基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的魚腥草治療支氣管炎作用機制研究

王韌 樊啟猛 李文姣 陳思陽 劉惠 賀鵬 李海英 劉文龍 賀福元

摘要：目的? 運用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法篩選魚腥草治療支氣管炎的有效成分和作用靶點，探究其成分-靶點-疾病的關(guān)系。方法? 運用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺和文獻檢索收集魚腥草化學(xué)成分并篩選活性成分，多個數(shù)據(jù)庫聯(lián)用檢索查詢成分和疾病對應(yīng)的靶點，并利用Cytoscape3.5.1軟件構(gòu)建成分靶點-疾病靶點的可視化網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系圖，對成分靶點與疾病靶點進行可視化分析，通過基因功能富集平臺GATHER分析靶點功能及機制通路。結(jié)果? 篩選出魚腥草活性成分12個，得到可作用于支氣管炎靶點42個。根據(jù)可視化網(wǎng)絡(luò)拓撲圖信息，得到關(guān)于魚腥草治療支氣管炎5個核心靶點CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR。GATHER篩選結(jié)果提示，魚腥草的關(guān)鍵靶標(biāo)富集到γ-六氯環(huán)己烷降解、脂肪酸代謝、補體和凝血級聯(lián)等8條通路。結(jié)論? 魚腥草可能主要通過抗病反應(yīng)、免疫反應(yīng)、生物刺激反應(yīng)等發(fā)揮治療支氣管炎的作用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);魚腥草;支氣管炎;靶點;通路

中圖分類號：R259.622.1;R285??? 文獻標(biāo)識碼：A??? 文章編號：1005-5304（2019）10-0091-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.10.020????? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Objective To identify the active constituents and targets of Houttuyniae Herba on bonchitis using the method of network pharmacology; To explore the relationship among “component-target-disease”. Methods TCM Systems Pharmacology Database and Analysis Platform was used and related literature was collected to screen out the active constituents of Houttuyniae Herba. Multiple databases were used to search the targets of the constituents and the disease， and Cytoscape3.5.1 software was used to construct a visual network topological relationship map of the target-disease target， and the constituent targets and the disease targets were visually analyzed. The target function and mechanism pathway were determined through the gene function enrichment platform GATHER. Results Twelve active constituents of Houttuyniae Herba were screened out and 42 related targets were obtained which could act on bronchitis. From the visual network topology map， five core targets， including CD19， CD79A， TNFRSF13C， NFKB1 and EGFR of Houttuyniae Herba were found. The GATHER database suggested that key targets of Houttuyniae Herba were enriched into 8 pathways， including γ-hexachlorocyclohexane degradation， fatty acid metabolism， complement and coagulation cascades. Conclusion Houttuyniae Herba mainly exerts its effects on bonchitis via anti-disease reaction， immune response and bio-stimulatory reaction.

Keywords： network pharmacology; Houttuyniae Herba; bronchitis; targets; pathways

魚腥草為三白草科植物蕺菜Houttuynia cordata Thunb.的新鮮全草或干燥地上部分，其性味辛、微寒，具有清熱解毒、消腫排膿、利尿通淋等功效，常用于腫癰吐膿、痰熱喘咳、熱痢熱淋、癰腫瘡毒[1]。藥理學(xué)研究表明，魚腥草具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗腫瘤、提高免疫力等作用[2-4]。近年來，魚腥草抗菌、抗病毒、抗炎作用被用于治療支氣管炎，相較于化學(xué)藥物治療，具有療效好、不良反應(yīng)少等優(yōu)勢[5-7]，但尚未闡明其藥理作用機制。本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，嘗試從分子角度分析魚腥草治療支氣管炎的作用機制，為其臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1? 資料與方法

1.1? 魚腥草活性成分收集與篩選

利用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)與分析平臺（TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫（TCMID，https：//omictools.com/）并結(jié)合本實驗室前期數(shù)據(jù)構(gòu)建魚腥草成分?jǐn)?shù)據(jù)庫。通過中國知識資源總庫（CNKI）、PubMed進行文獻檢索，篩選魚腥草主要藥效成分。

1.2? 疾病靶點獲取

將支氣管炎（bronchitis）作為關(guān)鍵信息輸入人類表型本體數(shù)據(jù)庫（HPO，http：//human-phenotype-ontology. github.io/），刪除重復(fù)值，得到疾病靶點42個。

1.3? 網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建與分析

通過Chemspider（http：//www.chemspider.com）、Chemicalbook（https：//www.chemicalbook.com）和愛化學(xué)（http：//www.ichemistry.cn）數(shù)據(jù)庫對已篩選出的化學(xué)成分進行規(guī)范命名，將規(guī)范化命名后的成分導(dǎo)入STICH數(shù)據(jù)庫（http：//stitch.embl.de/），設(shè)置條件為Homo Sapiens，orgnism項下選擇homo sapiens，得到成分靶點。將魚腥草成分靶點和支氣管炎疾病靶點上傳至STRING數(shù)據(jù)庫（https：//string-db.org/），得到蛋白相互作用關(guān)系，利用Cytoscape3.5.1軟件建立可視化網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

1.4? 關(guān)鍵靶點GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER（http：//gather.genome.duke.edu/）在線分析工具對魚腥草成分靶點和支氣管炎疾病靶點進行GO本體分析和KEGG信號通路分析，選擇其中差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.000 1、P<0.01）的條目，得到關(guān)鍵核心靶標(biāo)參與的關(guān)鍵通路信息。

2? 結(jié)果

2.1? 化學(xué)成分篩選與靶點預(yù)測

TCMSP的篩選原則為類藥性原則。根據(jù)TCMSP靶點篩選指南，設(shè)定口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18，獲得魚腥草7個潛在活性成分。因魚腥草治療支氣管炎以揮發(fā)油類成分為主，而TCMSP篩選可能將部分藥效成分過濾，故結(jié)合文獻檢索魚腥草主要藥效成分[8-10]，將甲基正壬酮、魚腥草素、蘆丁、綠原酸、金絲桃苷共5個活性成分納入魚腥草成分指標(biāo)，共得到12個活性成分。通過STICH數(shù)據(jù)庫將魚腥草潛在活性成分對應(yīng)的靶點列為活性靶點，刪除重復(fù)數(shù)據(jù)，得到成分靶點16個。

2.2? 成分靶點-疾病靶點網(wǎng)絡(luò)分析

利用Cytoscape3.5.1軟件構(gòu)建成分靶點-疾病靶點網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。該網(wǎng)絡(luò)圖中包含藥物靶點7個，疾病靶點34個，其他靶點2個，共43個節(jié)點、73條邊。每個節(jié)點Degree表示網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點相連的路線的條數(shù)，節(jié)點大小與Degree成正比，面積越大代表此靶點與其他靶點聯(lián)系越緊密。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的Degree和中介中心度等拓撲學(xué)性質(zhì)篩選核心節(jié)點進行分析，節(jié)點與其他節(jié)點連接較多的靶點在整個網(wǎng)絡(luò)中起橋梁作用，很可能就是關(guān)鍵的化合物或靶點。見表1。魚腥草治療支氣管炎核心靶點有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。

2.3? GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER在線分析工具對魚腥草治療支氣管炎的43個關(guān)鍵靶點進行GO本體分析和KEGG通路富集分析。

GO分析結(jié)果顯示，魚腥草治療支氣管炎的關(guān)鍵靶點基因功能信息涉及Organismal physiological process（有機生理過程）、Defense response（抗病反應(yīng)）、Immune response（免疫反應(yīng)）、Response to biotic stimulus（生物刺激反應(yīng)）、Response to stimulus（刺激反應(yīng)）等生理過程，見表2。

KEGG通路分析結(jié)果顯示，魚腥草治療支氣管炎KEGG通路富集于8個信號通路中，分別與Gamma-Hexachlorocyclohexane Degradation（γ-六氯環(huán)己烷降解）、Fatty acid metabolism（脂肪酸代謝）、Complement and coagulation cascades（補體和凝血級聯(lián)）、Tryptophan metabolism（色氨酸代謝）、Apoptosis（細胞凋亡）、Toll-like receptor signaling pathway（Toll樣受體信號通路）、Calcium signaling pathway（鈣離子信號通路）等多條通路有關(guān)，見表3。

根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合文獻報道，魚腥草治療支氣管炎可能通過抗炎、免疫刺激、抗病毒等[11-13]機制發(fā)揮作用。

3? 討論

中藥成分復(fù)雜、配伍靈活的特點使其在慢性疾病（心腦血管疾病、高血壓、糖尿病等）的治療中與西藥相比具有較大優(yōu)勢[14]，但其局限性在于起效較慢、作用機制不明確。伴隨著網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的興起，大數(shù)據(jù)分析和“多成分-多靶點”研究方法的廣泛應(yīng)用，為中藥作用機制研究提供了新的方法[15-17]。

本研究借助于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和網(wǎng)絡(luò)分析，進行了“成分靶點-疾病靶點”網(wǎng)絡(luò)拓撲學(xué)分析，構(gòu)建了蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)。魚腥草治療支氣管炎核心靶點有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。CD19是一種B淋巴細胞抗原蛋白，CD79A是一種B細胞抗原受體復(fù)合物蛋白α鏈相關(guān)的蛋白，2個靶點都在B淋巴細胞的抗原抗體反應(yīng)中起到重要作用[18-20]。Hoon等[21]通過對由淋巴細胞癌引起的間質(zhì)性肺炎患者研究，發(fā)現(xiàn)CD19和CD79A在患者體內(nèi)呈陽性表達，提示可能是CD19、CD79A激發(fā)了B淋巴細胞抗原抗體反應(yīng)，是產(chǎn)生炎癥反應(yīng)的原因之一。TNFRSF13C是腫瘤壞死因子受體超家族成員之一，能與B細胞TNFSF13B、TALL1、BAFF、BLyS受體特異性結(jié)合，進而促進成熟B細胞的存活和B細胞反應(yīng)[22]。Liu等[23]通過實驗表明，禽傳染性支氣管炎病毒（Avian infectious bronchitis virus，IBV）誘導(dǎo)的miRNA可通過下調(diào)IRAK2和TNFRSF18，且與病毒致病有關(guān)，能作為預(yù)防IBV發(fā)病的重要手段之一。NFKB1是NF-κ-p p105一個亞基，幾乎存在于所有細胞類型中，是一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)事件的終點，與細胞生長、腫瘤發(fā)生和細胞凋亡緊密相連[24]。對肺損傷和癌癥患者的研究表明，表皮生長因子受體的異常激活可導(dǎo)致機體內(nèi)惡性細胞增加生存、增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[25-26]。

結(jié)合KEGG數(shù)據(jù)庫對信號通路注釋分析，本研究發(fā)現(xiàn)魚腥草治療支氣管炎的關(guān)鍵靶標(biāo)基因功能信息主要涉及4個生理過程和8條通路。其中細胞凋亡、Toll樣受體信號通路都與炎癥密切相關(guān)，推測這2個通路在魚腥草治療支氣管炎中發(fā)揮重要作用。建議后期研究應(yīng)注重對預(yù)測的關(guān)鍵靶標(biāo)和通路進行相關(guān)藥理實驗驗證，以期為魚腥草治療支氣管炎研究提供實驗基礎(chǔ)。

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（收稿日期：2018-10-19）

（修回日期：2019-01-10;編輯：陳靜）