(diǎn)包括缺氧誘導(dǎo)因子1-α(hy-poxia-inducible factor 1-alpha,HIF1A)、核因子紅系2 相關(guān)因子2(Nuclear factor erythroid 2-related fac-tor 2,NFE2L2)、NOTCH1、RBPJ、TP53 和VEGFA。結(jié)合富集分析和網(wǎng)絡(luò)可視化分析結(jié)果可以推測(cè),牡丹皮、金銀花和知母的山奈酚作用于TNF 以及金銀花的木犀草素(Luteolin)作用于TNF 和IFNG,從而調(diào)控維生素D 生物合成過(guò)程;山藥和知母的薯蕷皂苷作用于HIF1A、金銀花的木犀草素和山藥和知母的薯蕷皂苷作用于TP53、山藥和知母的薯蕷皂苷作用于VEGFA,從而調(diào)節(jié)RNA 聚合酶Ⅱ的活性。

KEGG 信號(hào)通路富集分析結(jié)果表明,PI3K-Akt信號(hào)通路參與的靶點(diǎn)最多,包括糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3 beta,GSK3B)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)、血清淀粉樣蛋白A(serum amyloid A pro-tein,BAD)、IL-2、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亞單位,γ 亞型(phosphatidylinositol-4,5-bisphos-phate 3 - kinase catalytic subunit, gamma isoform,PIK3CG)、RELA、VEGFA、IL-6、RXRA、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2(vascular endothelial growth factor re-ceptor 2,KDR)、凋亡調(diào)節(jié)因子Bcl-2(apoptosis regu-lator Bcl-2,BCL2)、AKT1、MAPK-1、TP53。牙齦卟啉單胞菌可通過(guò)激活PI3K-Akt 信號(hào)通路誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向病變部位的聚集,還有研究表明,PI3K-Akt 信號(hào)通路在中性粒細(xì)胞引發(fā)的組織炎癥損傷調(diào)控過(guò)程起到主要作用

。低強(qiáng)度脈沖超聲(low intensity pulsed ultrasound,LIPUS)應(yīng)用于結(jié)扎誘導(dǎo)的小鼠模型,作為牙周疾病的一種新的治療選擇。LIPUS 治療通過(guò)PI3K-Akt/NRF2 信號(hào)下調(diào)氧化應(yīng)激,減輕牙周炎患者的牙槽骨穩(wěn)態(tài)

。缺氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)信號(hào)通路的FDR 最小,就代表富集顯著程度就越高。參與HIF-1 信號(hào)通路的潛在靶點(diǎn)包括IL-6、IF-NG、NOS2、NOS3、BCL2、MAPK-1、血紅素加氧酶1(heme oxygenase 1,HMOX1)、AKT1、HIF1A、RELA、PIK3CG和VEGFA。研究報(bào)道,牙周炎組織中HIF-1表達(dá)上調(diào),起到牙周組織破壞作用

。另外,可誘導(dǎo)牙周膜細(xì)胞自吞噬以及其過(guò)表達(dá)有利于牙周組織和骨組織的再生

。本研究的多維網(wǎng)絡(luò)圖和分子對(duì)接結(jié)果結(jié)合顯示,山奈酚和薯蕷皂苷作用于AKT1 和RELA;木犀草素作用于IL-2、IL-6、MAPK-1 和RELA;山藥的海風(fēng)酮(Kadsurenone)、蓽撥明寧堿(Piperlonguminine)、三角葉薯蕷混甙(Deltoside),知母的Marmesin 和Anhydroicaritin 以及當(dāng)歸的Cnidilin 和蓽茇明寧堿(Suchilactone)作用于維甲酸受體RXRα(Retinoic acid receptor RXR-al-pha,RXRA)??梢酝茰y(cè),以上中藥復(fù)方的活性成分可能通過(guò)PI3K-Akt 和HIF-1 信號(hào)通路,作用于以上的潛在靶點(diǎn),從而達(dá)到治療牙周疾病的作用。

Eggleston的學(xué)習(xí)經(jīng)歷模式,不但可以幫助我們提升學(xué)習(xí)效能及培養(yǎng)高階思考,也提醒我們,不同的目標(biāo)要應(yīng)用不同的方法,實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。例如,學(xué)習(xí)知識(shí)可以用聽(tīng)講的方法,鍛煉高階思維與培養(yǎng)態(tài)度、價(jià)值觀時(shí),應(yīng)多用實(shí)踐式、發(fā)現(xiàn)式與學(xué)生主導(dǎo)式的方法。由于課程的不同部分有不同的目標(biāo),最好的教學(xué)便是因應(yīng)不同的目標(biāo),采用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)經(jīng)歷。因此,最好的學(xué)習(xí)經(jīng)歷便是多樣化的。如果把教師將一年的每節(jié)課的學(xué)習(xí)經(jīng)歷化為一點(diǎn),放到Eggleston的學(xué)習(xí)經(jīng)歷模式中,最好是這些點(diǎn)都分布在模式的各個(gè)不同地方。

綜上,本研究主要通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方面?zhèn)让孀C明了中藥復(fù)方治療牙周疾病可以從抑制牙槽骨吸收、抗菌、抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)功能的等方面入手,從網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)視角重新認(rèn)識(shí)了牙周疾病的治療。

Li XS, Niu QL analyzed the data and wrote the article. Zhao J revised the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.

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