大家晚上好！今天小编和大家分享一篇22年1月7日发表在Scientific Reports (IF：4.6 Q2)杂志的文章《Integrated bioinformatics and network pharmacology to identify the therapeutic target and molecular mechanisms of Huangqin decoction on ulcerative Colitis》。作者通过生物信息学，网络药理学筛选黄芩汤治疗溃疡性结肠炎的分子靶。
背景
溃疡性结肠炎（UC）是病因不明的炎症性肠病（IBD）的一种亚型，影响结直肠，通常导致血性腹泻和腹痛。环境因素、遗传易感性和肠道微生物功能障碍等多种发病机制和多种发病机制有关。黏膜炎症始于直肠，向结肠近端延伸，局限于黏膜层，与克罗恩病 （CD） 相反，累及肠壁的所有层1.由于肠道稳态功能障碍和肠道屏障破坏，可能导致长期复发和缓解黏膜炎症3.溃疡性结肠炎患者会出现不可预测的发作，可能出现发热、里急后重、贫血，并可能出现肠穿孔。尽管 5-ASA、直肠皮质类固醇和生物药物是溃疡性结肠炎的主要治疗方法，但约 15% 的患者可能需要进行回肠袋-肛门吻合术 （IPAA） 修复性直肠结肠切除术，以治疗医学难治性疾病或治疗结肠肿瘤
传统中医（TCM）已有近5000年的历史，为疾病创造了许多治疗方法。黄芩汤（HQD），汉代张仲景所作《上汉伦》中的一种传统草药配方，用于“热湿”（导致发烧、腹痛、便血）已有1800多年的历史。HQD由四种草药组成：黄芩（SR），芍药（PRA），枣树（JF），甘草（GL）。最近，一些分析证明，HQD可以调节肠道微生物群，抑制Ras-PI3K-Akt-HIF-1α和NF-κB途径。靶向ESR1和EGFR缓解内皮功能障碍治疗溃疡性结肠炎。然而，药理学和分子机制仍不清楚。
本研究结合网络药理学和生物信息学，揭示HQD抗溃疡性结肠炎发病机制的核心靶点和途径，筛选HQD治疗溃疡性结肠炎的分子靶点。
方法
1. HQD的 活性成分与药物靶点的筛选；
2. 溃疡性结肠炎DEG的筛查和分析；
3. STRING数据库进行PPI网络；
4. 进行GO和KEGG富集分析；
5. AutoDockVina进行分子对接；
本实验的试验设计如下图所示：
研究结果
1. 活性成分的识别
从TCMSP database数据库中共获得 161 种有效成分：其中黄芩 35 个，白芍 13 个，大枣 29 个，甘草 92 个（图 2）。在 161 种活性成分中，Swiss Target Prediction 和 DrugBank database数据库筛选出 468 个有效靶点。
2. 确定 DEGs 和共同靶标
根据 GEO2R 网络工具，共鉴定出 1542 个 DEGs，其中包括 1024 个上调基因和 518 个下调基因（图3）。通过对 1542 个 DEGs 和 468 个 HQD 靶点取交集，发现了79 个共靶点（图 4A）。对 GSE107499 中溃疡性结肠炎粘膜样本与正常对照之间的 79 个靶点进行了层次聚类分析（图 4B）。
3.PPI网络和核心靶标与GO和KEGG途径富集分析
在 PPI 网络（图 5）中，筛选出 6 个核心靶标，包括IL6、TNF、IL1B、PTGS2、ESR1、PPARG。(表2）。Metascape 平台对 79 个靶点进行了 GO 和 KEGG 通路富集分析，以 P < 0.01 为标准。与生物过程、细胞成分和分子功能相关的 GO 术语分别有 818 个、26 个和 66 个（图 6）。此外，KEGG 通路富集分析还包含 184 条通路，主要包括 TNF 信号通路、IL-17 信号通路、类风湿性关节炎、细胞因子-细胞因子受体相互作用、Th17 细胞分化（图 7）。
4.分子对接
分子对接分别分析了核心靶标（IL6、TNF、IL1B、PTGS2、ESR1 和 PPARG）与 HQD 全部 19 种活性化合物（除 MOL001490 外，PubChem 因其太灵活而不允许生成三维构象）的结合情况。结合能得分均小于 - 5.0 kcal-mol-1。 具体而言，与 IL6和 IL1B结合能最低的活性化合物是 MOL000098 槲皮素，与 TNF和 PPARG， PTGS2-5,2′-二羟基-6,7,8-三甲氧基黄酮，ESR1为wogonin。IL6-quercetin 和 IL1B-quercetin 的结合能得分分别为 - 7.2 和 - 7.6 kcal-mol-1，TNF-黄芩素和 PPARG-黄芩素的结合能得分分别为 - 9. 2和-9.3 kcal-mol-1，PTGS2和5,2′-二羟基-6,7,8-三甲氧基黄酮分别为-9.5 kcal-mol-1，ESR1-wogonin为-8.5 kcal-mol-1（图 8）。这些结果表明，筛选出的核心靶标确实能与 HQD 稳定结合。
此外，根据 ZINC15 数据库，槲皮素（ZINC4175638）、黄芩苷（ZINC3871633）和wogonin（ZINC899093）作为稳定化合物被认定为关键化合物。表 3 显示，5F19 和 1PRG 的结合能低于其他化合物，这表明 PTGS2 和 PPARG 是 HQD 研究溃疡性结肠炎的靶标
