基于疏肝解郁功效的逍遙散寒苦肝和溫辛肝性效關系研究

師建茹，高耀，趙慧亮，田俊生*，武嫣斐*

(1. 山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院, 山西 太原 030001；2. 山西大學 中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心，山西 太原 030006)

抑郁癥是以情緒異常低落為主要臨床表現(xiàn)的精神疾病，嚴重者可能導致自殺，具有發(fā)病率、復發(fā)率、致殘率高等特點，到2030年將成為全球僅次于缺血性心臟病的第二位疾病負擔源，其危害已引起全世界醫(yī)藥衛(wèi)生界的重視[1-2]。對個人而言，其年患病率為6.6%，而終身患病率高達 16.2%[3]。目前臨床多用西藥治療，但有一定的毒副作用。因此，尋找有效、安全、依從性好的治療方法受到人們的普遍關注。

抑郁癥多歸屬于中醫(yī)“郁證”范疇，《醫(yī)碥》言“郁而不舒，則皆肝木之病?！庇纱丝梢姼闻c郁證密不可分。陳士鐸《石室秘錄》言 “夫郁者，未有不傷肝者?！睘楹笫泪t(yī)家從肝論治郁證奠定了理論基礎。葉天士《臨證指南醫(yī)案·郁》所載的醫(yī)案均屬情志之郁，治則多以舒肝理氣為主。同時有部分學者提出肝主疏泄，對于應激事件所產(chǎn)生的反應起到關鍵的調節(jié)作用，這與中醫(yī)認為肝失疏泄致抑郁癥發(fā)病的觀點不謀而合[4]。

逍遙散源于宋代《太平惠民和劑局方》，由柴胡、當歸、炒白術、茯苓、炙甘草、生姜、白芍、薄荷 8 味藥組成，具有疏肝解郁、養(yǎng)血健脾的功效，是疏肝解郁的經(jīng)典方之一。實驗研究和臨床應用均表明[5-8]，逍遙散具有確切的治療抑郁癥的作用。柴胡[9]、白芍[10]、當歸[11]、薄荷[12]單味藥也具有抗抑郁的功效。施學麗等[13]采用應用關聯(lián)規(guī)則、聚類方法等數(shù)據(jù)挖掘技術分析治療抑郁癥的中藥專利復方組方配伍規(guī)律，發(fā)現(xiàn)逍遙散為治療抑郁癥的基本方。因此，圍繞逍遙散的藥性與功效的內(nèi)在聯(lián)系研究逍遙散抗抑郁的作用機制具有重要意義。

《神農(nóng)本草經(jīng)》序錄云“藥有酸咸甘苦辛五味，又有寒熱溫涼四氣。”四氣，就是寒熱溫涼四種不同的藥性，又稱四性，反映了藥物對人體陰陽盛衰、寒熱變化的作用傾向，為藥性理論重要組成部分。藥性的寒熱溫涼是根據(jù)藥物作用于人體產(chǎn)生的不同反應和療效總結出來的，其與所治疾病的性質是相對而言的[14]。王耘等[15]提出藥性組合與功效相結合的研究思路，從藥性角度分析抗衰老中藥并闡釋不同類別的藥性特征。吳東雪等[16]以代表性中藥的活性成分作用靶標及其蛋白質-蛋白質相互作用( protein-protein interaction，PPI)網(wǎng)絡模塊的功能識別為橋梁，銜接藥性和功效，探討活血化瘀藥性效關系。侯寧等[17]進行了基于藥性組合的丹參和紅花的性效關系研究。朱艷玲[18]總結了歸肝經(jīng)藥物四性規(guī)律，歸肝經(jīng)性寒涼藥物居多，從五味分析，辛味或苦味居多；歸肝經(jīng)性溫熱藥物，從五味分析，味辛者居多。

因此，本實驗圍繞逍遙散中溫辛肝藥性、寒苦肝藥性進行分析，以逍遙散中柴胡、白芍(寒苦肝藥性、寒苦心藥性)、當歸、薄荷(溫辛肝藥性、溫辛心藥性)為研究載體，通過成分-靶點-蛋白分析，構建藥性組合PPI網(wǎng)絡，說明柴胡、白芍、當歸和薄荷同歸肝經(jīng)藥性的共性特征和寒苦藥性、溫辛藥性在發(fā)揮疏肝解郁功效上的差異，從而闡釋疏肝解郁中藥氣味組合與功效的內(nèi)在聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 研究載體的選取

中藥的性能，是指藥物與療效有關的性質與功能，四氣、五味為中藥的基本藥性。2020年版《中國藥典》[19]中記載柴胡味苦、辛，性微寒，歸肝、膽經(jīng)，功能疏散退熱，疏肝解郁，升舉陽氣；白芍味苦、酸，性微寒，歸肝、脾經(jīng)，功能養(yǎng)血調經(jīng)，斂陰止汗，柔肝止痛，平抑肝陽；當歸味甘、辛、苦，性溫，歸肝、心、脾經(jīng)，功能補血活血，調經(jīng)止痛，潤腸通便，潤燥滑腸；薄荷味辛，性溫，歸肺、肝經(jīng)，功能疏散風熱，清利頭目，利咽，透疹，疏肝行氣。肝與郁證密不可分，因此本文對肝經(jīng)進行深入的研究。本文選擇具有疏肝解郁功效的寒苦肝藥性和溫辛肝藥性作為研究載體，其中寒苦肝藥性選取了柴胡和白芍，溫辛肝藥性選取了當歸和薄荷。

1.2 中藥成分的篩選

以逍遙散中寒苦肝藥性為例，利用TCM database@Taiwan(http://tcm.cmu.edu.tw/)[20]、TCMID(http://www.megabionet.org/tcmid/)[21]、BATMAN-TCM(http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/)[22]數(shù)據(jù)庫結合文獻挖掘的方法收集柴胡、白芍的主要化學成分，匯總得到寒苦肝藥性中柴胡和白芍的主要有效成分。同理可獲取溫辛肝組合中藥當歸和薄荷的主要有效成分。

1.3 藥性組合靶點網(wǎng)絡的預測

應用BATMAN-TCM 分析平臺，在線獲取逍遙散中寒苦肝藥性中柴胡和白芍主要有效成分的靶點信息，并選擇其中高可信度的蛋白作為候選靶點(prediction score cutoff >20)。由于檢索到的藥物靶點存在命名不規(guī)范等問題，因此，本實驗使用 UniProt 數(shù)據(jù)庫中 UniProtKB 搜索功能(http://www.uniprot.org/，Update in 2014-04-10)，通過輸入蛋白名稱并限定物種為人，將檢索得到的所有蛋白校正為其官方名稱(official symbol)，經(jīng)上述數(shù)據(jù)庫檢索和轉化操作，獲取與活性成分相關的靶點信息。同理可獲取逍遙散中溫辛肝藥性中中藥當歸和薄荷的主要有效成分靶點。

1.4 藥性組合靶點網(wǎng)絡的構建

將靶點信息整合后導入Cytoscape 3.5.1 平臺，應用Advanced Network Merge 插件[23]中的Union計算得到全集網(wǎng)絡，即逍遙散中寒苦肝藥性靶點網(wǎng)絡；同理構建逍遙散中溫辛肝藥性靶點網(wǎng)絡。應用Advanced Network Merge插件中的Intersection和Difference計算對上述2個藥性組合靶點網(wǎng)絡取交、補集，分別得到交集靶點群為2個藥性組合共有靶點集，即逍遙散中歸肝經(jīng)藥性的作用靶點群，補集部分分別為逍遙散中寒苦藥性的獨特靶點群和溫辛藥性的獨特靶點集。通過對2個藥性組合靶點網(wǎng)絡的交補集進行分析，可以對比解析逍遙散中歸肝經(jīng)藥性的共性特征和寒苦藥性疏肝解郁藥的特異性特征及溫辛藥性疏肝解郁的特異性特征。

1.5 藥性組合靶點網(wǎng)絡的構建

使用Metascape數(shù)據(jù)庫[24]對藥性組合蛋白進行京都基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes， KEGG )通路分析，設置閾值P< 0.01，篩選出排名靠前的 KEGG 通路。Metascape 采用一種啟發(fā)式算法從得到的簇中選擇信息量最大的術語。KEGG通路P值越小，標記的顏色越深。節(jié)點可以通過其群集ID或其P值進行著色。邊緣連接相似的術語越多，相似性越高。分別構建逍遙散中歸肝經(jīng)藥性靶點網(wǎng)絡、寒苦藥性靶點網(wǎng)絡和溫辛藥性靶點網(wǎng)絡并進行功能分析。對上述功能注釋進行分類和對比，結合文獻及數(shù)據(jù)庫，研究逍遙散中歸肝經(jīng)藥性的共性特征及寒苦藥性、溫辛藥性的特異性特征。同時，基于中藥藥性理論，結合文獻中對靶點和模塊的現(xiàn)代藥理學研究，分析逍遙散中疏肝解郁中藥的化學和生物學基礎，闡釋藥性與功效的內(nèi)在聯(lián)系。本文具體技術路線見圖1。

圖1 逍遙散中寒苦肝和溫辛肝性效關系研究技術路線圖Fig.1 Technical roadmap for the nature-effect relationship research of cold bitter and warm pungent medicinal properties of Xiaoyaosan

2 結果

2.1 藥性組合成分和靶點信息

通過 TCM database@Taiwan、TCMID 和BATMAN-TCM 等數(shù)據(jù)庫及文獻挖掘，篩選高可信度的蛋白作為候選靶點，去除沒有對應靶點的成分。篩選結果：柴胡共 67 個成分，白芍共 18 個成分，當歸共 97 個成分，薄荷共 23 個成分，共獲得 85 個逍遙散中寒苦肝藥性有效成分和 116 個溫辛肝藥性有效成分。作用靶點來源于BATMAN-TCM 分析平臺，去除重復靶點，共獲取逍遙散中寒苦肝藥性作用靶點 1127 個，溫辛肝藥性作用靶點 1389 個，部分靶點信息見表 1。經(jīng)篩選后 2 個藥性的有效成分個數(shù)存在差異，但以相同方法獲取靶點后，2 個藥性組合的靶點數(shù)相當，對后續(xù)的網(wǎng)絡構建和模塊識別影響較小，故有效成分數(shù)量的差異，對最終的分析結果無較大影響。

表1 逍遙散中藥性組合的部分靶點信息Table 1 Partial target information of drug combinations in Xiaoyaosan

2.2 藥性組合PPI網(wǎng)絡的構建

搜索 STRING 數(shù)據(jù)庫，獲取各靶點相關的PPI信息。以交集逍遙散中苦肝藥性靶點網(wǎng)絡為例，將靶點網(wǎng)絡的PPI信息導入 Cytoscape 3.5.1，取最大連通子圖為歸肝經(jīng)藥性的PPI網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡包含 946 個節(jié)點、6748 條邊。同理，構建逍遙散中寒苦藥性靶點的PPI網(wǎng)絡和溫辛藥性靶點的PPI網(wǎng)絡。其中逍遙散中寒苦藥性靶點的PPI網(wǎng)絡包括28個節(jié)點、24條邊；溫辛藥性靶點的PPI網(wǎng)絡包含 274 個節(jié)點、899 條邊。

2.3 不同組合藥性PPI網(wǎng)絡的功能分析

通過 Metascape 對不同組合藥性PPI網(wǎng)絡進行KEGG功能分析，其中，逍遙散中歸肝經(jīng)藥性PPI網(wǎng)絡主要通過調節(jié)神經(jīng)活性配體-受體相互作用、鈣信號通路、cAMP 信號通路、多巴胺能突觸、血清素能突觸、膽堿能突觸、酪氨酸代謝、味覺傳導、嘌呤代謝、TRP通道的炎性介質調節(jié)、MAPK 信號通路、色氨酸代謝、肌萎縮側索硬化、Rap1 信號通路、精氨酸和脯氨酸代謝、甾體激素生物合成等發(fā)揮疏肝解郁的功效。如圖 2 所示。

圖2 逍遙散中歸肝經(jīng)藥性KEGG通路圖Fig.2 KEGG pathway of the liver meridian medicinal property of Xiaoyaosan

逍遙散中寒苦藥性PPI網(wǎng)絡主要通過調節(jié)膽汁分泌、MAPK 信號通路、IgA 產(chǎn)生的腸道免疫網(wǎng)絡、催產(chǎn)素信號通路、Hipp 信號通路、HIF-1 信號通路、胰島素抵抗、心肌細胞腎上腺素能信號通路等發(fā)揮疏肝解郁的功效，如圖3所示。

圖3 逍遙散中寒苦藥性KEGG 通路圖Fig.3 KEGG pathway of the cold bitter medicinal property of Xiaoyaosan

逍遙散中溫辛藥性PPI網(wǎng)絡主要通過調節(jié)神經(jīng)活性配體-受體相互作用，半胱氨酸和蛋氨酸代謝，嘧啶代謝，cAMP信號通路，氨基酸生物合成，維生素消化和吸收，纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸降解，神經(jīng)營養(yǎng)因子信號通路，腎素-血管緊張素系統(tǒng)，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，膽堿能突觸，甘油磷脂代謝等發(fā)揮疏肝解郁的功效，如圖 4 所示。

圖4 逍遙散中溫辛藥性KEGG 通路圖Fig.4 KEGG pathway of the warm symplectic medicinal property of Xiaoyaosan

從統(tǒng)計分析結果可以看出(表2)，逍遙散中寒苦藥性PPI網(wǎng)絡和溫辛藥性PPI網(wǎng)絡均與維生素轉運、胰島素抵抗有關。溫辛藥性、歸肝經(jīng)藥性和溫辛藥性PPI網(wǎng)絡均與神經(jīng)活性配體-受體相互作用、cAMP 信號通路、膽堿能突觸有關。逍遙散中寒苦藥性、歸肝經(jīng)藥性和溫辛藥性PPI網(wǎng)絡均與 MAPK 信號通路、腎上腺素能信號通路的反應有關。逍遙散中寒苦藥性、溫辛藥性和歸肝經(jīng)藥性PPI網(wǎng)絡均與行為學有關。逍遙散中疏肝解郁中藥可以通過影響上述信號通路等發(fā)揮抗抑郁的作用。因此推測這3個PPI網(wǎng)絡中的中藥可能具有預防和治療抑郁癥的作用。

表2 逍遙散中不同藥性的功能列表Table 2 A list of functions of different medicinal properties of Xiaoyaosan

進一步對逍遙散中寒苦肝藥性和溫辛肝藥性性效關系進行梳理，如圖5所示。逍遙散中寒苦藥性蛋白PPI網(wǎng)絡的通路富集發(fā)現(xiàn)，逍遙散中寒苦藥性對應的功能包括能量代謝和炎癥反應；逍遙散中溫辛藥性PPI網(wǎng)絡的通路富集發(fā)現(xiàn)，逍遙散中溫辛藥性對應的功能包括神經(jīng)營養(yǎng)和氨基酸代謝。逍遙散中歸肝經(jīng)藥性PPI網(wǎng)絡的通路富集發(fā)現(xiàn)，逍遙散中歸肝經(jīng)藥性蛋白對應的功能包括神經(jīng)遞質、信號通路和內(nèi)分泌。由此發(fā)現(xiàn)，不同藥性網(wǎng)絡對應不同的功能，這些功能可能在逍遙散抗抑郁中發(fā)揮重要的作用。

圖5 逍遙散中寒苦肝藥味和溫辛肝藥味性效關系Fig.5 The relationship between the taste of cold and bitter liver medicine and the taste of warm pungent liver medicine of Xiaoyaosan

3 討論

PPI網(wǎng)絡是由各個蛋白質之間的相互作用組成的，這些蛋白參與生命過程的許多方面，例如生物信號傳遞、基因表達的調控、能量代謝等。對生物系統(tǒng)中大量PPI的分析有助于理解疾病發(fā)病的復雜機理以及藥物治療疾病的復雜機制。本研究通過數(shù)據(jù)庫檢索獲取逍遙散中溫辛肝藥性、寒苦肝藥性的主要有效成分及作用靶點，對藥性PPI網(wǎng)絡進行功能注釋和統(tǒng)計分析。該研究從分子網(wǎng)絡水平闡釋了逍遙散中歸肝經(jīng)藥性的共性特征和寒苦藥性、溫辛藥性的特異性特征。

歸肝經(jīng)藥物的性效規(guī)律與肝臟生理功能、病理特點關系密切。實驗結果表明，逍遙散歸肝經(jīng)藥性PPI網(wǎng)絡主要通過 HTR2B 等靶點參與神經(jīng)遞質、信號通路、內(nèi)分泌發(fā)揮疏肝解郁的功效[25]。因此推測出逍遙散歸肝經(jīng)藥性PPI網(wǎng)絡具有疏肝解郁的功效。

歸肝經(jīng)藥性寒涼的藥物味苦者最多，性寒味苦者清熱解毒的作用更大，治療熱性和熱毒病證，同時還具有清熱利濕、利水、止痛等的功效。實驗結果表明，逍遙散寒苦藥性網(wǎng)絡通過 CREBRF 等靶點參與能量代謝、炎癥反應發(fā)揮疏肝解郁的功效[26-27]，所以可以推測出逍遙散寒苦藥性PPI網(wǎng)絡具有疏肝解郁的功效。

歸肝經(jīng)藥性溫熱的藥物味辛者最多，最明顯的功效是祛風、除濕、強筋骨、止痛，反映出辛能行能散，還具有活血化瘀、行氣的功效。實驗結果表明，逍遙散中溫辛藥性主要通過 ADCY5等靶點參與神經(jīng)營養(yǎng)、氨基酸代謝發(fā)揮疏肝解郁的功效[28]。所以可以推測出逍遙散中溫性藥性PPI網(wǎng)絡具有疏肝解郁的功效。

雖然，逍遙散中寒苦藥性PPI網(wǎng)絡和溫辛藥性PPI網(wǎng)絡通過不同的靶點共同參與調節(jié)細胞對胰島素抵抗等生命過程而發(fā)揮作用，但從功能分析結果可以發(fā)現(xiàn)兩者是通過不同的靶點發(fā)揮作用的。本文通過構建逍遙散中溫苦肝藥性、寒苦肝藥性兩個藥性組合中藥成分的PPI網(wǎng)絡，并基于模塊聚類分析方法對這兩個藥性PPI網(wǎng)絡的交補集進行綜合分析，從分子網(wǎng)絡水平說明了逍遙散中歸肝經(jīng)藥性的中藥可能具有神經(jīng)遞質、信號通路、內(nèi)分泌等疏肝解郁功效。

逍遙散中寒苦藥性PPI網(wǎng)絡通過調節(jié)能量代謝、炎癥反應發(fā)揮功效。逍遙散中溫辛藥性PPI網(wǎng)絡具有調節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)、氨基酸代謝等功效，其中寒苦藥性PPI網(wǎng)絡和溫辛藥性PPI網(wǎng)絡通過不同的靶點共同參與調節(jié)細胞對胰島素抵抗等生命過程而發(fā)揮作用?！案斡簟笔清羞b散應用的基礎，這些重要的生物學功能與藥性的關系用現(xiàn)代科學術語闡明了逍遙散疏肝解郁功效的科學內(nèi)涵，為逍遙散中的藥性與功效的內(nèi)在聯(lián)系研究提供了新思路和方法。