肝脏是我们身体里的“大功臣”，默默地为我们处理各种毒素和废物。然而，它常常受到肝病的威胁，特别是酒精性肝病（Alcoholic Liver Disease，ALD）。长期过量饮酒是引发ALD的“导火索”。在日常生活中，有些人因应酬或不良习惯而长期饮酒过量，这可能导致肝脏逐渐积累脂肪，引发炎症，最终恶化成肝硬化甚至肝癌。这就像一颗隐藏在体内的“定时炸弹”，随时可能爆发，严重危害我们的健康和生活质量。
目前，ALD的治疗进展缓慢，传统治疗方法效果有限，而且药物可能引发不良反应，让患者在治疗过程中倍感痛苦。然而，大自然总是充满惊喜。大蒜，这种厨房中常见的调味品，可能蕴含着治疗ALD的巨大潜力。
自古以来，大蒜就被用于保健，它富含多种活性成分，如含硫化合物和酶类。以往的研究发现，这些成分具有抗氧化、抗炎和调节代谢等多种生物学活性，可能有助于保护肝脏。然而，大蒜在ALD治疗中的具体作用机制尚未完全明确。
近日，山西医科大学第二医院的研究团队在《基因与营养》（Genes & Nutrition）杂志上发表了一篇题为“Exploring the Therapeutic Potential of Garlic in Alcoholic Liver Disease: A Network Pharmacology and Experimental Validation Study”的研究论文。在这项研究中，研究人员运用网络药理学和分子对接技术，对大蒜治疗ALD的活性化合物与关键靶点进行了预测。
大蒜活性成分及干预靶点的确定：
通过对TCMSP数据库的筛选，依据口服生物利用度（OB）大于30%且排除低特异性成分的条件，研究人员确认了26种大蒜活性成分。同时，综合多个数据库信息，收集到503个大蒜潜在靶点，为后续研究大蒜在治疗ALD中的作用提供了基础数据。
图1：大蒜的主要有效成分
酒精性肝病潜在治疗靶点的获取：
从DisGeNET、GeneCards和DiGSeE数据库分别检索与ALD相关的靶点，经过整理和合并，确定了717个主要靶点。将这些靶点与大蒜靶点取交集，最终得到83个潜在治疗靶点。
构建相互作用网络及通路分析：
将83个潜在治疗靶点导入String数据库构建PPI网络，并获取GO主题和KEGG通路信息。随后将活性成分、潜在治疗靶点、GO主题和信号通路导入Cytoscape软件，成功构建成分-疾病-靶点相互作用网络。
图2：大蒜活性成分-ALD-靶点相互作用网络
GO和KEGG通路富集分析结果显示，基因功能在分子功能（MF）、细胞组成（CC）和生物过程（BP）方面有不同程度的富集，如GO-BPs涉及脂肪酸代谢等过程，靶点主要富集在107个KEGG通路，包括与ALD密切相关的药物代谢-细胞色素P450等通路。这些分析结果表明大蒜可能通过多种生物学过程和信号通路对ALD产生影响。同时，通过特定算法筛选出10个核心靶点，如IL6、TNF等。
分子对接验证活性成分与靶点的结合：
以大蒜主要活性成分作为配体，与从PPI网络中选取的核心靶点进行分子对接。设定分子结合能小于-4.2 kcal/mol为有意义的结合强度标准，发现SobrolA、Benzaldoxime和(+)-L-Alliin等成分对炎症因子（IL6、TNF、IL1B）和受体TLR4表现出较强的结合能力，且SobrolA对酒精脱氢酶（ADH1A、ADH1B、ADH1C、ADH5）的结合稳定性最佳。这一结果从分子层面揭示了大蒜活性成分与ALD相关靶点的相互作用机制。
图3：活性成分与炎症因子的分子对接结果
蛋白质-蛋白质相互作用网络分析的深入见解：
详细的蛋白质-蛋白质相互作用网络分析展示了活性成分与受体结合的具体模式和结合位点信息。例如，SobrolA与IL6、TNF、IL1B和TLR4的结合方式及结合位点各不相同，这进一步解释了活性成分如何在分子水平上发挥作用，为理解大蒜治疗ALD的机制提供了更微观的视角。
人类组织中关键基因表达状态的分析与差异探讨：
利用GSE28619数据集对人类组织中关键基因在ALD中的表达进行分析，发现ADH1A和ADH1C在酒精性肝炎患者肝组织中表达下调，而ADH1B和ADH5无明显变化，炎症因子TNF、IL6、IL1B和受体TLR4的表达差异不显著。这一结果与之前网络药理学和分子对接的结论不完全一致，促使研究人员进行实验验证。通过实验发现ALD小鼠炎症因子和TLR4表达增加，ADH水平降低。
图4：ALD中人体组织中关键基因的表达
大蒜治疗ALD的潜在机制及乙醇代谢的关联：
乙醇在肝脏的氧化代谢主要依赖酒精脱氢酶（ADH），ALD患者肝脏中ADH表达下调，影响乙醇解毒，进而导致肝损伤。研究推测大蒜可能通过增加ADH活性来促进乙醇代谢，从而抑制ALD进展。这一假设与实验中观察到的ALD小鼠ADH水平降低相呼应，为大蒜治疗ALD的机制提供了一种合理的解释。
大蒜核心基因及活性成分在治疗中的关键作用：
通过算法筛选和信号通路分析确定的10个核心基因，如IL6、TNF、AKT1等，在大蒜治疗ALD过程中发挥关键作用。分子对接验证了部分活性成分对这些核心基因的强结合能力，实验也证实大蒜素治疗可提高ADH活性、降低炎症因子和TLR4表达。
因此，SobrolA、(+)-L-Alliin、Benzaldoxime和Allicin等成分因其对关键ALD相关基因的显著亲和力，成为治疗ALD极具潜力的天然药物候选者。这些发现为开发基于大蒜的ALD治疗方法提供了重要的理论依据。
图5：大蒜素对小鼠血清中抗炎因子和TLF4表达的影响
总体而言，本研究运用网络药理学和分子对接技术，在大蒜治疗ALD方面取得重要成果。通过数据库筛选确定了大蒜的26种活性成分及503个潜在靶点，与ALD相关数据库取交集得到83个潜在治疗靶点，构建的相互作用网络和通路分析揭示了大蒜可能通过多种途径影响ALD。分子对接验证了部分活性成分与核心靶点的强结合能力，虽人类组织基因表达分析初有不符但经实验验证了ALD小鼠炎症因子和TLR4表达及ADH水平变化。研究表明大蒜可能通过减轻炎症反应和增强乙醇代谢阻碍ALD进展，其中SobrolA等成分极具潜力，为开发治疗ALD的药物提供了理论依据，凸显了植物药在肝病治疗中的重要性。
参考文献：
Gao, S., Gao, T., Li, L. et al. Exploring the therapeutic potential of garlic in alcoholic liver disease: a network pharmacology and experimental validation study. Genes Nutr 19, 13 (2024). https://doi.org/10.1186/s12263-024-00748-3
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