Mechanism of Astragaloside Ⅳ in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network Pharmacology and Molecular Docking

Naixin YU; Guoqiong LI; Biao LI; Yang XU

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220716

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Mechanism of Astragaloside Ⅳ in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network Pharmacology and Molecular Docking

更新时间：2022-06-09

- Mechanism of Astragaloside Ⅳ in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network Pharmacology and Molecular Docking
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 13, Pages: 209-216(2022)
- 作者机构：
  
  中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220716
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：10 January 2022，
  
  Published Online：29 March 2022，
  
  Published：05 July 2022
- 稿件说明：
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于乃馨,李国琼,李标等.基于网络药理学和分子对接探讨黄芪甲苷治疗糖尿病视网膜病变的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(13):209-216.

YU Naixin,LI Guoqiong,LI Biao,et al.Mechanism of Astragaloside Ⅳ in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network Pharmacology and Molecular Docking[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(13):209-216.
于乃馨,李国琼,李标等.基于网络药理学和分子对接探讨黄芪甲苷治疗糖尿病视网膜病变的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(13):209-216. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220716.

YU Naixin,LI Guoqiong,LI Biao,et al.Mechanism of Astragaloside Ⅳ in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network Pharmacology and Molecular Docking[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(13):209-216. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220716.

摘要

目的

利用网络药理学和分子对接探讨黄芪甲苷治疗糖尿病视网膜病变的作用机制，为创新药物开发和作用机制研究提供依据。

方法

利用成分靶点数据库（SwissTargetPrediction）和靶点数据库平台（Targetnet）筛选出黄芪甲苷的潜在靶点，在人类基因数据库（GeneCards）、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）和药物靶标数据库（TTD）中检索糖尿病视网膜病变的相关靶点。将黄芪甲苷潜在靶点和糖尿病视网膜病变相关靶点进行重合，交集靶点即为黄芪甲苷治疗糖尿病视网膜病变可能的作用靶点。随后进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络建立、基因本体论（GO）和京都基因和基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。最后使用Autodock Vina软件进行分子对接分析。在此基础上，运用实验研究对发现的结合力最强的关键靶点信号传导通路进行了验证。

结果

黄芪甲苷的作用靶点和糖尿病视网膜病变的交集靶点共56个，经过PPI网络分析获得排名前5位的关键靶点为蛋白激酶B1（Akt1）、血管内皮生长因子A（VEGFA）、表皮生长因子受体（EGFR）、非受体酪氨酸蛋白激酶（Src）、信号转导和转录激活因子3（STAT3）。分子对接分析验证显示，黄芪甲苷与上述5个关键靶标受体的亲和力较强。实验研究表明，黄芪甲苷通过Akt/Nrf2/HO-1和Akt/糖原合成酶激酶-3

（GSK-3

）信号通路的调控，抑制了高糖引起的视网膜色素上皮细胞的损伤。

结论

黄芪甲苷的潜在靶点与糖尿病视网膜病变的相关靶点高度相关，表明黄芪甲苷具有多靶点、多途径治疗糖尿病视网膜病变的潜在作用。

Abstract

Objective

To reveal the pharmacological mechanisms of astragaloside Ⅳ（AS-Ⅳ）in treating diabetic retinopathy based on network pharmacology and molecular docking and to provide reference for new drug development and mechanism research.

Method

Potential targets of AS-Ⅳ were obtained from SwissTargetPrediction and Targetnet. The targets of diabetic retinopathy were screened using GeneCards，Online Mendelian Inheritance in Man（OMIM） and Therapeutic Target Database. The targets of AS-Ⅳ and diabetic retinopathy were intersected by Venny 2.1.0. STRING platform and Cytoscape 3.7.2 were used to construct protein-protein interaction（PPI） network and screen core targets， respectively. Then，Gene ontology （GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analyses were performed. Furthermore，the binding affinity of AS-Ⅳ to key target receptors was assessed by molecular docking with Autodock Vina， and the key target signaling transduction pathway was

Result

A total of 56 intersected targets of AS-Ⅳ and diabetic retinopathy were found，and the top five key targets were obtained through PPI network analysis：protein kinase B（Akt）1，vascular endothelial growth factor A（VEGFA），epidermal growth factor receptor（EGFR），Src and signal transducer and activator of transcription 3（STAT3）. Molecular docking verified the strong binding affinity of AS-Ⅳ to the five key target receptors. In addition，

in vitro

tests have been confirmed that AS-Ⅳ attenuated high glucose-induced injury in human retinal pigment epithelial cell line ARPE-19 by regulating Akt/Nrf2/HO-1 and Akt/glycogen synthase kinase-3

（GSK-3

）signaling pathways.

Conclusion

There was a significant overlap in the targets of AS-Ⅳ and diabetic retinopathy. The key targets and pathways may reveal the main pharmacological mechanism of AS-Ⅳ in the treatment of diabetic retinopathy.

关键词

Keywords

references

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