基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的夏荔芪膠囊治療良性前列腺增生的作用機(jī)制研究

鄧楹君，高慶和，劉勝京，趙 豐，杜冠潮，郭 俊，王 浩，晏 斌，張繼偉，郭 軍*

基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的夏荔芪膠囊治療良性前列腺增生的作用機(jī)制研究

鄧楹君1, 2，高慶和1，劉勝京1，趙 豐1，杜冠潮1，郭 俊1，王 浩1，晏 斌1，張繼偉1，郭 軍1*

1. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院 男科，北京 100091 2. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院研究生院，北京 100700

基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討夏荔芪膠囊治療良性前列腺增生的作用機(jī)制。通過查詢中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)（TCMSP）、BATMAN-TCM、Swiss數(shù)據(jù)庫(kù)獲取夏荔芪膠囊的活性成分及作用靶點(diǎn)，通過Genecards、OMIM、中醫(yī)藥綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（TCMID）獲取治療良性前列腺增生的作用靶點(diǎn)，利用R軟件獲取藥物和疾病共有靶點(diǎn)；利用STRING平臺(tái)對(duì)共有靶點(diǎn)構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（protein-protein interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)；利用R軟件對(duì)共有靶點(diǎn)進(jìn)行基因本體（gene ontology，GO）、京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）富集分析；利用Cytoscape軟件構(gòu)建藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)。共得到夏荔芪膠囊活性成分77個(gè)、靶點(diǎn)127個(gè)，良性前列腺增生作用靶點(diǎn)929個(gè)；映射后得到夏荔芪膠囊作用于良性前列腺增生的潛在靶點(diǎn)65個(gè)，與調(diào)節(jié)類固醇反應(yīng)、氧化應(yīng)激反應(yīng)和凋亡信號(hào)通路等相關(guān)，相關(guān)度較高的靶點(diǎn)為α1型腎上腺素能受體（α1 A-adrenergic receptor blocker，Alpha1）、5α還原酶（5α-reductases，S5AR）、雄激素受體（androgen receptor，AR）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）、雌激素受體1（estrogen receptor 1，ESR1），涉及磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）、p53和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號(hào)通路。夏荔芪膠囊可能通過抑制前列腺細(xì)胞增殖、舒張尿道平滑肌、促進(jìn)前列腺細(xì)胞凋亡，從而治療良性前列腺增生。

夏荔芪膠囊；網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)；良性前列腺增生；α1型腎上腺素能受體；5α還原酶；雄激素受體；血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A；雌激素受體1

良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）是中老年男性的常見病之一，屬于中醫(yī)“精癃”“癃閉”范疇，其病機(jī)為三焦失司、膀胱氣化不利[1]。隨著我國(guó)老年化趨勢(shì)加劇，BPH發(fā)病率逐年升高。激素-內(nèi)分泌、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞凋亡、胚胎喚醒等學(xué)說是目前較公認(rèn)的BPH發(fā)病機(jī)制[1-2]，臨床治療藥物以α受體阻滯劑和5α還原酶抑制劑為主。夏荔芪膠囊為石家莊以嶺藥業(yè)股份有限公司自主研發(fā)的國(guó)家中藥6類新藥，主要由黃芪、黃柏、肉桂、夏枯草、女貞子等中藥組成，具有健脾益腎、化痰行瘀散結(jié)的功效，臨床用于治療BPH，可有效改善患者下尿路癥狀并縮小前列腺體積[3]，但其治療BPH的具體機(jī)制尚不明確。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)基于藥物-成分-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)，通過可視化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)觀察藥物對(duì)疾病的干預(yù)方式，符合中藥復(fù)方治療疾病的多成分、多靶點(diǎn)、多通路的特點(diǎn)，本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，探究夏荔芪膠囊活性成分與BPH靶點(diǎn)的相互作用，為后續(xù)夏荔芪膠囊治療BPH的作用機(jī)制提供參考。

1 方法

1.1 夏荔芪膠囊活性成分的篩選

通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)（TCMSP）、中醫(yī)藥綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（TCMID）和中藥分子機(jī)制的生物信息學(xué)分析工具（BATMAN-TCM）檢索夏荔芪膠囊的活性成分。TCMSP檢索條件為藥物口服生物利用度≥30%、藥物相似性≥0.18。在PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)中將收集到的活性成分進(jìn)行確證，將其標(biāo)準(zhǔn)化并下載SMILES序列。

1.2 夏荔芪膠囊活性成分的作用靶點(diǎn)及BPH靶點(diǎn)的獲取

通過Swiss數(shù)據(jù)庫(kù)篩選可能性≥0.9的靶點(diǎn)。以“BPH”為關(guān)鍵詞，在GeneCards、OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)搜索并獲得與BPH相關(guān)的靶點(diǎn)。

1.3 夏荔芪膠囊治療BPH潛在靶點(diǎn)的獲取

利用R軟件，將上述得到的夏荔芪膠囊靶點(diǎn)與BPH相關(guān)靶點(diǎn)映射，得到夏荔芪膠囊治療BPH的潛在作用靶點(diǎn)。

1.4 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（protein-protein interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

將潛在靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING平臺(tái)，設(shè)置蛋白種類為“Homo sapiens”、結(jié)合分值為0.9，構(gòu)建夏荔芪膠囊治療BPH的PPI網(wǎng)絡(luò)。利用Cytoscape軟件繪制PPI網(wǎng)絡(luò)，利用cytoHubba插件計(jì)算PPI網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度值，篩選夏荔芪膠囊治療BPH的核心靶點(diǎn)。

1.5 富集分析

利用R軟件對(duì)夏荔芪膠囊治療BPH的核心靶點(diǎn)進(jìn)行基因本體（gene ontology，GO）功能和京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析。背景數(shù)據(jù)庫(kù)和基因集限定物種為“Homo sapiens”，閾值設(shè)置為＜0.05。

1.6 藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

利用Cytoscape構(gòu)建藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)。

2 結(jié)果

2.1 夏荔芪膠囊治療BPH潛在靶點(diǎn)的獲取

通過篩選，夏荔芪膠囊中獲得77個(gè)活性成分；通過Swisstarget數(shù)據(jù)庫(kù)獲得夏荔芪膠囊作用靶點(diǎn)127個(gè)，BPH作用靶點(diǎn)929個(gè)。利用R軟件，將上述夏荔芪膠囊靶點(diǎn)與BPH靶點(diǎn)映射，如圖1所示，得到65個(gè)夏荔芪膠囊治療BPH的潛在靶點(diǎn)。

圖1 夏荔芪膠囊與BPH的共同靶點(diǎn)韋恩圖

2.2 PPI網(wǎng)絡(luò)分析

如圖2所示，與BPH相關(guān)度較高的靶點(diǎn)為α1型腎上腺素能受體（α1 A-adrenergic receptor blocker，Alpha1）、5α還原酶（5α-reductases，S5AR）、雄激素受體（androgen receptor，AR）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascularendothelial growth factor A，VEGFA）、雌激素受體（estrogen receptor、ESR1）、表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、糖皮質(zhì)激素受體（nuclear receptor subfamily 3 group C member 1，NR3C1）、RELA、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）。選取最低相互作用閾值大于0.9的靶點(diǎn)，利用Cytoscape軟件和R軟件得到頻次排名前20的靶點(diǎn)，如圖3所示。

圖2 核心靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)

2.3 GO功能、KEGG通路富集分析及藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

GO分析得到具有顯著意義的1621個(gè)生物過程，其中分子功能1484個(gè)，生物過程41個(gè)，細(xì)胞組分96個(gè)。前20條GO分析結(jié)果如圖4所示，主要涉及類固醇反應(yīng)（response to steroid hormone）、氧化應(yīng)激（response to oxidative stress）、凋亡信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)（regulation of apoptotic signaling pathway）等過程。KEGG分析共得到127條具有顯著意義的通路，前20條與BPH相關(guān)度較高的通路如圖5所示，主要包括腫瘤、炎癥、感染等。藥物-成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)如圖6所示。

圖3 頻次排名前20的核心靶點(diǎn)

圖4 核心靶點(diǎn)的GO分析

圖5 核心靶點(diǎn)的KEGG分析

六邊形代表藥物；菱形代表活性成分；圓形代表藥物治療BPH的潛在靶點(diǎn)

3 討論

夏荔芪膠囊由黃芪、女貞子、滑石、夏枯草、荔枝核、琥珀、肉桂、關(guān)黃柏8味藥組成。君藥黃芪味甘性溫，入脾、肺經(jīng)，為補(bǔ)氣要藥，有益氣升陽(yáng)、利水消腫之效；琥珀味甘性平，可入肝、膀胱經(jīng)，有活血散瘀、利尿通淋之功效，古人即有單用以治療淋證的記載；黃柏味苦性寒，入腎、膀胱經(jīng)，可堅(jiān)腎陰利水濕；肉桂為味厚甘辛大熱、下行走里之物，有溫運(yùn)陽(yáng)氣之功，能溫補(bǔ)命門之火，與黃柏配伍而達(dá)水火交濟(jì)、平衡陰陽(yáng)之功，3藥共為臣藥；佐以女貞子、夏枯草、滑石，女貞子味苦性涼，補(bǔ)肝腎之陰精，夏枯草行滯散結(jié)，能消散精關(guān)之壅塞，滑石甘淡滲濕，可利精溺之竅、利水道而蕩下焦之熱；使藥荔枝核歸肝、腎經(jīng)，能行氣散結(jié)、祛寒止痛；諸藥共奏健脾補(bǔ)腎、化痰行瘀散結(jié)之功，適用于脾腎氣虛兼夾痰瘀的BPH患者。

本研究篩選得到夏荔芪膠囊活性成分77個(gè)，靶點(diǎn)127個(gè)，BPH靶點(diǎn)929個(gè)，映射后得到夏荔芪膠囊作用于BPH的潛在靶點(diǎn)65個(gè)，體現(xiàn)了夏荔芪治療BPH具有多成分、多靶點(diǎn)、多通路的特點(diǎn)。藥物-活性成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)顯示，夏荔芪膠囊中君藥覆蓋的靶點(diǎn)最多，主要活性成分為槲皮素（quercetin）和山柰酚（kaempferol）；臣藥其次，主要活性成分為木犀草素（luteolin）；使藥主要活性成分為黃連堿（coptisine）等。槲皮素、山柰酚和木犀草素均屬于天然黃酮類化合物，對(duì)環(huán)氧合酶和5α還原酶具有較強(qiáng)的抑制作用[3-5]。木犀草素可降低BPH大鼠血清中雙氫睪酮（dihydrotestosterone，DHT）水平，減少DHT蓄積，抑制AR表達(dá)，具有抗炎和促進(jìn)前列腺細(xì)胞凋亡的作用，能明顯抑制人前列腺增生細(xì)胞BPH-1活力[6]。黃連堿具有較強(qiáng)的抗菌、抗炎作用，可通過抑制局部炎癥反應(yīng)，從而抑制前列腺增生[7]。

夏荔芪膠囊治療BPH的PPI網(wǎng)絡(luò)顯示，與BPH相關(guān)度較高的靶點(diǎn)有Alpha1、S5AR、AR、VEGFA、ESR1等。盆腔一氧化氮合酶/一氧化氮降低、自主神經(jīng)過度活動(dòng)、雄激素環(huán)境改變、局部炎癥等均可導(dǎo)致BPH下尿路癥狀[8-9]，α-腎上腺素能受體誘導(dǎo)的自主神經(jīng)過度活動(dòng)和雄激素刺激前列腺組織細(xì)胞生長(zhǎng)是目前公認(rèn)的主要發(fā)病機(jī)制。膀胱、前列腺、尿道分布著大量α-腎上腺素能受體，當(dāng)受到壓力刺激時(shí)，會(huì)引起平滑肌張力增加，導(dǎo)致尿道的阻力增加，加重膀胱出口梗阻癥狀[10]。夏荔芪膠囊可能通過抑制Alpha1活性，舒張尿道平滑肌張力，減輕膀胱頸及尿道內(nèi)壓力，從而緩解排尿癥狀。雄激素睪酮被前列腺基質(zhì)細(xì)胞和前列腺上皮細(xì)胞中的5α還原酶抑制劑轉(zhuǎn)化為更活躍的DHT[11]，DHT和AR結(jié)合的親和力更強(qiáng)，可通過激活A(yù)R表達(dá)直接或間接誘導(dǎo)前列腺基質(zhì)細(xì)胞增殖和上皮細(xì)胞生長(zhǎng)[12]。研究發(fā)現(xiàn)，AR表達(dá)缺陷的人群不會(huì)出現(xiàn)前列腺增生[13]。夏荔芪膠囊可能通過抑制前列腺組織中S5AR活性，抑制睪酮向DHT轉(zhuǎn)化，并作用于AR和ESR1，降低血清、前列腺組織中睪酮和DHT水平，增加雌激素水平，調(diào)節(jié)雌雄激素比例[14]，抑制AR和ESR1表達(dá)[15]，從而抑制前列腺組織生長(zhǎng)和增殖。前列腺增生伴隨微血管密度增加[16]，VEGFA是最重要的調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮分化的正向調(diào)控因子[17]。夏荔芪膠囊可能通過降低前列腺組織VEGFA表達(dá)水平，抑制前列腺新生血管形成。

GO分析結(jié)果顯示，夏荔芪膠囊可能通過對(duì)類固醇反應(yīng)、氧化應(yīng)激和凋亡信號(hào)通路的調(diào)節(jié)發(fā)揮治療BPH的作用。結(jié)合KEGG分析結(jié)果，磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號(hào)通路、p53信號(hào)通路和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路可能是夏荔芪膠囊治療BPH的主要途徑。PI3K-Akt誘導(dǎo)細(xì)胞有絲分裂、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化，與前列腺癌、卵巢癌等多種腫瘤的發(fā)生相關(guān)[18]，阻斷PI3K-Akt信號(hào)通路能抑制前列腺增生[19]。p53是調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的基因，在BPH患者前列腺組織中呈高表達(dá)[20-21]。MAPKs與細(xì)胞增殖、分化密切相關(guān)，分為細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases 1 and 2，ERK1/2）通路、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun-terminal kinase，JNK）通路和p38 MAPK通路[21]。BPH患者前列腺上皮和基質(zhì)組織中ERK1/2呈高表達(dá)[22-23]。表明夏荔芪膠囊可能通過調(diào)節(jié)前列腺組織細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和凋亡，從而抑制前列腺增生。

研究表明，夏荔芪膠囊能有效降低BPH大鼠前列腺體積，減少血清和前列腺中DHT水平，抑制前列腺組織中增殖細(xì)胞核抗原、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、IL-8、腫瘤壞死因子-α表達(dá)，促進(jìn)前列腺組織中半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3，CASP3）表達(dá)[24-25]；夏荔芪膠囊可通過抗炎、抗氧化、抗細(xì)胞增殖、促凋亡等機(jī)制緩解BPH患者下尿路癥狀[26]，與本研究網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析的結(jié)果一致，表明夏荔芪膠囊通過多通路、多靶點(diǎn)治療BPH。

綜上所述，夏荔芪膠囊中的槲皮素、山柰酚、木犀草素、黃連堿等活性成分可能通過作用于Alpha1、S5AR、AR、ESR1、VEGFA靶點(diǎn)，調(diào)控PI3K-Akt、p53、MAPK等信號(hào)通路，抑制前列腺生長(zhǎng)、舒張尿道平滑肌和促進(jìn)前列腺細(xì)胞凋亡，從而治療BPH。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Mechanism of Xialiqi Capsule on treating benign prostatic hyperplasia based on network pharmacology

DENG Ying-jun1, 2, GAO Qing-he1, LIU Sheng-jing1, ZHAO Feng1, DU Guan-chao1, GUO Jun1, WANG Hao1, YAN Bin1, ZHANG Ji-wei1, GUO Jun1

1. Department of Andrology, Xiyuan Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100091, China 2. Graduate School of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China

To explore the mechanism of Xialiqi Capsule (夏荔芪膠囊) on treating benign prostatic hyperplasia based on network pharmacology.The active components and targets of Xialiqi Capsule were searched by TCMSP, BATMAN-TCM, and Swiss databases. The targets of benign prostatic hyperplasia were searched by GeneCards, OMIM, and TCMID databases. The common targets of Xialiqi Capsule and benign prostatic hyperplasia were screened by R software. Protein-protein interaction (PPI) network for common targets was constructed by String platform. Gene ontology (GO) and Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) enrichment analyses were carried out by R software. The drug-component-target-pathway network was established by Cytoscape.A total of77 active components, 127 targets, and 929 disease targets were obtained. After mapping, 65 potential targets of Xialiqi Capsules for benign prostatic hyperplasia were obtained, which related to the regulation of steroid response, oxidative stress response and apoptosis signaling pathway. The targets of high correlation were α1 A-adrenergic receptor blocker (Alpha1), 5α-reductases (S5AR), androgen receptor (AR), vascular endothelial growth factor A (VEGFA), and estrogen receptor 1 (ESR1), involving phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B (PI3K-Akt), p53, and mitogen-activated protein kinases (MAPK) signaling pathways.Xialiqi Capsule could treat benign prostatic hyperplasia through inhibiting prostate growth, relaxing of urethral smooth muscle, and promoting of prostate cell apoptosis.

Xialiqi Capsule; network pharmacology; benign prostatic hyperplasia; Alpha1; S5AR; AR; VEGFA; ESR1

R285.5

A

0253 - 2670(2021)06 - 1681 - 06

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.06.017

2020-11-17

國(guó)家自然科學(xué)基金培育項(xiàng)目（XY20-13）；中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院苗圃課題項(xiàng)目（2019XYMP-23）

鄧楹君，女，博士研究生，研究方向?yàn)橹形麽t(yī)結(jié)合生殖醫(yī)學(xué)。E-mail: 1163104368@qq.com

郭 軍，男，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹形麽t(yī)結(jié)合防治男科疾病。Tel: (010)62835134 E-mail: guojun1126@126.com

[責(zé)任編輯 李亞楠]