基于UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术结合网络药理学探究辣木叶治疗便秘的作用机制

张明晓; 李化; 陈娜; 向俊洁; 林路洁; 李志勇; 杨滨

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221213

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基于UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术结合网络药理学探究辣木叶治疗便秘的作用机制

药学基础 | 更新时间：2022-10-18

- 基于UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术结合网络药理学探究辣木叶治疗便秘的作用机制
  增强出版
- Mechanism of Moringa Folium in Treatment of Constipation Based on UPLC-Q-TOF-MS and GC-MS and Network Pharmacology
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第22期页码：182-188
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院中药研究所，北京 100700
  2.江西中医药大学院士工作站，南昌 330004
- 作者简介：
  
  张明晓，在读硕士，从事中药质量评价及其药效物质基础的研究，E-mail：1822315734@qq.com
  李化，博士，副研究员，从事中药质量评价及其药效物质基础的研究，E-mail：lihua621@hotmail.com； *
  杨滨，博士，研究员，从事中药质量评价及其药效物质基础的研究，E-mail： ybinmm@126.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2018YFC1706106);中国中医科学院科技创新工程项目(CI2021A04511)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221213
  中图分类号： R284.2;R285;R289;R22;R2-031;R33
- 收稿日期：2022-01-25，
  
  网络出版日期：2022-07-12，
  
  纸质出版日期：2022-11-20
- 稿件说明：
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张明晓,李化,陈娜等.基于UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术结合网络药理学探究辣木叶治疗便秘的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(22):182-188.

ZHANG Mingxiao,LI Hua,CHEN Na,et al.Mechanism of Moringa Folium in Treatment of Constipation Based on UPLC-Q-TOF-MS and GC-MS and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(22):182-188.
张明晓,李化,陈娜等.基于UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术结合网络药理学探究辣木叶治疗便秘的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(22):182-188. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221213.

ZHANG Mingxiao,LI Hua,CHEN Na,et al.Mechanism of Moringa Folium in Treatment of Constipation Based on UPLC-Q-TOF-MS and GC-MS and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(22):182-188. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221213.

摘要

目的和方法

：应用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱（UPLC-Q-TOF-MS）和气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）技术对4个品种辣木叶（传统印度种YD，印度种的改良种PKM1，PKM1的改良种PKM2，红河一号品种HH）中的化学成分进行定性分析，结合网络药理学手段研探究辣木叶治疗便秘的潜在分子机制和物质基础。

结果

UPLC-Q-TOF-MS法采用正负离子扫描模式，根据精确相对分子质量数据和一级、二级质谱碎片离子，结合对照品信息和文献数据从4种辣木叶中共鉴定20个非挥发性共有成分；采用GC-MS法将色谱峰信息与NIST Version 1.7谱库进行检索对比，4种辣木叶中共鉴定出19个挥发性共有成分。通过SwissTargetPrediction数据库和SEA数据库对辣木叶鉴定出的共有成分靶点进行预测，整合、去重后共得到674个化学成分靶点；利用GeneCards数据库检索便秘“constipation”关键词，得到1 086个便秘相关的靶点；通过Venny平台将化学成分靶点和便秘靶点映射后得到88个交集靶点，并绘制韦恩图。利用STRING数据库和Cytoscape软件绘制蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络图；通过Metascape平台进行辣木叶治疗便秘进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，结果表明辣木叶治疗便秘可能与5-羟色胺能突触通路、晚期糖基化产物/糖基化终末产物受体（AGE/RAGE）信号通路和癌症通路等通路有关；同时利用Cytoscape软件绘制“成分-靶点-通路”图，推测辣木叶治疗便秘的关键成分为腺苷、紫云英苷、香叶基丙酮、2-甲基-3-辛酮、棕榈酸和油酸酰胺；关键靶点可能为肿瘤坏死因子（TNF）、前列腺素内过氧化物合酶2（PTGS2）、白细胞介素-6（IL-6）、丝裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、肾上腺素能受体基因

2A（ADRA2A），进一步通过The Human Protein Atlas数据库推测这5个靶点在结肠、小肠、直肠等多组织中均有分布。

结论

该研究较全面地阐明4个品种辣木叶中的挥发性和非挥发性化分，明确了辣木叶通过减轻炎症状态、促进肠道运动和分泌肠液等作用而治疗便秘，可为辣木叶的进一步质量评价与临床研究提供参考。

Abstract

Objective and Method

Chemical components in four varieties of Moringa Folium （MF）； traditional Indian YD， modified species of Indian species PKM1， modified species of PKM1 species PKM2， and red river No.1 variety HH） were qualitatively analyzed by ultra-high performance liquid chromatography quadrupole time of flight mass spectrometry（UPLC-Q-TOF-MS） and gas chromatography mass spectrometry（GC-MS）， and potential mechanism and material basis of MF in the treatment of constipation were revealed based on network pharmacology.

Result

Data of accurate relative molecular mass and fragment ions in primary and secondary mass spectra in both positive and negative ion modes were acquired by UPLC-Q-TOF-MS， and then 20 nonvolatile components were identified from the four varieties by comparison with references and consulting literature reports. Nineteen volatile components were identified by comparing mass spectrometry information and that in NIST （version 1.7） based on GC-MS， and 674 chemical component targets were predicted using SwissTargetPrediction and SEA after integration and duplicate elimination. A total of 1 086 constipation-related targets were predicted using GeneCards. With Venny， 88 intersection targets were obtained by mapping chemical component targets and disease targets and venny diagram was drawn. STRING and Cytoscape were used to plot protein-protein interaction（PPI） network diagram. Gene ontology（GO） function analysis and Kyoto encyclopedia of genes and genomes（KEGG） pathway analysis were completed through Metascape， which indicated that MF treated constipation mainly via thyroid hormone signaling pathway， advanced glycation end products/receptor for advanced glycation end products（AGE/RAGE） signaling pathway， and cancer signaling pathway. Additionally， the "component-target-pathway" map was plotted by Cytoscape， which predicted that the key components of MF in the treatment of constipation were adenosine， astragalin， geranylacetone， 2-methyloctan-3-one， palmitic acid and oleamide. Also， we inferred that the core targets might be prostaglandin-endoperoxide synthase 2（PTGS2）， tumor necrosis factor（TNF）， mitogen-activated protein kinase 1（MAPK1）， alpha 2A adrenergic receptor（ADRA2A）， and interleukin （IL）-6， which distributed in multiple tissues such as colon， small intestine， and rectum.

Conclusion

This study clarified the volatile and non-volatile divisions in four varieties of MF comprehensively， and explained that MF treated constipation by reducing inflammatory state and promoting intestinal movement and secretion of intestinal fluid， which provided reference for further quality evaluation and clinical research of MF.

关键词

Keywords

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