基于網絡藥理學的“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹作用機制研究Δ

孟子琦，吳嘉瑞，楊艷平，倪夢蔚，趙　屹，劉殊羽

(1.北京中醫(yī)藥大學中藥學院，北京　100102； 2.北京中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院，北京　100029)

濕疹是由多種因素引起的瘙癢性皮膚病，具有明顯滲出傾向，為炎癥反應性疾病[1]。目前，西醫(yī)治療濕疹主要采用抗過敏法，在初期控制病情的效果較好，但有不良反應大、停藥后易復發(fā)等缺點[2]。中醫(yī)藥因治療方法多、效果顯著，已成為濕疹臨床治療的研究熱點[3]?，F(xiàn)代研究結果表明，白鮮皮有抗菌、抗炎及抗過敏等作用，可用于濕熱瘡毒、濕疹等癥[4-5]。地膚子具有抗病原微生物、抗炎等藥理作用；同時，地膚子及以其為主的復方地膚子湯可治療多種皮膚疾病[6]。在華南地區(qū)，常用白鮮皮、地膚子二藥制成外用制劑來治療皮膚濕疹[5]。本研究運用網絡藥理學方法，分析“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的分子作用機制，希望為之后的深入研究及臨床合理用藥提供參考。

1　資料與方法

1.1　“白鮮皮-地膚子”藥對活性成分的收集

本研究依托中藥系統(tǒng)藥理學數據庫和分析平臺(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform，TCMSP)(http：//lsp.nwu.edu.cn/)[7]檢索白鮮皮、地膚子的化學成分，共搜索到82個化合物，其中白鮮皮63個，地膚子19個。

1.2　口服生物利用度(oral bioavailability，OB)和類藥性(drug-likeness，DL)篩選

為了獲得潛在的活性成分，采用“OB≥30%，DL≥0.18”分別對白鮮皮、地膚子的化學成分進行評價與篩選，其中，地膚子的化學成分齊墩果酸的OB為29.02%，與30%相差不大，且通過查閱文獻[6]，齊墩果酸是地膚子中主要的化學成分，因此也把其納入研究中。最終有21個化合物符合要求，并將其視為候選化合物，見表1。

表1　“白鮮皮-地膚子”藥對中21個候選化合物的基本信息Tab 1　Basic information of 21 compounds of herb pair of “cortex dictamni-fructus kochiae”

1.3　“白鮮皮-地膚子”藥對潛在靶點的預測

本研究通過TCMSP平臺，對篩選出的化合物進行靶點預測，有部分化合物未找到與之相關的靶點，故把這部分化合物剔除，最終得到14個化合物，其中，11個來自白鮮皮，3個來自地膚子。

1.4　濕疹相關的靶點收集

與濕疹相關的靶點信息來源于治療靶點數據庫(therapeutic target database，TTD)(https：//db.idrblab.org/ttd/)[8]和遺傳關聯(lián)數據庫(genetic association database，GAD)(https：//geneticassociationdb.nih.gov/)，其中，GAD已下線，不過可以在網站上下載數據。本研究以“eczema”為關鍵詞進行搜索，共收集到56個與濕疹有關的靶點，見表2。

1.5　濕疹相關的蛋白互作網絡

蛋白質功能的發(fā)揮不是憑借單個蛋白質獨立執(zhí)行，而是依靠蛋白質與蛋白質相互作用(protein-protein interaction，PPI)執(zhí)行其功能，因此，對PPI網絡的研究和分析對臨床治療具有重要意義。STRING(https：//string-db.org/)[9]數據庫是一個包含已知和預測的蛋白質相互作用的數據庫。本研究將之前收集到的與濕疹相關的靶點輸入STRING數據庫中進行檢索，選取分值>0.7分的高置信度數據，以保證數據的可靠性。

1.6　網絡的構建

利用Cytoscape 3.6.0(http：//www.cytoscape.org/)[10]軟件構建“白鮮皮-地膚子”藥對的化合物-預測靶點網絡；并將化合物-預測靶點網絡與濕疹相關的PPI網絡合并，取重合的靶點構建與濕疹相關的化合物-潛在靶點網絡。

表2　與濕疹相關的56個靶點Tab 2　56 target spots related to eczema

2　結果

2.1　“白鮮皮-地膚子”藥對的化合物-預測靶點網絡

“白鮮皮-地膚子”藥對的化合物-預測靶點網絡見圖1，共包括204個節(jié)點(14個化合物節(jié)點和190個靶點節(jié)點)，組成369條化合物-預測靶點聯(lián)系；其中，正方形節(jié)點表示化合物，八邊形節(jié)點表示靶點，節(jié)點大小與度值成正比例關系。

圖1　“白鮮皮-地膚子”藥對的化合物-預測靶點網絡Fig 1　Network of compound-potential target spots of the herb pair of “cortex dictamni-fructus kochiae”

2.2　濕疹相關的PPI網絡

將在TTD、GAD中檢索到的56個靶點輸入STRING數據庫中，檢索與其相互作用的二級蛋白，并剔除獨立于網絡之外的靶標蛋白，得到了PPI網絡，見圖2，共包括87個與濕疹相關的蛋白和643條蛋白質相互作用關系。

圖2　與濕疹相關的PPI網絡Fig 2　PPI network related to eczema

2.3　與濕疹相關的化合物-潛在靶點網絡

與濕疹相關的化合物-潛在靶點網絡見圖3，共包括26個節(jié)點(9個化合物節(jié)點和17個靶點節(jié)點)和38條邊，菱形節(jié)點表示化合物，圓形節(jié)點表示靶點，節(jié)點大小與度值成正比例關系。運用Cytoscape中的Network Analysis對化合物-潛在靶點網絡進行分析，得到網絡中潛在靶點的度值，靶點的度值表示“白鮮皮-地膚子”藥對中化合物可能作用于靶點的數目，度值越大，說明化合物通過該靶點發(fā)揮作用的可能性越大。本研究中，有6個靶點的度值>平均度值(2.24)，說明其很可能是“白鮮皮-地膚子”藥對中化合物發(fā)揮作用的潛在靶點。與濕疹相關的“白鮮皮-地膚子”藥對中化合物的潛在靶點信息見表3。

圖3　與濕疹相關的化合物-潛在靶點網絡Fig 3　Network of compound-potential target spots related to eczema

蛋白質名稱基因名稱度值視黃酸受體RXR-αRXRA6核受體共激活因子2NCOA26雄激素受體AR3轉錄因子p65RELA3腫瘤壞死因子TNF3白細胞介素6IL63白細胞介素10IL102白細胞介素2IL22干擾素γIFNG2雌激素受體ESR11核因子κB抑制劑αNFKBIA1白細胞介素4IL41核因子κB激酶亞基α抑制劑CHUK1白細胞介素1αIL1A1白細胞介素1βIL1B1超氧化物歧化酶[銅-鋅]SOD11核受體共激活因子1NCOA11

3　討論

中藥具有多組分、多靶標和多途徑協(xié)同作用的特點，因此，很難闡釋清楚其物質基礎及作用原理，而網絡藥理學的出現(xiàn)為中藥的研究提供了全新的視角[11-12]。網絡藥理學把之前“一個靶點，一種成分”的藥物研究模式轉變?yōu)?“多靶點，多成分”的新模式，從而能夠更好地揭示中藥多成分、多靶點之間的復雜關系[13]。

本研究構建了與濕疹相關的“白鮮皮-地膚子”藥對的化合物-潛在靶點網絡，共包含9個化合物和17個作用靶點，由此可見，“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的多成分、多靶點的特點。其中，17個靶點分別為視黃酸受體RXR-α(RXRA)、核受體共激活因子2(NCOA2)、雄激素受體(AR)、轉錄因子p65(RELA)、腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素6(IL-6)、白細胞介素10(IL-10)、白細胞介素2(IL-2)、干擾素γ(IFNG)、雌激素受體(ESR1)、核因子κB抑制劑α(NFKBIA)、白細胞介素4(IL-4)、核因子κB激酶亞基α抑制劑(CHUK)、白細胞介素1α(IL-1α)、白細胞介素1β(IL-1β)、超氧化物歧化酶[銅-鋅](SOD1)及核受體共激活因子1(NCOA1)。網絡分析可得，度值大于平均值的關鍵靶點為RXRA、NCOA2、AR、RELA、TNF及IL-6，推測“白鮮皮-地膚子”藥對的有效成分可能是通過上述靶點發(fā)揮治療濕疹的作用。轉錄因子p65也稱為核因子κB p65亞基，是由RELA基因編碼的蛋白質[14]。核因子κB于1986年首次由Sen和Baltimore發(fā)現(xiàn)，在細胞免疫和炎癥反應中的細胞存活和增殖方面發(fā)揮重要作用[15-16]。研究結果表明，miR-124通過直接靶向抑制核因子κB家族成員p65的表達來治療特應性濕疹[17]。因此，推斷“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的作用機制可能與調控RELA的表達有關。TNF是一種天然免疫防御分子，在維持細胞、組織和生物體內的穩(wěn)態(tài)方面起著重要作用，可以調節(jié)炎癥反應[18]；其與慢性炎癥性疾病、風濕病及皮膚病等疾病的發(fā)生有關[19]。TNF-α是TNF/TNF受體細胞因子超家族的成員[20]。研究結果表明，一些中藥可通過下調TNF-α的表達而起到治療濕疹的作用[21-23]。因此，推斷“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的作用機制可能與下調TNF的表達有關。IL-6是一種細胞因子，由多種類型的具有多效性的細胞產生，抗IL-6治療可減少炎癥并具有抗血管生成作用[24]。有研究結果表明，降低細胞因子IL-2、IL-6及IL-10的表達是藥物對濕疹發(fā)揮療效的作用機制之一[25-26]。因此，推斷“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的作用機制可能與下調IL-2、IL-6及IL-10的表達有關。

綜上所述，本研究應用網絡藥理學方法，對“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的多成分、多靶點復雜網狀關系進行研究。研究結果初步驗證了“白鮮皮-地膚子”藥對治療濕疹的相關機制，為進一步深入研究奠定了良好的基礎，也為“白鮮皮-地膚子”藥對的臨床應用提供了很好的參考。但是，本研究未考慮白鮮皮、地膚子在煎煮過程中可能發(fā)生的化學變化及其在體內的相互作用，可能會在一定程度上影響分析結果的準確性；并且，研究結果多由預測得出，尚需進一步的實驗驗證。