Protective Mechanism of Lavender Against Skin Photodamage Based on Network Pharmacology and Experimental Verification

YANG Ya; BAO Hai-yan; KANG Ying-ying; LIU Rong-chang; ZHOU Mao-jie; TAN Wei; GU Zheng-yi

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220514

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Protective Mechanism of Lavender Against Skin Photodamage Based on Network Pharmacology and Experimental Verification

更新时间：2023-05-17

- Protective Mechanism of Lavender Against Skin Photodamage Based on Network Pharmacology and Experimental Verification
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 8, Pages: 167-174(2022)
- 作者机构：
  
  1.新疆医科大学药学院，乌鲁木齐 830011
  2.新疆维吾尔自治区药物研究所，乌鲁木齐 830004
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220514
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：08 December 2021，
  
  Published Online：16 February 2022，
  
  Published：20 April 2022
- 稿件说明：
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杨雅,包海燕,康莹莹等.基于网络药理学及实验验证探讨薰衣草对皮肤光损伤的防护作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):167-174.

YANG Ya,BAO Hai-yan,KANG Ying-ying,et al.Protective Mechanism of Lavender Against Skin Photodamage Based on Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):167-174.
杨雅,包海燕,康莹莹等.基于网络药理学及实验验证探讨薰衣草对皮肤光损伤的防护作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):167-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220514.

YANG Ya,BAO Hai-yan,KANG Ying-ying,et al.Protective Mechanism of Lavender Against Skin Photodamage Based on Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):167-174. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220514.

摘要

目的

运用网络药理学和分子对接技术预测薰衣草防护皮肤光损伤的活性成分及作用机制，并通过动物实验进一步验证可能的信号通路。

方法

通过SwissTargetPrediction，PharmMapper数据库和查阅文献获取薰衣草的活性成分及潜在作用靶点；通过GeneCards、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）、DrugBank和DisGeNET数据库获取皮肤光损伤相关靶点；筛选获得两者的共同靶标后，采用STRING分析靶点蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，利用Cytoscape 3.8.2软件中“CytoNCA”插件对该PPI网络做拓扑分析和核心靶点筛选，使用DAVID数据库对交集靶点进行基因本体（GO）功能注释和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，选取薰衣草中的活性成分和信号通路上的蛋白通过AutoDock vina 1.1.2软件进行分子对接验证；最后通过UVB辐照小鼠背部裸露皮肤建立光损伤模型，肉眼观察小鼠的皮肤状态，采用苏木素-伊红（HE）和苦味酸-酸性品红法（VG）染色观察小鼠皮肤组织病理学改变，采用蛋白免疫印迹法（Western blot）检测小鼠皮肤组织中蛋白的表达水平，进一步验证关键的信号通路。

结果

该研究共筛选出薰衣草活性成分6个，潜在靶点526个，预测疾病相关靶点2 688个，药物-疾病交集靶点258个，PPI网络筛选出核心靶点16个，KEGG通路分析筛选了113条相关信号通路，其中磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路、核转录因子-

B（NF-

B）信号通路可能在薰衣草防护皮肤光损伤中起关键作用，分子对接结果显示，活性成分和信号通路上的蛋白对接良好。动物实验结果表明，薰衣草总黄酮能够明显改善小鼠皮肤外观状态和组织病理学，并显著降低磷酸化（p）-PI3K、p-Akt、B细胞淋巴瘤（Bcl）-2蛋白的相对表达水平（

0.05、

0.01），明显升高Bcl-2相关X蛋白（Bax）的相对表达量（

0.05）。

结论

该结果表明，薰衣草抗皮肤光损伤具有多成分、多靶点、多通路协同作用的特点，为后续深入研究薰衣草抗皮肤光损伤的复杂机制提供依据。

Abstract

Objective

To predict the active ingredients and mechanism of action of lavender in protecting skin photodamage based on network pharmacology and molecular docking technology，and further verify possible signal pathways via animal experiments.

Method

The active ingredients and potential targets of lavender were obtained by SwissTargetPrediction，PharmMapper， and literature. Skin photodamage-related targets were searched from GeneCards，Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM），DrugBank and DisGeNET databases. After common targets of the two were screened out，STRING was adopted to analyze the protein-protein interaction （PPI） network，where topological analysis and core target screening were performed by CytoNCA plug-in of Cytoscape 3.8.2. Based on DAVID， gene ontology （GO） annotations and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis were carried out among the intersection targets， and the active ingredients of lavender and the signal pathway proteins were selected and verified via molecular docking with AutoDock vina 1.1.2. Finally， mouse photodamage model was established by UVB irradiating the bare skin of mouse back， and the skin condition was observed by naked eyes. Hematoxylin-eosin （HE） and picric acid-acid fuchsin staining （Van Gieson， VG） were used to observe the pathological changes of mouse skin tissues. Western blot was employed to detect the protein expression in mouse skin tissues to further validate the key signal pathways.

Result

In this study，6 active ingredients of lavender，526 potential targets，2 688 disease-related targets，and 258 intersection targets were screened out， and 16 core targets were obtained by PPI network. Additionally， 113 related signal pathways were obtained by KEGG pathway analysis，among which phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B （PI3K/Akt） pathway and nuclear transcription factor-

B （NF-

B） signal pathway might play a key role in skin photodamage protection by lavender. Molecular docking showed that the active ingredients and the signal pathway proteins were well docked. Animal experiments indicated that the total flavonoids of lavender improved the appearance and histopathological condition of mouse skin， reduced the relative expression levels of phosphorylated（p）-PI3K，p-Akt，and B cell lymphoma 2 （Bcl-2） proteins （

0.05，

0.01）， and increased relative expression level of Bcl-2-associated X protein（Bax）（

0.05）.

Conclusion

Lavender exerts synergistic effect in resisting skin photodamage，with the characteristics of multi-components，multi-targets，and multi-pathways， which provides a basis for subsequent in-depth research on the complex mechanism of lavender against skin photodamage.

关键词

Keywords

references

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