Study on Mechanism and Validation of Effect of Astragali Radix in Treatment of Parkinson's Disease by Network Pharmacology

Kai-da WANG; Xing-chen WANG; Lin JI

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20201880

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Study on Mechanism and Validation of Effect of Astragali Radix in Treatment of Parkinson's Disease by Network Pharmacology

Data Mining | 更新时间：2020-12-10

- Study on Mechanism and Validation of Effect of Astragali Radix in Treatment of Parkinson's Disease by Network Pharmacology
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 26, Issue 24, Pages: 178-185(2020)
- 作者机构：
  
  山东中医药大学第一临床医学院，济南 250014
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20201880
  CLC： R2-0;R22;R285.5;R289
- Received：11 May 2020，
  
  Published Online：27 July 2020，
  
  Published：20 December 2020
- 稿件说明：
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王开达,王兴臣,姬琳.网络药理学预测黄芪治疗帕金森病作用机制及实验验证[J].中国实验方剂学杂志,2020,26(24):178-185.

WANG Kai-da,WANG Xing-chen,JI Lin.Study on Mechanism and Validation of Effect of Astragali Radix in Treatment of Parkinson's Disease by Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2020,26(24):178-185.
王开达,王兴臣,姬琳.网络药理学预测黄芪治疗帕金森病作用机制及实验验证[J].中国实验方剂学杂志,2020,26(24):178-185. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20201880.

WANG Kai-da,WANG Xing-chen,JI Lin.Study on Mechanism and Validation of Effect of Astragali Radix in Treatment of Parkinson's Disease by Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2020,26(24):178-185. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20201880.

摘要

目的

通过网络药理学分析黄芪治疗帕金森病的作用机制，并通过大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞细胞系（PC-12）帕金森病体外细胞模型对相关靶点蛋白进行验证。

方法

使用中药系统药理学数据库（TCMSP），CD-HIT数据库筛选出黄芪候选和作用靶点，使用GENECARDS数据库，在线人类孟德尔遗传（OMIM）数据库中筛选帕金森病相关的疾病靶点，绘制成分-靶点网络，使用STRING数据库构建蛋白互作网络，使用Bioconductor clusterProfiler进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。通过PC-12帕金森病体外细胞模型对网络药理学部分靶点蛋白进行验证。采用蛋白免疫印迹法（Western blot）检测磷酸化-细胞外调节蛋白激酶1/2（p-ERK1/2），ERK1/2，B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）相关X蛋白（Bax），Bcl-2，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3），剪切的Caspase-3（c-Caspase-3）蛋白的表达情况，酶联免疫吸附测定（ELISA）检测白细胞介素-6（IL-6），IL-10，肿瘤坏死因子-

（TNF-

）的含量。

结果

网络药理学发现，黄芪中芒柄花黄素、槲皮素等14种化合物通过多靶点、多通路协同作用发挥治疗帕金森病的作用，涉及ERK信号通路，及Bax，Bcl-2，Caspase-3，IL-6，IL-10，TNF-

等靶点蛋白。与模型组比较，Western blot结果显示，黄芪提取物组降低Bax，p-ERK1/2，c-Caspase-3表达，升高Bcl-2表达（

0.05）；ELISA结果显示，黄芪水提取物能够降低IL-6，TNF-

的表达，并增加IL-10表达（

0.05）。

结论

研究阐述了黄芪多靶点、多通路治疗帕金森病的机制，证实了黄芪提取物能够影响ERK1/2，Bax，Bcl-2，Caspase-3，IL-6，IL-10，TNF-

靶点蛋白的表达，验证了网络药理学结果，为深入研究黄芪治疗帕金森病提供了依据。

Abstract

Objective

To analyze the mechanism of Astragali Radix in the treatment of Parkinson's disease by network pharmacology and PC-12 extracellular model.

Method

Traditional Chinese medicines systems pharmacology platform （TCMSP） and CD-HIT databases were used to screen out active components and targets of Astragali Radix， GENECARDS and Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM） databases were used to screen out targets relating to Parkinson's disease and draw component-target network， STRING database was used to build the protein-protein interaction network， Bioconductor Cluster Profiler was applied in Gene Ontology （GO） enrichment analysis， and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis. PC-12 cells were pretreated with water extract of Astragali Radix， and Western blot was used to assess the expression of phosphorylation extracellular regulatory protein kinase 1/2（p-ERK1/2）， ERK1/2， B cell lymphoma -2 （Bcl-2） associated X protein （Bax）， Bcl-2， cysteine aspartic acid protease -3 （Caspase-3） and cleaved-Caspase3 （c-Caspase-3）. The levels of interleukin-6 （IL-6）， IL-10 and tumor necrosis factor-

（TNF-

） were determined by enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） interleukin-6 （IL-6）， IL-10， tumor necrosis factor-

（TNF-

）.

Result

Network pharmacology showed that 14 compounds in Astragali Radix， including emodin and quercetin， played a role through multi-target and multi-channel synergy， involving ERK signal pathway， Bax， Bcl-2， Caspase-3， IL-6， IL-10， TNF-

and other target proteins. Western blot showed that the expressions of Bax， p-ERK1/2， c-Caspase-3 and Bcl-2 in Astragali Radix Extract group decreased， while the expressions of Bcl-2 in Astragali Radix Extract group was significantly higher than that in model group （

0.05）. There were statistical differences between the two groups. ELISA showed that Astragali Radix water extract could reduce the expressions of IL-6， TNF-

， but increase the expression of IL-10， with statistical differences from the model group （

0.05）.

Conclusion

This study shows that Astragali Radix can affect the expressions of these proteins， and verify the results of network pharmacology， so as to provide a basis for further study of Astragali Radix in the treatment of Parkinson's disease.

关键词

Keywords

references

CALABRESE V P . Projected number of people with Parkinson disease in the most populous nations， 2005 through 2030 ［J］. Neurology ， 2007 ， 69 （ 2 ）： 223 - 224 .

刘疏影，陈彪 . 帕金森病流行现状［J］. 中国现代神经疾病杂志， 2016 ， 16 （ 2 ）： 98 - 101 .

RIZEK P ， KUMAR N ， JOG M S . An update on the diagnosis and treatment of Parkinson disease ［J］. CMAJ ， 2016 ， 188 （ 16 ）： 1157 - 1165 .

LEV N ， MELAMED E ， OFFEN D . Apoptosis and Parkinson's disease ［J］. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry ， 2003 ， 27 （ 2 ）： 245 - 250 .

SAVITT D ， JANKOVIC J . Targeting α -synuclein in Parkinson's disease：progress towards the development of disease-modifying therapeutics ［J］. Drugs ， 2019 ， 79 （ 8 ）： 797 - 810 .

SARKAR S ， RAYMICK J ， IMAM S . Neuroprotective and therapeutic strategies against Parkinson's disease：recent perspectives ［J］. Int J Mol Sci ， 2016 ， 17 （ 6 ）： 904 .

黎晨，尤培蒙，王晨曦，等 . 黄芪多糖抗氧化作用的分子机制研究进展［J］. 西北民族大学学报：自然科学版， 2019 ， 40 （ 4 ）： 78 - 82 .

羊燕华，方华 . 黄芪对慢性高眼压大鼠视网膜神经节细胞的保护作用及氧化应激的影响［J］. 中国临床药理学杂志， 2019 ， 35 （ 20 ）： 2574 - 2576 .

YANG C ， MO Y ， XU E ， et al . Astragaloside Ⅳ ameliorates motor deficits and dopaminergic neuron degeneration via inhibiting neuroinflammation and oxidative stress in a Parkinson's disease mouse model ［J］. Int Immunopharmacol ， 2019 ， doi： 10.1016/j.intimp.2019.05.036 http://dx.doi.org/10.1016/j.intimp.2019.05.036 .

LIU H ， CHEN S ， GUO C ， et al . Astragalus polysaccharide protects neurons and stabilizes mitochondrial in a mouse model of Parkinson disease ［J］. Med Sci Monit ， 2018 ， 24 ： 5192 - 5199 .

LI X Z ， ZHANG S N ， LIU S M ， et al . Recent advances in herbal medicines treating Parkinson's disease ［J］. Fitoterapia ， 2013 ， 84 ： 273 - 285 .

魏房，周勇 . 黄芪甲苷对黑色素瘤细胞生长和迁移的影响［J］. 沈阳药科大学学报， 2020 ， 37 （ 3 ）： 263 - 267 .

王凯，雷露，曹金一，等 . 中药红花和黄芪对脑缺血损伤保护作用的研究进展［J］. 中国医药导报， 2020 ， 17 （ 3 ）： 22 - 25 .

BERGER S I ， IYENGAR R . Network analyses in systems pharmacology ［J］. Bioinformatics（Oxford ， England）， 2009 ， 25 （ 19 ）： 2466 - 2472 .

RU J ， LI P ， WANG J ， et al . TCMSP：a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines ［J］. J Cheminform ， 2014 ， doi： 10.1186/1758-2946-6-13 http://dx.doi.org/10.1186/1758-2946-6-13 .

XU X ， ZHANG W ， HUANG C ， et al . A novel chemometric method for the prediction of human oral bioavailability ［J］. Int J Mol Sci ， 2012 ， 13 （ 6 ）： 6964 - 6982 .

马迪，马桂琴 . 基于网络药理学探讨四妙勇安汤治疗银屑病关节炎的作用机制预测研究［J］. 中国中药杂志， 2020 ， 45 （ 11 ）： 2611 - 2618 .

程亚伟，林道斌，倪雅丽，等 . 基于网络药理学对滋脾通络方治疗糖尿病肾病机制分析［J］. 世界中西医结合杂志， 2020 ， 15 （ 2 ）： 224 - 230 .

YE H ， YE L ， KANG H ， et al . HIT：linking herbal active ingredients to targets ［J］. Nucleic Acids Res ， 2011 ， 39 ： D1055 - D1059 .

YU H ， CHEN J ， XU X ， et al . A systematic prediction of multiple drug-target interactions from chemical， genomic， and pharmacological data ［J］. PLoS One ， 2012 ， 7 （ 5 ）： e37608 .

FUJITA Y ， IZAWA Y ， ALI N ， et al . Pramipexole protects against H 2 O 2 -induced PC12 cell death ［J］. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol ， 2006 ， 372 （ 4 ）： 257 - 266 .

MA S ， LIU X ， XUN Q ， et al . Neuroprotective effect of Ginkgolide K against H 2 O 2 -induced PC12 cell cytotoxicity by ameliorating mitochondrial dysfunction and oxidative stress ［J］. Biol Pharm Bull ， 2014 ， 37 （ 2 ）： 217 - 225 .

SZKLARCZYK D ， MORRIS J H ， COOK H ， et al . The STRING database in 2017：quality-controlled protein-protein association networks， made broadly accessible ［J］. Nucleic Acids Res ， 2017 ， 45 （ D1 ）： D362 - D368 .

NAOR Z ， BENARD O ， SEGER R . Activation of MAPK cascades by G-protein-coupled receptors： the case of gonadotropin-releasing hormone receptor ［J］. Trends Endocrinol Metab ， 2000 ， 11 （ 3 ）： 91 - 99 .

王洪财，王涛 . 细胞外信号调节激酶（ERK1/2）与帕金森病［J］. 国际神经病学神经外科学杂志， 2009 ， 36 （ 2 ）： 145 - 148 .

LEE W C ， CHOI C H ， CHA S H ， et al . Role of ERK in hydrogen peroxide-induced cell death of human glioma cells ［J］. Neurochem Res ， 2005 ， 30 （ 2 ）： 263 - 270 .

CHEUNG E C ， SLACK R S . Emerging role for ERK as a key regulator of neuronal apoptosis ［J］. Sci STKE ， 2004 ， doi： 10.1126/stke.2512004pe45 http://dx.doi.org/10.1126/stke.2512004pe45 .

PARK K H ， SHIN K S ， ZHAO T T ， et al . L-DOPA modulates cell viability through the ERK-c-Jun system in PC12 and dopaminergic neuronal cells ［J］. Neuropharmacology ， 2016 ， 101 ： 87 - 97 .

BOHUSH A ， NIEWIADOMSKA G ， FILIPEK A . Role of mitogen activated protein kinase signaling in Parkinson's disease ［J］. Int J Mol Sci ， 2018 ， 19 （ 10 ）： 2973 .

管小亭，王春雪，龙洁，等 . 帕金森病患者外周血TNF- α 浓度和IL-6质量浓度的检测及分析［J］. 首都医科大学学报， 2004 ， 25 （ 2 ）： 233 - 235 .

BRANDES R P ， WEISSMANN N ， SCHRODER K . Nox family NADPH oxidases：molecular mechanisms of activation ［J］. Free Radic Biol Med ， 2014 ， 76 ： 208 - 226 .

KEMPURAJ D ， THANGAVEL R ， NATTERU P A ， et al . Neuroinflammation induces neurodegeneration ［J］. J Neurol Neurosurg Spine ， 2016 ， 1 （ 1 ）： 1003 .

EMI M ， KIM R ， TANABE K ， et al . Targeted therapy against Bcl-2-related proteins in breast cancer cells ［J］. Breast Cancer Res ， 2005 ， 7 （ 6 ）： R940 - R952 .

JIANG X ， WANG X ， TUO M ， et al . RAGE and its emerging role in the pathogenesis of Parkinson's disease ［J］. Neurosci Lett ， 2018 ， 672 ： 65 - 69 .

MITTAL S ， BJøRNEVIK K ， IM D S ， et al . β 2-Adrenoreceptor is a regulator of the α -synuclein gene driving risk of Parkinson's disease ［J］. Science （New York ， NY）， 2017 ， 357 （ 6354 ）： 891 - 898 .

CHAKRABARTI M ， HAQUE A ， BANIK N L ， et al . Estrogen receptor agonists for attenuation of neuroinflammation and neurodegeneration ［J］. Brain Res Bull ， 2014 ， 109 ： 22 - 31 .

NAKASO K ， TAJIMA N ， HORIKOSHI Y ， et al . The estrogen receptor β -PI3K/Akt pathway mediates the cytoprotective effects of tocotrienol in a cellular Parkinson's disease model ［J］. Biochim Biophys Acta ， 2014 ， 1842 （ 9 ）： 1303 - 1312 .

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