一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法，首次揭示岩藻多糖抗肝损伤关键靶点和所涉及的生物学过程，具体包括：首先通过药物

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法


[0001]本专利技术属于系统生物信息学
，具体涉及一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法。

技术介绍

[0002]现代高科技技术加速了人们对海洋环境开发，海洋丰富的物种资源逐渐成为食品、化妆品以及保健品等日常用品独特来源，其中海洋天然活性成分更是引发药物研发领域广泛关注。岩藻多糖(Fucoidan)是一种复合硫酸酯多糖，其主要来源于褐藻，也可从无脊椎动物(如海参、海胆)或海草中提取。岩藻多糖主要由L
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岩藻糖和硫酸盐基团组成，除此之外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等单糖。岩藻多糖分子量从1000Da到10000Da不等，具体组成和结构通常因藻类种类、生长环境、收获季节和提取分离方法等而异，因此不同组成结构的岩藻多糖生物活性也有所不同。自1931年由Kylin首次发现起，随着研究不断深入，岩藻多糖多种药理活性逐渐为人所知。目前，岩藻多糖最突出的药理作用为抗肿瘤活性。研究发现岩藻多糖通过阻断肿瘤细胞对内皮细胞的黏附和侵袭，降低肿瘤迁移扩散能力，同时调节细胞生长、凋亡关键蛋白表达，抑制细胞异常增殖，从而发挥抗肿瘤作用。通过16S rRNA高通量测序技术还发现岩藻多糖可调节1,2
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二甲基肼诱导的结肠癌大鼠肠道菌群平衡，这为其预防结肠癌的发生发展提供了实验依据。此外，岩藻多糖抗氧化作用也是研究热点。不同提取方法得到的岩藻多糖抗氧化活性各有差异，在90℃条件下，采用微波提取法从泡叶藻中提取的岩藻多糖清除DPPH(自由基)能力比提取温度为120℃或150℃的多糖高。对于肥胖诱发的病理损伤，岩藻多糖不仅可以通过减轻肥胖引起的严重氧化损伤来缓解肥胖缺血性脑损伤加速和恶化，还可以降低血管生长因子
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B水平，进一步降低肥胖小鼠高血压现象。值得注意的是，岩藻多糖独特药理作用和其来源密切相关。一种由南极海茸提纯得到的新型岩藻多糖(F
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4)具有促进体内白细胞生长功效，其作用机制可能与激活造血细胞，调节骨髓造血微环境有关。而提取自南非极大昆布的岩藻多糖则是一种α
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葡萄糖苷酶强效抑制剂，其IC
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范围明显低于阿卡波糖，是治疗2型糖尿病潜在药物之一。除作为药物用于治疗肿瘤、糖尿病等疾病之外，岩藻多糖还是包封活性成分理想材料，用于提高药物治疗效果。将岩藻多糖作为主动靶向体制备成的奎那克林岩藻多糖纳米粒与普通奎那克林制剂相比，抗癌活性增强，肝毒性减弱，显示出更高的动物存活率。考虑到岩藻多糖的内皮细胞黏附和抗凝血作用，Yao和同事将岩藻多糖和聚乙烯醇(PVA)共交联制成血管移植材料，离体实验结果显示岩藻多糖修饰的聚乙烯醇可有效降低血小板黏附，减少血栓形成。岩藻多糖通过修饰PVA表面促进其内皮化，加强PVA细胞粘附性，从而达到血管移植目的。目前，岩藻多糖凭着药理活性多样、无毒、可降解和生物相容优势，被认为具有良好药物开发前景。
[0003]肝脏作为人体最大实质性脏器，主要承担物质新陈代谢作用，是维持机体正常生命活动重要角色。全球范围内肝病发病越来越严重，肝脏疾病仍是世界医生一大难题。病毒感染、代谢疾病、饮酒等均有可能引发脂肪肝、肝硬化、肝炎、肝癌等严重肝病，最终造成肝
损伤。近年研究表明，岩藻多糖在肝损伤治疗方面显示出极大潜力。肝损伤大鼠每日口服岩藻多糖50mg/kg可减少炎症因子水平、炎症细胞浸润以及胶原纤维沉积，抑制肝纤维化。岩藻多糖还可减少黄曲霉毒素B1诱导的肝线粒体功能障碍、氧化损伤，被认为具有预防和治疗食物污染中毒作用。同样，在离体大鼠肝脏保存液中加入岩藻多糖，可调节细胞氧化应激及细胞凋亡通路，维持肝脏功能完整性，以此达到减少移植肝缺血再灌注损伤目的。由此可知，岩藻多糖抗肝损伤作用可能是抗炎、抗氧化、抗凋亡等多种机制共同协调。
[0004]尽管岩藻多糖具有多种药理活性作用，但目前大部分研究仍是临床前研究，临床试验匮乏。为了揭示岩藻多糖抗肝损伤作用机制，有必要研究确定确定岩藻多糖
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肝损伤作用靶点，为岩藻多糖临床用药开发提供基础理论依据，同时为肝损伤相关药物研究提供新思路。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中对岩藻多糖具有多种药理活性作用的大部分研究仍是临床前研究、临床试验匮乏的不足，本专利技术提供一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法，是基于网络药理学揭示岩藻多糖抗肝损伤分子作用机制方法，通过大数据挖掘两者共同靶点，构建靶点
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蛋白相互作用网络，联合生物信息学分析岩藻多糖治疗肝损伤相关通路并为后续研究提供参考。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法，包括如下步骤：
[0008]1)岩藻多糖靶点获取和矫正：运用药物在线数据库获取岩藻多糖作用靶点，所有靶点在蛋白质数据库中进行矫正以匹配相关基因符号；
[0009]2)肝损伤靶点获取和交集靶点识别：在Genecard和DisGeNET数据库以“Liver injury”为关键词检索查找肝损伤候选靶点，然后与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射，获得岩藻多糖抗肝损伤作用靶点；
[0010]3)构建岩藻多糖
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肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点：采用STRING数据库分析步骤2)交集靶点，得到靶点蛋白互作关系图(PPI网络)及其tsv.数据，运用Cytoscape 3.7.1软件中的NetworkAnalyzer模块分析tsv.数据(网络节点)自由度中位数和最大自由度，核心靶点筛选上限和下限分别为最大自由度及自由度中位数两倍，拓扑参数包含在上下限范围的靶点即作为岩藻多糖
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肝损伤核心靶点；
[0011]4)核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制：基因本体数据库(GO)用于岩藻多糖抗肝损伤生物功能分析，京都基因和基因组百科全书数据库(KEGG)用于揭示岩藻多糖抗肝损伤信号通路，最后输出相应气泡图、柱状图和Circos圈图；
[0012]5)“药物
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靶点
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基因本体功能
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通路
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疾病”网络构建与可视化：采用Cytoscape3.7.1根据步骤4)结果构建。
[0013]本专利技术中：
[0014]步骤1)所述的药物在线数据库，选自Swiss Target Prediction、PharmMapper、Batman、Drugbank；所述的蛋白质数据库，选自Uniprot；所述的进行矫正以匹配相关基因符号，是选择已验证的(reviewed)人源靶点(Human)为筛选条件，将整理的靶点名称转化为基因名称，得到矫正药物靶点。
[0015]步骤2)所述的与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射，是将整理好的肝损伤靶点步骤1)矫正岩藻多糖靶点用生信在线工具
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)岩藻多糖靶点获取和矫正：运用药物在线数据库获取岩藻多糖作用靶点，所有靶点在蛋白质数据库中进行矫正以匹配相关基因符号；2)肝损伤靶点获取和交集靶点识别：在Genecard和DisGeNET数据库以“Liver injury”为关键词检索查找肝损伤候选靶点，然后与步骤1)所得的岩藻多糖作用靶点进行交集映射，获得岩藻多糖抗肝损伤作用靶点；3)构建岩藻多糖
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肝损伤蛋白互作用网络及预测核心靶点：采用STRING数据库分析步骤2)交集靶点，得到靶点蛋白互作关系图及其tsv.数据，运用Cytoscape 3.7.1软件中的NetworkAnalyzer模块分析tsv.数据自由度中位数和最大自由度，核心靶点筛选上限和下限分别为最大自由度及自由度中位数两倍，拓扑参数包含在上下限范围的靶点即作为岩藻多糖
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肝损伤核心靶点；4)核心靶点生物功能和富集分析讨论岩藻多糖抗肝损伤作用机制：基因本体数据库GO用于岩藻多糖抗肝损伤生物功能分析，京都基因和基因组百科全书数据库KEGG用于揭示岩藻多糖抗肝损伤信号通路，最后输出相应气泡图、柱状图和Circos圈图；5)“药物
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靶点
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基因本体功能
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通路
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疾病”网络构建与可视化：采用Cytoscape3.7.1根据步骤4)结果构建。2.根据权利要求1所述的一种基于网络药理学解析岩藻多糖抗肝损伤作用机制的方法，其特征在于：步骤1)所述的药物在线数据库，选自Swiss Target Prediction、PharmMapper、Batman、Drugbank；所述的蛋白质数据库，选自Uniprot；所述的进行矫正以匹配相关基因符号，是选择已验证的人源靶点为筛选条件，将整理的靶点名称转化为基因名称，得到矫正药物靶点。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏敏，黎荣，黎镜波，梁宵，
申请(专利权)人：桂林医学院，
类型：发明
国别省市：