Mechanism of Modified Zhenwutang in Delaying Progression of Chronic Renal Failure Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification

ZHANG Yuanyuan; JIN Peipei; LI Wanzhe; GUO Dengzhou

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230719

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Mechanism of Modified Zhenwutang in Delaying Progression of Chronic Renal Failure Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification

更新时间：2023-07-18

- Mechanism of Modified Zhenwutang in Delaying Progression of Chronic Renal Failure Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 29, Issue 16, Pages: 123-133(2023)
- 作者机构：
  
  1.河北中医药大学研究生学院，石家庄 050091
  2.河北中医药大学第一附属医院/河北省中医院，石家庄 050011
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230719
  CLC： R284;R285;R289;R287;R22;R2-031;R33;R24
- Received：11 April 2023，
  
  Published Online：15 June 2023，
  
  Published：20 August 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
张圆圆,靳培培,李宛哲等.基于网络药理学、分子对接和实验验证探讨加味真武汤延缓慢性肾功能衰竭进展的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(16):123-133.

ZHANG Yuanyuan,JIN Peipei,LI Wanzhe,et al.Mechanism of Modified Zhenwutang in Delaying Progression of Chronic Renal Failure Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(16):123-133.
张圆圆,靳培培,李宛哲等.基于网络药理学、分子对接和实验验证探讨加味真武汤延缓慢性肾功能衰竭进展的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(16):123-133. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230719.

ZHANG Yuanyuan,JIN Peipei,LI Wanzhe,et al.Mechanism of Modified Zhenwutang in Delaying Progression of Chronic Renal Failure Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(16):123-133. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230719.

摘要

目的

基于网络药理学初步预测加味真武汤治疗慢性肾功能衰竭（CRF）的活性成分、作用靶点及信号通路，通过分子对接和动物实验验证探讨其延缓疾病进展的可能作用机制。

方法

通过本草组鉴（HERB）数据库获取加味真武汤的有效成分及靶点；通过基因数据库（GeneCards）获取CRF疾病靶点；通过Venny 2.1软件获得交集靶点基因，结合STRING数据库绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络，并通过Cytoscape 3.9.1软件筛选加味真武汤治疗CRF的核心作用靶点；使用Metascape数据库对交集基因进行基因本体（GO）分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析。选取关键作用靶点与药物活性成分通过AutoDockTools 1.5.6软件进行分子对接验证；采用腺嘌呤灌胃12周的方法建立实验性CRF大鼠模型，给予加味真武汤和盐酸贝那普利干预4周。给药结束后处死大鼠，通过免疫组织化学（IHC）、免疫荧光（IF）、实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）、蛋白免疫印迹（Western blot）法检测大鼠肾组织中脯氨酸羟化酶1（PHD1）、脯氨酸羟化酶2（PHD2）、低氧诱导因子-1

（HIF-1

），

-平滑肌肌动蛋白（

-SMA）表达水平进行动物实验验证。

结果

通过HERB数据库获得加味真武汤药物靶点基因426个；通过GeneCards获取CRF相关靶点基因2 698个；药物疾病交集基因154个；核心靶点8个，其中白蛋白（ALB）、蛋白激酶B1（Akt1）、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素-6（IL-6）、胰岛素（INS）、血管内皮生长因子A（VEGFA）、肿瘤蛋白p53（TP53）、白细胞介素-1

（IL-1

）等靶点可能与加味真武汤治疗CRF密切相关；KEGG富集分析预测加味真武汤治疗CRF的机制主要涉及脂质与动脉粥样硬化、HIF-1信号通路、细胞凋亡、核转录因子-

B（NF-

B）信号通路等通路。分子对接结果，加味真武汤的成分与核心作用靶点中的ALB、Akt1、TNF、IL-6、INS、VEGFA、TP53、IL-1

具有较为稳定的结合活性，其可能通过影响ALB、Akt1、TNF、IL-6、INS、VEGFA、TP53、IL-1

靶点蛋白进而调控炎症反应和细胞凋亡。动物模型验证结果，加味真武汤可降低CRF大鼠肾组织中HIF-1

、

-SMA表达水平，提高PHD1、PHD2表达水平，减轻肾组织细胞缺氧损伤，减少肌成纤维细胞生成，减缓CRF大鼠疾病进展。

结论

加味真武汤可能通过影响ALB、Akt1、TNF、IL-6、INS、VEGFA、TP53、IL-1

等靶点蛋白的表达及调控HIF-1等信号通路进而改善肾组织缺氧，抑制细胞转分化、细胞凋亡/焦亡、炎症反应，从而延缓CRF进展。

Abstract

Objective

To preliminarily predict the active ingredients， targets， and signaling pathways of modified Zhenwutang in the treatment of chronic renal failure （CRF） based on network pharmacology and explore its potential mechanism for delaying disease progression through molecular docking and animal experiments.

Method

The effective ingredients and targets of modified Zhenwutang were obtained from the HERB database. The targets related to CRF were obtained from the GeneCards. The intersection target genes were obtained using Venny 2.1 software and a protein-protein interaction （PPI） network was constructed using the STRING. The core targets for treating CRF with modified Zhenwutang were screened using Cytoscape 3.9.1 software. The intersection genes were analyzed using Metascape database for gene ontology （GO） analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analysis. Molecular docking validation was performed using AutoDockTools 1.5.6 software for the key targets and active ingredients. An experimental CRF model was established in rats by administering adenine via gavage for 12 weeks， followed by intervention with modified Zhenwutang and benazepril hydrochloride for four weeks. After treatment， the rats were euthanized， and immunohistochemistry （IHC）， immunofluorescence （IF）， real-time quantitative polymerase chain reaction （Real-time PCR）， and western blot were performed to detect the expression levels of prolyl hydroxylase domain-containing proteins 1 （PHD1）， prolyl hydroxylase domain-containing proteins 2 （PHD2）， hypoxia-inducible factor-1

（HIF-1

）， and

-smooth muscle actin （

-SMA） in the renal tissues of the rats.

Result

A total of 426 drug target genes of modified Zhenwutang were obtained from the HERB database. A total of 2 698 target genes related to CRF were obtained from the GeneCards database. There were 154 intersection genes between the drug and the disease. Eight core targets were identified， including albumin （ALB）， protein kinase B1 （Akt1）， tumor necrosis factor （TNF）， interleukin-6 （IL-6）， insulin （INS）， vascular endothelial growth factor A （VEGFA）， tumor protein p53 （TP53）， and interleukin-1

（IL-1

）， which might be closely related to the treatment of CRF with modified Zhenwutang. KEGG enrichment analysis predicted that the main mechanism of modified Zhenwutang in treating CRF involved lipid and atherosclerosis， HIF-1 signaling pathway， cell apoptosis， and nuclear factor kappa B （NF-

B） signaling pathway. Molecular docking results showed that the ingredients of modified Zhenwutang had stable binding activity with the core targets ALB， Akt1， TNF， IL-6， INS， VEGFA， TP53， and IL-1

， which may regulate inflammation and cell apoptosis by affecting the target proteins. The animal model validation results demonstrated that modified Zhenwutang could reduce the expression levels of HIF-1

and

-SMA in the renal tissues of CRF rats， increase the expression levels of PHD1 and PHD2， alleviate renal tissue hypoxia injury， reduce myofibroblast formation， and slow down the progression of CRF in rats.

Conclusion

Modified Zhenwutang may improve renal tissue hypoxia， inhibit cell transdifferentiation， cell apoptosis/necroptosis， and inflammation by affecting the expression of target proteins such as ALB， Akt1， TNF， IL-6， INS， VEGFA， TP53， and IL-1

， as well as regulating the HIF-1 signaling pathway， thus delaying the progression of CRF.

关键词

Keywords

references

徐永健 . 内科学［M］. 8版 . 北京：人民卫生出版社， 2013 ： 3 .

陈灏珠 . 实用内科学［M］. 11版 . 北京：人民卫生出版社， 2001 ： 10 .

吕学爱，张鹏，王丽雅 . 补肾健脾化浊汤辅助治疗CRF临床疗效及其对血清肾纤维化指标的影响［J］. 山东医药， 2021 ， 61 （ 14 ）： 62 - 64 .

唐炯，陆春梅 . 百令胶囊联合肾衰宁颗粒治疗CRF的疗效观察［J］. 世界中西医结合杂志， 2022 ， 17 （ 10 ）： 2029 - 2034 .

胡岚，王亿平，金华，等 . 清肾颗粒对CRF左心功能的影响［J］. 安徽医药， 2022 ， 26 （ 11 ）： 2303 - 2307 .

FANG S ， DONG L ， LIU L ， et al . HERB：A high-throughput experiment- and reference-guided database of traditional Chinese medicine ［J］. Nucleic Acids Res ， 2021 ， 49 （ D1 ）： D1197 - D1206 .

ZHOU Y ， ZHOU B ， PACHE L ， et al . Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets ［J］. Nat Commun ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 1523 .

田德禄 . 中医内科学［M］. 北京：人民卫生出版社， 2007 .

方敬，张学琴，郭帅，等 . 陈志强基于主体病机、客体病机治疗CRF经验［J］. 中医杂志， 2020 ， 61 （ 23 ）： 2060 - 2062 .

梁光宇，兰智慧 . 张琪教授从脾肾论治CRF经验［J］. 中医学报， 2012 ， 27 （ 2 ）： 164 - 165 .

李敏慧，王卫黎，郭彬彬 . 附子抑制M1型巨噬细胞极化缓解肾纤维化［J］. 免疫学杂志， 2023 ， 39 （ 1 ）： 28 - 35 .

王欢欢，刘亚，周莉，等 . 黄芪甲苷通过调控Sirt1/PGC-1 α 信号通路发挥对阿霉素肾病的保护作用［J］. 临床和实验医学杂志， 2023 ， 22 （ 3 ）： 229 - 233 .

郑晓珂，于洋，周静，等 . 白术各化学拆分组分及其配伍对大鼠肾病综合征的影响［J］. 中药新药与临床药理， 2016 ， 27 （ 4 ）： 467 - 473，474 .

李慧君，王天合，张丹丹，等 . 茯苓水提物对肾阳虚下焦水肿大鼠肾功能的影响［J］. 中国药师， 2022 ， 25 （ 4 ）： 578 - 583 .

陈亚坤，穆霖，邢玲玲 . 大黄酸对糖尿病大鼠肾脏纤维化的作用机制［J］. 河北医药， 2022 ， 44 （ 14 ）： 2186 - 2188 .

杨铭，姜蓉，林雪梅 . 姜提取物通过抑制炎症因子表达减轻高果糖喂养SD大鼠的肾损伤［J］. 细胞与分子免疫学杂志， 2014 ， 30 （ 9 ）： 929 - 932 .

吴琼，于红红，罗瑞熙，等 . 白芍总苷调节TLR9/MyD88/NF- κ B通路改善系统性红斑狼疮小鼠肾脏损伤［J］. 中国实验方剂学杂志， 2022 ， 28 （ 12 ）： 103 - 110 .

HARPER M E ， DUGAICZYK A . Linkage of the evolutionarily-related serum albumin and alpha-fetoprotein genes within q11-22 of human chromosome 4 ［J］. Am J Hum Genet ， 1983 ， 35 （ 4 ）： 565 - 572 .

LU J ， STEWART A J ， SADLER P J ， et al . Albumin as a zinc carrier：Properties of its high-affinity zinc-binding site ［J］. Biochem Soc Trans ， 2008 ， 36 （ Pt 6 ）： 1317 - 1321 .

DU K ， MONTMINY M . CREB is a regulatory target for the protein kinase Akt/PKB ［J］. J Biol Chem ， 1998 ， 273 （ 49 ）： 32377 - 32379 .

MILBURN C C ， DEAK M ， KELLY S M ， et al . Binding of phosphatidylinositol 3，4，5-trisphosphate to the pleckstrin homology domain of protein kinase B induces a conformational change ［J］. Biochem J ， 2003 ， 375 （ Pt 3 ）： 531 - 538 .

STEFANI C ， MIRICESCU D ， STANESCU-SPINU I I ， et al . Growth factors， PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways in colorectal cancer pathogenesis： Where are we now ［J］. Int J Mol Sci ， 2021 ， 22 （ 19 ）： 10260 .

KIM A H ， KHURSIGARA G ， SUN X ， et al . Akt phosphorylates and negatively regulates apoptosis signal-regulating kinase 1 ［J］. Mol Cell Biol ， 2001 ， 21 （ 3 ）： 893 - 901 .

PINCI F ， GAIDT M M ， JUNG C ， et al . Tumor necrosis factor is a necroptosis-associated alarmin ［J］. Front Immunol ， 2022 ， 13 ： 1074440 .

NAKAHARA H ， SONG J ， SUGIMOTO M ， et al . Anti-interleukin-6 receptor antibody therapy reduces vascular endothelial growth factor production in rheumatoid arthritis ［J］. Arthritis Rheum ， 2003 ， 48 （ 6 ）： 1521 - 1529 .

ZHANG Y ， LV P ， LI Y ， et al . Inflammatory cytokine interleukin-6 （IL-6） promotes the proangiogenic ability of adipose stem cells from obese subjects via the IL-6 signaling pathway ［J］. Curr Stem Cell Res Ther ， 2023 ， 18 （ 1 ）： 93 - 104 .

DE BENEDETTI F ， RUCCI N ， DEL FATTORE A ， et al . Impaired skeletal development in interleukin-6-transgenic mice： A model for the impact of chronic inflammation on the growing skeletal system ［J］. Arthritis Rheum ， 2006 ， 54 （ 11 ）： 3551 - 3563 .

MORROW N M ， MULVIHILL E E . Complexity in hepatic insulin resistance-unraveling the role of ubiquitin-specific protease 14 in protein homeostasis of metabolic transcription factors ［J］. J Pharmacol Exp Ther ， 2023 ， 385 （ 1 ）： 1 - 4 .

GLORIOSO N ， HERRERA V L ， BAGAMASBAD P ， et al . Association of ATP1A1 and dear single-nucleotide polymorphism haplotypes with essential hypertension：Sex-specific and haplotype-specific effects ［J］. Circ Res ， 2007 ， 100 （ 10 ）： 1522 - 1529 .

VOSKARIDES K ， GIANNOPOULOU N . The Role of TP53 in adaptation and evolution ［J］. Cells ， 2023 ， 12 （ 3 ）： 512 .

KAMP W M ， WANG P Y ， HWANG P M . TP53 mutation， mitochondria and cancer ［J］. Curr Opin Genet Dev ， 2016 ， 38 ： 16 - 22 .

IYPE J ， ODERMATT A ， BACHMANN S ， et al . IL-1 β promotes immunoregulatory responses in human blood basophils ［J］. Allergy ， 2021 ， 76 （ 7 ）： 2017 - 2029 .

TOMINAGA K ， YOSHIMOTO T ， TORIGOE K ， et al . IL-12 synergizes with IL-18 or IL-1beta for IFN-gamma production from human T cells ［J］. Int Immunol ， 2000 ， 12 （ 2 ）： 151 - 160 .

TIAN X X ， LI R ， LIU C ， et al . NLRP6-caspase 4 inflammasome activation in response to cariogenic bacterial lipoteichoic acid in human dental pulp inflammation ［J］. Int Endod J ， 2021 ， 54 （ 6 ）： 916 - 925 .

ZHANG H ， XU R ， WANG Z . Contribution of oxidative stress to HIF-1-mediated profibrotic changes during the kidney damage ［J］. Oxid Med Cell Longev ， 2021 ， 2021 ： 6114132 .

FONG G H ， TAKEDA K . Role and regulation of prolyl hydroxylase domain proteins ［J］. Cell Death Differ ， 2008 ， 15 （ 4 ）： 635 - 641 .

MAJMUNDAR A J ， WONG W J ， SIMON M C . Hypoxia-inducible factors and the response to hypoxic stress ［J］. Mol Cell ， 2010 ， 40 （ 2 ）： 294 - 309 .

MOORE E ， BELLOMO R . Erythropoietin （EPO） in acute kidney injury ［J］. Ann Intensive Care ， 2011 ， 1 （ 1 ）： 3 .

AGARWAL A ， NICK H S . Renal response to tissue injury： Lessons from heme oxygenase-1 geneablation and expression ［J］. J Am Soc Nephrol ， 2000 ， 11 （ 5 ）： 965 - 973 .

WARNECKE C ， ZABOROWSKA Z ， KURRECK J ， et al . Differentiating the functional role of hypoxia-inducible factor （HIF）-1alpha and HIF-2alpha （EPAS-1） by the use of RNA interference： erythropoietin is a HIF-2alpha target gene in Hep3B and Kelly cells ［J］. FASEB J ， 2004 ， 18 （ 12 ）： 1462 - 1464 .

SCHIETKE R ， WARNECKE C ， WACKER I ， et al . The lysyl oxidases LOX and LOXL2 are necessary and sufficient to repress E-cadherin in hypoxia： Insights into cellular transformation processes mediated by HIF-1 ［J］. J Biol Chem ， 2010 ， 285 （ 9 ）： 6658 - 6669 .

KUSHIDA N ， NOMURA S ， MIMURA I ， et al . Hypoxia-inducible factor-1 α activates the transforming growth factor- β /SMAD3 pathway in kidney tubular epithelial cells ［J］. Am J Nephrol ， 2016 ， 44 （ 4 ）： 276 - 285 .

SHAO Y ， LV C ， WU C ， et al . Mir-217 promotes inflammation and fibrosis in high glucose cultured rat glomerular mesangial cells via Sirt1/HIF-1 α signaling pathway ［J］. Diabetes Metab Res Rev ， 2016 ， 32 （ 6 ）： 534 - 543 .

LI Z L ， LV L L ， TANG T T ， et al . HIF-1 α inducing exosomal microRNA-23a expression mediates the cross-talk between tubular epithelial cells and macrophages in tubulointerstitial inflammation ［J］. Kidney Int ， 2019 ， 95 （ 2 ）： 388 - 404 .

ALPERS C E ， HUDKINS K L ， FLOEGE J ， et al . Human renal cortical interstitial cells with some features of smooth muscle cells participate in tubulointerstitial and crescentic glomerular injury ［J］. J Am Soc Nephrol ， 1994 ， 5 （ 2 ）： 201 - 209 .

SUN S ， NING X ， ZHANG Y ， et al . Hypoxia-inducible factor-1alpha induces Twist expression in tubular epithelial cells subjected to hypoxia， leading to epithelial-to-mesenchymal transition ［J］. Kidney Int ， 2009 ， 75 （ 12 ）： 1278 - 1287 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Effect and Mechanism of Angelicae Sinensis Radix-Polygonati Rhizoma Herb Pair in Treatment of Simple Obesity

Mechanism of Modified Shengjiangsan in Treatment of IgA Nephropathy Based on Network Pharmacology， Molecular Docking， and Experimental Verification

Mahoniae Caulis Alkaloids Ameliorate Depression by Regulating Synaptic Plasticity via cAMP Pathway

Analysis of Potential Active Components and Molecular Mechanism of Baoxin Granules Regulating Ferroptosis in Treatment of Heart Failure

Screening of Anti-breast Cancer Active Ingredients in Famous Classical Formula Yanghetang

Related Author

LI Wenjing

WANG Zhongyu

HUANG Yongxin

XU Jingjing

DING Ying

WU You

QI Zhiwei

YANG Ruifeng

Related Institution

Key Laboratory of Health Cultivation of the Ministry of Education， Key Laboratory of Health Cultivation of Beijing， Beijing University of Chinese Medicine

Beijing Xiaotangshan Hospital

Institute of Chinese Medicine Health Preservation， Beijing University of Chinese Medicine

Science and Technology Office， Beijing University of Chinese Medicine

Disciplinary Innovation Base of the Ministry of Education

AI问答

Postal code：100700
Tel：010-84076882 Email：syfjx_2010@188.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备11006657号-10 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰