网络药理学和分子对接方法探究马齿苋（Portulaca oleracea）治疗帕金森病的潜在机制

《Phytomedicine Plus》：Network Pharmacology and Molecular Docking Approach to Explore the Potential Mechanism of Portulaca oleracea for the Treatment of Parkinson's Disease

　　

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种进行性神经退行性疾病，其特征为多巴胺能神经元丢失、氧化应激和线粒体功能障碍。现有的干预措施，如左旋多巴，主要为对症治疗，并不能阻止疾病进展。本研究旨在利用综合计算框架，系统评估马齿苋（Portulaca oleracea L.）对帕金森病的多靶点神经保护潜力。与以往关于药用植物治疗帕金森病的网络药理学对接研究不同，本研究引入了一种结构化的优先排序策略，该策略明确将对接亲和力与基于ADMET的药代动力学评估相结合，并结合了靶点特异性分子动力学（MD）模拟。值得注意的是，MD模拟选择性地应用于SLC6A3-橙皮苷复合物，以提供多巴胺能靶点参与度的动态验证。共筛选了来自马齿苋的62种已报道植物化学物，其中6种化合物基于口服生物利用度和类药性标准被选出。靶点预测和网络分析确定了25个化合物相关蛋白与PD相关基因之间的重叠靶点，提示对关键神经退行性通路的协调调节。网络分析表明，参与凋亡信号传导过程的主要枢纽调节因子为GSK3B、HRAS和SLC6A3，这些因子参与多巴胺能神经传递。功能富集分析揭示了MAPK、TNF和神经营养因子信号通路与神经元存活、凋亡调节和神经炎症的显著关联。对接分析显示，橙皮苷和其他黄酮类化合物与这些靶点具有强结合亲和力；特别是橙皮苷与SLC6A3的亲和力最高（–10.3 kcal/mol）。此外，对SLC6A3-橙皮苷复合物进行了分子动力学分析，以评估在多巴胺能靶点上的相互作用稳定性，这一领域在马齿苋和基于黄酮类化合物的PD策略的先前研究中尚未充分探索。研究人员选择橙皮苷进行分子动力学分析以评估结构稳定性和结合相关的构象行为，而ADMET评估表明异鼠李素表现出更有利的药代动力学特征，强调结合亲和力和药代动力学适宜性在候选物选择中代表互补而非冲突的标准。一致地，虽然橙皮苷表现出更强的靶点结合相互作用，但异鼠李素显示出更优的药代动力学特性，在先导优化和药代动力学适宜性中发挥互补作用。总之，计算结果表明马齿苋中的黄酮类化合物可能参与调节多个PD相关通路；然而，其治疗相关性必须通过实验研究来确认。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种以多巴胺能神经元进行性丢失、氧化应激和线粒体功能障碍为特征的神经退行性疾病。当前临床治疗以左旋多巴等药物为主，虽能缓解运动症状，但长期使用伴随运动波动和异动症等副作用，且无法延缓疾病进展。由于PD病理机制涉及凋亡、神经炎症、突触功能障碍等多条通路相互交织，单靶点药物难以实现根本性干预。近年来，多靶点天然产物，如马齿苋（Portulaca oleracea L.），因富含黄酮类、生物碱等活性成分而受到关注。然而，马齿苋抗PD的分子机制尚缺乏系统研究。为此，研究人员采用整合计算框架，探索马齿苋活性成分对PD的潜在作用机制。该研究发表于《Phytomedicine Plus》。

研究人员通过整合网络药理学、分子对接（Molecular Docking）、ADMET（吸收、分布、代谢、排泄、毒性）预测及分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟等方法，系统评估了马齿苋中黄酮类化合物对PD相关靶点的多靶点调控潜力。主要技术方法包括：1）从IMPPAT、TCMSP等数据库及文献中收集马齿苋化合物，以口服生物利用度（Oral Bioavailability, OB）≥30%和类药性（Drug-likeness, DL）≥0.18为标准筛选活性成分；2）利用SwissTargetPrediction和SuperPred进行靶点预测，并从GeneCards和DisGeNET数据库获取PD相关基因，取交集获得25个重叠靶点；3）通过STRING数据库构建蛋白-蛋白互作（PPI）网络，使用Cytoscape进行拓扑分析识别枢纽靶点；4）基于DAVID v6.8平台进行基因本体（GO）和KEGG通路富集分析；5）采用PyRx/AutoDock Vina进行分子对接评估结合亲和力；6）利用SwissADME、pkCSM、ADMETLab 2.0及ProTox-3.0进行ADMET预测；7）针对SLC6A3-橙皮苷复合物开展100 ns分子动力学模拟（GROMACS 2024.2，OPLS-AA力场）。

结果部分：
3.1 植物化学库精炼与核心靶点识别：从62种马齿苋化合物中，基于OB和DL阈值筛选出6种候选化合物（橙皮苷、异鼠李素、槲皮素、烟酰胺、左旋多巴、芹菜素），其中芹菜素因文献支持的神经保护活性被保留。靶点预测和PD基因交集分析获得25个重叠基因（图2a），涉及凋亡、氧化应激和多巴胺能信号等关键过程。

3.2 多化合物-靶点景观的相互作用映射：化合物-靶点网络显示，橙皮苷、异鼠李素和槲皮素具有较高的连接度（度值96-128），体现多靶点调控特征；左旋多巴和烟酰胺相互作用较少（表2）。

3.3 网络拓扑凸显PD相关蛋白串扰中的中心节点：PPI网络（25节点、53边）显示平均节点度4.24，聚类系数0.643。CASP3（度11）、GSK3B（度9）和SLC6A3（度8）被识别为枢纽蛋白，分别关联凋亡执行、激酶信号和多巴胺再摄取（图3）。

3.4 共享靶点的功能与通路特征：GO富集显示生物过程（BP）主要涉及神经元死亡正调控、生物碱反应、多巴胺/儿茶酚胺摄取及突触传递；细胞组分（CC）富集于分泌颗粒腔、细胞质囊泡、膜微域及谷氨酸能突触；分子功能（MF）富集于蛋白酪氨酸激酶活性、药物结合、组蛋白去乙酰化酶活性及p53结合。KEGG分析显著富集PI3K-Akt、MAPK、TNF、神经营养因子等信号通路（图4）。

3.5 优先蛋白的结合口袋预测：DoGSiteScorer对CASP3、GSK3B和SLC6A3预测高置信度结合口袋，药物评分0.74-0.87，关键残基包括CASP3的Cys163、His121，GSK3B的Asp133、Val135，SLC6A3的Asp421、Tyr124等（表3，图6）。

3.6 关键黄酮类化合物的结构基结合亲和力排序与相互作用谱：分子对接显示橙皮苷对SLC6A3结合最强（–10.3 kcal/mol），对GSK3B（–9.8 kcal/mol）和CASP3（–8.0 kcal/mol）也具高亲和力；异鼠李素和芹菜素同样显示良好结合（SLC6A3：–8.7和–8.0 kcal/mol）。相互作用以氢键、疏水接触和π-π堆积为主（图7-9）。

3.7 药代动力学与安全性筛选支持候选化合物优先排序：ADMET预测表明异鼠李素具有高胃肠道吸收、良好溶解性和较少的CYP抑制风险；芹菜素中等吸收但有CYP抑制潜力；橙皮苷虽对接亲和力高但吸收差、极性大、血脑屏障（BBB）穿透低。所有化合物均未显示PAINS和Brenk警报（表4，图10）。

3.8 SLC6A3-橙皮苷复合物在100 ns内的动态稳定性：分子动力学模拟显示，与apo蛋白相比，橙皮苷结合后RMSD降低（约0.20 nm vs 0.25 nm），RMSF减小，回旋半径（Rg）略降低（约2.44 nm vs 2.47 nm），溶剂可及表面积（SASA）增加（约240-250 nm² vs 225-240 nm²），表明橙皮苷稳定了SLC6A3结构并诱导了构象重排（图11）。

讨论部分：研究指出PD的多因素特性要求多靶点策略，马齿苋黄酮类化合物通过调控CASP3、GSK3B和SLC6A3等枢纽靶点，同时影响凋亡、PI3K-Akt、MAPK、TNF等多条通路，符合其多靶点作用特征。但化合物的低BBB穿透性是CNS应用的重大挑战，未来需借助纳米制剂、鼻内递送或结构优化策略改善脑部暴露。研究强调结果为计算预测，需经体外DAT抑制实验、神经元凋亡模型及体内药代动力学研究验证。

研究结论：马齿苋的化学成分通过计算分析揭示了其具有多靶点活性的化合物，可用于抗帕金森药物的开发。关键化合物如橙皮苷、异鼠李素和芹菜素与主要PD相关靶点（CASP3、GSK3B和SLC6A3）显示出良好的对接相互作用，并通过氢键、疏水和π-σ堆积得到支持。通路富集和功能网络分析还揭示了凋亡信号、激酶介导的信号和多巴胺能神经传递的协调调控，表明是多靶点相互作用谱而非单通路效应。然而，这些发现基于计算预测，应视为初步证据而非已确认的治疗效果。尽管分子对接和动态模拟可提供有用的机制见解，但可能需要进一步的优化干预以提高体内应用中的溶解度、生物利用度和中枢神经系统暴露。特别是，所研究化合物的低BBB通透性是CNS靶向治疗的主要转化障碍，可能需要更复杂的递送平台如纳米制剂、脂质载体、鼻内递送系统和/或结构优化来增加CNS暴露。总体而言，本研究为理解马齿苋的潜在神经保护作用提供了一个初步分子框架，并支持未来关注药代动力学、疗效和安全性的临床前研究。尽管采用了整合计算方法，但仍存在数据库注释使用、缺乏实验确认以及CNS递送问题等局限性。当前观察结果仅为计算性质，只能被视为产生假说，在用于治疗前需经实验严格检验和药理学确认。