基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的半夏瀉心湯治療胃癌作用機(jī)制研究

栗 敏，白 樺，邵化敏，沈繼朵

(1.鄭州人民醫(yī)院/河南中醫(yī)藥大學(xué)附屬人民醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，河南 鄭州 450008；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，河南 鄭州 450046)

胃癌是最常見(jiàn)的消化道腫瘤之一，在我國(guó)的癌癥發(fā)病率中高居第二位，死亡率排第三位，嚴(yán)重危害居民健康[1]。半夏瀉心湯記載于張仲景《傷寒雜病論中》，由半夏、黃芩、干姜、人參、黃連、甘草、大棗組成，是調(diào)脾胃陰陽(yáng)的代表方。半夏瀉心湯中苦寒藥與辛溫藥共同作用，能夠“苦降辛開(kāi)、清上溫下、調(diào)和脾胃”?，F(xiàn)代研究表明，半夏瀉心湯能夠保護(hù)胃腸道黏膜，對(duì)于多種胃腸道腫瘤具有不同程度的抑制作用，降低胃癌的發(fā)生率，改善胃癌患者預(yù)后[2]，但相關(guān)藥理機(jī)制研究較少。本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法對(duì)半夏瀉心湯治療胃癌的藥理作用機(jī)制進(jìn)行初步探究。

1 材料與方法

1.1 半夏瀉心湯化學(xué)成分與靶點(diǎn)篩選

通過(guò)TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)(http:∥tcmspw.com/tcmsp.php)，分別以“半夏”“黃芩”“干姜”“人參”“黃連”“甘草”“大棗”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，并調(diào)整條件為“OB≥30%、DL≥0.18”，得到所有化學(xué)成分及靶點(diǎn)。所得靶點(diǎn)通過(guò)UniProt(https:∥www.uniprot.org/)校正，去除非人及未收錄靶點(diǎn)。去重后，得到半夏瀉心湯化學(xué)成分及對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)。

1.2 胃癌相關(guān)疾病靶點(diǎn)收集

以“gastric cancer”為關(guān)鍵詞，通過(guò)DisGeNet(https:∥www.disgenet.org/)、OMIM(https:∥omim.org/)和TTD(http:∥db.idrblab.net/ttd/)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索。其中DisGeNet檢索到的結(jié)果選取score≥0.2的靶點(diǎn)，OMIM檢索到的結(jié)果中選取標(biāo)有“*”的靶點(diǎn)，將靶點(diǎn)信息整合去重，得到胃癌相關(guān)疾病靶點(diǎn)。

1.3 “中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

將半夏瀉心湯藥物靶點(diǎn)和胃癌相關(guān)疾病靶點(diǎn)取交集，得到共同靶點(diǎn)，即為半夏瀉心湯治療胃癌的靶點(diǎn)信息。整合化學(xué)成分及靶點(diǎn)，通過(guò)Cytoscape 3.2.1構(gòu)建“中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)。

1.4 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

將共同靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(kù)(https:∥string-db.org/)，選擇種屬為人類，構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(PPI)，獲得蛋白相互作用關(guān)系并保存數(shù)據(jù)，使用Cytoscape 3.2.1的拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析插件進(jìn)行核心靶點(diǎn)篩選并構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖。

1.5 KEGG富集分析

將共同靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 3.2.1軟件中，利用ClueGO插件進(jìn)行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析，保存數(shù)據(jù)。

2 結(jié) 果

2.1 半夏瀉心湯化學(xué)成分及靶點(diǎn)篩選

通過(guò)TCMSP檢索化學(xué)成分，得到半夏13個(gè)，黃芩36個(gè)，干姜5個(gè)，人參22個(gè)，黃連14個(gè)，甘草92個(gè)，大棗29個(gè)，去重后共計(jì)190個(gè)，對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)301個(gè)，通過(guò)UniProt校正后得到273個(gè)靶點(diǎn)。

2.2 半夏瀉心湯治療胃癌潛在靶點(diǎn)的篩選

通過(guò)DisGeNet、OMIM、TTD檢索胃癌相關(guān)靶點(diǎn)。其中DisGeNet檢索得到319個(gè)，OMIM檢索得到106個(gè)，TTD檢索得到6個(gè)。將上述靶點(diǎn)合并去重，并通過(guò)UniProt校正得到442個(gè)靶點(diǎn)。與半夏瀉心湯所得到273個(gè)靶點(diǎn)之間取交集，得到共同靶點(diǎn)44個(gè)，即為半夏瀉心湯治療胃癌的潛在靶點(diǎn)。

2.3 “中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)

將44個(gè)交集靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 3.2.1軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行“中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”對(duì)應(yīng)。該網(wǎng)絡(luò)中黃色表示疾病，紅色表示中藥，藍(lán)色表示靶點(diǎn)，綠色表示化學(xué)成分，充分體現(xiàn)了半夏瀉心湯治療胃癌多成分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)(圖1)。

圖1 半夏瀉心湯治療胃癌“中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)圖

2.4 PPI網(wǎng)絡(luò)分析

將44個(gè)交集靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING獲取蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)，得到具有相互作用關(guān)系靶點(diǎn)共31個(gè)，再通過(guò)Cytoscape的拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析插件篩選核心靶點(diǎn)。其中腫瘤抑制基因P53(TP53)、表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)、白介素-6(IL6)、瘤細(xì)胞病毒癌基因(MYC)、腫瘤壞死因子(TNF)等靶點(diǎn)Degree值排名前6，設(shè)為核心靶點(diǎn)。將蛋白-蛋白相互作用數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape繪制PPI圖，如圖2所示。

2.5 KEGG富集分析

KEGG富集分析結(jié)果顯示這些靶點(diǎn)可能參與酪氨酸激酶受體(ErbB)信號(hào)通路、低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)信號(hào)通路、癌癥中蛋白聚糖作用等信號(hào)通路。結(jié)果見(jiàn)圖3。

3 討 論

半夏瀉心湯常用于治療胃腸道疾病，能夠保護(hù)胃黏膜、消炎、抗胃癌，但其具體作用機(jī)制尚不清楚。本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法對(duì)半夏瀉心湯治療胃癌的作用機(jī)制進(jìn)行分析，首先篩選出半夏瀉心湯的活性化學(xué)成分，并分析潛在作用靶點(diǎn)，通過(guò)與胃癌相關(guān)疾病靶點(diǎn)取交集，得到44個(gè)交集靶點(diǎn)，構(gòu)建“中藥-化學(xué)成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)，證實(shí)半夏瀉心湯多成分多靶點(diǎn)多途徑的特點(diǎn)。

圖2 半夏瀉心湯治療胃癌PPI網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 KEGG富集分析結(jié)果

通過(guò)構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)篩選核心靶點(diǎn)，結(jié)果顯示，TP53、EGFR、STAT3、IL6、MYC、TNF等6個(gè)靶點(diǎn)degree最高。TP53是一種抑癌基因，通過(guò)調(diào)控有絲分裂和增殖以維持細(xì)胞內(nèi)部正常運(yùn)轉(zhuǎn)。TP53突變是胃癌患者體內(nèi)最常見(jiàn)的突變，在早期和進(jìn)展期突變率高達(dá)40%～70%，其突變狀態(tài)與胃癌臨床表型顯著相關(guān)[3]。EGFR能夠通過(guò)多種途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖并抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)胃癌分化程度及轉(zhuǎn)移與EGFR表達(dá)上調(diào)有關(guān)，抑制EGFR表達(dá)能夠顯著抑制胃癌細(xì)胞增殖水平，降低癌細(xì)胞侵襲、遷移能力，增加癌細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的敏感性[4]。STAT3信號(hào)通路可以調(diào)控胃癌微血管的生成，影響胃癌細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移，對(duì)胃癌的發(fā)展起調(diào)控作用[5]。IL-6可以通過(guò)JAK/STAT通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖[6]。HIF-1可以促進(jìn)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的發(fā)生導(dǎo)致胃癌轉(zhuǎn)移，抑制HIF-1的活性可以防止胃癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移[7]。KEGG富集分析結(jié)果提示，半夏瀉心湯可能通過(guò)HIF-1、ErbB信號(hào)通路發(fā)揮抗胃癌作用。

綜上所述，本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法，從潛在靶點(diǎn)、信號(hào)通路、生物學(xué)過(guò)程等角度分析半夏瀉心湯治療胃癌多成分、多靶點(diǎn)、多通路的潛在作用機(jī)制，為半夏瀉心湯治療胃癌提供了理論參考。