基于網絡藥理學預測補陽還五湯治療帕金森病的作用機制研究

章水晶 舒馨馨 杜仲燕

帕金森病是繼阿爾茲海默病之后的第二大類神經系統變性疾病，為一種常見的神經系統退行性疾病［1］。目前我國發病率逐年上升，現已有大約200萬PD患者［2］，預計至2030年帕金森病患者將達500萬人［3］。迄今為止，尚無有效而又安全的藥物，以復方左旋多巴為代表的藥物是目前治療帕金森病最基礎的口服藥物，但長期服用左旋多巴替代療效有限［4］，不能有效阻止病情的發展。近年大量研究表明，中醫中藥能有效改善患者臨床癥狀，不良反應較少，逐漸成為研究的重點和熱點［5］。帕金森病的主要病機是氣血虧虛、肝腎陰虛、夾風火痰瘀［6］。本研究通過網絡藥理學方法，對補陽還五湯多成分、多靶點與帕金森病的復雜網狀關系進行研究，旨在為揭示補陽還五湯作用機制的科學內涵提供參考。

1 材料與方法

1.1 補陽還五湯所含化學成分的收集與處理 本研究采用中藥分子作用機制的生物信息學分析工具（BATMAN-TCM，http：//bionet.ncpsb.org/batmantcm/），以HUANG QI、TAO REN、HONG HUA、CHI SHAO、CHUAN XIONG、DANG GUI、DI LONG為關鍵詞，檢索補陽還五湯的全部化學成分。

1.2 預測靶標基因 靶標基因預測通過計算“入血化合物-靶標”與“已知藥物-靶標”之間的相似性得分（score）獲得，在BATMAN-TCM平臺中設置以score≥20的靶標作為化合物的靶標基因。

1.3 蛋白互作網絡（PPI）的構建 為說明靶點蛋白在系統水平上的作用，將補陽還五湯治療帕金森病的相關作用靶點上傳至在線STRING軟件（http：//string-db.org）。

1.4 網絡的構建及分析 根據上述預測結果，使用Cytoscape軟件中的關聯功能（Merge）將篩選出的活性成分、潛在靶點以及與靶點對應的疾病信息構建一個藥物-靶點-疾病網絡。在生成的網絡中，節點代表化合物、蛋白質或疾病，邊代表化合物-靶點以及靶點-疾病相互作用。

2 結果

2.1 補陽還五湯治療帕金森病的靶點篩選 檢索BATMAN-TCM數據庫發現，補陽還五湯治療帕金森病的靶點共18個，如表1所示為補陽還五湯治療帕金森病對應靶點，與帕金森病經典通路基本吻合（P＜0.05）。

表1 補陽還五湯治療帕金森病對應靶點（score≥20）

2.2 補陽還五湯的活性成分篩選 通過BATMANTCM數據庫中整理出補陽還五湯中共454個化合物，手動篩選補陽還五湯治療帕金森病的靶點對應的成分共201個。如表2所示，其中若一個靶點對應＞3個靶成分下表只則列出前3個成分，其中主要涉及了百里香酚、十五烷醇、癸酸等（P＜0.05）。

2.3 PPI網絡的構建 為了更好地理解補陽還五湯治療帕金森病的作用機制，基于PPI關系，利用STRING軟件構建了補陽還五湯治療帕金森病相關靶點的PPI網絡，結果見圖1。PPI網絡包含18個蛋白質節點，22條相互作用關系（連線），其中3個蛋白質節點無相互作用關系。

圖1 補陽還五湯治療帕金森病相關靶點的PPI網絡

2.4 網絡構建及分析 使用Cytoscape軟件構建在帕金森病方向補陽還五湯活性成分-作用靶點的網絡模型，如圖2所示。從圖中可以看出，111個活性成分的15個潛在靶點對比到帕金森病上，不同的活性成分可作用于相同的靶點，也可作用于不同的靶點，充分體現了補陽還五湯多成分、多靶點的作用機制。

圖2 補陽還五湯治療帕金森病的靶點-成分網絡關系圖

表2 補陽還五湯治療帕金森病靶點對應成分（score≥20）

2.5 候選靶標基因功能分析 根據補陽還五湯治療帕金森病相關的靶基因，對候選靶標進行基因分析，得到候選靶標具有的功能信息，按P值選取了前10，見表3，結果發現其功能涉及小分子代謝過程、細胞信號傳導、氧化還原酶活性、跨膜轉運、跨膜轉運蛋白活性、轉運、恒定作用等。

表3 補陽還五湯治療帕金森病候選靶標參與的基因功能信息

3 討論

補陽還五湯來源于清代名醫王清任的著作《醫林改錯》，王氏認為：“元氣既虛，必不能達于血管，血管無氣，必停留而瘀”，該方由補氣藥與活血化瘀藥相配伍，由黃芪、桃仁、紅花、赤芍、川芎、當歸、地龍等7味藥材組成。方中重用黃芪為君藥，大補脾胃中氣以資化源，固攝經絡真氣以節散流，使氣旺則血行，祛瘀而不傷正。當歸為臣藥，長于活血，兼能養血，有化瘀而不傷血之妙。川芎、赤芍、桃仁、紅花為佐藥，助當歸活血化瘀以治標。更佐地龍與生黃芪配合，增強補氣通絡之力，使藥力能周行全身。諸藥合用具有補氣、活血和通絡3個方面的功效。補陽還五湯古代主要用于治療中風、半身不遂、口眼歪斜、語言謇澀、口角流涎、大便干燥、小便頻數和遺尿不禁等［7］，現代臨床廣泛用于治療腦梗死、帕金森病等神經系統疾病，療效顯著。彭根興等［8］研究得出結論：補陽還五湯對帕金森病臨床療效顯著。但由于中藥復方化學成分的復雜性和功能主治的多樣性，補陽還五湯治療帕金森病的作用機制尚不明確。

網絡藥理學作為中藥研究的學科前沿，融合了系統生物學、多向藥理學、計算生物學、網絡分析等多學科的技術和內容［9］，主要包括活性成分的篩選、作用靶點的獲取、網絡構建與分析3個部分。網絡藥理學通過構建活性成分-靶點、靶點-靶點、成分-靶點-疾病、成分-靶點-通路等網絡，充分利用基因、靶點等大數據，系統綜合地來闡明藥物的作用機制，非常適合于多成分、多靶點的中藥復方作用機制的研究［10-11］。與基礎藥理學最大的不同在于，網絡藥理學是緊密結合系統生物學與生物網絡的構建與分析等來闡釋藥效、藥物毒性及代謝特點，是從整體觀的角度認識藥物與機體的相互作用并指導新藥發現。

中醫藥有著幾千年的歷史，蘊藏著巨大的新藥創制資源，是未來個體化醫療發展、多靶點藥物發現的源泉。網絡藥理學基于“疾病-基因-靶點-藥物”相互作用網絡，系統綜合地觀察藥物對疾病網絡的干預與影響，從而揭示藥物協同作用于人體的奧秘。網絡藥理學的研究策略符合中醫藥學對疾病整體性的認識，既體現前沿科技的特點，又適于結合中醫藥核心理論，有利于篩選中藥的有效成分及闡釋中藥的作用機制，有利于發現中藥的組效關系及其方劑配伍規律，有利于為中醫藥的創新發展提供新的科學依據，有助于中藥的新藥創制［12］。

本研究采用BATMAN-TCM平臺篩選出補陽還五湯治療帕金森病的活性成分111個，百里香酚、十五烷醇、癸酸、欖香烯、香葦醇乙酸酯、月桂烯、甲酚等成分直接、間接地作用于多種神經遞質，包括乙酰膽堿酯酶、載脂蛋白e、丁酰膽堿酯酶、緩激肽B2受體、羧酸酯酶1、膽堿能受體1等，涉及小分子代謝過程、細胞信號傳導、氧化還原酶活性、跨膜轉運、跨膜轉運蛋白活性等GO生物過程子簇。乙酰膽堿酯酶、載脂蛋白e等靶點可能是導致帕金森病的主要原因［13］，由此推測補陽還五湯主要通過作用上述受體及對應信號通路來治療帕金森病。

綜上所述，本研究采用網絡藥理學研究策略對補陽還五湯進行化學成分數據庫構建、靶點預測、藥物-靶點網絡構建和蛋白相互作用網絡分析并，分析了GO生物過程，初步闡明了補陽還五湯治療帕金森病的作用機制，對全面、深入研究補陽還五湯治療帕金森病的作用機制具有重要的指導意義。中醫藥的研究隨著網絡藥理學在數據積累、計算與實驗方法的深入交叉、各種組學技術以及高內涵/高通量技術的發展，便于其從整體的角度，用在線構建網絡的方法研究中藥分子基礎及多靶點、多途徑的協同作用，并用網絡的形式直觀地呈現出來，這種研究方法為傳統中藥的發展及中藥新藥的開發提供了有力支撐。