基于中藥整合藥理學平臺探究大黃附子湯治療重癥急性胰腺炎的物質基礎與作用機制＊

侯圣林，戰麗彬＊＊，朱博冉，路曉光

（1.南京中醫藥大學基礎醫學院南京中醫藥大學中醫脾藏象現代研究實驗室 南京 210023；2.大連大學附屬中山醫院 大連 116001）

重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）是多種病因導致胰酶激活，以胰腺出血、壞死為主要特征的臨床急癥，因其起病急，病情復雜，易引發全身炎癥反應綜合癥（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）以及肺、肝、腎等多器官功能衰竭綜合征（multiple organ dysfunctionsyndrome，MODS）等并發癥，甚至死亡而被廣泛重視[1]。近年來的臨床與實驗研究表明，中西醫結合治療能顯著降低SAP并發癥的發生率、手術率及病死率[2]。因此，在SAP非手術治療方案中，中醫治療承擔了相當重要的角色。中醫既往將其歸于“胃脘痛”“腹痛”“脅痛”等范疇，多為陽明腑實證，因飲食不節、嗜食膏粱厚味、情志郁結、外感六淫等引起，致肝郁氣滯，溫熱蘊結于內[3]。大黃附子湯是漢代張仲景所創，由大黃、附子、細辛三味藥組成。方中大黃性苦寒，可蕩滌腸胃，有瀉下通便之功效；附子、細辛性溫熱，附子即入氣分又入血分，與大黃相配伍，寒熱并用，促進氣血的并調，既充分發揮大黃的瀉下功效，又保護了病體的陽氣不被破壞，三者合用，寒熱并投，剛柔共濟，使臟腑通暢、氣血調和、邪去正安，是中醫臨床治療SAP等急危重癥的常用方劑[4]。現代研究表明，大黃附子湯能保護腺泡細胞、減輕胰腺及肺臟等器官損傷[5,6]。大黃附子湯對SAP的防治作用的靶點研究方面取得了一些進展，但其作用機制尚不完全明確，不同通路之間相互交叉和整合作用機制仍需深入研究。

中醫學理論體系的特點是整體觀念和辨證論治，中藥方劑是多成分、多靶點、多途徑相互作用的復雜體系，在治療復雜疾病方面具有自身所特有的優勢。但因其成分復雜，系統龐大，使得中藥的深入研究呈現巨大困難，因此，需要適合的技術和方法來探討中藥方劑的復雜作用機制[7]，而網絡藥理學則為復雜中藥系統的研究提供了新的思路和視角[8]。網絡藥理學基于“藥物-靶標-通路”相互作用網絡，采用復雜網絡模型表達和分析研究對象的藥理學性質，其研究方式的整體性、系統性特點與中醫藥的特點不謀而合。因此，本研究采用網絡藥理學研究方法，以分子對接、藥物-靶點網絡構建以及網絡特征分析為基的多靶點整體調控的思維方法，來深入探究大黃附子湯治療SAP多成分、多靶點和多途徑的物質基礎和作用機制，以期更好的揭示該方治療SAP的科學實質與內涵，為臨床運用提供參考。

表1 “中藥-成分-靶標”基本信息

表2 大黃附子湯治療疾病的關鍵靶標及其相關網絡拓撲特征參數值

1 材料與方法

1.1 材料

本研究所使用的工具是中藥整合藥理學計算平臺（TCM-IP，www.tcmip.cn）v1.0版本，平臺由中國中醫科學院中藥研究所提供，目前整合了中藥方劑數據庫、中藥材數據庫、中藥成分數據庫、疾病靶標數據庫四大數據庫。

1.2 大黃附子湯數據收集

登錄TCM-IP v1.0工作界面，新建任務列表，點擊信息設定，以大黃附子湯的組成“大黃”、“附子”、“細辛”為中藥名稱，在整合的數據庫中進行數據檢索。并添加“severe acute pancreatitis”為自定義“重癥急性胰腺炎”靶標。

1.3 中藥靶標預測

在中藥整合藥理學平臺中，選擇“網絡藥理學-中藥靶標預測”模塊，與美國食品藥品監督管理局（FDA）上市藥物進行相似性打分，將相似性分數值調整至0.8（Score≥0.8），進行篩選獲取作用靶標。

1.4 網絡構建與分析

通過TCM-IP創建中藥成分與疾病靶標之間的相互對接網絡圖。以“節點連接度（degree）”的2倍中位數為卡值，選取“中藥靶標-疾病基因”互作網絡的核心節點即Hub節點以及相關通路（Pathway），并進一步獲取Hub節點GO（Gene Ontology）富集分析結果和KEGG富集分析結果。

1.5 關鍵靶標及通路分析

利用該平臺對網絡預測出的關鍵靶標所涉及的基因功能和相關通路進行富集分析，最終獲得“中藥-有效成分-關鍵藥靶-通路”的網絡圖。

2 結果

2.1 大黃附子湯中所含成分及其預測靶標概況

通過該平臺，并將相似性分數值調整至≥0.8時，大黃附子湯三味中藥共含有158種成分，659個預測靶標（表1）。

2.2 大黃附子湯化學成分靶標預測及分析

將候選靶標按照“節點連接度（degree）”、“節點緊密度（closeness）”和“節點介度（betweenness）”三個拓撲特征參數值進行篩選，經過篩選后可得到34個關鍵靶標。其中按節點連接度、緊密度、節度值排名前10位顯示在列表中（表2）。關鍵靶標對應的化合物、中文名稱及所參與主要信號通路顯示（表3），大黃附子湯可能通過調節葡萄糖激酶（CGK）、氨基端激酶（JUN）、人鳥嘌呤核苷結合蛋白G（GNB1）等關鍵靶標來調節重癥急性胰腺炎的發生與發展。這些靶標與方中大黃化學成分1-O-沒食子酰基-葡萄糖、2-O-肉桂-β葡萄糖、2-肉桂酰葡萄糖、白藜蘆醇苷等，以及和附子化學成分去甲基棱砂貝母堿、細辛化學成分α-異松油烯密切相關。

表3 大黃附子湯治療SAP關鍵靶標對應的化合物及所參與主要信號通路

圖1 大黃附子湯調節疾病失衡網絡的候選靶標網絡圖

2.3 大黃附子湯調節疾病失衡網絡的候選靶標網絡

在未進行關鍵靶標篩選的情況下，通過該平臺，可構建一個大黃附子湯治療SAP疾病失衡網絡的候選靶標網絡可視圖（圖1）。

2.4 大黃附子湯治療SAP關鍵靶標的GO和KEGG通路富集分析

根據該平臺計算得出的關鍵靶標的基因功能富集分析結果顯示，一共含有包括參與調控表皮生長因子受體信號通路、MAPK級聯激活和白細胞介素-2結合等577個基因功能，彼此相互或交叉作用于111條信號通路。根據P-Value排名前10位顯示在結果中（表4，表5）。

2.5 大黃附子湯治療SAP“核心成分-關鍵靶標-主要通路”多維網絡關系圖的建立

通過TCM-IP v1.0建立大黃附子湯中治療SAP“核心成分-關鍵靶標-主要通路”多維網絡關系圖，探討12個核心藥效成分6個關鍵預測藥物靶點和30條主要通路之間的相互關系（圖2）。

表4 大黃附子湯治療SAP關鍵靶標GO富集分析列表

表5 大黃附子湯治療SAP關鍵靶標所參與的通路信息列表

3 討論

SAP的發病機制是一個相對復雜，并且有多因素參與的病理生理過程，所以其發病機制至今尚未得到相應統一。大量國內外學者研究發現，發生SAP時血液中的促炎性細胞因子濃度與病情的嚴重程度和預后密切相關[9]。因此炎癥發生發展及免疫系統的嚴重失衡始終影響著疾病的發展與轉歸，若及時調節整個免疫系統使其維持平穩，則是防止疾病重癥化、減少感染及膿毒血癥發生率、降低SAP死亡率的關鍵[10,11]。本研究是運用TCM-IP v1.0進行藥物成分分析及對應的相關靶點，并對靶點進行GO富集分析和KEGG通路分析。整合藥理學的概念及其研究思路是由中國中醫科學院中藥研究所許海玉團隊首先提出的[12]，該平臺運用人工智能、數據挖掘、網絡計算等方法，是中藥方劑與機體相互作用研究的有力技術手段[13]。我們借助這個平臺對大黃附子湯治療SAP的作用機制進行探討，不僅進一步發現其多靶點、多通路作用特點，還獲得不同通路之間相互交叉和整合作用機制的深入研究。

通過“核心成分-關鍵靶標-主要通路”網路圖分析發現，大黃附子湯中大部分核心藥效成分可通過不同的靶點與同一信號通路相連接，而同一靶點也可以與不同的信號通路相連接，說明不同成分的作用靶點之間具有協同作用；大黃附子湯具有多成分、多靶點和多途徑的整體調節特點，其作用的靶點包括CGK、JUN、ATP1A1和KRAS等，作用的信號通路涉及炎癥?內分泌?細胞?腫瘤?免疫?信號傳導等多條代謝通路。目前實驗研究已經證實了大黃附子湯能抑制胰酶釋放，保護腺泡細胞，抑制多種細胞因子釋放[14]。我們通過TCM-IP v1.0的研究可以推斷出，大黃附子湯可通過降低SAP患者IL-2水平，減少胰腺STAT3蛋白表達，減輕胰腺過度的炎癥反應，進而發揮其保護胰腺作用。

圖2 大黃附子湯治療SAP“核心成分-關鍵靶標-主要通路”多維網絡關系圖

綜上所述，通過中藥整合藥理學平臺，應用網絡藥理學的研究方法，可以高效的對大黃附子湯中12個核心藥效成分進行靶標預測和通路分析，通過建立“核心成分?關鍵靶標?主要通路”網絡圖，發現大黃附子湯藥效成分可能通過抑制多種炎性因子和細胞因子產生、抑制氨基端激酶磷酸化，并調節內分泌系統和免疫活性發揮抗SAP作用，提示這些可能是該方治療SAP的潛在機制和物質基礎。當然，中藥化學成分及其作用靶點的復雜性，以及中醫藥強調辨證論治的特色優勢，尚需新的技術和進一步的研究來探明其分子機制，以便更好的為人類醫學服務。