一种基于网络药理学确定复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制的方法与流程

本发明属于生物信息学，具体涉及一种基于网络药理学确定复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制的方法。

背景技术：

1、白癜风是常见的脱色性疾病，影响全球0.1％～2％的人口，特征是黑素细胞选择性缺失引起皮肤上毁容性的白斑。白癜风患者通常在10～30岁之间，约80％的患病因素可归因于遗传因素，剩下的则归因于环境。白癜风毁容通过使患者自尊受挫和造成严重心理困扰而对患者的生活质量造成负面影响，其严重程度可与牛皮藓和湿疹等其他严重的皮肤疾病相媲美。白癜风的主要发病机制是自身免疫失衡，可能伴随着氧化应激、黑素细胞缺陷、角质形成细胞和成纤维细胞缺陷等多种因素的影响。目前白癜风的治疗方法还不是很理想，常规的治疗方法包括puva疗法——即应用补骨脂素，然后暴露于紫外线或阳光，以及局部应用皮质类固醇和/或钙调神经磷酸酶抑制剂等。然而这些治疗手段并非普遍有效，目前所有的治疗都只能提供短期的益处，且不会对所有病变部位进行复色，患者在停止治疗后的第一年内复发率为40％，这些治疗使用起来也可能非常麻烦。更严重的是，这些药物可能会导致一些副作用，如皮肤萎缩、光毒性反应、皮疹、毛细血管扩张、头痛、肝肾功能不全等。因此，开发更有效、安全的治疗方法势在必行。

2、近年来，中医药已成为世界范围内的一种补充替代医学，许多的中药方剂被应用于各种疾病，包括癌症、糖尿病以及新冠病毒的治疗等。中药复方在治疗皮肤病方面也得到了广泛的应用，近年有大量研究报道了中草药治疗皮肤色素紊乱的潜在疗效。中医认为白癜风属于“白驳风”“斑白”“斑驳”范畴，主要病机在于气血不和、肝肾亏虚、瘀血阻络。针对白癜风的中医病机，上海市皮肤病医院以“活血祛风，益气和阳”为目的创制了复方红花补蒺颗粒(fhb)。fhb由17种传统中药材组成：红花safflower(carthamus tinctorius l.)、蒺藜(tribulus terrestris l.)、乌梅(prunus mume sieb.et zucc.)、荆芥(nepetacataria l.)、丹参(the driedroot orrhizome ofsalvia miltiorrhiza bge.)、党参(thedriedrootorrhizome ofcodonopsispilosula(franch.)nannf.)、苍耳子(the fruitsofxanthium sibiricum patr.)、甘草(glycyrrhiza uralensis fisch.)、桃仁(prunuspersica l.batsch)、当归(the root or rhizome ofangelica sinensis(oliv.)diels)、黄芪(astragalus membranceus(fisch.)bunge.)、大血藤(the liana stemofsargentodoxa cuneata(oliv.)rehd.et wils.)、防风(the root or rhizomeofsaposhnikovia divaricata(trucz.)schischk.)、豨莶草(siegesbeckia orientalisl.)、补骨脂(psoralea corylifolia l.seed)、何首乌(the root orrhizome offallopiamultiflora(thunb.)harald.)、磁石(fe3o4)。根据中药理论，红花、补骨脂、蒺藜被认为是fhb起治疗作用的主要成分。红花被广泛用于促进血液循环、治疗血瘀，分离出的红花黄(cy)能有效降低全血粘度、血浆粘度和红细胞聚集指数，红花提取物还可用作抗氧化剂保护细胞免受氧化损伤；补骨脂素是补骨脂的主要活性成分，具有治疗骨质疏松症、肿瘤、微生物和炎症等多种生物活性，与puva光结合被用于治疗银屑病、白癜风和湿疹等皮肤病；蒺藜被广泛应用于治疗炎症、皮肤干燥、瘙痒以及氧化损伤，并被报道可以刺激黑色素增加。尽管fhb在院内使用历史悠久，亦有丰富的临床成功治疗的支持，但其治疗白癜风的确切分子机制尚不清楚。

3、中药复方的化学成分和活性靶点复杂，网络药理学以系统生物学理论为基础，利用网络分析等技术揭示“药物靶点与疾病”之间复杂的网络关系，为预测已成功采用的中药多成分、靶点和途径的机制提供了一种新的方法。然而目前还未有关于利用网络药理学研究fhb对白癜风的药效学作用和机制的报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于网络药理学确定复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制的方法，通过构建“成分-靶点-疾病”可视化网络图来揭示fhb对白癜风的药效学作用和机制，为揭示复方红花补蒺颗粒治疗白癜风的分子机制提供了研究基础。

2、本发明提供了一种基于网络药理学确定复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制的方法，包括以下步骤：

3、从复方红花补蒺颗粒的每味中药的化合物成分中筛选药物活性分子，然后收集所述药物活性分子的对应靶点，得到药物基因靶点；

4、查找治疗白癜风相关基因靶点，得到疾病基因靶点；

5、从所述药物靶点和疾病基因靶点中找到交集靶点，得到药物-疾病交集基因靶点；

6、用所述药物-疾病交集基因靶点的数据构建蛋白质相互作用网络模型，从蛋白质相互作用网络模型中找到核心基因；

7、对所述药物-疾病交集基因靶点进行富集分析，选择具有统计学意义的信号通路，选择排名靠前的信号通路得到复方红花补蒺颗粒的作用机制；

8、用所述核心基因和所述药物活性分子构建“成分-靶点-疾病”可视化网络图，分析可视化网络图的节点，得到复方红花补蒺颗粒核心成分。

9、优选的，所述筛选药物活性分子的指标包括口服生物利用度和类药性指数；

10、所述口服生物利用度的筛选标准不低于30％；

11、所述类药性指数的筛选标准不低于0.18。

12、优选的，所述收集所述药物活性分子的对应靶点后，还包括对所述对应靶点经过去除重复后在uniprot上校正，转换成人的官方基因符号。

13、优选的，所述查找治疗白癜风相关基因靶点的数据库包括omim数据库、drugbank数据库、disgenet数据库、genecards数据库和ttd数据库。

14、优选的，所述治疗白癜风相关基因靶点还包括去除重复基因。

15、优选的，所述找到交集靶点的方法为使用venny2.1在线工具完成；

16、所述构建蛋白质相互作用网络模型前，还包括将所述药物-疾病交集基因靶点的数据进行优化；

17、所述优化的方法为将所述药物-疾病交集基因靶点的数据导入string数据库，设定条件为人(homo sapiens)，选择combine score≥0.9的数据。

18、优选的，所述选择具有统计学意义的基因靶点为在metascape数据库分析时，选择p＜0.05的生物学过程和信号通路，然后按照p值的大小进行排序，选择p较小的生物学过程和信号通路。

19、优选的，对得到复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制进行验证；

20、所述验证的方法包括分子对接。

21、优选的，所述分子对接的方法为将核心成分的配体3d结构与所述核心成分进行分子对接，分析结合活性，当结合能越小时，配体与靶点结合的更好；

22、所述配体3d结构为作用核心成分的核心基因对应的蛋白。

23、优选的，所述核心成分包括木犀草素(luteolin)、槲皮素(quercetin)和黄芩素(wogonin)；

24、所述作用机制包括复方红花补蒺颗粒通过作用jak-stat信号通路来治疗白癜风；

25、所述白癜风的基因治疗靶点包括rela、stat3和mapk14。

26、本发明提供了一种基于网络药理学确定复方红花补蒺颗粒核心成分和作用机制的方法，用药物-疾病交集基因靶点的数据构建蛋白质相互作用网络模型，经富集分析探究靶标功能及信号通路，从而用网络药理学方法构建了fhb“成分-靶点-疾病”网络，经过分析得到fhb作用的92个基因靶点与白癜风相关，生物信息学分析提示木犀草素(luteolin)、槲皮素(quercetin)和黄芩素(wogonin)可能是潜在的候选药物；rela、stat3和mapk14可能成为潜在的治疗靶点。kegg通路富集结果提示fhb治疗白癜风与jak-stat信号通路显著相关。采用分子对接验证筛选结果证明，木犀草素(luteolin)、槲皮素(quercetin)和黄芩素(wogonin)分别与stat3结合最佳。同时实验证明，fhb可以改善白癜风小鼠病理特征，并抑制jak-stat信号通路，改善炎症水平，并促进黑色素生成。可见，本发明通过网络药理学策略预测并通过分子对接及实验结果验证，fhb通过多组分、多靶点发挥消炎、促黑作用，为白癜风制剂的开发和治疗提供了新的思路和线索。