基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎藥物治療研究進(jìn)展

吳晨，魏昀，高慧琴

(甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)是以對(duì)稱性、進(jìn)行性、侵蝕性關(guān)節(jié)炎為主要臨床表現(xiàn)的系統(tǒng)性自身免疫疾病[1]。RA嚴(yán)重?fù)p傷關(guān)節(jié)和滑膜，至病變晚期，纖維組織增生或鈣化形成可導(dǎo)致關(guān)節(jié)強(qiáng)直和畸形，關(guān)節(jié)功能產(chǎn)生明顯障礙[2]。據(jù)報(bào)道，RA患病人數(shù)約占世界總?cè)丝诘?.0%，我國(guó)患病率約為0.3%左右[3-4]，若不及時(shí)接受治療，其5～10年致殘率約為60%，30年以上致殘率約為90%，嚴(yán)重影響了患者的身體健康和生活質(zhì)量[5]。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)由HOPKINS[6]于2007年提出，即：藥物通過作用于多靶點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生相互作用最終達(dá)到減毒增效的效果。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)從相互聯(lián)系的角度研究問題，恰恰與中醫(yī)藥的整體觀思想不謀而合。因RA病程綿長(zhǎng)、機(jī)制不明、較難治愈，全球?qū)τ赗A的研究投入較大卻收效甚微，故本文借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)RA的治療最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為臨床治療RA提供新思路。

1 文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

通過美國(guó)科技信息所(ISI，Institute for Scientific Informsction)旗下的 SCI 網(wǎng)絡(luò)版數(shù)據(jù)庫(kù) Web of Science 設(shè)置“主題=(Network pharmacology) AND Rheumatoid Arthritis，數(shù)據(jù)庫(kù)=SCI-EXPANDED，檢索時(shí)間=2009.10—2019.10”，人工篩去重復(fù)文章后共得到相關(guān)論文49篇，該類文章發(fā)表數(shù)量呈逐年遞增趨勢(shì)，其中，中國(guó)(31篇)、美國(guó)(7篇)及加拿大(2篇)暫列世界文章發(fā)表數(shù)量排名前三。相關(guān)論文在世界范圍內(nèi)項(xiàng)目支持排名前三分別是：國(guó)家自然科學(xué)基金(21篇)、北京市科技新星計(jì)劃(3篇)、國(guó)家973計(jì)劃(3篇)及香港浸會(huì)大學(xué)基金(2篇)。由此可見，在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與RA及中醫(yī)藥結(jié)合這一方面，我國(guó)有較多的研究并取得了一定成果，這與國(guó)家科研項(xiàng)目的大力支持是分不開的。

以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)包括中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)、中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)及中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源，于2019年10月10日以“類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎”和“網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)”為關(guān)鍵詞檢索到近10年發(fā)表的相關(guān)研究論文，共45篇，該類文章發(fā)表數(shù)量除2014年和2018年稍有減少外，整體呈上升趨勢(shì)，其中以中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院(10篇)、北京中醫(yī)藥大學(xué)(7篇)、廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院(4篇)和貴陽(yáng)中醫(yī)學(xué)院(4篇)暫列發(fā)文數(shù)量排名前三，國(guó)家自然科學(xué)基金(14篇)對(duì)該方面課題研究支持力度最大。并且該研究方向直接作為2名博士和8名碩士的畢業(yè)研究課題。

2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法的統(tǒng)計(jì)分析

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究主要步驟分為：(1)目標(biāo)研究中藥化學(xué)成分庫(kù)的建立；(2)化學(xué)成分作用靶點(diǎn)的預(yù)測(cè)；(3)RA疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建；(4)映射成分作用靶點(diǎn)與疾病靶點(diǎn)尋找相同靶點(diǎn)交集；(5)構(gòu)建成分-疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖譜并進(jìn)行拓?fù)浞治觯?6)GO分析和通路富集分析[7-10]，但在實(shí)際操作中各平臺(tái)使用卻有所不同，不同數(shù)據(jù)庫(kù)、平臺(tái)及分析軟件各有特色。此處，以基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)RA的研究為例，對(duì)近十年來(lái)文獻(xiàn)中的常用方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表1)。

表1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)常用數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)及軟件

注：表中步驟與上文主要步驟序號(hào)對(duì)應(yīng)

曾麗盈等[11]查詢中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)(TCMSP)獲得昆明山海棠-益母草藥對(duì)的潛在活性成分及其對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)，通過DisGeNET、Therapeutic Target Database和Drugbank 數(shù)據(jù)庫(kù)收集構(gòu)建RA疾病靶點(diǎn)庫(kù)，通過Image GP平臺(tái)映射藥物與疾病共有靶點(diǎn)并使用String數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建共有靶點(diǎn)互作(PPI)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合Cytoscape軟件建立“藥物-成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)，使用Clue GO插件對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行GO分析和KEGG通路富集。毛霞等[12]采用drug-CIPHER-CS軟件以到達(dá)時(shí)間(Hitting time)大于中位數(shù)做為篩選標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)白芍所含化學(xué)成分和候選靶標(biāo)分子，通過查詢DrugBank、OMIM、GAD和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)收集到208個(gè)已知RA相關(guān)基因構(gòu)建RA疾病靶點(diǎn)庫(kù)。李瑋婕[13]通過臺(tái)灣中醫(yī)藥資料庫(kù)(TCM Database@Taiwan)檢索白虎加桂枝湯的五味中藥所含化學(xué)成分并結(jié)合超高效液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(UPLC-Q-TOF-MS)鑒定白虎加桂枝湯水煎液的真實(shí)有效成分，構(gòu)建化學(xué)成分庫(kù)；采用全基因組表達(dá)譜芯片檢測(cè)技術(shù)(Agilent Whole Rat Genome Microarray)對(duì)佐劑誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎(AIA)大鼠關(guān)節(jié)滑膜組織的cRNA樣本進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，構(gòu)建AIA關(guān)節(jié)炎疾病基因庫(kù)。

不難發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)實(shí)際操作中，構(gòu)建化學(xué)成分庫(kù)不僅可以通過查詢TCMSP等數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以通過儀器分析手段獲得實(shí)時(shí)定性定量的化學(xué)成分庫(kù)。查詢數(shù)據(jù)庫(kù)具有極佳的便捷性，通過口服利用度、生物利用度和類藥性等指標(biāo)能夠高效地確定目標(biāo)中藥的成分；但中藥成分極為復(fù)雜亦或共煎中藥導(dǎo)致成分變化使得通過儀器分析構(gòu)建成分庫(kù)的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢只能確定單一中藥的提取成分，但儀器分析卻可以構(gòu)建“真實(shí)世界”的中藥化學(xué)成分庫(kù)。此外，構(gòu)建疾病靶點(diǎn)庫(kù)主要通過查詢不同數(shù)據(jù)庫(kù)，這有助于全面收集構(gòu)建已確定或預(yù)測(cè)的疾病靶點(diǎn)。通過Unipront ID映射成分作用靶點(diǎn)與疾病靶點(diǎn)尋找相同靶點(diǎn)較通過靶點(diǎn)名稱來(lái)映射篩選相同靶點(diǎn)的方法則有助于排除靶點(diǎn)英文名大小寫或是縮寫帶來(lái)的誤差。GO分析和KEGG通路富集通過Cytoscape和DAVID等分析軟件完成，Cytoscape集成組件對(duì)GO分析的可視化程度較高但數(shù)據(jù)分析能力較薄弱；DAVID具有較強(qiáng)的GO和KEGG統(tǒng)計(jì)分析能力，但其結(jié)果只能借助Image GP等第三方繪圖平臺(tái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化展現(xiàn)。

3 治療RA主要化學(xué)成分的統(tǒng)計(jì)分析

中藥治療RA的優(yōu)勢(shì)在于多成分多靶點(diǎn)，在治療過程中多種成分協(xié)同作用對(duì)RA的不同靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)。但這也使得中藥面臨成分不明，機(jī)制不定的困境[14]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過查詢化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)或色譜技術(shù)分析藥物成分，構(gòu)建起目標(biāo)中藥的真實(shí)化學(xué)成分庫(kù)(見表2)，將這些成份作用靶點(diǎn)與RA疾病靶點(diǎn)映射篩選，挖掘能夠治療RA的目標(biāo)中藥所含成分。對(duì)明確中藥有效成分、探究藥物作用機(jī)制具有一定指導(dǎo)意義。

魏欣等[15]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究方法對(duì)白仙風(fēng)湯組方中的白芍、甘草、青風(fēng)藤、威靈仙4味中藥研究發(fā)現(xiàn)：白芍含有山奈酚(Kaempferol)、芍藥苷(Paeoniflorin)和丁子香萜(Mairin)等10種有效成分；甘草含有甘草苷E(Licorice glycoside E)、亞甲二氧基異黃酮(Glyzaglabrin)和甘草異黃酮(Licoagroisoflavone)等66種有效成分；青風(fēng)藤含有β-谷甾醇(beta-Sitosterol)、拉茲馬寧堿(16-epi-Isositsirikine)和千金藤啶堿(Stepholidine)等6種有效成分；威靈仙含有豆甾醇(Stigmasterol)、鐵線蓮苷A(ClematosideA'_qt)和恩比寧(Embinin)等8種有效成分，除重整理后共得到83種白仙風(fēng)湯組方中治療RA的有效活性化合物。DUAN等[16]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法發(fā)現(xiàn)風(fēng)濕定膠囊的主要成分為水楊素(Salicin)、丹皮酚(Paeonol)、甘草苷(Liquiritin)和白茅苷(Imperatorin)對(duì)RA靶標(biāo)具有靶向作用。楊欣等[17]利用TCMSP、DAVID等數(shù)據(jù)庫(kù)檢索熊果酸(Ursolic acid)的潛在治病靶點(diǎn)，采用分子對(duì)接技術(shù)(iGEMDOCK，Systems Dock)對(duì)熊果酸和 RA 靶標(biāo)蛋白進(jìn)行能量匹配，發(fā)現(xiàn)熊果酸對(duì)RA具有較好的抑制作用。

表2 治療RA的常見成分匯總

注：該表僅為常見治療RA的化學(xué)成分匯總，并非全部

中藥來(lái)源廣泛，成分復(fù)雜，已知對(duì)于RA具有治療作用的成分可能只是“冰山一角”。生物堿類、黃酮類、皂苷類、類固醇類等化學(xué)成分均對(duì)RA具有療效。因RA發(fā)病機(jī)制不明，借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選已有文獻(xiàn)報(bào)道的中藥成分或尚未報(bào)道的預(yù)測(cè)成分，為中藥研究提供了新思路。

4 治療RA靶點(diǎn)通路的統(tǒng)計(jì)分析

RA的發(fā)病與多基因、多通路、多途徑的分子功能網(wǎng)絡(luò)相互作用相關(guān)(見表3)[18-19]，因RA致病原因廣泛，證候多樣，雖已有大量治療RA的臨床和實(shí)驗(yàn)報(bào)道，但RA“藥-證”對(duì)應(yīng)的分子機(jī)制尚不清楚。所以，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以從蛋白、基因、信號(hào)通路等層面解釋中藥多靶點(diǎn)治療RA的作用機(jī)制。

表3 與RA發(fā)病相關(guān)的排名前10通路

ZHANG C等[20]通過查詢DisGeNET、OMIM和DISEASES等數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合查閱文獻(xiàn)確定了白介素-10(Interleukin-10，IL-10)、白介素-16(Interleukin-16，IL-16)和腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor ，TNF)等277個(gè)與RA相關(guān)的疾病基因。以“藥物作用靶點(diǎn)全面覆蓋 RA 相關(guān)基因”為標(biāo)準(zhǔn)，提出了來(lái)氟米特片和川芎嗪聯(lián)用治療RA的新思路。SONG等[21]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)：雷公藤紅素(Celastrol)通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9，MMP-9)、氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，C-Jun)和絲裂原活化蛋白激酶激酶1(mitogen-activated proteinkinase kinase 1，MEK1)等多種基因產(chǎn)生調(diào)節(jié)Th1和Th2細(xì)胞、控制細(xì)胞凋亡及抗炎等作用。GO分析發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素作用于RA相關(guān)的1175個(gè)人類基因和339條通路，包括：RA病程中巨噬細(xì)胞和成纖維樣細(xì)胞的激活；T細(xì)胞和B細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)；炎癥反應(yīng)等生物過程。牛旭艷等[22]通過IPA軟件分析治療RA熱證的中藥靶蛋白發(fā)現(xiàn)：粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(CTLA4)和T細(xì)胞受體等通路在中藥治療RA熱證中起關(guān)鍵作用，共同干預(yù)細(xì)胞存活、細(xì)胞免疫及炎癥反應(yīng)等細(xì)胞生命活動(dòng)和生物過程。

5 小結(jié)

十余年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。誕生初期，因其復(fù)雜的算法和操作以及對(duì)藥學(xué)、生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等交叉學(xué)科的知識(shí)要求較高，使其發(fā)展緩慢。但隨著大量中藥化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、疾病基因靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)分析軟件的問世，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了井噴階段，在各類科研基金支持下，基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的多種研究相繼出現(xiàn),主要有道地藥材作用機(jī)制的研究,經(jīng)典名方、經(jīng)方和驗(yàn)方的作用機(jī)制研究,高發(fā)病的病因分析,通過疾病的致病基因反推有效成分的新藥研發(fā)。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)作為一門新興學(xué)科展示出了包容性，擴(kuò)展性和前瞻性。

RA具有多種致病因素，主要包括環(huán)境因素、遺傳因素、免疫因素等。其發(fā)生發(fā)展可能與多種靶點(diǎn)或通路相關(guān)，傳統(tǒng)化學(xué)藥物單一成分只能對(duì)其中某一個(gè)或某幾個(gè)靶點(diǎn)起效，不能達(dá)到根治RA的目標(biāo)。而通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究可以挖掘?qū)A蛤有抑制作用的活性成分并解釋其作用機(jī)制，對(duì)臨床用藥研究具有指導(dǎo)作用。

因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究思路與中藥多成分、多靶點(diǎn)、調(diào)節(jié)方式多樣的特點(diǎn)不謀而合，所以近十年來(lái)其發(fā)展成果顯著，但是在高速發(fā)展的同時(shí)面臨著以下問題,(1)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢靶點(diǎn)的準(zhǔn)確性存在爭(zhēng)議性；(2)被查詢靶點(diǎn)不能確定其激活或抑制作用；(3)中藥成分被檢索時(shí)，只能定性不能定量；(4)查詢結(jié)果中，多種中藥作用成分相似；(5)被查詢中藥成分提取體系不明。對(duì)此，科研工作者也在積極尋求解決方案，其中，李瑋婕[13]通過UPLC-Q-TOF-MS鑒定白虎加桂枝湯的水煎液成分并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)查詢構(gòu)建化學(xué)成分庫(kù)就是很好的一個(gè)解決方案。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)本來(lái)就是交叉學(xué)科的產(chǎn)物，相信，以網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)而交叉結(jié)合更多藥物分析學(xué)、生物信息學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)能夠在藥物作用機(jī)制、疾病致病機(jī)制或是新藥研發(fā)過程中發(fā)揮更大的作用。