基于TCMIP2.0計算平臺的復方銀花解毒顆粒作用機制研究

張瀟文　裘蘭蘭　徐世龍　吳瑤　陳欣悅

摘要：目的：應用中醫(yī)藥整合藥理學計算平臺（TCMIP V2.0）分析復方銀花解毒顆粒的有效成分，潛在靶點及作用機制。方法：應用TCMIP V2.0計算平臺中中藥材數(shù)據(jù)庫和中藥靶標數(shù)據(jù)庫篩選方劑中藥材的活性成分、相關靶點，以疾病的臨床癥狀作為表型查找候選靶點，在中醫(yī)藥關聯(lián)網(wǎng)絡模板構建疾病-方劑靶標分析網(wǎng)絡，利用自定義多維關聯(lián)網(wǎng)絡可視化功能建立“方劑-中藥材-成分-核心靶標-通路-疾病”多層次圖，分析評估藥物治療疾病的潛在作用機制。結果：共篩選出215個化學成分成分和1218個候選靶標。建立疾病-方劑標靶網(wǎng)絡后，篩選出藥材中活性成分29種，作用于120個核心靶標和23條主要通路。結論：復方銀花解毒顆?？赏ㄟ^多組分配伍、多靶點、多通路系統(tǒng)調(diào)控疾病。該研究為復方銀花解毒顆粒的臨床合理使用提供理論依據(jù)。

關鍵詞：整合藥理學;復方銀花解毒顆粒;作用機制

復方銀花解毒顆粒（YHJD）辛涼解表，清熱解毒?？捎糜诎l(fā)熱，鼻塞流涕，咳嗽，咽痛，頭痛，全身酸痛，苔薄白或微黃，脈浮數(shù)等癥狀。臨床研究表明，該復方藥物對感冒，各種炎癥具有良好的治療效果。故研究該藥對的有效成分，作用靶點及作用機制具有極大的意義。

網(wǎng)絡藥理學可從系統(tǒng)生物學和生物網(wǎng)絡平衡的角度闡釋疾病發(fā)生發(fā)展過程，從改善或恢復網(wǎng)絡平衡的整體觀角度認識藥物與機體間的相互作用。中醫(yī)藥整合藥理學研究平臺（Integrative Pharmacology-based Research Platform of Traditional Chinese Medicine， TCMIP） v2.0利用人工智能數(shù)據(jù)挖掘、計算機虛擬計算、生物信息網(wǎng)絡構建及可視化等現(xiàn)代科學技術，組成中醫(yī)藥關聯(lián)網(wǎng)絡挖掘、組方用藥規(guī)律分析等七大分析模塊，被廣泛用于闡釋中藥作用機制、指導新藥研發(fā)等方面 。 本研究擬采用TCMIP v2.0計算平臺構建“方劑-成分-疾病-靶點-通路”多維網(wǎng)絡圖。為理解復方銀花解毒課題防治疾病的作用機制提供一定參考，并為活性成分的新藥開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1復方銀花解毒顆?；瘜W成分及候選靶標的搜集

通過TCMIP V2.0計算平臺的中藥方劑數(shù)據(jù)庫，輸入“青蒿”、“金銀花”、“荊芥”、“薄荷”、“野菊花”、“大青葉”、“連翹”、“鴨跖草”、“淡豆豉”、“前胡”搜索得到復方銀花解毒顆粒的相關化學成分及候選靶標，篩選相似性分數(shù)>0.8的藥物所對應的靶標，建立方劑的化學成分及靶標數(shù)據(jù)庫。

癥候是中醫(yī)整體觀、辨證論治、方劑干預這一特色診療體系的核心內(nèi)容，也可看作是對疾病相關的理解證候的生物學基礎，是認識中藥藥性等中藥特色內(nèi)涵和中藥傳統(tǒng)功效的一個關鍵。TCMIPV2.0平臺依托“人類表型本體數(shù)據(jù)庫”（HPO）和“中醫(yī)藥百科全書數(shù)據(jù)庫”（ETCM），通過證候相關表型組合獲得中醫(yī)證候相關基因集，進行功能挖掘。本研究根據(jù)主要臨床癥狀“fever”、“cough”、“asthma”、“anergy”、“dyspnea”、“nasal obstruction” 、“respiratory tract infection”作為表型的關鍵詞構建疾病的靶標數(shù)據(jù)庫。

在“中醫(yī)藥關聯(lián)網(wǎng)絡挖掘”模塊下，TCMIPV2.0平臺基于目標疾?。ɑ蜃C候）基因和中藥（含方劑）候選靶標之間的相互作用信息，可構建“疾病-方劑”關聯(lián)網(wǎng)絡，在自定義多維關聯(lián)網(wǎng)絡可視化功能中，可根據(jù)中藥方劑、中藥成分、核心靶標、通路、疾病和證候之間的關聯(lián)性，任意選擇不同類型的節(jié)點，構建中藥多維關聯(lián)網(wǎng)絡。

2.結果

2.1復方銀花解毒顆粒候選靶標的篩選及功能分析

通過計算平臺的TCMIP V2.0中藥材數(shù)據(jù)庫，得到方劑中有效化學成分共215個，其中前胡21個，大青葉14個，荊芥32個，薄荷28個，連翹49個，金銀花46個，青蒿19個，鴨跖草6個。通過檢索中藥方劑靶標數(shù)據(jù)庫，查詢得到參與生物功能過程的靶標基因總數(shù)為1218個，其中前胡54個，大青葉321個，荊芥115個，薄荷225個，連翹189個，金銀花133個，青蒿144個，鴨跖草37個。

2.2疾病候選靶標的篩選

以疾病表型“fever， cough， nasal obstruction， asthma， dyspnea and respiratory tract infection”篩選出疾病的候選靶點437個。利用TCMIP2.0中中醫(yī)藥關聯(lián)網(wǎng)絡挖掘模塊建立“疾病基因-藥物靶標分析網(wǎng)絡”，結果顯示與復方銀花解毒顆粒及相關的核心網(wǎng)絡靶標共357個，對能夠發(fā)揮多重協(xié)同作用的靶標進行度degree、相似度closeness、中位數(shù)卡值betweenness綜合排序后，獲得排名前20位的核心靶標（見表1）。

在排名前20的核心靶標中，我們發(fā)現(xiàn)趨化因子受體占據(jù)較高比例，包括趨化因子受體1-9（CCR1-CCR9）以及CXCR1，CXCR2，趨化因子受體屬于G蛋白歐聯(lián)受體，根據(jù)其結合的配體不同分為4個亞家族：CCR、CXCR、XCR和CX3CR。其中CCR亞族已克隆11種（CCR1-CCR11），CXCR亞族（CXCR1-CXCR6）。CCR1對多種人類CC趨化因子有反應，CCR2的cDNA可以編碼兩個蛋白質(zhì)CCR2A和CCR2B。CCR2B是主要表達形式，并在慢性炎癥中起作用。CCR3主要在嗜酸性細胞發(fā)現(xiàn)，可參與TH2反應，并在哮喘和特應性皮炎在內(nèi)的過敏反應中發(fā)揮重要作用。CCR4參與全身性的淋巴細胞免疫反應，CCR7在T淋巴細胞和樹突狀細胞運輸中起重要作用，主要表達于中性粒細胞、巨噬細胞等炎癥細胞表面，CCR9在小腸淋巴細胞中高水平表達，可能參與胃腸道的免疫應答。

基于復方銀花解毒顆粒候選靶標和疾病靶標的PPI網(wǎng)絡信息，構建了復方藥物的“方劑-成分-疾病-靶標-通路”多維網(wǎng)絡可視化圖，見圖2。由圖2可見，復方銀花解毒顆粒治療疾病作用主要與29個化學成分相關聯(lián)，作用于23條主要通路120個核心靶標，體現(xiàn)了多組分與多靶點之間共同作用機制，符合中藥復方作用的特點。方中中藥材的核心成分信息見表2。

圖2中不同顏色的靶標按照基因間相互作用的緊密度，采用greedy oprimication of modularity算法鑒定的高度內(nèi)聯(lián)的子模塊，根據(jù)節(jié)點間交聯(lián)性計算結果進行劃分。其中：黃色靶標主要富集在TP53調(diào)節(jié)代謝基因、呼吸電子傳遞通路上;粉色靶標主要富集在TNFR1信號傳導的調(diào)節(jié)、GG-NER中的雙重切口、IkBA辯題導致EDA-ID、白介素4和白介素13相關通路;紫色靶標主要富集在白介素受體SHC信號、促紅細胞生成素激活磷脂酶Cγ、IL-4和13相關通路;淺綠色靶標主要富集在G蛋白α（i、q）信號事件、趨化因子受體結合趨化因子通路;深綠色靶標則富集在蛋白酶降解GLI2相關通路。

表2可以看出，在該方劑中金銀花起作用的核心成分最多，有10種，這也符合傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論中藥復方制劑中君藥起主要作用的特點。

3.討論

復方銀花解毒顆粒作為中醫(yī)藥傳統(tǒng)方劑，研究其活性成分及其作用機制對該方的臨床應用具有重要意義。本研究通過中醫(yī)藥整合藥理學計算平臺（TCMIP2.0），以臨床常見癥狀發(fā)熱、咳嗽、哮喘、乏力、鼻塞、呼吸困難、呼吸道感染作為表型進行數(shù)據(jù)挖掘，建立方劑-疾病核心網(wǎng)絡，得出復方銀花解毒顆粒在治療疾病時起最重要作用的有29種活性成分，通過120個核心靶標，23條富集通路進行調(diào)控。排名靠前的核心靶標有1型腺苷酸環(huán)化酶，細胞腫瘤抗原p53，CC型去化因子受體（2-9型），白細胞介素4，19受體亞基，可能通過調(diào)控細胞因子介導的信號通路，炎癥反應，免疫反應，TP53調(diào)節(jié)代謝基因，TNFR1信號傳導調(diào)借起到清熱解毒、疏風散熱，調(diào)理咽喉腫痛，辛涼解表等作用，起到多靶點、多組分配伍，多通路的系統(tǒng)調(diào)控作用。

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[基金項目]江蘇醫(yī)藥職業(yè)學院自然科學研究規(guī)劃項目（20204113）;江蘇省大學生實踐創(chuàng)新項目（202012682003Y）;江蘇醫(yī)藥職業(yè)學院科技創(chuàng)新團隊資助項目（No.20188103）

[通訊作者] 裘蘭蘭，講師，藥學碩士，主要從事藥物分析研究工作