基于多源數據庫信息整合探討銀萊湯干預腦腸軸作用機制

劉鐵鋼 白辰 鄭子安 萬宇翔 徐競男 于河 谷曉紅

摘要：目的? 基于腦腸軸與免疫、炎癥、發熱的關系，運用多源數據庫信息整合法探討銀萊湯干預腦腸軸相關靶點的作用機制，為實驗研究提供靶向性指導。方法? 檢索中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP）及PubChem、David數據庫，構建銀萊湯靶標數據庫，檢索SCI文獻以建立腦腸軸靶標數據庫，通過對銀萊湯靶標和腦腸軸靶標進行對比分析，獲得銀萊湯干預腦腸軸潛在靶標。結果? 發現銀萊湯藥物化學成分429個，銀萊湯的作用靶標689個，腦腸軸相關靶標99個，銀萊湯干預腦腸軸的潛在靶標35個。結論? 銀萊湯干預腦腸軸的靶標主要集中在與腦腸肽相關的酶，主要功能為免疫、炎癥、能量代謝，可參與人體的免疫應答、氧化損傷等。

關鍵詞：溫病學;銀萊湯;小兒肺炎;腦腸軸

中圖分類號：R285.5? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-5304（2020）04-0086-06

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.201903238

Discussion on Mechanism of Yinlai Decoction Intervening Brain-gut Axis Based on Multi-source Database Integration

LIU Tiegang， BAI Chen， ZHENG Zian， WAN Yuxiang， XU Jingnan， YU He， GU Xiaohong

Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100029， China

Abstract： Objective To explore the mechanism of Yinlai Decoction intervening brain-gut axis related targets by using multi-source database information integration method based on the relationship between brain-gut axis and immunity， inflammation and fever; To provide targeted guidance for experimental research. Methods TCMSP， HIT， PubChem， and David database were searched to construct Yinlai Decoction target database. SCI literature was searched to establish brain-gut axis target database. Yinlai Decoction target and brain-gut axis target were compared to obtain potential targets of Yinlai Decoction intervention in brain-gut axis. Results There were 429 chemical constituents in Yinlai Decoction， 689 targets of Yinlai Decoction， 99 targets related to brain-gut axis， and 35 potential targets of Yinlai Decoction in intervening brain-gut axis. Conclusion The targets of Yinlai Decoction intervening brain-gut axis mainly concentrates on the enzymes related to brain-gut peptide. Its main functions are immunity， inflammation and energy metabolism， which can participate in the immune response and oxidative damage of human body.

Keywords： epidemic febrile diseases; Yinlai Decoction; pediatric pneumonia; brain-gut axis

肺炎是兒童呼吸系統常見病，為我國重點防治的小兒疾病。中醫治療小兒肺炎可縮短病程、改善癥狀及減少不良反應。銀萊湯以肺與胃腸同治法組方，由金銀花、萊菔子、連翹、黃芩、魚腥草、前胡、瓜蔞組成，治療小兒肺炎療效確切[1]。

研究發現，銀萊湯可調控機體血清炎癥因子表達[2]，提高肺組織分泌型免疫球蛋白A含量，調節機體干擾素-γ、白細胞介素-4及TH1/TH2水平[3]。銀萊湯能降低發熱大鼠下丘腦中5-羥色胺（5-HT）含量，升高下丘腦中胃饑餓素（Ghrelin）含量[4]，5-HT與Ghrelin是腦腸軸的重要介質。腦腸軸是中樞神經系統與胃腸道功能之間相互作用的雙向調節軸，可連接成神經-內分泌-免疫網絡，與免疫、炎癥、發熱關系密切[5]。手太陰肺經屬肺絡大腸，手陽明大腸經屬大腸絡肺，肺與大腸互為表里，生理相連，病理相關。因此，肺炎與腦腸軸之間可能存在關系。基于前期研究，本課題運用多源數據庫信息整合法，探討銀萊湯干預腦腸軸的作用靶標，闡述銀萊湯的作用機制。

1? 資料與方法

1.1? 建立銀萊湯作用靶標數據庫

采用中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）[6]，在“HERB”中檢索獲得銀萊湯各組成藥物（金銀花、萊菔子、連翹、黃芩、魚腥草、前胡、瓜蔞）的化學成分?；谒幬锏捏w內ADME過程，以口服生物利用度（OB）≥30%、藥物相似度（DL）≥0.18和小腸上皮吸收率（Caco-2）>-0.4，對獲得的化合物進行活性成分的篩選和預測。

通過PubChem數據庫（http：//www.ncbi.nlm.nih. gov/pccompound）[7]檢索各化學成分的CID號，通過CID號在“Pubchem Tool”下的“Chemical Structure Search”，點擊“identity similarity”下的“CID，SMILES，INCHI”檢索各藥物的活性成分。然后，依次通過“Renfine your results”下的“BioActivity Experiments”和“Action on your results”下的“BioActivity Analysis”對活性成分進行靶點分析。在靶點分析結果的Sequence GI used in assays中整理GI號，通過David數據庫（http：//david.abcc.ncifcrf.gov/summary.jsp）[8]，檢索獲得銀萊湯的作用靶標。

將TCMSP、PubChem、David數據庫獲得的銀萊湯靶標數據合并，建立銀萊湯靶標數據庫。

1.2? 建立腦腸軸作用靶標數據庫

腦腸軸是在神經胃腸病學發展的背景下興起的研究熱點，針對腦腸軸靶標的研究未成系統，目前國內數據庫及Pubmed數據庫文獻主要為一些常見的腦腸軸靶標重復驗證的報道?；诖耍X腸軸靶標檢索選用SCI文獻。

檢索SCI數據庫（Web of Science，http：//www. isiknowledge.com），檢索式為“TS=（brain-gut axis OR brain-gut peptide）”“TS=（intestine AND neuroendocrine）”“TS=（brain AND neuroendocrine）”，對獲得的文獻進行閱讀分析，采用雙人錄入，通過大范圍初篩和精細化二輪篩選，采集以蛋白類、神經遞質類和酶類為主的文獻，記錄文獻中與腦腸軸有關（腦、腸共表達）的靶標，建立腦腸軸靶標數據庫。

1.3? 數據庫匹配

通過對銀萊湯靶標數據庫與腦腸軸靶標數據庫進行匹配，獲得銀萊湯干預腦腸軸的潛在靶標。運用Cytoscape3.6.2構建銀萊湯藥物與腦腸軸靶標相互作用關系網絡圖。

2? 結果

共獲得銀萊湯7味藥物的429個化學成分，689個相關靶標。SCI數據庫檢索得到文獻3710篇，腦腸軸相關靶標99個。通過對銀萊湯作用靶標與腦腸軸相關靶標進行匹配分析，獲得銀萊湯干預腦腸軸的潛在靶點35個，其中前胡26個、連翹23個、金銀花21個、魚腥草20個、瓜蔞16個、黃芩8個、萊菔子4個。根據Uniprot數據庫（https：//www.uniprot.org/）得到35個靶點的功能。結果見圖1、表1、表2。

3? 討論

小兒肺炎屬中醫學“風溫肺熱病”，肺經熱邪可“逆傳心包”形成危重癥，也可順傳胃經和大腸經[9]。小兒胃腸薄弱，加之飲食不知節制，易攝入高熱量食物形成胃腸積熱，加重小兒肺炎的發生發展[10]。根據小兒肺炎的傳變規律，結合小兒體質特點，在小兒肺炎肺熱證階段應肺與胃腸同治。銀萊湯以金銀花、萊菔子為君，在上清宣太陰肺經熱邪，在下清泄陽明胃腸積熱;黃芩、連翹、魚腥草、前胡為臣，清肺瀉火、降氣止咳;瓜蔞為佐使，清降肺胃之火、潤腸通便。諸藥相伍，共奏肺與胃腸同治之功。

銀萊湯的肺與胃腸同治，以胃腸疾病與肺系疾病相關性為基礎，消化、呼吸系統疾病均與腦腸軸關系密切。腦腸軸是中樞神經系統與胃腸道功能之間相互作用的雙向調節軸。腸道神經細胞數量比脊髓還多，與大腦的神經細胞數量相當，腸與腦之間通過腦腸軸雙向互通[5]。腦腸軸可以通過神經傳導進行連接，由中樞神經系統、腸神經系統和自主神經系統共同支配，神經傳導通過這3個途徑實現。腦腸軸的另一個重要連接是神經-內分泌-免疫網絡，神經內分泌細胞受神經遞質或激素等物質調節，維持腦腸軸的正常功能。研究表明，腦腸軸作用通路包括內臟刺激神經傳導通路、腦腸肽、神經-內分泌-免疫調節通路、神經-情感通路[11]。腦腸軸各通路的作用均依賴于腦腸軸靶標作為物質基礎，而目前缺乏針對腦腸軸靶標的全面深入研究。

本研究通過文獻挖掘發現，腦腸軸的主要靶標包括腦腸肽，如Vasoactive intestinal peptide（VIP）、Neuropeptide Y（NPY）、Serotonin （5-HT）、Calcitonin gene related peptide （CGRP）、Angiotensin Ⅱ、Somatostatin、Ghrelin、Cholecystokinin octapeptide（CCK-8）等，還有相關的酶，如Amylase、Amylin、Glutathione peroxidase、Non-neuronal enolase等，以及神經遞質和受體，如Gastrin、Dopamine D1 receptor、Dopamine receptor、Somatostatin receptors（SSTR）、GH secretagogue receptor （GHSR）等。腦腸肽是一類在腦和胃腸道具有雙重分布的小分子物質，具有激素和神經遞質的雙重作用，參與胃腸道功能的調節[12]。腦腸肽是腦腸軸的重要作用靶點，是研究腦腸軸靶點的關鍵環節，對探索腦腸軸的臨床指導意義具有重大價值。有研究表明，血管活性腸肽（VIP）、胃泌素（Gastrin）等腦腸軸靶標與肺炎關系密切，哮喘等疾病發生時，肺組織中VIP含量明顯降低，氣道上皮及局部炎癥細胞的VIP受體表達增多[13]。重癥肺炎患兒血漿Gastrin水平高于對照組及普通肺炎患兒，且隨著病情的好轉其濃度降低[14]。

銀萊湯干預腦腸軸的潛在靶標并不是以腦腸肽為主，而主要是與腦腸肽相關的酶，如Nitric oxide synthase、Nitric oxide synthase、Neutrophil collagenase、Catalase Pancreatic alpha-amylase、Beta-amylase、Peroxidase/catalase T、Superoxide dismutase、Maltase glucoamylase、Glutathione S-transferase P、Glutathione S-transferase Mu 1、Glutathione S-transferase Mu 2、Glutathione S-transferase 1等;其次是相關神經遞質受體，如Sodium-dependent dopamine transporter、Dopamine D1 receptor、Vascular endothelial growth factor receptor 2、Sodium-dependent serotonin transporter、Dopamine receptor、Calcitonin receptor等;而干預的腦腸肽主要涉及Cholecystokinin、Peptide YY、Proenkephalin-A、Pro-opiomelanocortin （POMC-C）等，相對較少。銀萊湯干預腦腸軸靶標的主要藥物是金銀花、連翹、前胡，這3味藥物的干預靶標占所有作用靶標的82.9%，主要涉及腦腸肽相關酶和神經遞質受體。銀萊湯干預腦腸軸靶標的主要功能為炎癥、免疫、能量代謝等，可以參與人體的血糖調節、氧化損傷、免疫應答等，而靶標相關的疾病有消化系統、呼吸系統、癌癥、神經系統等。

隨著信息技術的發展，各種以網絡為基礎的公共信息數據庫影響力日益擴大，且不同類型數據庫的涵蓋范圍已產生交叉、重疊。因而，交叉引用數據庫之間的相關信息進行跨學科研究已成為一種可能。將多個數據庫的信息資源進行整合，不僅能夠在實驗研究之前鎖定實驗指標，提高研究的靶向性，而且能夠充分利用已有資源，減少重復研究。

本研究運用多源數據庫信息整合方法建立銀萊湯靶標數據庫，通過文獻檢索構建腦腸軸靶標數據庫，將二者進行對比互參，獲得銀萊湯干預腦腸軸的潛在作用靶標，從數據挖掘層面探討銀萊湯調控腦腸軸的作用機理。本研究所構建的腦腸軸靶標數據庫，為后續的腦腸軸研究提供了重要的數據支持;構建的銀萊湯干預腦腸軸靶標數據庫，為銀萊湯的機制研究提供了靶向性參考，對于挖掘中醫藥寶庫具有重要的指導意義，也為中藥復方的現代化研究提供了新的方向和途徑。

本研究建立的數據庫基于目前已發表的研究文獻，隨著研究的不斷深入，不排除繼續發現大量靶標的可能性，而且本研究僅限于藥物可能的干預靶標，具體的調控機制仍需實驗研究加以探索和證實。

參考文獻：

[1] BAI C， XU J N， MA K Y， et al. Yinlai decoction alleviates lipopolysaccharide-induced pneumonia by changing the immune status of juvenile rats：A study based on network pharmacology[J]. Journal of Traditional Chinese Medical Sciences，2019，6（1）：44-58.

[2] 劉鐵鋼，于河，張望，等.銀萊湯對食積復合流感病毒感染小鼠腸黏膜sIgA、TNF-α、IL-10的作用[J].北京中醫藥大學學報，2014，37（2）：86-89.

[3] 劉鐵鋼，于河，張望，等.銀萊湯對食積肺炎小鼠腸黏膜機械屏障的作用及機制[J].中華中醫藥雜志，2014，29（8）：2472-2475.

[4] 萬宇翔.銀萊湯對干酵母致熱大鼠的解熱機制研究[D].北京：北京中醫藥大學，2017.

[5] BONAZ B L， BERNSTEIN C N. Brain-gut interactions in inflammatory bowel disease[J]. Gastroenterology，2013，144（1）：36-49.

[6] RU J， PENG L， WANG J， et al. TCMSP：a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines[J]. J Cheminform，2014，6（1）：13.

[7] WANG Y L， XIAO J W， SUZEK T O， et al. PubChem's BioAssay Database[J]. Nucleic Acids Research，2012，40：D400-D412.

[8] HUANG D W， SHERMAN， B T， LEMPICKI R A. Systematic and integrative analysis of large gene lists using DAVID bioinformatics resources：expanded annotation database and novel algorithms to better extract biology from large gene lists[J]. Nucleic Acids Res，2008， 35：W169-W175.

[9] 谷曉紅，馮全生.溫病學[M].北京：人民衛生出版社，2016：131-132.

[10] DONG F， YU H， MA J， et al. Exploring association between gastrointestinal heat retention syndrome and recurrent respiratory tract infections in children：a prospective cohort study[J]. BMC Complementary & Alternative Medicine，2016，16（1）：1-8.

[11] STASI C， ROSSELLI M， BELLINI M， et al. Altered neuroendocrine- immune pathways in the irritable bowel syndrome：the top-down and the bottom-up model[J]. J gastroenterology，2012，47（11）：1177- 1185.

[12] 孫藝璇，邵莉.腦腸肽與胰島素分泌[J].同濟大學學報（醫學版）， 2014，35（3）：133-136.

[13] BURIAN B， STORKA A， MARZLUF B A， et al. Vasoactive intestinal peptide （VIP） receptor expression in monocyte-derived macrophages fromn COPD patients[J]. Peptides，2010，31（4）：603- 608.

[14] 王鳳枝，廣飛.兒童重癥肺炎血促胃液素、胃動素及胰島素樣生長因子-1水平變化臨床意義[J].現代預防醫學，2014，41（2）：230-232.

（收稿日期：2019-03-19）

（修回日期：2019-04-28;編輯：陳靜）

基金項目：國家自然科學基金（81403328）;北京市科技專項（Z181100006218083）

通訊作者：谷曉紅，E-mail：qaliu76@126.com