基于网络药理学和体外细胞实验分析黄芪治疗IgA肾病的作用机制

庞爽; 赵栓; 徐夏莲; 於佳炜; 丁小强

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210848

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于网络药理学和体外细胞实验分析黄芪治疗IgA肾病的作用机制

数据挖掘 | 更新时间：2021-07-15

- 基于网络药理学和体外细胞实验分析黄芪治疗IgA肾病的作用机制
- Analysis on Mechanism of Astragali Radix in Treating IgA Nephropathy Based on Network Pharmacology and in Vitro Cell Experiment
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第15期页码：139-147
- 作者机构：
  
  1.复旦大学，上海 200433
  2.复旦大学附属中山医院，上海肾脏疾病临床医学中心，上海市肾脏疾病与血液净化重点实验室，上海 200032
- 作者简介：
  
  庞爽，博士，从事中西医结合防治肾脏疾病研究工作，E-mail：pangshuang@fudan.edu.cn
  * 丁小强，主任医师，教授，从事中西医结合治疗肾脏疾病临床及科研工作，E-mail：ding.xiaoqiang@zs-hospital.sh.cn
- 基金信息：
  
  上海市肾脏疾病临床医学中心建设项目(2017ZZ01015);复旦大学附属中山医院优秀青年人才培养计划项目(2017ZSYXQN07)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210848
  中图分类号： R22;R857.3;R28;R692
- 收稿日期：2020-11-16，
  
  网络出版日期：2021-02-03，
  
  纸质出版日期：2021-08-05
- 稿件说明：
移动端阅览
庞爽,赵栓,徐夏莲等.基于网络药理学和体外细胞实验分析黄芪治疗IgA肾病的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(15):139-147.

PANG Shuang,ZHAO Shuan,XU Xia-lian,et al.Analysis on Mechanism of Astragali Radix in Treating IgA Nephropathy Based on Network Pharmacology and in Vitro Cell Experiment[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(15):139-147.
庞爽,赵栓,徐夏莲等.基于网络药理学和体外细胞实验分析黄芪治疗IgA肾病的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(15):139-147. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210848.

PANG Shuang,ZHAO Shuan,XU Xia-lian,et al.Analysis on Mechanism of Astragali Radix in Treating IgA Nephropathy Based on Network Pharmacology and in Vitro Cell Experiment[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(15):139-147. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210848.

摘要

目的

基于网络药理学方法分析黄芪治疗免疫球蛋白A肾病（IgAN）的多成分、多靶点、多通路作用机制，为该药材的基础研究和临床应用提供依据。

方法

通过GeneCards，TCMID及中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）等数据库检索和文献挖掘筛选黄芪活性成分、作用靶点及与IgAN相关的疾病靶点，运用Cytoscape 3.7.1软件绘制网络图，利用网络拓扑分析黄芪治疗IgAN的关键靶点，采用R语言中的不同软件包分别进行基因本体（GO）功能富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。在此基础上，通过体外细胞实验验证黄芪中活性成分黄芪甲苷对人肾小球系膜细胞磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/肿瘤抑制基因p53（PI3K/Akt/p53）信号通路的激活作用。

结果

筛选得到黄芪25个活性成分，49个药物-疾病共同作用靶点。GO功能富集分析包含条目84个，主要涉及细胞核激素受体结合、细胞核受体活性、脱氧核糖核酸结合转录激活因子活性等。KEGG通路富集分析包含通路88条，主要与PI3K/Akt信号通路、低氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路、晚期糖基化终末产物/晚期糖基化终末产物受体（AGE/RAGE）信号通路等密切相关。体外细胞实验证实，黄芪甲苷可通过调控PI3K/Akt/p53信号通路抑制重组人血小板衍生生长因子BB诱导的人肾小球系膜细胞增生。

结论

黄芪多种活性成分可能通过作用于细胞凋亡、氧化应激和炎症反应等相关的靶点及通路，起到治疗IgAN的作用，为IgAN的新药开发及机制研究提供了思路。

Abstract

Objective

To explore the multi-component， multi-target and multi-pathway mechanism of Astragali Radix against immunoglobulin A nephropathy （IgAN） by network pharmacology， aiming to provide evidence for its basic research and clinical application.

Method

The active chemical components and targets of Astragali Radix and targets associated with IgAN were obtained by literature mining and GeneCards， Traditinal Chinese Medicine Integrated Database （TCMID）， Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP） databases. Cytoscape 3.7.1 software was used to draw network interaction diagrams. The key targets of Astragali Radix against IgAN were searched by network topology. Gene ontology （GO） analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway analysis involved in the targets were analyzed by different packages in R programming language. On this basis， cell experiments

in vitro

were carried out to verify the activation effect of astragaloside Ⅳ on phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/tumor suppressor gene protein 53 （PI3K/Akt/p53） signaling pathway of human mesangial cells.

Result

A total of 25 active components and 49 ingredient-disease targets of Astragali Radix were screened. The GO enrichment analysis included 84 items， which were related to nuclear hormone receptor binding， nuclear receptor activity， deoxyribonucleic acid binding transcriptional activation activity and other aspects. The KEGG pathway enrichment analysis included 88 KEGG pathways， which were closely related to PI3K/Akt signaling pathway， hypoxia inducible factor-1 （HIF-1） signaling pathway， advanced glycation end product/receptor of advanced glycation end product （AGE/RAGE） signaling pathway and others. Cell experiments

in vitro

confirmed that astragaloside Ⅳ could effectively inhibit the platelet derived growth factor-BB （PDGF-BB）-induced proliferation of human mesangial cells by regulating PI3K/Akt/p53 signaling pathway.

Conclusion

The active ingredients of Astragali Radix may play a role in the treatment of IgAN by acting on targets and pathways related to apoptosis， oxidative stress， inflammation response and others， providing ideas and directions for the new drug development and mechanism study of IgAN.

关键词

Keywords

references

DONADIO J V ， GRANDE J P . IgA nephropathy ［J］. N Engl J Med ， 2002 ， 347 （ 10 ）： 738 - 748 .

JENNIFER C R ， MARK H ， HEATHER N R . IgA nephropathy ［J］. Clin J Am Soc Nephrol ， 2017 ， 12 （ 4 ）： 677 - 686 .

LAI K N ， TANG S C ， SCHENA F P ， et al . IgA nephropathy ［J］. Nat Rev Dis Primers ， 2016 ， doi： 10.1038/nrdp.2016.1 http://dx.doi.org/10.1038/nrdp.2016.1 .

吴斌 . 糖皮质激素副作用的中医药研究进展［J］. 时珍国医国药， 2010 ， 21 （ 3 ）： 719 - 721 .

高学敏 . 中药学［M］. 北京：中国中医药出版社， 2017 ： 428 .

RU J L ， LI P ， WANG J N ， et al . TCMSP：a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines ［J］. J Cheminform ， 2014 ， 6 ： 13 .

XUE R C ， FANG Z ， ZHANG M X ， et al . TCMID：traditional Chinese medicine integrative database for herb molecular mechanism analysis ［J］. Nucleic Acids Res ， 2013 ，41（Database issue）：D1089- D1095 .

GFELLER D ， MICHIELIN O ， ZOETE V . Shaping the interaction landscape of bioactive molecules ［J］. Bioinformatics ， 2013 ， 29 （ 23 ）： 3073 - 3079 .

REBHAN M ， CHALIFA C V ， PRILUSKY J ， et al . GeneCards：Integrating information about genes，proteins and diseases ［J］. Trends Genet ， 1997 ， 13 （ 4 ）： 163 .

MAO X ， XU Z H ， XU X L ， et al . TGF- β inhibits the autophagy of podocytes by activating mTORC1 in IgA nephropathy ［J］. Exp Cell Res ， 2019 ， 385 （ 1 ）： 111670 .

WU H J ， JIANG W N ， ZHANG Y ， et al . Regulation of intracellular decorin via proteasome degradation in rat mesangial cells ［J］. J Cell Biochem ， 2010 ， 111 （ 4 ）： 1010 - 1019 .

赵结，史伟，孟立锋 . 从伏邪论治IgA肾病的理论探讨［J］. 中华中医药杂志， 2019 ， 34 （ 10 ）： 4709 - 4712 .

张惜燕，邢玉瑞 . IgA肾病中医病因病机理论研究［J］. 中国中医基础医学杂志， 2018 ， 24 （ 7 ）： 896 - 898 .

朱逸云，王琳，陈以平 . 基于“中医传承辅助平台”分析探讨陈以平教授治疗IgA肾病用药规律的研究［J］. 中华肾病研究电子杂志， 2019 ， 8 （ 5 ）： 201 - 207 .

谢院生，陈香美 . IgA肾病的诊治研究进展［J］. 中华肾病研究电子杂志， 2019 ， 8 （ 1 ）： 1 - 5 .

JI L ， CHEN X L ， ZHONG X ， et al . Astragalus membranaceus up-regulate Cosmc expression and reverse IgA dys-glycosylation in IgA nephropathy ［J］. BMC Complement Altern Med ， 2014 ， 14 ： 195 .

黄青，朱淑琴，洪婷，等 . 黄芪甲苷对IgA肾病大鼠脾免疫细胞的影响［J］. 解剖科学进展， 2017 ， 26 （ 6 ）： 602 - 604 .

高植明 . 黄芪提取物对IgAN患者IgA 1 异常糖基化的作用及其分子机制研究［J］. 北方药学， 2016 ， 13 （ 8 ）： 115 - 116 .

SHEN P ， SHEN J ， SUN C ， et al . A system biology approach to understanding the molecular mechanisms of Gubentongluo decoction acting on IgA nephropathy ［J］. BMC Complement Altern Med ， 2016 ， 16 （ 1 ）： 312 .

钟燕斌，周永恒，刘仕欣，等 . 三黄益肾胶囊联合糖皮质激素治疗IgA肾病的疗效观察及其对VEGF水平的影响［J］. 中国中医药科技， 2016 ， 23 （ 5 ）： 523 - 525 .

梁一鸣 . 黄芪颗粒对IgA肾病患者血清中MCP-1、TNF- α 和IL-6水平的影响［J］. 新中医， 2015 ， 47 （ 5 ）： 115 - 117 .

OSTENDORF T ， KUNTER U ， GRÖNE H J ， et al . Specific antagonism of PDGF prevents renal scarring in experimental glomerulonephritis ［J］. J Am Soc Nephrol ， 2001 ， 12 （ 5 ）： 909 - 918 .

LIU D ， LIU Y X ， CHEN G C ， et al . Rapamycin enhances repressed autophagy and attenuates aggressive progression in a rat model of IgA nephropathy ［J］. Am J Nephrol ， 2017 ， 45 （ 4 ）： 293 - 300 .

DESHPANDE S ， ABDOLLAHI M ， WANG M ， et al . Reduced autophagy by a microRNA-mediated signaling cascade in diabetes-induced renal glomerular hypertrophy ［J］. Sci Rep ， 2018 ， 8 （ 1 ）： 6954 .

LEAF I A ， DUFFIELD J S . What can target kidney fibrosis？［J］. Nephrol Dial Transplant ， 2017 ， 32 （ suppl 1 ）： i89 - i97 .

WANG G B ， ZHAO T T ， WANG L Y ， et al . Studying different binding and intracellular delivery efficiency of ssDNA single-walled carbon nanotubes and their effects on LC3-related autophagy in renal mesangial cells via miRNA-382 ［J］. ACS Appl Mater Interfaces ， 2015 ， 7 （ 46 ）： 25733 - 25740 .

WANG A M ， REN J ， WANG C P ， et al . Heparin prevents intracellular hyaluronan synthesis and autophagy responses in hyperglycemic dividing mesangial cells and activates synthesis of an extensive extracellular monocyte-adhesive hyaluronan matrix after completing cell division ［J］. J Biol Chem ， 2014 ， 289 （ 13 ）： 9418 - 9429 .

SHARON N C ， FABIO S ， GRAZIA S ， et al . Altered modulation of WNT-beta-catenin and PI3K/Akt pathways in IgA nephropathy ［J］. Kidney Int ， 2010 ， 78 （ 4 ）： 396 - 407 .

ZHANG Q ， YAN L L ， CHEN M Y ， et al . IgA 1 isolated from Henoch-Schönlein purpura children promotes proliferation of human mesangial cells in vitro ［J］. Cell Biol Int ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 760 - 769 .

LUAN R ， TIAN G ， CI X ， et al . Differential expression analysis of urinary exosomal circular RNAs in patients with IgA nephropathy ［J］. Nephrology ， 2021 ， doi： 10.1111/nep.13855 http://dx.doi.org/10.1111/nep.13855 .

WANG Z Y ， LIAO Y ， WANG L X ， et al . Small RNA deep sequencing reveals novel miRNAs in peripheral blood mononuclear cells from patients with IgA nephropathy ［J］. Mol Med Rep ， 2020 ， 22 （ 4 ）： 3378 - 3386 .

FANG X ， LU M ， XIA Z K ， et al . Use of liquid chromatography-tandem mass spectrometry to perform urinary proteomic analysis of children with IgA nephropathy and Henoch-Schönlein purpura nephritis ［J］. J Proteomics ， 2021 ， doi： 10.1016/j.jprot.2020.103979 http://dx.doi.org/10.1016/j.jprot.2020.103979 .

WANG E M ， FAN Q L ， YUE Y ， et al . Ursolic acid attenuates high glucose-mediated mesangial cell injury by inhibiting the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/mammalian target of rapamycin （PI3K/Akt/mTOR） signaling pathway ［J］. Med Sci Monit ， 2018 ， 24 ： 846 - 854 .

赵娅，冯慧，周珍，等 . 基于藏族医学“整体观”认识的防治糖尿病肾病新药发现思路［J］. 中国实验方剂学杂志， 2019 ， 25 （ 3 ）： 167 - 172 .

LU X X ， FAN Q L ， XU L ， et al . Ursolic acid attenuates diabetic mesangial cell injury throgh the up-regulation of autophagy via miRNA-21/PTEN/Akt/mTOR suppression ［J］. PLoS One ， 2015 ， 10 （ 2 ）： e0117400 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

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

黄芪甲苷调控细胞焦亡减轻肠缺血再灌注损伤的分子作用机制

基于AMPK信号通路探讨黄芪甲苷对db/db小鼠2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝病的作用机制

基于网络药理学和实验验证探讨糖痹康颗粒治疗糖尿病周围神经病变的分子机制

UPLC-Q-TOF-MS结合网络药理学探讨黄芪-附子治疗心力衰竭的作用机制