网络药理学概述及研究方案(以牛膝治疗KOA为例)
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网络药理学在现代中医药研究中的应用20141462 14硕士7班【摘要】:本文简要介绍了网络药理学的科学概念,分析网络药理学的特点,以及中药的作用特征,阐释两者结合的必要性以及优越性,综述了网络药理学在中药研究领域中的应用,并对其在中药研究中存在的问题进行阐明分析,最后对网络药理学与中药研究相结合推动中药发展作出了展望。
关键字:网络药理学、中药研究、应用现状中医药具有几千年的用药经验及50年的现代研究基础,是发现和创制新药的重要源泉.中药是防病治病的物质基础,也是祖国传统医学传播的重要载体,蕴含着丰富的科学内涵和实用价值。
中药具有多成分、多靶点、多途径的复杂作用特征,这种复杂性使得中药药效物质基础不明确、作用机制不清楚、中药和中药材质量难以控制、缺乏科学合理有效的药效和安全性评价体系,从整体到组织器官、细胞和分子水平都很难进行全面系统地研究[1]。
这些大大限制了我国中医药的现代化和国际化的进程。
但是近 10 年来,随着现代基因组学、蛋白质组学、代谢组学等“组学”理论的发展,系统生物学视角的引入以及生物信息学的应用[2—3]。
网络药理学应运而生.1。
网络药理学的科学理念网络药理学是基于系统生物学的理论,对生物系统的网络分析,选取特定信号节点进行多靶点药物分子设计的新学科[4]。
网络药理学认为生命是一个复杂的过程和体系,疾病是由多个彼此之间存在着相互作用和动态变化的基因、蛋白引起的基本生理和病理现象[5]。
网络药理学融合了系统生物学和多向药理学的思想,将生物学网络与药物作用网络整合,分析药物在网络中与节点或网络模块的关系,由传统寻找单一靶点转向综合网络分析[4]。
目前,网络药理学的研究思路通常分为两类:一是根据公共数据库和公开发表的已有数据,建立特定药物作用机制网络预测模型,预测药物作用靶点,并从生物网络平衡的角度解析药物作用机制.如Gu J等[6]运用虚拟筛选和网络预测技术对大黄二蒽酮A、大黄二蒽酮C、番泻苷C等几种从未报道过具有抗2型糖尿病作用的成分进行预测并获得成功。
网络药理学在中药领域中的研究进展与应用策略单磊发布时间:2021-10-29T06:55:05.932Z 来源:《中国科技人才》2021年第20期作者:单磊[导读] 中医药在我国已有数千年的应用历史,我国劳动人民在几千年与疾病的斗争中,通过不断实践、发展、创新,逐渐积累了丰富的医药知识和临床经验,并形成了全面、系统的中医药理论知识和独特的医学体系。
扬州市邗江区瓜洲社区卫生服务中心江苏省扬州市 225000摘要:中医药在我国已有数千年的应用历史,我国劳动人民在几千年与疾病的斗争中,通过不断实践、发展、创新,逐渐积累了丰富的医药知识和临床经验,并形成了全面、系统的中医药理论知识和独特的医学体系。
而中药复方具有功效多向性、适应证广的特点,在治疗疾病方面能够起到调节、调理、调养、调摄等综合作用。
关键词:网络药理学;中药领域;应用策略;前言:由于中药及其复方制剂具有多成分、多途径、多靶点等协同作用效果,使得中药及其复方制剂的药效物质基础、作用基础不明确,中药和中药材的质量难以控制,以及缺乏科学、合理、有效的药效和安全性评价体系等问题,很难从整体到组织、器官、细胞和分子水平进行全面、系统的研究。
因此,如何阐明中药及其复方制剂的药效物质基础、作用机制等问题,是排除中医药现代化发展障碍亟待解决的重大问题。
一、网络药理学网络药理学这一概念是由英国药理学家构建分子生物网络是网络药理学的研究基础,主要通过对药物组、疾病组、分子相互作用进行分子网络构建。
例如,药物组中的药物-靶标网络,获取药物-靶标的作用关系是构建该网络的关键,通常采用数据库查询法、分子对接仿真法、反向分子对接仿真法及计算预测法获取药物-靶标间的作用关系。
利用化学结构相似性、药物效应相似性、药物表达谱相似性及药物共享靶标或疾病的方法获取药物-药物间的作用关系。
靶标-靶标间的某种联系可以通过分析序列相似性、通路相似性、基因本体相似性、基因表达相似性和共享药物或疾病得到。
网络药理学在中药领域中的研究进展彭陈文,何沛聪,孙茗威,王森,黄璇(广州中医药大学第一临床医学院,广东广州510405)Research Progress on Network Pharmacology in Chinese Material MedicalPeng Chenwen,He Peicong,Sun Mingwei,Wang Sen,Huang Xuan(First Clinical Medical College Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou510405,China)Abstract:Network pharmacology is an interdisciplinary study of the complex relationship between“drug-target-disease”in the fields of fusion system biology, high-throughput screening,and computer technology.The overall research ideas of the network pharmacology system are consistent with the “multi-component-multi-target-multi-channel”mechanism of traditional Chinese medicine,so the discipline is very suitable for the study of the mechanism of action of traditional Chinese medicine prescriptions.This paper reviews the application of network pharmacology in the field of traditional Chinese medicine in recent years from the collection of traditional Chinese medicine ingredients and predictive targets,the mechanism of action of Chinese medicine,and the discovery of new indications.Keywords:network pharmacology;target of action;research progress中药凭借其“多成分-多靶点-多通路”的作用机制在呼吸疾病、糖尿病、心脑血管疾病、癌症等复杂疾病的治疗上有着独特优势,西医单一直线的研究思维难以用于挖掘中药的宝贵价值[1],中医药的现代化发展遇到瓶颈。
中药网络药理学研究进展一、概述随着科技的飞速发展和人类对生命科学的深入探索,中药网络药理学作为新兴的研究领域,正逐渐展现出其在中药现代化和国际化进程中的巨大潜力。
中药网络药理学以网络生物学为基础,通过构建生物网络模型,深入剖析药物与生物系统之间的相互作用,从而揭示中药的作用机制和疗效。
传统中药以其独特的理论体系和治疗方式,在疾病防治中发挥着不可替代的作用。
由于中药成分的复杂性和作用机制的多样性,其科学内涵的阐释和现代化发展一直面临诸多挑战。
网络药理学的出现,为中药研究的创新发展提供了新的思路和方法。
借助计算机技术、系统生物学、多向药理学等多学科的交叉融合,网络药理学形成了以网络靶标为核心的技术体系,实现了成分靶标疾病的分子网络构建,为中药复杂作用模式的解析提供了有力工具。
近年来,中药网络药理学在中药药效物质发现、作用机制解析以及新药研发等方面取得了显著进展。
通过构建药物靶点网络,预测药物与生物分子的相互作用,揭示中药复杂组分与多重功效之间的交互规律,为中药的现代化和国际化提供了科学依据。
网络药理学在中药新药研发中的应用也日益广泛,通过筛选潜在的有效成分和靶点,为新药创制提供了新的策略和方向。
中药网络药理学研究仍面临诸多问题和挑战。
中药成分的复杂性和多样性给网络模型的构建和数据分析带来了巨大困难中药作用机制的复杂性和整体性也对网络药理学的应用提出了更高的要求。
未来中药网络药理学研究需要注重中药自身的特点,开发出适合中医药体系研究的网络药理学方法,同时加强多学科的交叉融合和创新发展,以推动中药研究的深入发展。
中药网络药理学作为新兴的研究领域,在中药现代化和国际化进程中具有重要的战略地位。
通过深入研究其基本原理和方法,加强技术应用和创新发展,有望为中药的科学内涵阐释和现代化发展提供新的思路和方法,推动中药在全球范围内的广泛应用和认可。
1. 中药网络药理学的概念与特点中药网络药理学强调整体性。
传统中药理论强调整体观念和辨证论治,而网络药理学则通过构建中药成分靶点疾病网络,从系统层面揭示中药的药效机制,体现了中药的整体性作用特点。
基于网络药理学的怀牛膝抗骨质疏松活性成分及作用机制研究摘要:目的:探讨牛膝治疗骨质疏松的有效成分及作用机制。
方法:筛选牛膝的有效成分,并收集其对应的作用靶点;检索与OP相关的靶点;有效成分与疾病的交集靶点;进行“成分-靶点”网络和蛋白质相互作用网络的构建与分析,通过DAVID生物信息学资源数据库进行KEGG通路富集分析。
结果:筛选有效成分10个,交集靶点有18 个。
“成分-靶点”网络节点28 个。
PPI 网络节点15个。
KEGG富集通路7 条。
结论:牛膝治疗OP作用机制可能与参与细胞分化和凋亡、代谢、炎症反应等途径有关。
关键词:牛膝;骨质疏松;网络药理学;有效成分;作用机制.怀牛膝也叫牛膝(Achyranthes bidentata Blume),为苋科多年生草本植物牛膝的干燥根。
具有:活血祛瘀,补肝肾,强筋骨,饮血下行,利尿通淋的作用。
现代药理学研究显示,牛膝具有良好的抗骨质疏松作用[1-2]。
网络药理学具有生物信息学、多向药理学、计算机科学等多学科的技术和知识,可多方位地阐释药物治疗疾病的潜在作用机制,能体现药物多用的整体性和系统性特点。
当前,网络药理学已经被应用于中药复方的配规律、复方优化、新药开发、中药活性成分筛选和药物-症候研究等方面。
为复杂中药研究提供了中药的方法。
本实验应用网络药理学研究怀牛膝对抗骨质疏松活性成分及其作用机制,为怀牛膝对抗骨质疏松研究提供参考。
1材料与方法1.1 怀牛膝药效成分的筛选和靶点的预测采用计算系统生物学实验室数据库(TCMSP)和国家人口与健康科学数据共享平台(NSTI)共同确定怀牛膝成分,筛选牛膝药效成分。
采用CHEMBL数据库预测药物靶点收集人缘蛋白。
并采用UniProt数据库确定蛋白基因名称[3]。
1.2 疾病靶点的预测以“osteoporosis”为关键词,分别在CTD, GeneCards和TTD数据库进行基因筛选,取三个数据库共有基因作为疾病基因。
网络药理学在中药领域中的研究进展与应用策略一、本文概述随着科技的进步和研究的深入,网络药理学作为一种新兴的研究方法,在中药领域中的应用日益受到关注。
网络药理学以网络生物学为基础,通过构建生物网络模型,研究药物与生物系统之间的相互作用,从而揭示药物的作用机制和疗效。
本文旨在综述网络药理学在中药领域中的研究进展,分析其在中药药效物质发现、作用机制解析以及新药研发等方面的应用策略,以期为推动中药现代化和国际化提供新的思路和方法。
本文将首先介绍网络药理学的基本原理和研究方法,然后重点分析网络药理学在中药领域的具体应用案例,包括中药药效物质的发现、中药作用机制的解析以及中药新药研发等方面。
还将探讨网络药理学在中药领域面临的挑战和未来的发展方向。
通过本文的综述,旨在为中药研究者和从业人员提供网络药理学在中药领域的应用参考,促进中药研究的创新和发展。
二、网络药理学的基本原理与方法网络药理学,作为一种新兴的研究范式,致力于整合生物网络、多组学数据以及计算生物学方法,以更全面、系统地理解药物与生物系统之间的相互作用。
在中药研究领域,网络药理学提供了一种全新的视角和策略,为深入探索中药的复杂作用机制提供了强大的技术支持。
网络药理学的基本原理在于,它认为药物与生物系统的交互作用是一个复杂的网络过程,而非单一的线性关系。
这一网络由多个生物分子(如基因、蛋白质、代谢物等)和它们之间的相互作用构成。
中药作为一种多成分、多靶点的复杂体系,其药效往往是通过与生物网络中的多个节点(即靶点)进行交互,从而发挥其整体疗效。
网络药理学的研究方法主要包括以下几个步骤:通过高通量技术(如基因芯片、蛋白质组学等)获取生物网络中的多组学数据;利用生物信息学方法对这些数据进行处理和分析,识别出与药物作用相关的关键节点和通路;通过实验验证这些预测结果,从而揭示药物的作用机制和药效物质基础。
在中药研究中,网络药理学的方法可以应用于以下几个方面:一是中药活性成分的筛选和鉴定,通过构建药物-靶点网络,预测药物的可能作用靶点;二是中药作用机制的解析,通过分析药物对生物网络的影响,揭示中药发挥疗效的分子机制;三是中药配伍规律的研究,通过网络药理学的方法,探究不同中药之间的相互作用和协同作用机制;四是中药新药的研发和优化,基于网络药理学的预测和分析,为新药的研发提供科学依据。
网络药理学研究方案第1篇网络药理学研究方案一、研究背景随着生物信息学技术的飞速发展,网络药理学作为一种新兴的研究方法,在药物研发领域发挥着越来越重要的作用。
它通过构建药物-靶点-疾病网络,揭示药物作用的分子机制,为药物重新定位和新药发现提供理论依据。
本研究旨在运用网络药理学方法,探索某药物的作用机制及潜在适应症。
二、研究目标1. 构建药物-靶点-疾病网络,分析药物作用的分子机制。
2. 探索药物在不同疾病中的作用,挖掘潜在适应症。
3. 为药物的临床应用和新药研发提供理论依据。
三、研究方法1. 数据收集收集相关药物、靶点、疾病等生物信息数据,包括基因序列、蛋白质结构、药物化学结构、疾病相关信息等。
2. 网络构建利用收集的数据,构建药物-靶点-疾病网络。
通过网络拓扑分析,筛选关键节点,揭示药物作用的分子机制。
3. 靶点验证采用生物信息学方法,对筛选出的关键靶点进行功能注释和富集分析,验证其与疾病的相关性。
4. 药物作用分析分析药物与关键靶点的相互作用,探讨药物在不同疾病中的作用机制。
5. 潜在适应症挖掘结合药物作用机制,挖掘药物在已知疾病以外的潜在适应症。
四、研究步骤1. 数据收集与整理收集相关药物、靶点、疾病等生物信息数据,进行整理和预处理。
2. 网络构建与关键节点筛选利用生物信息学方法,构建药物-靶点-疾病网络,筛选关键节点。
3. 靶点功能注释与富集分析对筛选出的关键靶点进行功能注释和富集分析,验证其与疾病的相关性。
4. 药物作用机制分析分析药物与关键靶点的相互作用,探讨药物在不同疾病中的作用机制。
5. 潜在适应症挖掘与分析结合药物作用机制,挖掘药物在已知疾病以外的潜在适应症。
五、预期成果1. 揭示药物作用的分子机制,为药物的临床应用提供理论依据。
2. 发现药物在新适应症领域的应用前景,为药物重新定位和新药研发提供线索。
3. 为我国药物研发领域的发展做出贡献。
六、研究期限本方案研究期限为三年,具体时间安排如下:1. 第一年:数据收集与整理,网络构建与关键节点筛选。
第23卷 第6期 2021 年 6 月辽宁中医药大学学报JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF TCMVol. 23No. 6Jun .,2021prospective,case-cohort study of postmenopausal women[ J ] .Cancer Pre Res,2013,6 ( 6 ):511.[ 34 ] VenèR,Costa D,Augugliaro R,et al. Evaluation of Glycosylated PTGS2 in Colorectal Cancer for NSAIDS-BasedAdjuvant Therapy[ J ] . Cell,2020,9 ( 3 ):683.[ 35 ] LIN J H,Manson J E,Kraft P,et al. Estrogen and Progesterone-Related Gene Variants and Colorectal Cancer Risk in Women[ J ] .BMC Med Genet,2011,12 ( 1 ):78.[ 36 ] 冉贤金,张琼红,陈登霞.晚期大肠癌患者雌激素与孕激素受体表达及意义[ J ] .湖北医药学院学报,2011,30 ( 3 ):304-305.[ 37 ] CHEN M J,CHENG A C,LEE M F,et al. Simvastatin induces G1 arrest by up-regulating GSK3β and down-regulating CDK4/cyclin D1 and CDK2/cyclin E1 in human primary colorectalcancer cells[ J ] . J Cell Physiol,2018,233 ( 6 ):4618-4625. [ 38 ] Turano M,Costabile V,Cerasuolo A,et al. Characterisation ofmesenchymal colon tumour-derived cells in tumourspheres as amodel for colorectal cancer progression[ J ] . Int J Oncol,2018,53 ( 6 ):2379-2396.[ 39 ] WU H,LU X X,WANG J R,et al. TRAF6 inhibits colorectal cancer metastasis through regulating selective autophagicCTNNB1/β-catenin degradation and is targeted for GSK3β/GSK3β-mediated phosphorylation and degradation[ J ] .Autophagy,2019,15 ( 9 ):1506-1522.[ 40 ] ZHI X,TAO J,ZHANG L,et al. Silencing speckle-type POZ protein by promoter hypermethylation decreases cell apoptosisthrough upregulating Hedgehog signaling pathway in colorectalcancer[ J ] . Cell Death Dis,2016,7 ( 12 ):2569.[ 41 ] Egan J B,Thompson P A,Ashbeck E L,et al. Genetic polymorphisms in vitamin D receptor VDR/RXRA influence thelikelihood of colon adenoma recurrence[ J ] . Cancer Res,2010,70 ( 4 ):1496-1504.基于网络药理学乳香-没药治疗膝骨关节炎作用机制探究马增威1,王慧静1,程桯2,林新晓2,吴夏勃2(1.北京中医药大学,北京 100029;2.中国中医科学院望京医院,北京 100102)摘要:目的 运用网络药理学方法探究乳香-没药治疗膝骨关节炎的作用机制。
基于网络药理学和分子对接探究枸杞子治疗膝骨关节炎的潜在作用机制刘艳霞1,徐创龙1,原淳淳2,索文栋2,杨景科1,唐德志2,徐浩21.宁夏回族自治区中医医院暨中医研究院,宁夏银川750021;2.上海中医药大学附属龙华医院,上海200030【摘要】目的基于网络药理学和分子对接方法获取枸杞子有效成分靶点,探究其治疗膝骨关节炎(KOA)的潜在作用机制。
方法利用TCMSP 、Uniprot 、Gene Cards 、OMIM 等数据库获取枸杞子有效成分的潜在靶点及KOA 疾病相关靶点基因,在DA VID 数据库进行GO 富集分析与信号通路富集分析,利用微生信在线绘图软件进行可视化分析,借助String 数据库及Cytoscape3.9.2软件构建枸杞子活性成分-疾病靶点网络、枸杞子治疗KOA 蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络,最后运用StoneMIND Collector 和Discovery Studio Client 2019对有效成分及主要作用靶点进行分子对接。
结果网络药理学预测显示枸杞子治疗KOA 主要活性成分可能为槲皮素、β-谷甾醇、黄豆黄素等,关键靶点为肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素-6(IL -6)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT -1),通过参与调控晚期糖基化终末产物-糖基化终末产物受体(AGEsRAGE)信号通路、癌症信号通路、白细胞介素17(IL -17)信号通路发挥治疗作用。
分子对接结果提示关键活性成分与关键靶点具有较好的结合活性。
结论枸杞子治疗KOA 的主要活性成分为槲皮素,以TNF 、IL -6、AKT -1为关键靶点,可能通过调控软骨细胞的代谢平衡,促进细胞增殖、分化,降低氧化应激反应,改善内环境的炎症反应等机制发挥治疗KOA 。
【关键词】枸杞子;膝骨关节炎;网络药理学;分子对接;作用机制【中图分类号】R684.3【文献标识码】A【文章编号】1003—6350(2023)21—3041—09Potential mechanism of Lycii Fructus in treating knee osteoarthritis based on network pharmacology and molecular docking.LIU Yan-xia 1,XU Chuang-long 1,YUAN Chun-chun 2,SUO Wen-dong 2,YANG Jing-ke 1,TANG De-zhi 2,XU Hao 2.1.Ningxia Hui Autonomous Region Hospital of Traditional Chinese Medicine and Chinese Medicine Research Institute,Yinchuan 750021,Ningxia,CHINA;2.Longhua Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 200030,CHINA【Abstract 】Objective To obtain the target of active components of wolfberry (Lycii Fructus)based on network pharmacology and molecular docking methods,and to explore its potential mechanism in the treatment of knee osteoarthritis (KOA).MethodsPotential targets of active components of wolfberry and KOA diseaserelated targets were obtained using TCMSP,Uniprot,Gene Cards,OMIM,and other databases.GO enrichment analysis and signal pathway enrichment analysis were performed in DA VID database,and visual analysis was performed using Weishenxin online mapping software.Wolfberry active ingredientdisease target network and proteinprotein interaction (PPI)network of wolfberry for treating KOA were constructed using String database and Cytoscape3.9.2software.Finally,StoneMIND Collector and Discovery Studio Client 2019were used to perform molecular docking on the active ingredients and main targets.ResultsNetwork pharmacology showed that the main active ingredients of wolfberry in the treatment of KOAmight be quercetin,β-glutinosterol,daidzein,and the key targets included tumor necrosis factor (TNF),interleukin -6(IL -6),and serine/threonine protein kinase 1(AKT -1),which exert therapeutic effects by participating in the regulation of advanced glycation end products receptor (AGEsRAGE)signaling pathway,cancer signaling pathway,and interleukin -17(IL -17)signaling pathway.Molecular docking results indicated that key active ingredients have good binding activity with key targets.ConclusionThe main active ingredient of wolfberry in the treatment of KOA is quercetin,withTNF,IL -6,and AKT -1as key targets.It may play a role in the treatment of KOA by regulating the metabolic balance of chondrocytes,promoting cell proliferation and differentiation,reducing oxidative stress response,and improving the inflammatory response of the internal environment.【Key words 】Lycii Fructus;Knee osteoarthritis;Network pharmacology;Molecular docking;Mechanism of action ·论著·doi:10.3969/j.issn.1003-6350.2023.21.001基金项目:宁夏回族自治区自然科学基金(编号:2022CMG03030、2022AAC02070)。
中药调控膝骨关节炎细胞自噬实验研究进展作者:岳百川李盛华卢冠锦李毅来源:《中国民族民间医药·下半月》2022年第08期【摘要】膝关节骨性关节炎(KOA)具有发病率高、难以逆转、致残率高等特点,造成了本病治疗效果不理想、治疗成本偏高,给患者带来过重心理负担等问题。
自噬是维持软骨细胞内环境稳态的关键环节,自噬失调导致的软骨代谢异常是KOA发病的重要机制。
近年来,在中药复方、单方及其有效成分防治KOA方面进行了大量的基础和临床研究。
文章综述近年来国内外报道的通过中药复方、单方及其有效成分调控自噬干预膝骨关节炎的研究,以期为进一步的研究提供依据。
【关键词】中药;膝骨关节炎;自噬;调控【中图分类号】R274.9 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517(2022)16-0065-04Current Status of Experimental Research on the Regulation of Autophagy by TraditionalChinese Medicine in Knee OsteoarthritisYUE Baichuan1 LI Shenghua2* LU Guanjin1 LI Yi11.Gansu University of Traditional Chinese Medicine,Lanzhou 730000, China;2.Gansu Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine,Lanzhou 730050, ChinaAbstract:Osteoarthritis of the knee (KOA) has the characteristics of high incidence,difficult to reverse,high disability rate, resulting in the treatment of the disease is not ideal, high cost, heavy psychological burden and other problems.Autophagy is a key link in maintaining the homeostasis of the chondrocyte environment, and the abnormal cartilage metabolism caused by autophagy disorder is an important mechanism for the pathogenesis of KOA.In recent years,a large number of basic and clinical studies have been conducted on the prevention and treatment of KOA by traditional Chinese medicine and its active ingredients.In order to provide the basis for further research,this paper reviewed the recent domestic and foreign reports on the intervention of knee osteoarthritis by Chinese herbal formula, monomechanical formula and its effective components through regulating autophagy.Key words:Traditional Chinese Medicine;Knee Osteoarthritis;Autophagy;Regulation膝关节骨性关节炎(osteoarthritis of the knee,KOA)是一种以膝关节疼痛、活动受限甚至功能丧失为临床表现,严重影响中老年人群生活质量和心理健康的慢性退行性疾病,临床病理学表现为关节软骨退变、骨质增生硬化和滑膜炎症[1-2]。