Mechanism of Fangji Fulingtang for Treating Acute Kidney Injury Induced by Ischemia-reperfusion Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Verification

HUANG Jun-xin; WANG Bi-xia; ZOU Han-bin; WU Qiu-xin; YIN Xin; HUANG Shu-ying; XIE Jun-bin; YANG Qing-qi; GAO Zhi-yan; ZHANG Zheng-yu

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220515

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Mechanism of Fangji Fulingtang for Treating Acute Kidney Injury Induced by Ischemia-reperfusion Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Verification

更新时间：2023-05-17

- Mechanism of Fangji Fulingtang for Treating Acute Kidney Injury Induced by Ischemia-reperfusion Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Verification
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 8, Pages: 175-182(2022)
- 作者机构：
  
  1.广州医科大学第二临床学院，广州 511436
  2.广州医科大学金域检验学院，广州 511436
  3.广州医科大学儿科学院，广州 511436
  4.广州医科大学第三临床学院，广州 511436
  5.广州医科大学基础医学院，广州 511436
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220515
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：13 July 2021，
  
  Published Online：21 February 2022，
  
  Published：20 April 2022
- 稿件说明：
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黄俊鑫,王碧霞,邹汉斌等.基于网络药理学和分子对接探究防己茯苓汤治疗缺血再灌注急性肾损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):175-182.

HUANG Jun-xin,WANG Bi-xia,ZOU Han-bin,et al.Mechanism of Fangji Fulingtang for Treating Acute Kidney Injury Induced by Ischemia-reperfusion Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):175-182.
黄俊鑫,王碧霞,邹汉斌等.基于网络药理学和分子对接探究防己茯苓汤治疗缺血再灌注急性肾损伤的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):175-182. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220515.

HUANG Jun-xin,WANG Bi-xia,ZOU Han-bin,et al.Mechanism of Fangji Fulingtang for Treating Acute Kidney Injury Induced by Ischemia-reperfusion Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):175-182. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220515.

摘要

目的

基于网络药理学和实验验证探究防己茯苓汤治疗缺血再灌注急性肾损伤（AKI）的作用机制。

方法

通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）数据库和文献挖掘收集防己茯苓汤活性成分，利用SwissTargetPrediction预测活性成分作用靶点；借助GeneCards、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）、疾病相关的基因与突变位点数据库（DisGeNET）、治疗靶标数据库（TTD）收集AKI靶点；利用STRING平台构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络；采用Metascape平台对核心靶点进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析；利用Cytoscape软件构建药物-活性成分-作用靶点-疾病网络图和活性成分-作用靶点-信号通路网络图；使用AutoDock进行分子对接；最后采用动物实验验证分析结果。

结果

筛选出防己茯苓汤活性成分137种及药物靶点858个，AKI疾病靶点1 294个，防己茯苓汤治疗AKI作用靶点267个，其中磷脂酰肌醇3-激酶调节亚基1（PIK3R1）、磷脂酰肌醇3-激酶催化亚单位α（PIK3CA）、原癌基因酪氨酸蛋白激酶（SRC）、蛋白激酶B1（Akt1）、促分裂原活化的蛋白激酶3（MAPK3）为防己茯苓汤治疗AKI的关键靶点，GO富集分析得到1 609个结果，主要涉及细胞对脂质的反应、膜筏、蛋白激酶活性等，KEGG通路分析则与PI3K/Akt信号通路、趋化因子信号通路、Toll样受体（TLR）信号通路等140条通路有关，分子对接则发现核心活性成分和关键靶点均有良好的结合能力，苏木精-伊红（HE）染色结果表明防己茯苓汤能明显改善AKI的病理学状态，血清学结果则显示血清肌酐（SCr）、尿素氮（BUN）水平明显下降。

结论

该研究初步探讨了防己茯苓汤治疗AKI的作用机制，发现防己茯苓汤治疗AKI具有多成分、多靶点、多通路的作用特点，为后续进一步深入研究具体作用机制奠定基础。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Fangji Fulingtang in the treatment of acute kidney injury （AKI） induced by ischemia-reperfusion based on network pharmacology and experimental verification.

Method

Active components of Fangji Fulingtang were retrieved from Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP） and previous report and targets of these components were predicted by SwissTargetPrediction. The targets of AKI were searched from GeneCards， Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM）， the database of gene-disease associations （DisGeNET）， and Therapeutic Target Database （TTD）. Protein-protein interaction （PPI） network was constructed by STRING. Metascape was used for Gene Ontology （GO） term enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment of core targets. Cytoscape was employed to construct the "medicinal-active component-target-disease" network and “active component-target-pathway” network. AutoDock was applied for molecular docking. Finally， animal experiment was carried out to validate the mechanism of Fangji Fulingtang in treatment of AKI.

Result

A total of 137 active components and 858 targets of Fangji Fulingtang， 1 294 targets of AKI， and 267 targets of Fangji Fulingtang in the treatment of AKI were screened out. Phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 1 （PIK3R1）， phosphatidylinositol-4，5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha （PIK3CA）， proto-oncogene tyrosine protein kinase （SRC）， protein kinase B1 （Akt1）， and mitogen-activated protein kinase 3 （MAPK3） were the key anti-AKI targets of Fangji Fulingtang， which were involved in 1 609 GO terms， particularly cell response to lipids， membrane rafts， and protein kinase activity， and 140 KEGG pathways such as PI3K/Akt signaling pathway， chemokine signaling pathway， and Toll-like receptor signaling pathway. Molecular docking showed that the core active components had strong binding affinity to the key targets. The hematoxylin and eosin （HE） staining results indicated that Fangji Fulingtang can significantly improve the pathological state and the serological results suggested that the levels of serum creatinine （SCr） and blood urea nitrogen （BUN） were significantly reduced.

Conclusion

This study clarified the mechanism of Fangji Fulingtang in the treatment of AKI and found that Fangji Fulingtang had the multi-component， multi-target， and multi-pathway characteristics in the treatment of AKI. The result lays a foundation for further study of its specific mechanism.

关键词

Keywords

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