UHPLC-Q-Exactive-MS_MS结合网络药理学分析泻肺利水汤的化学成分及治疗心力衰竭的作用机制.pdf
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1、2630Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期UHPLC-Q-Exactive-MS/MS结合网络药理学分析泻肺 利水汤的化学成分及治疗心力衰竭的作用机制周德勇1,2,龚韬1,2*,佟彤2,娄妍2,杨薇1,2,胡银燕1,2,刘红旭1*(1.首都医科大学附属北京中医医院,北京100010;2.北京市中医药研究所,北京100010)摘要:目的通过 UHPLC-Q-Exactive-MS/MS结合网络药理学和分子对接方法探讨泻肺利水汤治疗心力衰竭的主要活性成分、靶点及作用机制。方法
2、利用 UHPLC-Q-Exactive-MS/MS快速鉴定泻肺利水汤水提物的化学成分,SwissADME筛选可能具有活性的成分,SwissTargetPrediction数据库预测成分潜在的作用靶点,GeneCards、OMIM、DrugBank、TTD等数据库筛选心力衰竭疾病相关靶点。将药物靶点与疾病靶点取交集,构建“药物-活性成分-靶点”调控图,构建蛋白互作网络,筛选出核心基因,利用 R语言对核心作用靶点进行 GO富集分析和 KEGG通路分析,最后利用分子对接技术进行初步验证。结果共鉴定化合物 82 个,黄酮类 37 个,酚酸类 10 个,香豆素类 7 个,生物碱类 5 个,皂苷类 5 个
3、,其他类 18 个;网络药理学研究筛选出活性成分 37 个,药物-疾病共同靶点 135 个;PPI及网络分析显示 TNF、AKT1、EGFR、VEGFA、ESR1 等 5 个靶点为主要作用靶点,PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、癌症中的蛋白聚糖、Rap1 信号通路为主要信号通路。分子对接结果表明,主要活性成分及核心靶点之间具有良好的亲和力。结论本研究初步揭示了泻肺利水汤是通过多成分、多靶点、多通路的机制治疗心力衰竭,为其进一步开发利用及临床应用提供了生物学信息基础。关键词:泻肺利水汤;网络药理学;心力衰竭;分析对接;UHPLC-Q-Exactive-MS/MS中图分类号:R284.1
4、,R285文献标识码:A文章编号:1672-2981(2023)10-2630-08doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2023.10.013Active components and mechanism of Xiefei Lishui decoction for heart failure based on UHPLC-Q-Exactive-MS/MS combined with network pharmacologyZHOU De-yong1,2,GONG Tao1,2*,TONG Tong2,LOU Yan2,YANG Wei1,2,HU Yin-yan1,2,
5、LIU Hong-xu1*(1.Beijing Hospital of Traditional Chinese Medicine,Capital Medical University,Beijing 100010;2.Beijing Research Institute of Chinese Medicine,Beijing 100010)Abstract:Objective To determine the main active ingredients,targets,and mechanism of Xiefei Lishui decoction for heart failure by
6、 UHPLC-Q-Exective-MS/MS combined with network pharmacology and molecular docking methods.Methods UHPLC-Q-Exective-MS/MS was used to rapidly identify the chemical components of the water extract of Xiefei Lishui decoction.Swiss ADME was used to screen the active components.Swiss Target Prediction dat
7、abase was used to predict potential action targets of the components,GeneCards,OMIM,DrugBank,TTD and other databases were used to screen targets related to cardiac diseases.The drug targets and disease targets were intersected to construct a“drug-active component-target”regulatory map.A protein inte
8、raction network was built,core genes were screened out,GO enrichment analysis and KEGG pathway analysis was performed,and finally preliminary verification was conducted with molecular docking technology.Results Totally 82 compounds were identified,基金项目:北京市中医药研究所市财政专项(No.YJS-2022-21);北京市医院管理局重点医学专业发展
9、计划(No.ZYLX201817)。作者简介:周德勇,男,助理研究员,主要从事中药药效成分研究及药物创制,email:*通信作者:龚韬,女,副研究员,主要从事中药制剂研究及质量分析,email:;刘红旭,男,主任医师,博士研究生导师,主要从事中医药防治心血管病的临床与基础研究,email:lhx_2631中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 心力衰竭是各种心脏疾病严重或晚期的表现,是由多种原因导致的心脏或(及)心室结构、功能的异常改变或(及)障碍,从而引起主要表现为呼吸困难、
10、疲乏和体液潴留等的复杂临床综合征1。好发于中老年人,且发病率呈逐年上升趋势2。中医药在稳定病情、改善功能和提高患者生活质量方面具有独特的优势3。泻肺利水汤是国家名老中医许心如教授根据 金匮要略中葶苈大枣泻肺汤和防己黄芪汤主方加减而来的临床经验方 4-6,通过调节全身气机、推动调节血液的运行,通调水道,治理调节津液的代谢。泻肺利水汤由黄芪、葶苈子、防己、桑白皮、香加皮组成,方中黄芪补益元气,扶正固本,该药补而不滞,兼有行湿之功;桑白皮、葶苈子、香加皮泻肺气行水,除胸中痰饮,化痰平喘利水;防己益气利水;诸药合用既能益气养阴,又能泻肺利水,化痰平喘。临床研究表明,泻肺利水汤能有效改善心力衰竭患者的临
11、床症状、心功能和生活质量,但其治疗心力衰竭的活性成分及作用机制尚不清楚,故本研究采用 UHPLC-Q-Exactive-MS/MS分析泻肺利水汤的化学成分,借助网络药理学构建“药物-疾病-靶点”相互作用网络,初步探究其治疗心力衰竭的主要活性成分及作用机制,为今后的临床研究和药物制剂开发提供参考。1材料1.1仪器赛默飞 Q-Exactive Orbitrap 四极杆-静电场轨道阱质谱仪(美国 Thermo Scientific 公司);Xcalibur 4.2 化学工作站,XP105DR十万分之一天平(瑞士 Mettler Toledo公司)。1.2试药甲醇、乙腈为色谱纯(赛默飞世尔科技有限公司
12、);磷酸(色谱纯,天津市光复科技发展有限公司);水为超纯水。4-甲氧基水杨醛(批号:DSTDJ015801)、杠柳毒苷(批号:DSTDG00401)、槲皮素-3-O-D-葡萄糖-7-O-龙胆二糖苷(批号:DSTDH008301)、防己诺林碱(批号:DST210829-005)、桑皮苷 A(批号:DSTDS006801)(成都德思特生物技术有限公司,纯度均大于 98%),黄芪甲苷(批号:0781-9706,纯度 98%,中国食品药品检定研究院)。2方法与结果2.1混合对照品溶液的制备精密称取 4-甲氧基水杨醛、山柰酚、杠柳毒苷、槲皮素-3-O-D-葡萄糖-7-O-龙胆二糖苷、防己诺林碱、桑皮苷
13、A、黄芪甲苷等对照品适量,加入甲醇分别制成质量浓度为 20.03、21.47、25.15、26.09、25.17、23.14、21.96 gmL 1的混合对照品溶液。2.2供试品溶液的制备按照泻肺利水汤处方组成称取黄芪 12 g、南葶苈子 12 g、桑白皮 6 g、防己 6 g、香加皮 12 g于 1000 mL圆底烧瓶中,加入 10 倍量水,提取 2次,每次 1 h,取续滤液,合并,减压浓缩干燥,即得。精密称定上述干燥粉末 50 mg 于 10 mL 量瓶中,加入适量甲醇,超声处理(功率 250 W,频率 30 kHz)30 min,放冷,加甲醇至刻度线,摇匀,0.22 m微孔滤膜过滤,即得
14、泻肺利水汤供试品溶液。2.3UHPLC-Q-Exactive-MS/MS 分析条件2.3.1色谱条件Agilent ZORBAX SB-C18 液相色谱柱(4.6 mm250 mm,5 m),以甲醇(A)-0.1%甲酸水溶液(B)为流动相进行梯度洗脱(0 20 min,3%30%A;20 30 min,30%40%A;30 45 min,40%60%A;45 50 min,60%A;50 80 min,60%90%A;80 85 min,90%A;85 86 min,90%3%A;86 100 min,3%A),流速 0.4 mLmin 1,柱温 30,进样量 10 L。2.3.2质谱条件热喷
15、雾离子源(HESI);离子源温度 450,喷雾电压 3.5 kV,S-LensRF 电压 50 V,毛细管温度 350,鞘气和辅助气均为高纯氮气(纯度大于 99.99%),鞘气流速:30 arb,辅助including 37 flavonoids,10 phenolic acids,7 coumarins,5 alkaloids,5 saponins,and 18 others.Network pharmacology screened 37 active ingredients and 135 common drug-disease targets.PPI and network analy
16、sis showed that TNF,AKT1,EGFR,VEGFA,and ESR1 were the main targets of action.The main signal pathways included PI3K-Akt signaling pathway,MAPK signaling pathway,proteoglycans in cancer,and Rap1 signaling pathway.Molecular docking showed good affinity between the main active components and the core t
17、argets.Conclusion Xiefei Lishui decoction functions via multi-components,multi-targets,and multi-pathways in the treatment of heart failure,providing a biological information basis for its further development,utilization,and clinical application.Key words:Xiefei Lishui decoction;network pharmacology
18、;heart failure;molecular docking technology;UHPLC-Q-Exactive-MS/MS2632Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期气流速:12 arb。质谱采集范围为 m/z 100 1500,采集时间 0 90 min,与数据依赖性二级质谱扫描 ddMS2;分 辨 率:70 000(Full Scan),17 500(MS/MS);碰撞模式:高能量碰撞解离(HCD),碰撞能量:NCE 30,Stepped NCE 50%。2.
19、4泻肺利水汤水提液化学成分分析与鉴定采用 UHPLC-Q-Exactive-MS,对泻肺利水汤水提物样品进行正负离子全扫描,获得正负离子模式下的 TIC图(见图 1),通过与对照品的相对保留时间、准分子离子峰、MS/MS 碎片离子信息等信息对比确认,结合参考文献7-15,共鉴定化合物 82 个,包括黄酮类 37 个,酚酸类 10 个,香豆素类 7 个,生物碱类 5 个,皂苷类 5 个,其他类 18 个。正负离子模式下均鉴定出的成分,表中仅列出负离子模式下化合物的离子碎片信息,具体结果见表 1。图 1泻肺利水汤水提物正(上图)、负(下图)离子模式下的 TIC 图Fig 1TIC diagram
20、of Xiefei Lishui decoction in positive ion(up)and negative ion(down)mode2.5网络药理学分析2.5.1药物活性成分及靶点收集以胃肠道吸收(GI absorption)得分为“high”,类药性(druglike-ness)至少得到 2 个“Yes”为依据,借助 Swiss ADME平台对筛选出的化学成分进行筛选;将筛选出的化合物导入 SwissTargetPrediction数据库预测各化学成分的作用靶点,以 Probability大于 0.1为筛选条件,共筛选得到活性成分 37 个,靶点1603 个,删除重复靶点后共有
21、470 个。2.5.2疾病靶点预测筛选以“heart failure”为关键 词,在 GeneCard、OMIM、DrugBank、TTD 4个数据库中检索,获取心力衰竭相关靶点,分别得到靶点 5237、130、54、30 个,在 Genecard数据库中筛选得到的靶点过多,以大于 2 倍中位数的得分数为条件进行筛选后得到靶点 1312 个,将4 个数据库的目标靶点合并,删除重复值。使用 R语言将药物靶点与获得的疾病靶点进行整合,删除重复值后合并得到共同靶点 1412 个,取交集得135 个。2.5.3药物-活性成分-疾病-靶点互作网络将获得的交集靶点导入 Cytoscape 3.9.0 软件
22、,构建“药物-活性成分-疾病-靶点”的调控图,共得到节点 177 个和关系 603 条,结果见图 2,经计算 degree值较高的化学成分分别是山柰素、甘草素、7-羟基香豆素、防己菲碱、黄芪紫檀烷苷。2.5.4PPI 网 络 构 建 和 核 心 基 因 预 测 应 用STRING 网络平台,构建交集基因的 PPI 网络图,将其进一步利用 Cytoscape 3.9.0 构建网络分析图,2633中南药学 2023 年 10 月 第 21 卷 第 10 期Central South Pharmacy.October 2023,Vol.21 No.10 表 1泻肺利水汤中化学成分分析与鉴定 Tab
23、1Analysis and identification of chemical components of Xiefei Lishui decoctionNo.tR/min离子类型m/z误差/10 6主要碎片离子分子式化合物名称来源检测值理论值 1 8.15 M-H116.0706 116.07050.9 116.07,71.01C5H11NO2缬氨酸黄芪 210.53 M+H124.0394 124.03930.8 124.03,96.04,80.05,78.03C6H5O2N烟酸黄芪 3*12.32 M+H182.0814 182.08121.1 182.08,165.05,136.07
24、C9H11NO3酪氨酸黄芪 414.09 M+H268.1043 268.10401.1 268.10,136.06C10H13N5O4腺苷黄芪 515.31 M+H284.0990 284.0995 1.8 284.12,152.05C10H13N5O5鸟苷黄芪 618.56 M-H433.1340 433.1346 1.4 301.09,139.03C18H26O12markhamioside F黄芪 722.67 M-H463.1458 463.14462.6 233.06,169.04,154.02,139.00C19H28O13arctiiphenolglycoside A香加皮 8
25、*23.06 M-H153.0183 153.01820.7 153.01,109.02C6H6O22,4-二羟基苯甲酸防己 923.11 M-H353.0877 353.08672.8 353.08,191.05,179.03,135.04C16H18O94-O-咖啡酰奎宁酸香加皮10*24.44 M-H197.0450 197.04452.5 197.04,182.02,166.99,138.03C9H10O5丁香酸葶苈子1125.77 M-H567.1725 567.17083.0 567.17,405.11,243.06.225.05C26H32O14桑皮苷 A桑白皮12*26.00
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