基于整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0的少腹逐瘀湯治療原發(fā)性痛經(jīng)分子機(jī)制研究Δ

高宏杰，李 君，貢磊磊

(1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所，北京 100700； 2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院檢驗(yàn)科，北京 100091； 3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院藥事部，北京 100026)

痛經(jīng)是指經(jīng)期或行經(jīng)前后，出現(xiàn)周期性下腹疼痛、墜脹，或痛引腰骶，甚則劇痛昏厥[1]。臨床上根據(jù)有無(wú)盆腔器質(zhì)性疾病將痛經(jīng)分為原發(fā)性痛經(jīng)(primary dysmenorrhea，PD)和繼發(fā)性痛經(jīng)(secondary dysmenorrhea，SD)。PD是指生殖器官無(wú)明顯器質(zhì)性病變；SD是由生殖器官的器質(zhì)性疾病引起的，如盆腔炎、子宮內(nèi)膜異位癥及子宮肌瘤等[2]。研究結(jié)果表明，我國(guó)痛經(jīng)的發(fā)生率為33.1%，其中PD患者占53.2%，嚴(yán)重的PD影響女性正常工作和生活質(zhì)量。PD發(fā)病機(jī)制包括機(jī)械因素、內(nèi)分泌因素、鈣離子水平、情緒、運(yùn)動(dòng)、飲食和環(huán)境等因素[3]。西醫(yī)常采用非甾體抗炎藥治療PD，雖然能夠減輕疼痛，但易引起胃腸道等不良反應(yīng)，且多數(shù)患者不能耐受。中醫(yī)藥在治療PD方面有許多行之有效的方法，并且在遠(yuǎn)期療效方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[4]。少腹逐瘀湯是由小茴香(炒)、干姜(炒)、延胡索、沒(méi)藥、當(dāng)歸、川芎、官桂、赤芍、蒲黃和五靈脂(炒)等10味中藥組成的復(fù)方制劑。該方出自于清代《醫(yī)林改錯(cuò)》，具有活血祛瘀、溫經(jīng)止痛的功效，為治療寒凝血瘀型痛經(jīng)的經(jīng)典方劑[5]。臨床研究結(jié)果表明，少腹逐瘀湯治療PD療效顯著，具有溫經(jīng)散寒、化瘀止痛的功效，可有效幫助PD患者減輕疼痛，縮短疼痛持續(xù)時(shí)間[6]。并且少腹逐瘀湯改善PD癥狀的整體有效率優(yōu)于布洛芬緩釋膠囊、痛經(jīng)寶顆粒、消炎痛片及吲哚美辛等藥物[7]。研究結(jié)果表明，少腹逐瘀湯通過(guò)抑制炎癥、緩解疼痛，從而改善PD。少腹逐瘀湯治療PD的研究多集中于臨床研究，尚無(wú)對(duì)其作用機(jī)制的研究。整合藥理學(xué)V2.0是以中醫(yī)藥大數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，以模型構(gòu)建和生物信息技術(shù)為手段開(kāi)發(fā)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)版的中藥整合藥理學(xué)數(shù)據(jù)和計(jì)算平臺(tái)[8]。該平臺(tái)同時(shí)集成了靶標(biāo)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和分析可視化等網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)模塊，實(shí)現(xiàn)一站式服務(wù)，為解析中藥方劑復(fù)雜體系作用機(jī)制提供了強(qiáng)有力的幫助[9]。平臺(tái)具備中藥分子機(jī)制研究及中藥質(zhì)量標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用等多項(xiàng)功能[10-14]。因此，本研究采用整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0，探討少腹逐瘀湯治療PD的作用機(jī)制，為臨床研究提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 少腹逐瘀湯化學(xué)成分來(lái)源及靶標(biāo)預(yù)測(cè)

通過(guò)整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0收集少腹逐瘀湯中小茴香、干姜、延胡索、沒(méi)藥、當(dāng)歸、川芎、官桂、赤芍、蒲黃和五靈脂等10味中藥的化學(xué)成分，建立少腹逐瘀湯成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。并且利用藥材化學(xué)成分二維結(jié)構(gòu)(.mol)與DrugBank中認(rèn)證藥物(approved)進(jìn)行化學(xué)指紋特征比對(duì)，以Tanimoto系數(shù)進(jìn)行相似性打分，分值>0.8為相似性的藥物，以相似性藥物作用靶標(biāo)為藥物候選靶標(biāo)。

1.2 PD疾病靶標(biāo)收集

在整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0中收集PD疾病靶標(biāo)，即在疾病相關(guān)分子庫(kù)輸入“dysmenorrhea”收集痛經(jīng)疾病靶標(biāo)。

1.3 少腹逐瘀湯與PD核心靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及功能、通路分析

基于少腹逐瘀湯候選靶標(biāo)和PD疾病靶標(biāo)之間的相互作用關(guān)系，構(gòu)建“中藥-疾病”關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。最后借助中醫(yī)藥關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)挖掘模塊構(gòu)建“中藥-成分-靶標(biāo)-通路”多維網(wǎng)絡(luò)，對(duì)少腹逐瘀湯與PD之間的關(guān)系進(jìn)行可視化分析。

2 結(jié)果

2.1 藥材化學(xué)成分、疾病靶標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果

基于整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0，共收集到9味藥材的352種化學(xué)成分和1 903個(gè)靶標(biāo)，其中小茴香的化學(xué)成分70個(gè)，藥物靶標(biāo)306個(gè)；干姜的化學(xué)成分54個(gè)，藥物靶標(biāo)7個(gè)；延胡索的化學(xué)成分35個(gè)，藥物靶標(biāo)563個(gè)；沒(méi)藥的化學(xué)成分17個(gè)，藥物靶標(biāo)9個(gè)；當(dāng)歸的化學(xué)成分81個(gè)，藥物靶標(biāo)1 185個(gè)；川芎的化學(xué)成分84個(gè)，藥物靶標(biāo)946；官桂的化學(xué)成分14個(gè)，藥物靶標(biāo)59個(gè)；赤芍的化學(xué)成分9個(gè)，藥物靶標(biāo)50個(gè)；蒲黃的化學(xué)成分35個(gè)，藥物靶標(biāo)318個(gè)。其中五靈脂為動(dòng)物藥，平臺(tái)暫未收集該藥的化學(xué)成分及相應(yīng)藥物靶標(biāo)。通過(guò)整合藥理學(xué)V2.0，共收集疾病靶標(biāo)15個(gè)。

2.2 疾病靶標(biāo)和藥物靶標(biāo)核心網(wǎng)絡(luò)分析

通過(guò)整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0，共獲得63個(gè)與少腹逐瘀湯和PD的核心網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)，采用PPI模塊構(gòu)建了“藥物-疾病核心靶標(biāo)”網(wǎng)絡(luò),見(jiàn)圖1。其中藥物和疾病共有靶標(biāo)有3個(gè)，分別為PPARG、PTGS2和CYP17A1。在平臺(tái)中設(shè)定同時(shí)滿足大于 “介度”“緊密度”及“連接度”的中位數(shù)卡值，最終得到核心靶標(biāo)25個(gè)，見(jiàn)表1。這些核心靶標(biāo)主要為藥物潛在的靶標(biāo)，如DRD2、DRD3、DRD4、AKT1、HTR1B、HTR1D、HTR1A及ESR1等靶標(biāo)。

圖1 “藥物-疾病核心靶標(biāo)”網(wǎng)絡(luò)Fig 1 Core target network of drug-disease

表1 藥物-疾病核心靶標(biāo)Tab 1 Core target list of drug-disease

2.3 “中藥-成分-靶標(biāo)-通路”網(wǎng)絡(luò)可視化分析結(jié)果

基于整合藥理學(xué)平臺(tái)，獲得了少腹逐瘀湯治療PD的核心靶標(biāo)，推測(cè)少腹逐瘀湯可能通過(guò)干預(yù)藥物和疾病共有靶標(biāo)發(fā)揮藥效，利用核心靶標(biāo)及與藥物成分和疾病之間的關(guān)系繪制“中藥-成分-靶標(biāo)-通路”多維網(wǎng)路，見(jiàn)圖2。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，少腹逐瘀湯中的木蠟酸(lignoceric acid)、異丁香酚(isoeugenol)、丁香油酚(eugenol)、異鼠李素(isorhamnetin)、槲皮素(quercetin)及川芎萘呋內(nèi)酯(wallichilide)等成分通過(guò)作用于ESR1、CNR1、CALM1、CYP19A1、HSP90AA1、AKT1及NFKB1等靶標(biāo)參與五羥色胺受體(serotonin receptor)、多巴胺受體(dopamine receptor)、eNOS活化(eNOS activation)、VEGFR2介導(dǎo)的血管通透性(VEGFR2 mediated vascular premeability)，四氫生物喋呤(BH4)的合成、回收、修復(fù)和調(diào)控[Tetrahydrobiopterin(BH4)synthesis, recycling, salvage and regulation])，VEGFA-VEGFR2通路(VEGFA-VEGFR2 pathway)以及SLC2A4向血漿膜的易位[Translocation of SLC2A4(GLUT4) to the plasma membrance]等通路。

圖2 “中藥-成分-靶標(biāo)-通路”多維網(wǎng)絡(luò)圖Fig 2 Multidimensional network of Chinese medicine-component-target-pathway

3 討論

PD是婦科常見(jiàn)疾病之一，多發(fā)于青春期少女、未婚或未孕的年輕女性[15]。PD具有較高的發(fā)病率，嚴(yán)重影響女性生活和工作質(zhì)量。目前，常采用具有抗炎、鎮(zhèn)痛和解熱作用的非甾體抗炎藥以及口服避孕藥進(jìn)行治療，但容易引起激素紊亂和胃腸道反應(yīng)，并且，長(zhǎng)期服用可使患者對(duì)藥物的敏感性降低，導(dǎo)致療效降低[4]。近年來(lái)，越來(lái)越多的女性傾向于中醫(yī)藥治療。中醫(yī)理論認(rèn)為，痛經(jīng)主要分為寒凝血瘀、氣滯血瘀、肝腎虧虛、陽(yáng)虛內(nèi)涵、氣血虛弱和濕熱內(nèi)阻等證型，其中以寒凝血瘀和氣虛血瘀最為常見(jiàn)[1]。少腹逐瘀湯為治療寒凝血瘀證的常用方劑，臨床研究結(jié)果表明，少腹逐瘀湯治療寒凝血瘀證痛經(jīng)的總有效率為96%[16]。并且，少腹逐瘀湯能夠降低PD患者雌激素和孕激素疼痛程度積分，升高孕激素和前列腺素E2水平，具有較好的臨床效果[17]。但有關(guān)少腹逐瘀湯治療PD主要集

中于臨床研究，而其作用機(jī)制研究尚未報(bào)道。因此，本研究采用整合藥理學(xué)平臺(tái)V2.0分析了少腹逐瘀湯治療PD的潛在靶標(biāo)，并構(gòu)建了藥物靶標(biāo)和疾病靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，最后通過(guò)“中藥-成分-靶標(biāo)-通路”多維網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步闡明了少腹逐瘀湯作用于PD潛在的靶標(biāo)及通路。

本研究通過(guò)分析少腹逐瘀湯與痛經(jīng)疾病靶標(biāo)之間的相互作用關(guān)系，構(gòu)建了核心靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)中共有3個(gè)共有靶標(biāo)，分別為PPARG、PTGS2及CYP17A1。研究結(jié)果表明，PPARG是一種配體依賴的核轉(zhuǎn)錄因子，屬于Ⅱ型核激素受體超家族成員，PPARG在腹膜子宮內(nèi)膜異位病變中的表達(dá)與痛經(jīng)相關(guān)，配體激活的PPARG通過(guò)調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)參與機(jī)體的生理和病理過(guò)程[18]。COX-2是前列腺素生物合成中的關(guān)鍵酶，由PTGS2編碼合成，患有痛經(jīng)的女性體內(nèi)前列腺素水平很高，而非甾體抗炎藥是通過(guò)阻斷前列腺素生成而起作用的藥物。因此，PTGS2在女性痛經(jīng)治療的重要靶標(biāo)[19]。進(jìn)一步的多維網(wǎng)絡(luò)圖分析可知，槲皮素、異鼠李素、丁香酚及異丁香酚等成分通過(guò)作用于ESR1、CNR1、CALM1、CYP19A1、HSP90AA1、AKT1和NFKB1等靶標(biāo)參與的五羥色胺受體、多巴胺受體及eNOS活化等通路發(fā)揮作用。PD與子宮內(nèi)膜前列腺素升高有關(guān)，前列腺素過(guò)高會(huì)刺激子宮異常收縮，而槲皮素能夠抑制PGF2α引起的子宮平滑肌收縮，減輕痛經(jīng)[20]。此外，蒲黃中的異鼠李素3-O-新橙皮苷為治療痛經(jīng)、子宮出血等疾病的有效成分[21]。有研究報(bào)道，ESR1基因Pvull多態(tài)性在PD患者和對(duì)照組患者之間顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[22]。

本研究采用整合藥理學(xué)平臺(tái)，建立了少腹逐瘀湯與PD的核心網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步構(gòu)建了“中藥-成分-靶標(biāo)-通絡(luò)”多維網(wǎng)絡(luò)，2個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，為闡明少腹逐瘀湯治療PD的作用機(jī)制提供了參考，也為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究、臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。