基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探究薄荷治療口腔扁平苔蘚的作用機(jī)制

王麗麗，孫 麗，管 藝，張 帆，高 雷（通訊作者）

（安徽醫(yī)科大學(xué)合肥口腔臨床學(xué)院<合肥市口腔醫(yī)院>藥劑科 安徽 合肥 230001）

口腔扁平苔蘚（oral lichen planus, OLP），是一種與自身免疫相關(guān)的口腔黏膜病，病變通常發(fā)生在頰黏膜，多為對(duì)稱發(fā)生，病損由白色丘疹排列成網(wǎng)狀、環(huán)狀、樹枝狀、或斑塊狀，可伴有基地黏膜充血、糜爛，并伴發(fā)局部刺激痛、自發(fā)痛、燒灼感等不適癥狀[1]。因病程存在慢性遷延反復(fù)發(fā)作或久治不愈的特點(diǎn)，給患者帶來身心上的痛苦，導(dǎo)致生活質(zhì)量降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界OLP 發(fā)病率為0.5%～2.0%，中老年婦女中發(fā)病率更高[2]。薄荷為唇形科植物薄荷Mentha haplocalyx Briq 的干燥地上部分，屬藥食同源植物，味辛，性涼，具有疏風(fēng)、散熱、疏肝、辟穢、解毒的功效，常用于外感風(fēng)熱、頭痛目赤、咽喉腫痛、食滯氣脹、口瘡、牙痛、瘡疥等癥的治療[3-4]。本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法，篩選出薄荷的活性成分，找到其對(duì)應(yīng)的疾病靶標(biāo)，進(jìn)而探究其作用機(jī)制，為使用薄荷治療口腔扁平苔蘚提供依據(jù)[5]。

1.資料與方法

1.1 薄荷活性成分的篩選

依據(jù)中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(tái)（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, TCMSP），收集薄荷所有的已知活性成分，并以化合物的口服利用度（OB）和類藥性（DL）為篩選參數(shù)，篩選出同時(shí)滿足OB ≥30%和DL ≥0.18 的化學(xué)成分作為薄荷的潛在活性成分。

1.2 薄荷有效成分-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

利用TCMSP 數(shù)據(jù)庫功能預(yù)測(cè)功能（Targets information），收集薄荷有效活性成分的作用靶點(diǎn)。應(yīng)用GeneCard 數(shù)據(jù)庫，以“oral lichen planus”為關(guān)鍵詞，將搜索結(jié)果導(dǎo)出，即為與OLP 相關(guān)的靶向基因。將薄荷有效成分中可能具有治療OLP 的有效成分，導(dǎo)入到網(wǎng)絡(luò)繪圖軟件Cytoscape 中，找出有效成分和靶點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建可視化的有效成分-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。

1.3 靶點(diǎn)蛋白互作（PPI）網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

將薄荷成分的相關(guān)靶點(diǎn)導(dǎo)入U(xiǎn)niprot 數(shù)據(jù)庫，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲取其對(duì)應(yīng)的基因簡稱，再導(dǎo)入至STRING 數(shù)據(jù)庫，獲得各靶點(diǎn)間相互作用關(guān)系，篩選可靠性評(píng)分≥0.7 的相互作用關(guān)系導(dǎo)入Cytoscape 軟件，構(gòu)建靶點(diǎn)間的相互作用網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治觥?/p>

1.4 核心靶標(biāo)信號(hào)通路富集分析

將核心靶點(diǎn)導(dǎo)入DAVID 數(shù)據(jù)庫，設(shè)置物種和基因背景為人，進(jìn)行KEGG 代謝通路分析和GO 富集分析。

2.結(jié)果

2.1 活性成分的篩選

通過TCMSP 數(shù)據(jù)庫以“薄荷”為關(guān)鍵詞共檢索到164 個(gè)活性成分，其中符合OB ≥30%和DL ≥0.18 篩選條件的有效活性成分共10 個(gè)，分別為：金桔苷、金合歡素、蒙花苷、香葉木素、谷甾醇、柚皮素、蘆薈大黃素、圣草酚、芫花素、木樨草素。

2.2 活性成分的靶點(diǎn)確定

從薄荷篩選到的10 個(gè)有效成分中，有9 個(gè)有效成分具有對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)，共116 個(gè)，見圖1。其中黃色節(jié)點(diǎn)為薄荷有效成分，其余為有效成分的對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)。

圖1 薄荷活性成分-靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖

2.3 活性成分-靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

在STRING 11.0 平臺(tái)構(gòu)建靶蛋白相互作用（Protein-Protein interaction, PPI）網(wǎng)絡(luò)，物種設(shè)置為人類（Homo sapiens），最低相互作用閾值設(shè)置為高信度（High confidence）0.7，去除孤立靶點(diǎn)，其余參數(shù)保持為默認(rèn)。將得到的基因數(shù)據(jù)導(dǎo)入cytoscape 軟件，進(jìn)行可視化處理。

2.4 GO 富集分析

將篩選出的116 個(gè)作用靶點(diǎn)導(dǎo)入Metascape 軟件，進(jìn)行基因本體功能分析。篩選出靶點(diǎn)蛋白在分子功能（MF）、生物學(xué)進(jìn)程（BP）和細(xì)胞組分（CC）3 個(gè)方面聯(lián)系較密切的通路途徑。結(jié)果顯示，涉及CC 過程的條目為21 條，根據(jù)count 值大小，由高到低前5 位的是，細(xì)胞核，細(xì)胞液，細(xì)胞質(zhì)，胞外體和細(xì)胞外空隙。涉及MF的條目為23 條，根據(jù)count 值大小，由高到低前5 位分別是ATP 結(jié)合，蛋白質(zhì)同源二聚化活性，DNA 結(jié)合，細(xì)胞因子活性和蛋白質(zhì)異構(gòu)化活性。涉及BP 的條目為118 條，根據(jù)count 值大小，由高到低前5 位分別是RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控，DNA 轉(zhuǎn)錄模板，缺乏配體的外源凋亡信號(hào)通路，炎癥反應(yīng)和膽固醇代謝過程。

2.5 KEGG 通路分析

將116 個(gè)潛在作用靶點(diǎn)導(dǎo)入到Metascape 數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行KEGG 通路富集分析，得到7 條信號(hào)通路根據(jù)count值大小，由高到低分別為抗腫瘤信號(hào)通路，乙肝通路，F(xiàn)oxO 信號(hào)通路，前列腺癌通路，T 細(xì)胞受體信號(hào)通路，非小細(xì)胞肺癌通路，膀胱癌通路。由此可見，薄荷可通過調(diào)節(jié)多條通路發(fā)揮治療OLP 的作用。

3.討論

通過GO 富集和KEGG 富集結(jié)果顯示，薄荷潛在作用在生物過程中可能與抗腫瘤信號(hào)通路，乙肝通路，F(xiàn)oxO 信號(hào)通路高度相關(guān)。OLP 為口腔鱗狀細(xì)胞癌早期病變[6]，薄荷通過抗腫瘤信號(hào)途徑控制OLP 的進(jìn)一步發(fā)展。Hepatitis B 的感染往往伴隨血管損傷與炎癥免疫反應(yīng)[7]，OLP 在發(fā)生發(fā)展時(shí)往往也通過創(chuàng)傷的不斷擴(kuò)大而伴隨嚴(yán)重的血管損傷[8]，這正與乙肝通路保持一致。已知FoxO 可促進(jìn)抗氧化酶的表達(dá)[9]，抗氧化酶在治療OLP中往往也發(fā)揮著巨大作用[10]。在細(xì)胞組分功能方面主要富集于細(xì)胞核、細(xì)胞液和細(xì)胞質(zhì)中；在分子功能方面主要依賴于ATP 結(jié)合，蛋白質(zhì)同源二聚化活性與DNA 結(jié)合；在生物學(xué)進(jìn)程方面與RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控，DNA 轉(zhuǎn)錄模板，缺乏配體的外源凋亡信號(hào)通路高度相關(guān)。

綜上所述，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法研究薄荷治療OLP的潛在作用機(jī)制，從而探明了薄荷在治療OLP 的作用靶點(diǎn)及信號(hào)通路，并明確了薄荷通過多種活性成分對(duì)多種靶點(diǎn)發(fā)揮其治療OLP 的作用機(jī)制。

圖2 薄荷治療口腔扁平苔蘚預(yù)測(cè)靶點(diǎn)高置信度PPI 網(wǎng)絡(luò)