基于網(wǎng)絡藥理學探究魚腥草的作用機制及其在化妝品中的應用

武楠楠

采用網(wǎng)絡藥理學方法研究分析魚腥草的作用機制，結(jié)合市場調(diào)研總結(jié)含有魚腥草添加物的化妝品及魚腥草添加物的功效。方法：借助TCMSP平臺進行成分及靶點的挖掘，將挖掘到的靶點導入Cytoscape3.7.1軟件構建“成分-靶點”網(wǎng)絡圖，導入String11.5數(shù)據(jù)庫得到蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡，使用Metascape數(shù)據(jù)庫進行GO富集分析和KEGG信號通路富集分析。在國家藥品監(jiān)督管理局網(wǎng)站和美麗修行APP收集整理含有魚腥草添加物的化妝品并對其進一步分析。結(jié)果：經(jīng)篩選獲得魚腥草5種活性成分，155個相應靶點。GO條目6222個，其中生物過程（BP）為4903個，分子功能條目（MF）832個，細胞組成（CC）條目214個;KEGG通路236條。結(jié)論：揭示了魚腥草具有多成分、多靶點、多通路的作用特點，可以作用于炎癥、氧化應激、細胞衰老及癌癥發(fā)生等通路。

關鍵詞：魚腥草;網(wǎng)絡藥理學；化妝品；作用機制

魚腥草（HouttuyniaeHerba），因具有特殊的腥臭味，所以被稱為魚腥草。其主要成分是揮發(fā)油，此外還含有多種活性成分，是雙子葉植物三百草科蕺菜屬的一種草本植物[1，2]，其廣泛分布于陜西、甘肅及長江流域以南各地。據(jù)中國藥典記載，魚腥草不僅具有食用價值，而且具有較高的藥用價值，如抗炎抗菌、抗糖化、抑制癌癥的發(fā)生等功效[3]。

近年來，相關實驗研究表明魚腥草中含有大量黃酮類化合物，具有抗氧化、抗衰老和抗病毒等作用[4，5]。目前，魚腥草已經(jīng)被廣泛應用在食品、醫(yī)藥、保健和化妝品等行業(yè)。

網(wǎng)絡藥理學（Networkpharmacology）集合了高通量的數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)庫檢索、數(shù)據(jù)挖掘、靶點預測等多種研究手段。基于網(wǎng)絡藥理學可以反映化合物與靶點之間復雜的相互作用，可以探究靶點作用的生物化學途徑[6]。

據(jù)《美國美妝行業(yè)透明度感知評估報告》，超過72%的消費者希望品牌能主動解釋產(chǎn)品成分的功效情況，而超過60%的消費者希望品牌標明產(chǎn)品成分的來源。因此，基于消費者對產(chǎn)品成分安全和成分信息透明化需求的日益攀升，“成分黨”應運而生[7]。目前，消費者越來越關注化妝品中的植物成分，如前段時間消費者比較關注的成分有大麻提取物、積雪草提取物、馬齒莧提取物等。本研究選取的植物為魚腥草，旨在發(fā)掘其作用機制，并對市場上含有魚腥草添加物的化妝品進行調(diào)研。

01材料和方法

1.1活性成分篩選

在TCMSP（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）數(shù)據(jù)庫，依據(jù)成分藥物動力學參數(shù)進行魚腥草成分的篩選，篩選條件設置為藥物口服生物利用度（oralbioavailability，OB）≥30%，藥物相似性（drug-likeness，DL）≥0.18[6-10]。

1.2活性成分靶點預測

將經(jīng)過篩選獲得的魚腥草成分借助TCMSP（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）數(shù)據(jù)庫獲得成分所對應的靶點名稱（targetname），查重，刪除重復靶點名稱，使用UniProt（https：//www.uniprot.org/）數(shù)據(jù)庫，限定物種為“human”，確定靶點名稱的UniProt號并將其轉(zhuǎn)換為基因名稱（genename）。

1.3成分-靶點網(wǎng)絡圖構建

將魚腥草所獲得的成分和相關靶點導入Cytoscape3.7.1軟件，構建“成分-靶點”網(wǎng)絡圖進行可視化。

1.4PPI網(wǎng)絡構建

將魚腥草相關靶點蛋白上傳至string11.5數(shù)據(jù)庫（https：//cn.string-db.org/），限定物種為“Homosapiens”，設置score＞0.400，獲得蛋白相互作用信息。將得到的數(shù)據(jù)導入Cytoscape3.7.1軟件構建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡（Protein-proteininteraction，PPI），使用該軟件NetworkAnalysis功能進行網(wǎng)絡分析，由于自由度（degree）和介數(shù)（betweenness）是衡量節(jié)點在所構建網(wǎng)絡圖的兩個重要網(wǎng)絡拓撲參數(shù)，數(shù)值越大，則表示該節(jié)點為“核心靶點”的可能性越大[8]。因此選擇自由度和介數(shù)均在均值之上的靶點作為其“核心靶點”。

1.5GO生物過程以及KEGG通路富集分析

將魚腥草的靶點導入Metascape（https：//metascape.org/gp/index.html）數(shù)據(jù)庫，設定閾值為“homosapiens”，對PPI網(wǎng)絡中的蛋白分別進行GO與KEGG通路富集分析，限定只展示P<0.01、最小計數(shù)為3且富集因子>1.5的結(jié)果。GO生物過程分析包括3個方面：細胞組分（cellcomponent，CC）、分子功能（molecularfunction，MF）和生物學過程（biologicalprocess，BP）。

1.6含魚腥草添加物的化妝品的市場調(diào)研

結(jié)合《已使用化妝品原料目錄》（2021年版）整理與魚腥草相關的原料。在國家藥品監(jiān)督管理局（https：//www.nmpa.gov.cn/）網(wǎng)站和美麗修行AAP收集整理添加魚腥草的化妝品并分析魚腥草添加物在化妝品中的作用。

02結(jié)果

2.1魚腥草活性成分篩選及靶點獲取

TCMSP共篩選得到魚腥草活性成分5種，表1提示魚腥草中具有較好DL和OB的化合物包括異熱馬酮、山柰酚、黃夾次苷丙_qt、菠菜甾醇、槲皮素。山柰酚屬于黃酮醇類，具有抗菌的功效，對黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、傷寒桿菌等均有抑制作用，此外，還具有抗炎、抗氧化、抗癌等功效[9]。菠菜甾醇屬于為甾體類化合物中植物甾醇類。槲皮素屬黃酮類化合物，具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用外，還具有廣譜抑菌活性，對包括金黃色葡萄球菌在內(nèi)的多種細菌發(fā)揮抑制作用[10，11]。

2.2魚腥草活性成分-靶點網(wǎng)絡構建

圖1為化合物“成分-靶點“網(wǎng)絡圖，其中5個成分節(jié)點，155個為靶點節(jié)點，一共有218條邊，紅色節(jié)點代表成分，紫色節(jié)點代表靶點。

2.3魚腥草靶點PPI網(wǎng)絡構建

在String11.5數(shù)據(jù)庫獲得魚腥草155個作用靶點的靶蛋白互作關系，導入Cytoscape3.7.1軟件，依據(jù)靶點的Degree值（Degree值越高，靶點越大）構建PPI網(wǎng)絡（圖2），共得到1731條不同靶點之間的連線。依據(jù)自由度（degree）和介數(shù)（betweenness）篩選魚腥草的核心靶點，篩選條件為degree>22.78，betweenness>169.54，一共篩選出40個核心靶點，分別為MAPK8、MMP9、NOS2、CASP3、FOS、ICAM1、CCND1、SERPINE1、MMP2、MAPK1、STAT1、RELA、HSP90AB1、MYC、TP53、PTGS2、VEGFA、EGF、IL2、HMOX1、CXCL8、F2、ERBB2、AKT1、PTEN、PPARA、CAV1、NOS3、VCAM1、PPARG。

2.4魚腥草GO功能和KEGG通路富集分析

通過Metascape數(shù)據(jù)庫對魚腥草的155個作用靶點進行KEGG通路富集分析，共涉及236條通路，以通路的顯著性P<0.01為篩選條件，將排名前20的通路進行可視化，見圖3。KEGG結(jié)果顯示，魚腥草的主要通路有癌癥的途徑（Pathwaysincancer）、AGERAGE信號通路在糖尿病并發(fā)癥中的作用（AGE-RAGEsignalingpathwayindiabeticcomplications）、細胞衰老（Cellularsenescence）、脂質(zhì)和動脈粥樣硬化（Lipidandatherosclerosis）、細胞凋亡-多種物種（Apoptosis-multiplespecies）等。

對魚腥草的155個作用靶點進行GO功能富集分析，包括生物過程（BP）、細胞組分（CC）以及分子功能（MF）。共獲得6222條GO功能富集條目，其中BP條目最多，共有4903個，主要集中在對無機物的反應（responsetoinorganicsubstance）、對氧化水平降低的反應（responsetodecreasedoxygenlevels）、對脂多糖的反應（responsetolipopolysaccharide）、對異種刺激的反應（responsetoxenobioticstimulus）、炎癥反應（inflammatoryresponse）。CC相關條目有214個，主要涉及細胞膜筏（membraneraft）、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)復合物（transcriptionregulatorcomplex）、細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix）。MF相關條目有832個，主要涉及DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合（DNA-bindingtranscriptionfactorbinding）、蛋白質(zhì)結(jié)構域特異性結(jié)合（nuclearreceptoractivity）、蛋白激酶結(jié)合（proteindomainspecificbinding）、氧化還原酶活性（proteinkinasebinding）、細胞因子受體結(jié)合（oxidoreductaseactivity）等。將排名前20的條目進行可視化，如圖3-6所示

2.5含魚腥草添加物的化妝品分析

《已使用化妝品原料目錄（2021年版）》中收錄了兩種與魚腥草有關的原料，分別是魚腥草（HOUTTUYNIACORDATA）粉（HOUTTUYNIACORDATAPOWDER）和魚腥草（HOUTTUYNIACORDATA）提取物（HOUTTUYNIACORDATAEXTRACT）[12]。魚腥草（HOUTTUYNIACORDATA）粉為固體粉末，具有抗炎抗菌功效，對金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌和流感桿菌有明顯的抑制效果。魚腥草（HOUTTUYNIACORDATA）提取物來源于魚腥草，含有揮發(fā)油、槲皮素和蕓香甙等組分，具有清熱解毒、抗炎抗菌和清癰排膿的功效。在日化產(chǎn)品中可作為皮膚調(diào)理劑使用，維持肌膚健康狀態(tài)[13]。

在國家藥品監(jiān)督管理局網(wǎng)站和美麗修行APP上收集到含有魚腥草添加物的化妝品，見表2。含魚腥草添加物的化妝品在中國、日本和韓國的化妝品中較為常見，其在化妝品中主要是作為皮膚調(diào)理劑。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)香港珍卡爾品牌的化妝品中添加魚腥草（Houttuyniacordatathunb），但在《已使用化妝品原料目錄》（2021年版）中并沒有收錄這種原料。

03討論

研究通過構建魚腥草的“成分-靶點”網(wǎng)絡和PPI網(wǎng)絡，對魚腥草的作用機制進行探究。結(jié)果顯示，魚腥草的前3個核心靶點為AKT1、TP53、VEGFA，其中AKT1與癌癥發(fā)生有著密切的關系[14]。TP53是人體內(nèi)重要的抑癌基因，不僅可以阻止腫瘤細胞分裂，還可以修復正常的DNA損傷[15]。VEGFA是血管內(nèi)皮生長因子，該因子能有效促進血管再生[16]。再結(jié)合KEGG富集分析，魚腥草的作用靶點可以作用于癌癥、細胞衰老、糖尿病的發(fā)生等途徑，表明魚腥草可以作用于癌癥發(fā)生通路，起到抑制癌癥的作用，還可以起到抗衰以及抗糖化的作用。GO富集分析表明魚腥草具有抗氧化應激和抗炎等作用。市場調(diào)研顯示魚腥草添加物在化妝品中主要是作為皮膚調(diào)理劑，發(fā)揮祛痘和抗衰的功效。由此可以認為，通過網(wǎng)絡藥理學檢索得到的作用機制和含魚腥草成分的化妝品功效宣稱具有一致性。綜合網(wǎng)絡藥理學及市場調(diào)研，可初步得知，魚腥草添加物作為皮膚調(diào)理劑可以發(fā)揮祛痘、抗氧化、抗衰老和抗糖化等功效。

04展望

魚腥草作為一種中草藥，不僅在醫(yī)療領域發(fā)揮著功效，還被開發(fā)應用于化妝品中，在化妝品中起到抗炎、抗菌、抗氧化等作用。我國植物資源豐富，而且我國也鼓勵化妝品行業(yè)結(jié)合我國傳統(tǒng)優(yōu)勢項目和特色植物資源研究開發(fā)化妝品[17]。這表明，以魚腥草為代表的中草藥成分在化妝品行業(yè)存在巨大的發(fā)展?jié)摿Α１疚牟捎玫木W(wǎng)絡藥理學可以作為篩選方法，為中草藥在化妝品中的應用提供理論依據(jù)。