Molecular Mechanism of Shengxiantang in Treating Myasthenia Gravis： Based on Network Pharmacology and Molecular Docking

Yi-bin ZHANG; Bai-tong WANG; Zhi-guo LYU; Peng XU; Dong-mei ZHANG; Qiao-ying LI; Ying ZHANG; Jing LU; Li JIANG; Qi LU; Jian WANG

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220411

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Molecular Mechanism of Shengxiantang in Treating Myasthenia Gravis： Based on Network Pharmacology and Molecular Docking

更新时间：2022-02-15

- Molecular Mechanism of Shengxiantang in Treating Myasthenia Gravis： Based on Network Pharmacology and Molecular Docking
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 6, Pages: 142-150(2022)
- 作者机构：
  
  1.长春中医药大学中医学院，长春 130117
  2.长春中医药大学附属医院，长春 130021
  3.长春中医药大学附属第三临床医院，长春 130117
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220411
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：04 November 2021，
  
  Published Online：21 January 2022，
  
  Published：20 March 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
张艺缤,王百通,吕志国等.基于网络药理学和分子对接探讨升陷汤治疗重症肌无力的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(06):142-150.

ZHANG Yi-bin,WANG Bai-tong,LYU Zhi-guo,et al.Molecular Mechanism of Shengxiantang in Treating Myasthenia Gravis： Based on Network Pharmacology and Molecular Docking[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(06):142-150.
张艺缤,王百通,吕志国等.基于网络药理学和分子对接探讨升陷汤治疗重症肌无力的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(06):142-150. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220411.

ZHANG Yi-bin,WANG Bai-tong,LYU Zhi-guo,et al.Molecular Mechanism of Shengxiantang in Treating Myasthenia Gravis： Based on Network Pharmacology and Molecular Docking[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(06):142-150. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220411.

摘要

目的

通过计算机网络药理学及分子对接技术，预测升陷汤治疗重症肌无力的药效基础和核心靶点并通过动物实验进一步验证已明确其作用机制。

方法

通过中药系统药理学分析平台（TCMSP）数据库筛选升陷汤的活性成分和潜在靶点，利用GeneCards等数据库筛选疾病相关的靶点；将药物与疾病靶点互相映射取交集；结合STRING数据库和Cytoscape 3.8.2对交集靶点分别进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析、基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析；运用Cytoscape 3.8.2软件构建疾病-中药活性成分-靶点网络图；运用AutoDock和PyMOL软件对中药的关键活性成分与Hub gene进行分子对接验证，最后采用Rα97-116肽段主动免疫造模法，成功构建实验性自身免疫性重症肌无力（EAMG）大鼠模型后将分子对接验证得到的核心靶点进行动物实验验证。

结果

共获得655个疾病靶点，118个药物活性成分，21个药物与疾病交集靶点，3个Hub gene；GO富集发现主要涉及活性氧代谢过程的调节、蛋白质转运的正调控、建立蛋白定位的正调控等生物功能；经过KEGG通路富集分析，其主要涉及Toll样受体信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路、低氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路、T细胞受体等信号通路等。分子对接结果显示槲皮素与Akt1结合能最低且稳定，并通过氨基酸残基LYS-30发生相互作用。蛋白免疫印迹法（Western blot）分析结果显示，升陷汤能显著抑制EAMG大鼠脾脏内磷酸化（p）-Akt蛋白的表达。

结论

该研究初步揭示了升陷汤治疗MG的药理机制可能是主要化学成分通过调节关键核心蛋白Akt的表达，进而可能参与并影响PI3K/Akt等信号通路来实现的，为进一步深入研究奠定了理论基础及实验依据。

Abstract

Objective

To predict the pharmacodynamic basis and core target of Shengxiantang in the treatment of myasthenia gravis （MG） by network pharmacology and molecular docking and to further verify the molecular mechanism through animal experiment.

Method

The active components and potential targets of Shengxiantang were retrieved from Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP）， and the disease-related targets from GeneCards and other databases. Then the common targets of the decoction and the disease were screened out， followed by the construction of protein-protein interaction （PPI） network， and Gene Ontology （GO） term enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment of the common targets based on STRING database and Cytoscape 3.8.2. Afterward， Cytoscape 3.8.2 was employed to construct the disease-active component-target network. AutoDock and PyMOL were used for molecular docking of key components and hub genes. Finally， we used the R

97-116 peptide to induce experimental autoimmune myasthenia gravis （EAMG） in rats and then verified the core target yielded in the docking with the model rats.

Result

A total of 655 disease-related targets， 118 active components of the decoction， 21 common targets of the disease and the decoction， and 3 hub genes were screened out. The common targets were mainly involved in the GO terms of regulation of active oxygen metabolism， positive regulation of protein transport， and positive regulation of protein localization， and the KEGG pathways of toll-like receptor signaling pathway， phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt） signaling pathway， hypoxia inducible factor-1 （HIF-1） signaling pathway， and T cell receptor signaling pathway. The results of molecular docking showed that quercetin and Akt1 had the lowest and stable binding energy and interacted with each other through the amino acid residue LYS-30. Western blot demonstrated that Shengxiantang significantly inhibited the expression of p-Akt protein in the spleen of EAMG rats.

Conclusion

The pharmacological mechanism of Shengxiantang in the treatment of MG may be that the main chemical components regulate the expression of the core protein Akt， and then may participate in and affect PI3K/Akt signaling pathways， laying a theoretical and experimental basis for further research.

关键词

Keywords

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