基于網(wǎng)絡(luò)藥理學方法挖掘中藥治療卵巢功能減退的研究進展

劉 洋,韓布威,葛 航,羅 蓉,王 宇,,吳效科

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學,黑龍江 哈爾濱 150040;2. 黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

卵巢作為性腺器官對女性一生都至關(guān)重要,主要分泌雌孕激素以及少量的雄激素。卵巢儲備功能減退(diminished ovarian reserve,DOR)、早發(fā)性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency,POI)以及卵巢早衰(premature ovarian failure,POF)是女性常見的內(nèi)分泌疾病。根據(jù)陳子江等[1]在《中華婦產(chǎn)科雜志》上發(fā)表的共識中指出DOR的概念為卵母細胞的數(shù)量減少和(或)質(zhì)量下降,同時伴有抗繆勒管激素水平降低、竇卵泡計數(shù)減少、FSH 水平升高。POF和POI在臨床表現(xiàn)上基本沒有區(qū)別,常指女性40歲之前出現(xiàn)月經(jīng)稀發(fā)或閉經(jīng),伴有高FSH及低雌激素。主要區(qū)別在于FSH水平診斷標準不同,POI的2次FSH水平>25 IU/L(間隔4周以上),而POF的2次FSH水平>40 IU/L(間隔4周以上)[2]。卵巢功能減退是一個漸進的過程,DOR、POI和POF本質(zhì)上都是卵巢功能減退,DOR是POI的先兆,POF是POI的終末階段。臨床上治療卵巢功能減退大多數(shù)采用激素替代療法(Hormone replacement therapy,HRT),但并不能從根本上改善卵巢功能,長期應(yīng)用會增加骨質(zhì)疏松、冠心病和各種癌癥等風險[3]。網(wǎng)絡(luò)藥理學作為近年來一門朝陽學科[4],在2007年由英國藥理學家率先提出,隨著人工智能以及大數(shù)據(jù)時代興起。網(wǎng)絡(luò)藥理學符合中醫(yī)整體觀念,它基于各大數(shù)據(jù)庫來整合資源,從系統(tǒng)層次和生物網(wǎng)絡(luò)的整體角度解析中藥用藥規(guī)律,為中藥復(fù)雜體系研究提供可視化分析便于理解。近年來利用網(wǎng)絡(luò)藥理學來探究中藥治療卵巢功能減退的作用機制受到廣泛關(guān)注,本文搜集并對2篇單藥、2篇藥對、15篇中藥復(fù)方相關(guān)文獻進行總結(jié)和歸納,對進一步探討中醫(yī)藥治療卵巢功能減退提供參考。

1 單味中藥治療卵巢功能減退的作用機制

1.1紫河車 童鑫等[5]獲得紫河車活性成分16個,721個靶點,作用于POF的靶點共342個。包括17-β-雌二醇、乙醇胺、雌三烯、8-脫氧-14-脫氫-Aconosine、醛固酮等有效成分,其中黃體酮的作用靶點最多,占535個靶點,17-β-雌二醇320個靶點,雌三醇268個靶點,雌酮266個靶點。得出紫河車具有豐富的甾體激素,有廣泛的治療意義,如抗炎、抗過敏、改善代謝功能等方面,通過調(diào)節(jié)性腺軸的負反饋來降低FSH水平。篩選出紫河車治療POF的關(guān)鍵靶點,涉及E1A結(jié)合蛋白P300(EP300)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(AKT1)、腫瘤蛋白質(zhì)P53(TP53)、CREB結(jié)合蛋白(CREBBP)、絲裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)、雌激素受體1(ESR1)等。這些靶點可能通過PI3K-Akt/mTOR、cAMP、MAPK等信號通路發(fā)揮對類固醇激素反應(yīng)、對肽激素反應(yīng)、腺體發(fā)育、脂質(zhì)代謝過程的調(diào)節(jié)等生物學作用。PI3K-Akt/mTOR信號通路廣泛存在于細胞中,參與細胞的生長、增殖和分化,有研究表明電針可以激活PI3K-Akt/mTOR信號通路,降低通路蛋白的磷酸化,使血清抗苗勒激素(AMH)、雌二醇(E2)、卵泡生成激素(FSH)、黃體生成激素(LH)水平恢復(fù),具有保護卵巢提高生育的功能[6]。黃體酮與FSH協(xié)同通過PI3K/AKT和MAPK信號通路調(diào)節(jié)卵泡生長,MAPK和PI3K/AKT信號通路在黃體酮介導(dǎo)的顆粒細胞增殖抑制和卵泡生長調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用[7]。FSH通過PKA、PI3K、AKT p38-MAPK和ERK1/2等信號通路調(diào)節(jié)卵泡顆粒細胞的生長和分化,在體內(nèi)和體外實驗中證實了FSH可以通過PI3K/AKT途徑下調(diào)P53上調(diào)凋亡調(diào)節(jié)因子(PUMA)重組蛋白的表達,從而抑制活性氧誘導(dǎo)的細胞凋亡[8]。

1.2淫羊藿 Zhao等[9]收集到淫羊藿共23個主要成分,篩出19個主要成分符合不同中藥成分的特點,包括木犀草素、白藜蘆醇、淫羊藿A/C/E、脫水淫羊藿素等。雄激素受體(AR)、雌激素受體1(ESR1)、ESR2、激酶插入結(jié)構(gòu)域受體(KDR)、細胞色素P450家族19亞家族A成員1(CYP19A1)和雌激素相關(guān)受體γ(ESRRG)被選作淫羊藿治療卵巢早衰的關(guān)鍵靶點。GO富集分析主要涉及血管內(nèi)皮生長因子受體信號、類固醇生物合成過程、內(nèi)皮細胞增殖正調(diào)控、轉(zhuǎn)錄正調(diào)控、DNA模板、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉(zhuǎn)錄正調(diào)控等生物學過程。KEGG信號通路涉及13條通路,主要有類固醇激素生物合成、催乳素、甲狀腺激素、癌癥、雌激素等信號通路,淫羊藿治療POI主要依賴激素調(diào)節(jié)相關(guān)的信號通路。由此可知淫羊藿通過多種途徑作用于多種POI靶點。

2 中藥藥對治療卵巢功能減退的作用機制

2.1菟絲子-枸杞 李錦英等[10]篩選出菟絲子-枸杞共42種有效成分,其中菟絲子總黃酮、槲皮素和β-谷甾醇均可促進卵巢顆粒細胞產(chǎn)生雌激素[11]。構(gòu)建活性成分-疾病靶點網(wǎng)絡(luò)圖得到degree值,其中最大的為槲皮素,其次為山柰酚、谷甾醇、異鼠李素、黃豆黃素、豆甾醇、芝麻素等。槲皮素具有抗炎、抗氧化、減少卵巢組織氧化損傷等保護卵巢作用[12]。β-谷甾醇和豆甾醇都具有雌激素樣活性作用于卵巢顆粒細胞[13]。核心靶點有AKT1、TP53、VEGFA、IL-6、TNF、CASP3共6個靶點,這些靶點作用于癌癥、乙型肝炎、PI3K/AKT、MAPK、FoxO等信號通路發(fā)揮改善卵巢生長發(fā)育、顆粒細胞的增殖分化、卵母細胞的生長過程來發(fā)揮治療POF的作用?；趍iRNA靶向基因的分析表明,FoxO信號通路和細胞衰老是最豐富的信號通路[14]。FoxO信號通路的多種成分參與了顆粒細胞的凋亡和POI的發(fā)病機制[15]?？傊私z子-枸杞藥對具有治療卵巢功能減退的作用。

2.2仙茅-淫羊藿 胡長容等[16]篩選出仙茅-淫羊藿藥對共有30個活性成分、228個相關(guān)靶點,主要活性成分包括淫羊藿中的槲皮素、木犀草素、山柰酚等,篩選出AKT1、IL-6、TP53等靶點作用于癌癥途徑、AGE-RAGE、IL-17、PI3K-Akt、細胞凋亡、HIF-1、NF-κB等信號通路。NF-κB信號通路在不同類型細胞的DNA損傷反應(yīng)和凋亡中起著重要作用[17]。通過NF-κB、p53和p38信號通路可以減輕DNA損傷和細胞凋亡[18]。HIF-1信號通路與雌激素受體的表達呈正相關(guān),可能直接作用于卵巢[19]。表明“仙茅-淫羊藿”藥對具有治療卵巢功能減退的作用。

3 中藥復(fù)方治療卵巢功能減退的作用機制

3.1二仙湯 二仙湯由仙茅、淫羊藿、巴戟天、知母、黃柏和當歸共6味藥組成,伍娟娟等[20]發(fā)現(xiàn)有92種活性化合物主要包括豆甾醇、山柰酚、β-谷甾醇、木犀草素、淫羊藿苷元、槲皮素等,PTGS2、HSP90AA1、ESR1、NR3C1、MAPK14可能是二仙湯治療POF的作用靶點。利用DAVID數(shù)據(jù)庫進行GO和KEGG富集分析得到的條目比較少,GO富集分析涉及調(diào)節(jié)鈉離子轉(zhuǎn)運、多巴胺的分解過程、炎癥反應(yīng)中細胞因子產(chǎn)生的調(diào)節(jié)等,KEGG分析得到催乳素信號通路、孕激素介導(dǎo)的卵母細胞成熟、雌激素信號通路、VEGF信號通路等。李敏等[21]還發(fā)現(xiàn)GO分析涉及氧化應(yīng)激反應(yīng)、類固醇激素反應(yīng)、對脂多糖的反應(yīng)、對細菌炎性分子的反應(yīng)等生物過程,KEGG涉及PI3K-AKT、MAPK、TNF以及糖尿病中并發(fā)癥AGE-RAGE等信號通路。與李煜等[22]的研究結(jié)果有相似之處,將槲皮素、木犀草素、山柰酚和脫水淫羊藿素與核心靶點RB1、TP53、CDKN1A和AKT1做分子對接,結(jié)果具有較好的結(jié)合活性。由此可證實了二仙湯具有多成分-多靶點-多途徑作用于卵巢。

3.2桃紅四物湯加味 桃紅四物湯加味由白芍、黃精、丹參、桃仁、地黃、山茱萸、川芎、當歸和枸杞子共9味藥組成,Yuan等[23]收集到247個藥物靶點以及754個POF相關(guān)靶點,GO分析包括正向調(diào)節(jié)途徑受限的SMAD蛋白磷酸化、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控、對藥物的反應(yīng)、Smad蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA模板轉(zhuǎn)錄的正向調(diào)控等生物學過程。KEGG通路富集分析包括經(jīng)TGF-β、foxO、卵巢類固醇激素合成、TNF、催乳素、細胞凋亡、PI3K-Akt、T細胞受體、類固醇激素生物合成、缺氧誘導(dǎo)因子-1、細胞因子-細胞因子受體相互作用、神經(jīng)營養(yǎng)因子、p53、NF-κB等信號通路。并用動物實驗驗證能顯著促進POF小鼠TGF-β-1/Smads信號通路的傳遞,從而促進顆粒細胞的增殖和分化。

3.3五子衍宗丸 鐘靜文[24]研究得出五子衍宗丸中枸杞子、菟絲子、覆盆子、五味子、車前子,共68種活性成分,243個相關(guān)靶點。前5位成分和靶點分別有槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇、鞣花酸、黃豆黃素以及PR、NCOA2、環(huán)氧合酶2、PPARs、轉(zhuǎn)錄因子p65,將主要成分和核心靶點進行分子對接,結(jié)果顯示大部分結(jié)合活性較好。通過交集靶點進行KEGG通路富集分析涉及癌癥途徑、AGE-RAGE、IL-17等信號通路發(fā)揮類雌激素樣作用、調(diào)節(jié)免疫、減緩卵巢衰老等作用。

3.4當歸補血湯 Liu等[25]篩選出當歸和黃芪共21個活性成分,312個相關(guān)靶點,獲得了592個作用于POF的靶點,交集靶點共36個。槲皮素和山柰酚作用于TP53、IL-6、ESR1、AKT1和AR等關(guān)鍵靶點。GO富集分析有活性氧代謝、線粒體釋放細胞色素C、細胞凋亡信號通路等生物學過程;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體等細胞成分;芳香酶活性和類固醇結(jié)合等分子功能。KEGG分析有p53、PI3K-Akt、雌激素、卵巢類固醇激素生成等信號通路。主要成分與核心靶點作分子對接具有良好的結(jié)合能力。并用動物實驗發(fā)現(xiàn)當歸補血湯及其活性成分可能通過調(diào)節(jié)TP53-AKT信號通路中ESR和AR的平衡來治療POF。

3.5歸腎丸 歸腎丸由熟地、當歸、杜仲、山茱萸、枸杞、茯苓、山藥、菟絲子組成,邵芷若等[26]在TCMSP數(shù)據(jù)庫中篩出120個活性成分,閆菲等[27]還收集了TCMIP和BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫多加了42個活性成分,排名在前5位的活性成分和靶點分別有槲皮素、豆甾醇、山柰酚、β-胡蘿卜素和表兒茶素以及TP53、AKT1、MMP9、ASP3、IL-6。GO分析涉及細胞對化學刺激的反應(yīng)、對有機循環(huán)物的反應(yīng)、相同蛋白結(jié)合和激酶結(jié)合等,KEGG分析涉及TNF、PI3K-Akt、FoxO、Toll、VEGF、MAPK和凋亡相關(guān)等信號通路。歸腎丸治療POF發(fā)揮雌激素樣、抗炎、氧化應(yīng)激和凋亡等作用。

3.6更年春加味 Gao等[28]通過動物模型推測更年春加味可以改善卵巢AMH和FSH受體的蛋白表達,更年春加味組方包括茯苓、巴戟天、淫羊藿、黃柏、枸杞子、菟絲子、龜板、柴胡、當歸、川芎、生地、黃連、知母、白芍、蓯蓉15味中藥,共244個活性成分、267個藥物靶點、186個與疾病交集的靶點。對交集靶點進行GO分析包括對刺激的反應(yīng)、生物調(diào)節(jié)、代謝過程、多細胞生物過程、細胞交流、發(fā)育過程、細胞成分組織、細胞增殖等生物學過程;細胞組成中膜是最豐富的;分子功能中有蛋白質(zhì)結(jié)合、離子結(jié)合和分子轉(zhuǎn)導(dǎo)活性等。更年春加味可能是通過PI3K-Akt通路介導(dǎo)PTGS2、PTGS1、PGR等靶點在改善慢性應(yīng)激誘導(dǎo)的卵巢儲備方面具有良好的效果。

3.7滋癸益經(jīng)湯 滋癸益經(jīng)湯由菟絲子、枸杞、人參、淫羊藿、熟地黃、丹參、柴胡組成。楊益雯等[29]得到167個活性成分以及278個靶點,67個與POF交集的靶點。組方中含有菟絲子-枸杞藥對,進一步驗證了槲皮素、木犀草素、山柰酚等調(diào)節(jié)HIF-1、FoxO、P53、PI3K-Akt等信號通路作用于IL-6、AKT1、TGFB1、TNF等多個靶點,參與抗氧化應(yīng)激、原始卵泡激活等作用。

3.8麒麟丸 麒麟丸由何首烏、墨早蓮、淫羊藿、菟絲子、鎖陽、黨參、郁金等藥物組成。Li等[30]篩選出麒麟丸中49個活性成分與POI有關(guān),主要有黃酮類、酚酸類、三萜類和單萜類。KDR、EGFR、PIK3CG、AKT1和VEGFA等多個靶點是麒麟丸治療POI的關(guān)鍵靶點。KEGG富集分析得到癌癥中的途徑、癌癥中的蛋白多糖、MAPK信號通路、PI3K-AKT信號通路、卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒感染、乙肝和內(nèi)分泌耐藥等。又用動物實驗驗證了麒麟丸可抑制MAPK和PI3K-AKT信號通路的過度激活,減緩了卵泡枯竭的過程。朱芳芳等[31]也用動物實驗得出麒麟丸可能調(diào)控HIF-1α/Bnip3/Beclin1信號通路保護卵巢功能。

3.9滋腎育胎丸 滋腎育胎丸由滋菟絲子、砂仁、熟地黃、人參、桑寄生、阿膠、首烏、艾葉等藥物組成。Feng等[32]挖掘出滋腎育胎丸共205種化合物、476個靶點。主要涉及基因表達負調(diào)控、端粒維持、病毒過程、染色體蛋白質(zhì)定位調(diào)控、蛋白質(zhì)代謝過程、蛋白質(zhì)定位于細胞器等生物學過程。涉及病毒致癌、HIF-1、肝細胞癌、細胞周期、剪接體和核糖體途徑等通路。滋腎育胎丸具有抗炎抗氧化以及參與葡萄糖代謝等作用,預(yù)測可能調(diào)控HIF-1信號通路作用于NFE2L2、NOX4等多靶點治療卵巢炎癥以及減緩卵巢衰老。

3.10壽胎丸 壽胎丸由菟絲子、續(xù)斷、桑寄生、阿膠組成,篩選得到共21個活性成分,其中桑寄生、菟絲子的共有成分槲皮素和阿膠的成分賴氨酸是治療POI的主要活性成分,精氨酸、芝麻素起輔助作用[33]?？赡芡ㄟ^HIF-1、PI3K-AKT、炎癥性腸病、精氨酸生物合成、JAK-STAT 信號通路等作用于CAT、EGF、NOS3、JUN等核心靶點發(fā)揮抗氧化、抗細胞凋亡、擬雌激素樣作用延緩卵巢衰老。賴氨酸可能通過對LH分泌的中樞作用間接影響卵泡的發(fā)育和質(zhì)量,精氨酸、芝麻素等還需進一步研究。

3.11四物湯 王鹍鵬等[34]篩選出四物湯中共20個主要活性成分,217個作用靶點,HRT篩選出283個靶點,POI相關(guān)2 724個靶點。四物湯和HRT治療POI的GO分析共同表現(xiàn)在對藥物的反應(yīng)、對缺氧的反應(yīng)、雌激素和類固醇的作用上,KEGG分析共同在類固醇生物合成通路上,另外提示可能對癌癥也有治療效果,得出結(jié)果四物湯可以作為HRT的替代方案,體現(xiàn)中醫(yī)同病異治的治療原則。四物湯具有抗氧化活性,促進卵巢顆粒細胞增殖和卵泡發(fā)育,還可能與恢復(fù)腸道菌群穩(wěn)態(tài)有關(guān),與雌激素受體的作用還需要進一步研究[35-36]。

3.12左歸丸 左歸丸中有熟地黃、枸杞、山茱萸、菟絲子、山藥、川牛膝、龜板膠、鹿角膠。曾麗華等[37]篩選出83個左歸丸的活性成分,181個左歸丸治療POI的共有靶點。預(yù)測了藥物可能通過調(diào)控癌癥、TNF、FoxO、PI3K/Akt、MAPK等信號通路和TP53、TNF、AKT1、JUN、CDKN1A等相關(guān)靶點促進卵泡的發(fā)育成熟發(fā)揮治療POI的作用。

3.13左歸飲 陳衎等[38]探討了左歸飲“異病同治”的網(wǎng)絡(luò)藥理學研究,篩選出左歸飲(熟地黃、枸杞、山萸肉、山藥、茯苓、炙甘草)共127個活性成分,有槲皮素、山柰酚、柚皮素、刺芒柄花素、甘草查爾酮 A,薯蕷皂素等。預(yù)測可能通過HIF-1、Hepatitis B、FoxO、癌癥等信號通路作用于TP53、STAT3、TNF、AKT1、IL-6等核心靶點治療POI、絕經(jīng)綜合征及閉經(jīng)等。左歸飲發(fā)揮抗氧化、抑制細胞凋亡、擬雌激素樣作用刺激原始卵泡和卵母細胞的生長發(fā)育,維持其正常生理功能。

3.14癸源煎 癸源煎組方中含有熟地黃、仙靈脾、枸杞子、菟絲子、肉蓯蓉、雞血藤、香附。王月嬌等[39]通過HPLC技術(shù)從癸源煎中分離出金絲桃苷、甜菜堿、松果菊苷,地黃苷D、淫羊藿苷、兒茶素,α-香附酮未被檢測出。數(shù)據(jù)庫中挖掘出癸源煎中共131個活性成分、330個作用靶點,與DOR相關(guān)靶點取交集得到60個重要靶點,其中核心靶點為IL-4、EGFR、MYC、VCAM1。這些靶點作用于糖尿病并發(fā)癥、HIF-1、TNF、C型凝集素受體、FoxO、T細胞受體通路、P13K-AKT、內(nèi)分泌抵抗等信號通路來調(diào)節(jié)顆粒細胞增殖和凋亡。

3.15補腎健脾方 補腎健脾方中共熟地黃、山茱萸、枸杞子、山藥、茯苓、人參、白術(shù)、甘草8味中藥。朱景茹等[40]檢索出補腎健脾方有159個活性成分、62個與疾病相關(guān)靶點,包括山柰酚、柚皮素、槲皮素、薯蕷皂苷元、β-谷甾醇等主要活性成分,AKT1、VEGFA、CASP3、IL-6、EGF被篩選為核心靶點,作用于HIF-1、P13K-AKT、AGE-RAGE、IL-17、TNF以及各種癌癥等相關(guān)的信號通路。補腎健脾方通過多種生物學過程和分子功能改善卵泡的發(fā)育狀況。最后將主要活性成分與核心靶點進行分子對接進一步驗證研究中預(yù)測的結(jié)果,顯示分子對接結(jié)果良好,證明了補腎健脾方多成分-多靶點-多通路治療卵巢功能減退。

4 總 結(jié)

中國傳統(tǒng)醫(yī)藥逐漸走上國際舞臺,近些年來利用網(wǎng)絡(luò)藥理學探討藥物治療疾病的作用機制呈現(xiàn)井噴狀出現(xiàn),一系列程序化操作簡便易行,較適合臨床工作者以及在讀醫(yī)學生等。但隨之而來的問題越來越多,網(wǎng)絡(luò)藥理學存在文章質(zhì)量良莠不齊、“槲皮素類現(xiàn)象”層出不窮、未體現(xiàn)中醫(yī)藥“個性化”精準用藥、數(shù)據(jù)限制于各大數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)使用欠規(guī)范等問題,多數(shù)網(wǎng)絡(luò)藥理學文章尚處于初級階段,缺乏強有力的證據(jù)驗證,是否在臨床中有指導(dǎo)意義還需要進一步研究[41-42]。為保障該學科在大環(huán)境下健康發(fā)展,2021年世界中醫(yī)藥聯(lián)合會公布了《網(wǎng)絡(luò)藥理學評價方法指南》,是首個用于中醫(yī)藥領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)藥理學評價的標準,它為網(wǎng)絡(luò)藥理學提供了規(guī)范化評價標準、營造了健康有序的規(guī)范體系、推動了新一代藥物研究范式更加嚴謹科學普適[43-44]?？傊?網(wǎng)絡(luò)藥理學在中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中具有巨大潛力,隨著數(shù)據(jù)庫不斷完善、多學科相互交融、借鑒各個領(lǐng)域發(fā)展的最新結(jié)果才能更真實、準確地描述中藥與疾病的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。