網絡藥理學在中藥治療消化系疾病領域的應用進展*

鄭 雪，王 培，嚴展鵬，朱方石△

1 南京中醫藥大學第三臨床醫學院，江蘇 南京 210028； 2 江蘇省中醫藥研究院，江蘇 南京 210028

中醫診治疾病以整體觀念和辨證論治為基本特點，有獨特的理論體系和方法。學術界普遍認為，中醫藥發揮療效的功效理論建立在辨證立法準確、證機相合、方證相應等傳統理論和實踐的基礎上。隨著中藥藥理學的研究發展，從藥理學角度研究中藥發揮療效的作用機制、藥物組成的多種有效成分、發揮作用的有效部位、作用的多靶點效應及系統調控的網絡結構，引起了廣大學者的關注。2007 年英國藥理學家HOPKINS 在《Nature Biotechnology》上首次提出了“網絡藥理學”的概念，其認為藥物療效是由多靶點相互作用而產生的減毒增效的結果。通過建立“藥物-疾病-靶點-通路”的網絡關系，可以從多角度探討藥物發揮防治疾病作用的分子基礎，預測相應藥物的藥理學機制，并通過相關研究進行驗證，進而評估藥物的療效優勢、作用機制及毒副作用，最終發現低毒、高效的藥物［1］?！熬W絡藥理學”研究理念與傳統中醫診治的系統論、信息論及辨證論治體系的整體觀具有一定的吻合性［2］。近年來，有不少學者將網絡藥理學與中醫藥研究相結合［3-6］，在探索中醫藥治療消化系統疾病的作用機制研究中取得了一定的進展?，F就近五年來網絡藥理學在中醫消化系統疾病治療領域中的應用情況綜述如下：

1 食管癌

近年來，不少學者運用網絡藥理學方法，從活性成分的種類、靶點、對相關蛋白通道的調節作用、細胞因子的影響等方面對單味中藥、藥對及復方中藥治療食管癌的作用機制進行了探討。如范文斌等［7］就運用網絡藥理學方法對苦丁茶防治食管鱗癌的作用進行了研究，通過數據挖掘，篩選出了相應的有效成分、蛋白作用靶點及主要活性成分，分析出食管鱗癌的相關基因與苦丁茶有多個關鍵基因相吻合，與其活性成分靶點關鍵交叉節點有37 個，并推測其有效成分可通過影響蛋白激酶信號通路、蛋白的轉錄和腫瘤細胞的代謝等多個方面來發揮防治食管鱗癌的藥理作用。研究認為，苦丁茶主要有效成分的相關靶點與食管鱗癌的發生、發展有關，這為進一步探討苦丁茶防治食管鱗癌的潛在功效提供了依據。雪菊被認為有抗癌作用，有研究發現其治療食管癌有效，其作用機制可能與其含有雪菊總黃酮有關［8］。有學者［9］就雪菊總黃酮對食管癌相關靶點進行了研究，在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺數據庫中找到總黃酮2個，主要活性化合物靶點78個，在人類孟德爾遺傳數據庫找到食管癌相關靶點141 個。并在此基礎上運用網絡藥理學方法研究分析了雪菊總黃酮提取物的抑瘤作用機制，建立了食管癌的雪菊總黃酮兩個主要有效成分的靶點網絡、總黃酮-食管癌的靶點網絡及分子生物網絡，證實雪菊總黃酮可明顯下調B 淋巴細胞瘤2 的表達，抑制Eca 109 細胞的生長，誘導細胞的凋亡，從而發現雪菊總黃酮對食管癌的抗瘤作用是多途徑、多靶點的，此外磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide-3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號轉導通路可能在腫瘤細胞的增殖、凋亡等方面起關鍵作用。方崇鍇等［10］研究發現，丁香-柿蒂藥對中有11 個活性成分，包括槲皮素、山柰酚、齊墩果酸等，主要作用靶點有絲氨酸/蘇氨酸激酶1（serine/threonine K1，AKT1）、類固醇受體共激活因子、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）三個，涉及的F 信號通路有oxO、Relaxin、PI3K/Akt、Rap1 等，初步分析了藥物與疾病靶點的相互關系，一定程度上揭示了丁香-柿蒂藥對治療食管癌的科學內涵。劉子提等［11］也應用網絡藥理學方法，借助有關數據庫和軟件對啟膈散治療食管癌的作用機制進行研究，發現啟膈散有88 個候選活性成分，有潛在作用靶點142個，包含腫瘤蛋白p53、半胱氨酸蛋白酶3、白細胞介素1β、AKT1、血管內皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）等；發現主要通路有PI3K-Akt、重組人信號轉導與轉錄激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）Jak-STAT、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）等信號通路；發現對食管癌有治療作用的主要活性成分有木犀草素、β-谷甾醇、丹參酮ⅡA、槲皮素、柚皮素等。此項研究認為啟膈散治療食管癌的作用機制可能與這些活性成分作用于AKT1、TP53、白細胞介素6、胱天蛋白酶3、VEGFA等靶標及調節Jak-STAT、PI3K-Akt、MAPK、NF-kappa B、腫瘤蛋白p53 等信號通路有關。上述研究解釋和分析了中藥治療食管癌的療效作用及機制，證實了中藥治療食管癌的生物學效應。

2 胃癌及慢性胃炎

目前運用網絡藥理學方法研究中醫藥對胃腸道疾病的作用機制多有報道，韋穎等［12］就吳茱萸湯治療胃癌的靶點進行了研究，并建立了吳茱萸對胃癌的“成分-靶點-疾病”交互網絡，通過可視化分析、網絡中各節點的拓撲參數分析，對各作用靶點進行了基因本體（gene ontology，GO）富集分析及京都基因和基因百科全書（kyoto encyclopedia of genes and gnomes，KEGG）通路富集分析，篩選出吳茱萸的3 個主要活性成分，6 個共同的直接作用蛋白靶點及8 條參與吳茱萸治療胃癌的通路，包括甲狀腺激素信號通路、惡性腫瘤通路和病毒致癌作用等，初步揭示了吳茱萸治療胃癌可能的作用通路。也有學者［13］借助中藥系統藥理學分析平臺，收集半夏瀉心湯全方7 味中藥的化合物，并對進行活性成分進行了篩選，籍以揭示對胃癌的療效作用。其運用Cytoscape 軟件構建化合物-靶點網絡，集合CTD、GeneCards、在線人類孟德爾遺傳等數據庫篩選的疾病靶點，對中藥的有效成分進行韋恩分析，確定交集靶點的靶向關系。通過構建靶點蛋白互作網絡并進行GO 功能分析和KEGG通路分析，獲得164個活性化合物，143個藥物靶點，911個疾病靶點，84個交集靶點，靶點蛋白互作網絡涉及84 個蛋白質節點，關鍵靶點包括Jun 原癌基因（Jun proto-oncogene，JUN）、TP53、絲裂原活化蛋白激酶1（mitogenactivated protein kinase 1，MAPK1）、絲裂原活化蛋白激酶14（mitogen-activated protein kinase 14，MAPK14）、絲裂原活化蛋白激酶3（mitogen-activated protein kinase 3，MAPK3）、VEGFA、白細胞介素6、雌激素受體1（strogen receptor alpha gene-1，ESR1）、前列腺素-內過氧化物合酶2（prostaglandin-endoperoxide synthase 2，PTGS2）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF））。GO 功能分析主要與RNA 聚合酶Ⅱ啟動子、缺氧誘導過程、藥物級聯反應、細胞轉錄的調控相關。KEGG 通路主要涉及癌癥信號通路、腫瘤壞死因子α 信號通路、低氧誘導因子1信號通路、PI3K-Akt 信號通路等。通過研究推測半夏瀉心湯活性成分可能靶向作用于上述信號通路中的關鍵因子，故能在缺氧誘導，細胞凋亡、周期、分化、增殖、遷移、侵襲和血管生成等環境中發揮顯著的藥效，從而達到治療胃癌的目的。

此外，運用網絡藥理學就中藥對Hp 相關性胃炎（慢性胃炎）的療效作用進行了分析研究，如林道斌等［14］對三黃清胃丸治療幽門螺旋桿菌相關性胃 炎（helicobacter pylori associated gastritis，HAG）進行了相關研究，他采用中藥系統藥理分析平臺對三黃清胃丸有效成分進行篩選，反向分子對接服務器和Unipro 數據庫，對藥物作用靶點進行篩選并通過Gene Cards 數據庫獲取相關靶點和三黃清胃丸治療HAG 的潛在作用靶點，構建了活性成分-靶點相互作用網絡。通過研究分析得到直接作用于HAG 靶點的活性成分140種及作用靶點94個。KEGG通路富集分析確定了作用通路89 條，GO 功能富集分析發現條目350個。研究認為，三黃清胃丸對HAG 誘發的慢性胃炎進行調控的作用機制可能與上述信號通路或者其他相關通路有關。此外，也有學者［15］運用網絡藥理學方法就四君子湯對胃炎的作用機制進行研究，他們從四君子湯中篩選出68 個化學成分，涉及治療胃炎的10個靶點；同時GO分析結果表明其涉及雜環代謝過程、藥物代謝過程、類單孢素代謝過程、藥物分解過程、固醇代謝過程等9 個生物過程，涉及單加氧酶活性、氧結合、氧化還原酶活性等10個分子功能，包括內質網膜、細胞器膜等6個細胞組成。KEGG 分析結果表明，其可能通過亞油酸代謝、細胞色素P450 對外源性物質代謝的影響、視黃醇代謝等7 個信號通路治療胃炎，其為進一步深入探討四君子湯抗胃炎的作用機制奠定基礎。

上述研究就探究中藥對胃癌及慢性胃炎等疾病發揮作用的靶點進行了微觀探索和努力，為客觀闡釋中醫藥發揮療效作用機制的研究提供了新的思路。

3 慢性肝病及肝癌

研究表明，中藥復方對慢性肝病具有療效優勢，從網絡藥理學角度來揭示其療效機制引起了許多學者的研究興趣。李碩熙等［16］探討了芪參湯對非酒精性脂肪性肝病的作用機制，其通過3 個數據庫共篩選到芪參湯活性化合物207 個，藥物靶點246 個，并通過網絡藥理學預測了芪參湯是通過抑制胰島素信號的激活，從而改善胰島素抵抗和糖脂代謝，發揮對非酒精性脂肪性肝病的治療作用。張元元等［17］對具有保肝作用的中藥郁金治療肝癌的作用進行了網絡藥理學研究，發現其活性成分15 個，靶基因45 個，“藥物-成分-靶點-疾病”網絡顯示關鍵基因主要包括：MAPK1、MAPK3、AKT1、JUN、ESR1、B細胞淋巴瘤2等；GO富集分析顯示生物學過程和功能集中在輔因子結合、磷酸酶結合、酰胺結合、抗氧化活性、類固醇激素受體活性等方面。KEGG通路富集分析顯示主要有乙型肝炎、人類免疫缺陷病毒1感染、細胞凋亡、丙型肝炎及一些癌癥信號通路，通過對郁金相關成分、靶點進行分析，初步驗證了郁金治療肝癌的基本藥理學作用和作用機制，為郁金治療肝癌的進一步研究提供思路。同時，有學者［18］基于網絡藥理學研究方法對加味茵陳四逆湯作用于肝纖維化/肝硬化的作用靶點及通路進行了探討，共獲得有效活性成分132個，共同靶點93個；核心蛋白主要包括過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARG）、RELA/NFκB、MAPK8/JNK 等；GO 功能富集分析涉及影響基因轉錄、核受體活性等過程101個；KEGG 通路富集分析獲得條涉及肝細胞性肝癌、細胞凋亡、乙型肝炎、丙型肝炎等114 條通路，涵蓋了PPAR、NF-κB、Wnt、MAPK 等肝纖維化重要通路。因此可以預測加味茵陳四逆湯防治肝纖維化/肝硬化的潛在作用機制，可為今后基礎及臨床研究提供參考依據。此外，還有學者［19］通過網絡藥理學虛擬預測的方法，從DrugBank、TCMSP 數據庫篩選出茵陳蒿湯的化學成分41 種，其中預測到靶點186 個，通過Gene-Cards、CTD 數據庫預測與原發性肝癌相關的靶點200個，韋恩圖顯示潛在靶標186個。結果顯示茵陳蒿湯可通過蛋白質磷酸化的正調控、RNA 聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的負調控、成纖維細胞增殖的正調控、轉錄DNA 模板等生物過程發揮治療原發性肝癌的作用。并由此推測茵陳蒿湯對原發性肝癌的作用機制可能與PI3K/Akt、MAPK 信號通路有關?？梢?，通過網絡藥理學研究方法，能夠揭示中藥治療慢性肝病的作用微觀機制和現代藥理作用的可能靶點。

4 胰腺炎及胰腺癌

孫凱濱等［20］在中醫理論的指導下，運用網絡藥理學研究方法，通過預測靶點的證候歸類、分析，構建了大柴胡湯治療肝郁氣滯型胰腺炎的疏肝理氣“中藥方劑-活性成分-關鍵靶點”多維關系網絡和功效作用網絡，并進行研究分析，獲得59個相關功效的靶點，發現其中的PTGS2、腫瘤壞死因子、白細胞介素6、VEGFA 等18 個靶點與治療肝郁氣滯型胰腺炎相關；認為大柴胡湯中木犀草素、槲皮素、山柰酚、黃芩素、漢黃芩素等83 個活性成分作用于與胰腺炎相關的18 個靶點，從而發揮其防治肝郁氣滯型胰腺炎的作用。也有學者［21］通過網絡藥理學研究方法對清胰湯防治急性胰腺炎的作用機制進行預測，發現清胰湯可能作用于急性胰腺炎的相關靶點有103 個，其中潛在作用靶點數排序前5 位的有大黃素、小檗堿、槲皮素、芹菜素和黃芩苷。實驗研究證實清胰湯可能通過抗氧化、抗炎、抵抗鈣超載等多靶點、多途徑發揮抗急性胰腺炎的作用，為進一步對清胰湯的藥代動力學、分子藥理學機制及其與其他藥物的相互作用等方面的基礎研究提供了一定依據。

此外，亦有對中藥活性成分對胰腺癌作用靶點的探索。王一休等［22］運用網絡藥理學研究方法，對具有抗癌作用的黃芪的活性成分和其對防治胰腺癌過程中的多種特性進行了篩選，得到黃芪活性成分20種，作用于胰腺癌的靶點56個。通過對分子功能和通路的分析，發現黃芪作用的靶點主要與癌癥的調控、對類固醇激素的反應、細胞凋亡、對無機物和有機物的反應等生物過程相關，并通過調節PI3K-Akt、MAPK 等通路而影響胰腺癌的發生、發展。徐宵宵等［23］則利用網絡藥理學發現EGFR、TP53、AKT1、PTGS2、MAPK3 及MYC 這7 個白藜蘆醇治療胰腺癌的核心靶點；并通過研究分析，發現白藜蘆醇治療胰腺癌主要與RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控、細胞凋亡過程的負調控、調節細胞增殖正調控、細胞對表皮生長因子刺激的反應等生物過程，進而調控各類癌癥相關信號通路有關。

5 便秘

中醫藥治療多種原因引起的便秘具有一定療效優勢，不少學者就其發揮療效的有效成分、關鍵靶點等運用藥理學進行了分析。如石佳勇等［24］運用網絡藥理學方法探討補中益氣湯治療老年功能性便秘的作用靶點，其篩選出槲皮素、山柰酚、芒柄花黃素、柚皮素、川陳皮素5 個主要化學成分和PTGS2、ESR1、AR、NOS2、PPARG 等5 個關鍵靶點，基因富集分析得到622條GO功能條目和125 條KEGG通路，表明補中益氣湯能改善老年功能性便秘的作用機制可能與其通過多成分、多靶點、多通路發揮作用有關。王梁鳳等［25］以芳香類中藥治療便秘高頻次使用藥對“陳皮-木香”為研究對象，通過數據挖掘及網絡藥理學研究方法，分析了其作用機制，得出陳皮-木香藥治療便秘的共同作用靶點有180 個，關鍵靶點膽固醇7α-羥化酶、過氧化物酶體增殖活化受體A、真性膽堿酯酶等；GO 富集分析顯示該藥對揮發油的活性主要涉及循環系統、血液循環、固醇類激素結合等生物學過程；KEGG 富集通路中神經活性配體-受體相互作用、內分泌抵抗、白細胞介素17 等信號通路對便秘有顯著作用。這一研究為芳香類中藥治療便秘的深入研究提供了新的思路。此外，HUANG 等［26］基于網絡藥理學研究方法，系統分析了麻子仁丸的生物活性化合物和作用機制生物靶標，共鑒定篩選出活性化合物97 種，其中在大鼠血漿中發現了34 種，在大鼠糞便中發現了10 種。研究發現其中的大黃素、苦杏仁苷、百花素、厚樸酚和柚皮苷作為相應組分的代表性化合物，均能在體外誘導大鼠結腸平滑肌進行自發性收縮；乙酰膽堿、雌激素、前列腺素、大麻素和嘌呤信號通路中的生物學靶標能夠促進代表性化合物和相應組分的促動力作用。結果推測麻子仁丸可能通過作用于多靶點、多途徑來增強結腸運動力。同時，宗陽等［27］運用網絡藥理學研究了白術-枳實藥對治療慢性傳輸型便秘的作用機制，篩選出了相應活性化合物，其中化合物-靶點（基因）網絡包含活性化合物21 個和相應靶點142 個，核心靶點涉及PTGS2、PTGS1 等。PPICN 包含蛋白302 個，關鍵蛋白涉及抑癌基因TP53、帕金森基因PARK2、融合基因NTRK1等。GO功能富集分析得到741個GO條目，其中有細胞組成相關條目、分子功能條目、生物過程條目。KEGG通路富集篩選得到的信號通路包括病毒致癌作用通路、絲裂原活化蛋白激酶通路、EB病毒感染通路等，證實白術-枳實藥對可通過多靶點、多通路來治療慢性傳輸型便秘，為進一步深入探討其作用機制和物質基礎提供了參考。

6 小結

綜上所述，運用網絡藥理學方法，從系統視角解釋中藥的成分-靶標關系、藥理機制及配伍規律，取得了顯著的成效，其研究對揭示中醫藥治療食管癌、胃癌及胃炎、胰腺癌、胰腺炎、肝癌及脂肪性肝病、老年性便秘等發揮療效作用的科學內涵發揮了重要作用，也為探究中藥有效成分、闡述分子機制等提供了思路和依據［1，28］。然而，運用網絡藥理學研究尚存在以下問題：1）網絡藥理學研究中的分子對接結果僅提供了化學物質與相應靶基因之間的聯系，仍具有不確定性［29］；2）化學品與目標基因之間的準確作用方式（如激活或抑制）仍不清楚［30］，而中藥的化學組分復雜，難以明確某一準確的化合物；3）數據庫的數據有待完善，現有文獻對于挖掘藥物的作用靶點、相關化合物數量有所局限，因此仍不能完全揭示其作用機制［1］。4）缺少專屬于中醫藥的網絡藥理數據庫［31］。因此，研發具有中醫特色的分析軟件、進一步歸納和篩選中醫藥有效活性成分、明確成分與作用靶點的相互關聯性在未來的研究中顯得尤為重要；此外，網絡藥理學不僅僅是為了解釋其作用機制的靶點及藥物成分和靶標的關系，更重要的是強調治療藥物對信號通路的多途徑調節，以提高藥物的治療效果，降低毒副作用，形成藥物分子設計新模式。故我們認為，在確認中醫藥效方或藥對或單味中藥對消化系統疾病的臨床基礎上，運用網絡藥理學方法是研發中藥創新藥物的重要途徑之一。