西洋参茎叶三醇组皂苷抗缺血性脑卒中作用机制的网络药理学和分子对接分析

doi:10.13481/j.1671-587X.20230412

摘要/Abstract

摘要：

目的利用网络药理学和分子对接技术探讨西洋参茎叶三醇组皂苷（PQTS）在缺血性脑卒中（IS）发生发展过程中潜在的作用机制。方法整合Swiss Target Prediction、中医药百科全书（ETCM）、SEA Search Server和DisGeNET等数据库获取PQTS作用于IS的潜在靶点。利用STRING数据库和Cytoscape 3.9.1软件构建潜在作用靶点的蛋白-蛋白互作（PPI）网络，并通过拓扑网络分析得到PQTS作用于IS的核心靶点。通过DAVID在线分析网站进行潜在作用靶点的基因本体（GO）功能和京都基因与基因组百科全书（KEGG）信号通路富集分析，获取相关信号通路。应用Cytoscape 3.9.1软件构建PQTS-靶点-信号通路网络，进行拓扑网络分析，筛选PQTS潜在主要活性成分。通过AutoDock Vina软件对活性成分和核心靶点进行分子对接验证。结果得到PQTS作用IS的潜在作用靶点122个，GO功能富集分析主要涉及细胞凋亡调控、细胞内信号传导过程和细胞对外源性物质的调控等生物学过程，KEGG富集分析涉及白细胞介素信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路和PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路。分子对接分析，拟人参皂苷F11、20（S）-原人参三醇、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rh1、拟人参皂苷RT5和人参皂苷Re与信号转导和转录激活因子3（STAT3）、磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基α（PIK3CA）、表皮生长因子受体（EGFR）和丝裂原活化蛋白激酶14（MAPK14）均能形成结合能较低的稳定构象。结论 PQTS对IS的保护作用可能与STAT3、PIK3CA、EGFR和MAPK14及PI3K/Akt信号通路有关。

关键词: 西洋参茎叶三醇组皂苷, 缺血性脑卒中, 网络药理学, 分子对接, 磷脂酰肌醇3-激酶, 蛋白激酶B, 信号通路

Abstract:

Objective To discuss the potential mechanism of Panax quinquefolium triolsaponins （PQTS） in the occurrence and development of ischemic stroke by using network pharmacology and molecular docking technique. Methods The potential targets of PQTS acing on IS were obtained through Swiss Target Prediction Database， Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine（ETCM） Database， SEA Search Server Database， DisGeNET Database， and so on； the protein-protein interaction （PPI） network diagram of the key potential targets was established by STRING Database and Cytoscape 3.9.1 software；the core tagets of PQTS acting on IS were got by topology network analysis； Gene Ontology （GO） function and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） signaling pathway enrichment analysis were used to analyze the potential targets through DAVID online analysis website； the PQTS-target-signaling pathway network was constructed by Cytoscape 3.9.1 software and the topology network analysis was used to obtain the potential main active compositions； AutoDock Vina software was used to verify the molecular docking between the active ingredients and core targets. Results There were 122 potential targets of PQTS acting on IS； the GO function enrichment analysis was mainly included the regulation of apoptosis， intracellular signal transduction process， and regulations of extracellular substances by cells； the KEGG function analysis included the interleukins signaling pathways， phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B （PI3K/Akt） signaling pathway and phosphatidylinositol 3 kinase-protein kinase B-mammalian target of rapamycin （PI3K-Akt-mTOR） signaling pathway. The molecular docking analysis results showed that pseudo-ginsenoside F11， 20（S）-protopanaxatriol， ginsenoside Rg1， ginsenoside Rh1， pseudo-ginsenoside RT5， and ginsenoside Re could form the stable conformations with signal transducer and activator of transcription 3（STAT3），phosphatidylinositol 3-kinases catalytic suburit α（PIK3CA），epidermal growth factor receptor （EGFR）， and mitogen-activated protein kinase 14（MAPK14） with lower binding energy. Conclusion The protective effect of PQTS on IS may be related to the STAT3， PIK3CA， EGFR， MAPK14， and PI3K/Akt signaling pathways.

Key words: Panax quinquefolium triolsaponins, Ischemic stroke, Network pharmacology, Molecular docking, Phosphatidylinositol 3-kinase, Protein kinase B, Signaling pathway

中图分类号:

R285.5

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图/表 9

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Number	Chemical composition	CAS
1	Yesanchinoside B	416843-85-1
2	Quinquenoside L9	412328-82-6
3	Yesanchinoside C	416843-86-2
4	Quinquenoside F6	1255210-79-7
5	Yesanchinoside E	416843-87-3
6	(24S)-Pseudo-ginsenoside F11	102805-33-4
7	Ginsenoside Rg1	22427-39-0
8	Ginsenoside Re	52286-59-6
9	Ginsenoside Rb1	41753-43-9
10	Majoroside F5	125309-99-1
11	Ginsenoside F1	53963-43-2
12	Vinaginsenoside R1	156980-41-5
13	(20R)-Dammar-20, 25-epoxy-3β, 6α, 7β, 12β, 15α-pentaol	－
14	Pseudo-ginsenoside F11	69884-00-0
15	Pseudo-ginsenoside RT4	98474-77-2
16	Pseudo-ginsenoside RT5	98474-78-3
17	Ginsenoside A	193895-21-5
18	Ginsenoside F5	189513-26-6
19	Dammar-3β,6α,12β,20R,25-pentaol	－
20	Ginsenoside Rg2	52286-74-5
21	Ocotillol	5986-39-0
22	Ginsenoside F3	62025-50-7
23	Ginsenoside Rh1	80952-71-2
24	Vinaginsenoside R2	156980-42-6
25	Notopanaxoside A	920265-99-2
26	Ginsenoside Rh4	174721-08-5
27	20(R)-ginsenoside Rh1	63223-86-9
28	Ginsenoside F4	126223-28-7
29	Ginsenoside Rg8	906089-57-4
30	20(S)-protopanaxatriol	34080-08-5
31	Ginsenoside Rg6	147419-93-0
“－”：No data.

Chemical composition	Degree value	Chemical composition	Degree value
Pseudo-ginsenoside F11	43	Ginsenoside F4	21
20(S)-protopanaxatriol	38	Vinaginsenoside R2	20
Ginsenoside Rg1	35	Ginsenoside Rg2	17
Ginsenoside Rh1	29	Yesanchinoside B	17
Vinaginsenoside R1	28	Yesanchinoside C	17
Ginsenoside Rb1	26	Ginsenoside A	16
20(R)-ginsenoside Rh1	25	Notopanaxoside A	13
(24S)-Pseudo-ginsenoside F11	25	Ocotillol	12
Ginsenoside Rh4	25	Ginsenoside Rg6	10
Ginsenoside Re	24	Yesanchinoside E	10
Pseudo-ginsenoside RT4	23	Ginsenoside F3	9
Pseudo-ginsenoside RT5	23	Ginsenoside F5	8
Ginsenoside F1	21	Majoroside F5	3

Ligand	STAT3		PIK3CA		EGFR			MAPK14
Ligand	Affinity (kJ?mol^－1)	Binding site	Affinity (kJ?mol^－1)	Binding site	Affinity (kJ?mol^－1)		Binding site	Affinity (kJ?mol^－1)	Binding site
PF11	－9.7	GLY70 ASP71 ARG57	－10.7	GLN406 VAL329 ARG330	－9.0	ALA80 ASP79		－10.7	ASP49 ARG30 ILE28 ILE27 GLN125
PPT	－7.5	SER13 ASN58	－9.8	MET289 SER107	－6.0	ASP22 TYR23		－8.2	ASP49 GLY51 FEU52
Rg1	－8.7	GLY22 HIS23 ASP53 ASF71 ASN58 PRO10 ARG57 LEU19	－10.4	CYS216 GLY315 PRO313 MET311 ARG330 LYS26	－8.4	LYS46 GLY97 CYS98 ARG142		－8.4	GLU68 SER53 THR65 ARG64 ASP49 HIS29 ARG30 GLN125
Rh1	－6.8	GLY253 GLY254	－9.0	ARG662 ASN170 ARG818	－8.5	ILE953 ASP956 ALA755 GLU758		－8.3	ARG23 GLU22
PRT5	－6.6	ILE258 GLU324 ASP334 SER514 GLY253	－9.4	PRO836 ARG818	－8.0	CYS797 ARG841 ASN842 ASP855 LEU718 SER720 GLY721		－7.4	LYS152 SER154 ASP168 GLY110 MET109
Re	－7.2	PRO333 ALA250 GLN247 ASN400 SER399	－9.7	MET833 ARG818 CYS838	－7.8	CYS797 SER720 ARG841		－7.8	GLU4 GLN3 VAL345 THR91

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