Screening of Active Components and Analysis of Mechanism of Dipsaci Radix in Treating Rheumatoid Arthritis Based on UPLC-QTOF-MS/MS and TCMIP

Dan WU; Hong CHEN; Hong JIANG; Mei-qin ZHANG; Chen-jing SHI; Yuan-yuan JIAO; Ping WANG; Hai-yu XU

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211049

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Screening of Active Components and Analysis of Mechanism of Dipsaci Radix in Treating Rheumatoid Arthritis Based on UPLC-QTOF-MS/MS and TCMIP

Pharmacy Fundamentals | 更新时间：2021-07-20

- Screening of Active Components and Analysis of Mechanism of Dipsaci Radix in Treating Rheumatoid Arthritis Based on UPLC-QTOF-MS/MS and TCMIP
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 16, Pages: 131-140(2021)
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院中药研究所，北京 100700
  2.沈阳药科大学，沈阳 110000
  3.陕西国际商贸学院，西安 712046
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211049
  CLC： R22;R857.3;R28;O657
- Received：27 November 2020，
  
  Published Online：20 February 2021，
  
  Published：20 August 2021
- 稿件说明：
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吴丹,陈鸿,江红等.基于UPLC-QTOF-MS/MS和TCMIP的续断治疗类风湿性关节炎活性成分筛选及作用机制分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(16):131-140.

WU Dan,CHEN Hong,JIANG Hong,et al.Screening of Active Components and Analysis of Mechanism of Dipsaci Radix in Treating Rheumatoid Arthritis Based on UPLC-QTOF-MS/MS and TCMIP[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(16):131-140.
吴丹,陈鸿,江红等.基于UPLC-QTOF-MS/MS和TCMIP的续断治疗类风湿性关节炎活性成分筛选及作用机制分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(16):131-140. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211049.

WU Dan,CHEN Hong,JIANG Hong,et al.Screening of Active Components and Analysis of Mechanism of Dipsaci Radix in Treating Rheumatoid Arthritis Based on UPLC-QTOF-MS/MS and TCMIP[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(16):131-140. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211049.

摘要

目的

依托超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法（UPLC-QTOF-MS/MS）和中医药整合药理学研究平台（TCMIP），探讨续断治疗类风湿性关节炎（RA）的主要活性成分和作用机制。

方法

采用UPLC-QTOF-MS/MS，分别在正、负离子扫描模式下对续断醇提液中的化学成分进行定性分析，流动相0.1%甲酸水溶液（A）-乙腈（B）梯度洗脱（0~10 min，0.2%~20%B；10~20 min，20%~40%B；20~25 min，40%~50%B；25~33 min，50%~98%B；33~35 min，98%~0.2%B），电喷雾电离源（ESI），扫描范围

50~2 000；基于TCMIP，分别获取续断、肝肾阴虚证和RA的候选靶标群，进行“病-证-方”关联分析，富集得到主要药效成分及关键作用靶标，进一步进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络及生物功能富集分析。

结果

在正、负离子模式下共鉴定了续断醇提液中81个化学成分；利用TCMIP收集到这些化学成分对应的283个候选靶标，RA对应的7个疾病基因，以及肝肾阴虚证相关的215个基因。经“病-证-方”关联分析及网络拓扑特征值计算等方式最终确定了17个关键活性成分，主要为续断皂苷类、脂肪酸类成分；其主要涉及7个核心靶标，即肿瘤坏死因子（TNF），核转录因子-

B亚单位1（NF-

），肝细胞核因子4

（HNF4A），核受体亚家族3C组成员1（NR3C1），过氧化物酶体增殖物激活受体

（PPARG），核受体亚家族1H组成员4（NR1H4）和核受体辅激活因子1（NCOA1），均与炎症相关，其中还有2个与胆汁酸途径相关；涉及的RA相关通路主要为PPAR

激活基因表达等炎症通路，以及胆汁酸合成和代谢相关通路。

结论

液质联用技术联合中医药大数据平台初步阐明了续断多成分对多条炎症通路和胆汁酸相关通路的调控作用，为续断治疗RA作用机制的深入阐释奠定了基础。

Abstract

Objective

To explore active components and mechanism of Dipsaci Radix in treating rheumatoid arthritis （RA） based on ultra-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry （UPLC-QTOF-MS/MS） and Integrative Pharmacology-based Research Platform of Traditional Chinese Medicine （TCMIP）.

Method

UPLC-QTOF-MS/MS with electrospray ionization （ESI） was used to qualitatively analyze the chemical components in methanol extract of Dipsaci Radix under positive and negative ion scanning modes. The mobile phase consisted of 0.1% formic acid aqueous solution （A）-acetonitrile （B） for gradient elution （0-10 min， 0.2%-20%B； 10-20 min， 20%-40%B； 20-25 min， 40%-50%B； 25-33 min， 50%-98%B； 33-35 min， 98%-0.2%B）， and the scanning range was

50-2 000. Based on TCMIP， candidate target groups of Dipsaci Radix， RA and syndrome with Yin deficiency of liver and kidney were obtained， and correlation analysis on "disease-syndrome-prescription" was used to enrich the main active components and key targets. Cytoscape 3.8.0 and STRING 11.0 database were used to construct protein-protein interaction （PPI） network diagram. Metascape platform was used to analysis gene ontology biological progress and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） signaling pathways.

Result

A total of 81 ingredients were identified by UPLC-QTOF-MS/MS. Based on TCMIP， 283 candidate targets corresponding to 81 ingredients， 7 RA related targets and 215 genes corresponding to syndrome with Yin deficiency of liver and kidney were collected. With further correlation analysis on "disease-syndrome-prescription"， 17 key active ingredients were predicted， mainly including saponins and fatty acids of Dipsaci Radix. It mainly involved 7 hub targets， namely tumor necrosis factor （TNF）， nuclear factor-

B subunit 1 （NF-

）， hepatocyte nuclear factor 4 alpha （HNF4A）， nuclear receptor subfamily 3 group C member 1 （NR3C1）， peroxisome proliferator activated receptor gamma （PPARG）， nuclear receptor subfamily 1 group H member 4 （NR1H4） and nuclear receptor coactivator 1 （NCOA1）. All of them were related to inflammation， and two of them were related to bile acid pathway. The 7 hub targets and 7 pathways played an important role in RA were screen out， including 4 bile acid related pathways and 3 inflammatory related pathways.

Conclusion

UPLC-QTOF-MS/MS combined with TCMIP preliminarily elucidates the regulatory effect of multi-components in Dipsaci Radix on several pathways related to the inflammatory response and bile acid synthesis and metabolism， which lays a foundation for further study on the mechanism of Dipsaci Radix against RA.

关键词

Keywords

references

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