Molecular Mechanism of Bailing Capsules in Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Based on Network Pharmacology

Dongmei CUI; Zhuohang LI; Panpan ZHU; Xueying TAO; Mingzhu QI; Xiaohui SU

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221537

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Molecular Mechanism of Bailing Capsules in Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Based on Network Pharmacology

更新时间：2022-06-28

- Molecular Mechanism of Bailing Capsules in Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Based on Network Pharmacology
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 15, Pages: 192-200(2022)
- 作者机构：
  
  1.枣庄市肿瘤医院（枣庄市胸科医院），山东枣庄 277500
  2.中国中医科学院中药研究所，北京 100700
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221537
  CLC： R2-0;R33;R289;R318.13
- Received：05 March 2022，
  
  Published Online：08 June 2022，
  
  Published：05 August 2022
- 稿件说明：
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崔冬梅,李卓航,祝盼盼等.基于网络药理学探讨百令胶囊治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(15):192-200.

CUI Dongmei,LI Zhuohang,ZHU Panpan,et al.Molecular Mechanism of Bailing Capsules in Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Based on Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(15):192-200.
崔冬梅,李卓航,祝盼盼等.基于网络药理学探讨百令胶囊治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(15):192-200. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221537.

CUI Dongmei,LI Zhuohang,ZHU Panpan,et al.Molecular Mechanism of Bailing Capsules in Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Based on Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(15):192-200. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221537.

摘要

目的

采用网络药理、分子对接预测百令胶囊治疗慢性阻塞性肺疾病（COPD）的药效物质基础和核心靶点，并通过细胞实验进一步验证以探讨其作用机制。

方法

通过中药系统药理分析数据库（TCMSP）和Swiss Target Prediction数据库筛选百令胶囊的主要活性成分及相关靶点。从人类基因数据库（GeneCards）、DrugBank数据库、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）及药物靶标数据库（TTD）等数据库中检索获取COPD主要靶点。通过蛋白质相互作用平台（STRING）与Cytoscape 3.6.1软件构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。应用生物学信息注释数据库（DAVID）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。通过AutoDock Vina进行分子对接验证。采用3-（4，5-dimethylthiazol-2-yl）-5-（3-carboxymethoxyphenyl）-2-（4-sulfophenyl）- 2H-tetrazolium（MTS法）检测细胞活性，实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）检测靶点的mRNA水平。

结果

共获得啤酒甾醇（cerevisterol）等11个百令胶囊活性成分，相关药物靶点270个，COPD靶点蛋白1 020个，二者交集74个。PPI网络图可视化分析显示，百令胶囊治疗COPD核心靶点为肿瘤蛋白P53（TP53）、连环蛋白

1（CTNNB1）、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素（IL）-6及胰岛素（INS）。KEGG通路富集分析筛选得到20条信号通路作为百令胶囊治疗COPD的主要途径，涉及磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路、环磷酸腺苷（cAMP）信号通路、叉头框蛋白O（FoxO）信号通路、TNF信号通路、巨噬细胞缺氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路等，分子对接验证表明4种活性成分与IL-6结合能最低且稳定。与空白组比较，百令胶囊组可显著降低脂多糖（LPS）诱导的RAW264.7细胞IL-6 mRNA表达水平（

0.01）。

结论

该研究初步揭示了百令胶囊治疗COPD的药理机制可能为其主要有效成分通过作用于TP53、CTNNB1、TNF、IL-6等靶点，调控PI3K/Akt信号通路、cAMP信号通路等信号通路来改善炎症反应，从而缓解COPD症状，并为后续深入研究提供了实验依据，也为疾病相关临床治疗提供了诊治方向。

Abstract

Objective

This study aimed to predict the pharmacodynamic material basis and core targets of Bailing capsules in the treatment of chronic obstructive pulmonary disease （COPD） based on network pharmacology and molecular docking， which were further verified by cell experiments to explore the mechanism.

Method

The main active ingredients and related targets of Bailing capsules were screened in Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP） and SwissTargetPrediction. The main COPD targets were searched from GeneCards， DrugBank， Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM） and Therapeutic Target Database （TTD）. The protein-protein interaction （PPI） network was constructed by STRING and Cytoscape 3.6.1. Gene Ontology （GO） function annotation and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis were performed by the Database for Annotation， Visualization and Integrated Discovery （DAVID）. Molecular docking verification was carried out using AutoDock Vina. The cell viability was detected by 3-（4，5-dimethylthiazol-2-yl）-5-（3-carboxymethoxyphenyl）-2-（4-sulfophenyl）-2H-tetrazolium （MTS） assay， and the mRNA level of the targets was detected by real-time polymerase chain reaction （Real-time PCR）.

Result

A total of 11 active ingredients of Bailing capsules such as cerevisterol， 270 related drug targets， and 1 020 COPD target proteins were obtained， with 74 intersection targets. The visualization analysis of the PPI network showed that the core targets of Bailing capsules in the treatment of COPD were tumor protein P53 （TP53）， catenin beta 1 （CTNNB1）， tumor necrosis factor （TNF）， interleukin-6 （IL-6） and insulin （INS）. Further， 20 signaling pathways were screened by KEGG enrichment analysis as the main pathways for Bailing capsules to treat COPD， involving phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B （PI3K/Akt）， cyclic adenosine monophosphate （cAMP）， forkhead box O （FoxO）， TNF， and hypoxia inducible factor-1 （HIF-1） signaling pathways. Molecular docking validation demonstrated that four active ingredients had stable binding to IL-6， with the lowest energy. Bailing capsules could reduce the mRNA level of IL-6 in RAW264.7 cells induced by lipopolysaccharide （LPS）（

0.01） compared with the control group.

Conclusion

The pharmacological mechanism of Bailing capsules in the treatment of COPD might be that its main active ingredients improved the inflammatory response by acting on TP53， CTNNB1， TNF， IL-6 and other targets and regulating PI3K/Akt， cAMP and other signaling pathways， thereby ameliorating COPD symptoms. This study provided experimental basis for subsequent in-depth research， and provided a diagnosis and treatment direction for disease-related clinical treatment.

关键词

Keywords

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