基于网络关键节点研究中药防治冠心病机制探究

《基于网络关键节点研究中药防治冠心病机制探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于网络关键节点研究中药防治冠心病机制探究［摘要］该文对冠心病疾病网络、防治冠心病西药作用网络和活血化瘀中药作用网络的交集部分进行分析，计算节点连接度、瓶颈值、中介性等11个网络节点特征参数值，建立了基于支持向量机算法的冠心病-西药交集网络中关键节点特征参数的潜在作用靶标辨识模型，其模型C,Y参数分别为5.14,-1.11,模型对正、负样本的预测正确率达到81.6%,79.2%,对测试集样本的预测敏感性、专一性和准确率分别为81.5%,78.3%,79.6%。并利用模型预测了冠心病-活血化瘀中药交集网络中

2、的潜在作用靶标，共获得180个阳性靶标、42个阴性靶标。本文以钙连蛋白、白介素-1、肿瘤坏死因子等9个阳性靶标为例探讨阐释了中药防治冠心病的作用机制。研究表明网络潜在关键靶标分析方法有助于发掘活血化瘀中药防治冠心病的潜在作用靶点，可为从分子层次和系统层面上揭示中药作用机制提供方法学支持，对中药的作用机制阐释和新药研发具有指导意义。［关键词］冠心病；活血化瘀中药；生物网络；拓扑性质;网络分析；作用机制冠心病(coronaryheartdisease,CHD)是一种严重危害人类健康的常见性、多发性、多因素引起

3、的复杂性疾病。活血化瘀中药在防治血瘀证引起的冠心病方面具有较好的临床疗效。临床及实验研究发现其主要是通过影响脂质代谢、抗脂质过氧化、改善血液流变学、抑制冠状动脉炎症反应、抑制血管平滑肌增生、影响血管活性物质的释放等不同途径来改善心肌缺血和保护心肌细胞。生物网络方法为中药研究提供了一个新视角，如探索中医药在治疗疾病的辨证施治原理的研究［1］、中药作用机制研究等［2-3］,研究结果为有效治疗疾病、探索创新中药研发奠定基础。在本研究室已建立的冠心病疾病网络、西药作用网络和中药作用网络基础上［4］,本文探讨对网络

4、中的节点进行分析，建立冠心病潜在作用靶标与其特征参数的关系模型，预测活血化瘀中药防治冠心病的潜在作用靶标，并探讨进一步解析中药防治冠心病的作用机制。1方法本文首先获取CHD疾病、CHD西药和活血化瘀中药相关数据，并构建其网络。其中CHD疾病相关数据来源于两部分,一部分为来源于OMIM数据库的疾病相关基因，共得到相关致病基因390个；另一部分为文献查证的疾病相关靶点，包括与血管、内皮损伤相关靶点18个，与血管炎症相关靶点15个，与血凝、血栓相关靶点28个，与血脂相关靶点9个。防治CHD药物的作用数据来源于临

5、床常用药物对应的靶点以及药物数据库中的靶点，共计176个作用靶点。选取临床用于治疗冠心病较有代表性的活血化瘀中药丹参、红花、川苛、桃仁、三七、赤芍、番红花，通过文献整理获得其所含化学成分，利用本实验室所建立的靶点活性辨识模型，获得活血化瘀中药作用的靶点414个。将以上节点映射到Reactome数据库，去除重复数据后得到相关反应路径，分别构建冠心病疾病网络、防治冠心病药物作用网络和活血化瘀中药网络[5]o本文利用Cytoscape2.8.1软件Plugins选项中的AdvancedNetworkMerge对

6、所构建的3个网络进行交集计算,得到冠心病疾病网络、防治冠心病西药作用网络和活血化瘀中药作用网络的交集网络（图1）。其中D为中药治疗冠心病的独特作用途径，E为西药治疗冠心病的作用途径，F为中西药治疗冠心病起作用的相同作用途径；而G为中西药作用于人体的共同环节，但对与治疗冠心病无关，也有可能受目前研究所限，是尚未发现的与冠心病相关的途径。本文拟以西药治疗冠心病的作用靶点（E与F）为研究载体，构建特征参数与关键节点关系模型，并利用模型预测中药治疗冠心病（D）的关键靶点，从而阐释中药成分在体内的作用机制,为阐释活

7、血化瘀中药体内作用机制及新药研发提供理论指导。将中药作用网络和西药作用网络与冠心病疾病网络分别进行Intersection交集计算，得到中药作用网络与冠心病网络交集部分网络（D与F部分，简称中药交集网络）及西药作用网络与冠心病网络交集部分网络(E与F部分，简称西药交集网络)。由于网络为二部图，其中节点包含小分子、蛋白、反应、复合物等，而药物作用靶点多为蛋白、酶等，故在建立特征参数与关键节点关系模型时，只筛选2个交集网络中的蛋白节点作为样本数据。1.1数据来源选取西药与冠心病交集网络中的蛋白节点作为模型构建

8、的训练集，通过对每个节点逐一进行文献查证，从358个蛋白分子中挑选文献确定与冠心病相关的靶点27个作为阳性数据，与冠心病无关的靶点18个作为阴性数据(部分阳性和阴性数据见表l)o利用cytoHubba[5]对网络中的节点进行特征参数的计算，包括节点连接度(degree)>边缘渗出组件(edgepercolatedcomponent,EPC)、最大邻居组件(maximumneighborhoodcomponent,MNC)、最大