網絡藥理學在中藥復方作用機制研究中的應用

趙炳聰　李亞鴻　解紅霞

摘要：網絡藥理學憑借“多成分-多靶點-多途徑”網絡構建思想與中醫理論的“整體觀”相符合，能較為準確地對中藥復方作用機制進行預測和分析，也能對中藥配伍常用的一些觀點進行闡述和論證。因此，近年來網絡藥理學受到學者們的廣泛關注。本文將近5年中藥復方作用機制研究文獻進行綜述，從中藥復方作用機制網絡藥理學的研究過程和網絡藥理學對君臣佐使、藥對、同病異治、異病同治等配伍規律的解釋進行論述，以期為網絡藥理學研究提供新的思路。

關鍵詞：網絡藥理學;靶點預測;作用機制;復方配伍;綜述

中圖分類號：R285;R2-05????文獻標識碼：A????文章編號：1005-5304（2020）03-0133-04

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.201904311

Application?of?Network?Pharmacology?in?Research?on?Mechanism?of?Action?of?TCM?Compounds

ZHAO?Bingcong1，?LI?Yahong1，?XIE?Hongxia2

1.?College?of?Graduate，?Inner?Mongolia?Medical?University，?Hohhot?010110，?China;?2.?Department?of?Pharmacy，?Affiliated?Hospital?of?Inner?Mongolia?Medical?University，?Hohhot?010059，?China

Abstract：?Network?pharmacology?which?depends?on?a?network-construction?idea?of?“multi?components，?multi?targets?and?multi?pathways”?is?consistent?with?the?“integrality”?concept?which?plays?an?important?role?in?TCM?theory.?It?is?more?convenient?and?precise?to?predict?and?analyze?the?mechanism?of?action?of?TCM?compounds，?and?can?expound?and?demonstrate?some?viewpoints?commonly?used?in?the?compatibility?of?TCM.?Therefore，?network?pharmacology?has?received?extensive?attention?and?recognition?from?scholars?in?recent?years.?This?article?reviewed?the?literature?on?the?mechanism?of?action?of?TCM?compounds?in?the?past?5?years，?and?discussed?the?compatibility?laws?and?regulations?of?“emperor，?minister，?adjuvant?and?courier”?medicine?（which?were?called?jun-chen-zuo-shi?in?Chinese），?medicinal?pairs，?different?treatments?for?the?same?disease，?and?same?treatment?for?different?disease?from?the?research?process?of?network?pharmacology.

Keywords：?network?pharmacology;?prediction?of?targets;?mechanism?of?action;?compound?compatibility;?review

網絡藥理學是以系統生物學為基礎，對藥理學和生物信息學進行結合的產物。“網絡生物學”由Yildirim等[1]提出，該團隊發現多數藥物通過間接調節與疾病相關的蛋白而起效。此后，英國Dundee大學Hopkins[2]提出“網絡藥理學”這一思路，并對其進行了系統闡述。與以往所認為的“單成分-單靶點-單疾病”研究思路不同，網絡藥理學認為藥物在體內的過程是一個復雜的作用網絡，即“多成分-多靶點-多途徑”作用過程。這種藥物通過多靶點間的相互作用產生增效減毒效果符合中醫理論所秉承的“整體觀”。目前網絡藥理學多用于篩選藥物活性成分、預測成分中的作用靶點、研究藥物的作用機制等。作為一種新的研究思路，網絡藥理學也可用于解釋中藥復方配伍規律或尋找中藥的新適應證[3]。筆者現對網絡藥理學在中藥復方作用機制研究方面的應用進行綜述，以期為網絡藥理學研究提供新思路。

1??中藥復方作用機制網絡藥理學研究過程

1.1??藥物潛在靶點預測

通過以中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP）為代表的化合物數據庫中收集藥物中的活性化合物，可有效預測與藥物治療相關的基因、蛋白等靶點。Tao等[4]對郁金方中4種成分對心血管疾病潛在靶點進行預測。該團隊為口服生物利用度（OB）及類藥性指數（DL）確定設計計算方法，實驗利用OBioaval?1.1系統對每種藥物的OB值進行計算，利用Tanimoto相似度計算公式對其DL值進行計算，共選出58個活性化合物、32個靶點[5-6]。目前，OB值和DL值多可從該團隊建立的TCMSP數據庫中直接獲取。

1.2??藥物信號通路及作用機制預測

Drugbank、OMIM及其他靶點數據庫可用于對藥物靶點和疾病靶點進行歸納和總結。對所得到的靶點可應用Cytoscape軟件構建相關網絡，對藥物的信號通路及作用機制進行預測和分析。李康寧等[7]對補腎益髓膠囊構建成分-靶點-通路網絡，分析該藥主要通過調節炎癥因子、生長因子，調節細胞免疫，促進髓鞘、軸突再生等多方面的綜合效應起到抗多發性硬化作用。張歡歡等[8]對四逆湯抗心肌缺血功效的信號通路進行研究，通過建立藥物-靶點-通路網絡后對該方作用通路進行預測，得到補體系統、細胞因子及MAPK信號通路是信號通路中的關鍵節點，推測Toll-like?receptor、VEGF、TGF-β等信號通路可能是四逆湯治療心肌缺血的關鍵信號通路。劉洪等[9]通過Pharm?Mapper數據庫獲取三拗湯中化學成分靶點，通過MAS3.0系統得到與哮喘相關涉及免疫-內分泌-信號傳導-細胞過程中的46條通路。劉培等[10]對用于治療婦科血瘀證原發性痛經的四物湯類方中所含具代表性的活性化合物建立成分-靶點-通路網絡，通過分析得到絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶是其主要靶點群，并涉及神經-內分泌-免疫等共同通路;同時，四物湯衍化方又各有偏重，具有特有的通路。Yu等[11]對“十八反”中芫花與甘草相互制約的作用機制進行研究。實驗將水通道蛋白（AQP）2作為評價芫花利尿效果的指標，通過體外實驗驗證關鍵成分芫花酯堿和芫花黃素能降低AQP2表達，起到利尿作用;而甘草次酸增加AQP2表達，抑制前者的利尿作用。又利用網絡藥理學及Western?blot實驗得到關鍵成分所對應的MEK1和FGFR1靶點及ERK-MAPK通路。

根據預測到的通路并結合體內外實驗進行驗證，即可得出藥物作用機制。衡霞等[12]對黃連解毒湯中活性成分進行靶點預測，研究其作用于巨噬細胞炎癥網絡藥理學機制，得到MAPK8、NR1H2、MIF、PPARD、PPARG是該方的主要作用靶點。由此推測黃連解毒湯通過以上靶點所對應的鞘脂代謝、谷氨酰胺代謝起到對炎癥的調控作用。雷偉等[13]對速效救心丸易吸收的化合物進行成分-靶點-通路網絡構建，并對相關蛋白進行互作分析，得到該藥主要通過調節心臟能量供應、脂質紊亂、免疫反應等通路緩解冠心病的結論。宋禎彥等[14]通過網絡藥理學對鉤藤散治療阿爾茨海默病分子機制進行分析，得到CASP4、NLRP1、NLRP3、NFKB1和TLR2是通路中的關鍵基因，該藥通過抑制炎癥小體激活減少神經炎癥治療阿爾茨海默病。范榮榮等[15]對小青龍湯治療支氣管哮喘作用機制進行網絡藥理學分析，得到CGMP-PKG、NF-κB、TNF等7條信號通路，認為該方主要通過減輕氣道炎癥、抑制氣道重塑和平滑肌收縮等起到治療哮喘的作用。Cheng等[16]對銀丹心腦通抗動脈粥樣硬化作用機制進行網絡藥理學預測和體內外實驗驗證，結果表明，該復方主要通過調節脂質、減少脂質顆粒在動脈內皮層的沉積，增強抗氧化能力，通過抑制NF-κB信號通路抑制炎癥反應，從而減輕動脈粥樣硬化。彭艷紅等[17]以胃泌素相關基因為切入點，對胃炎康方治療慢性非萎縮性胃炎的作用通路進行研究，預測PTGS2/IKBKB信號通路發揮抗炎作用，并通過對臨床標本進行免疫組化分析驗證靶基因及信號通路。Wang等[18]對院內制劑消癖顆粒治療乳腺癌作用機制進行研究，通過網絡藥理學得到81個與消癖顆粒抗乳腺癌活性相關的基因，推測消癖顆粒通過調節微環境來預防乳腺癌;通過體內、體外實驗驗證CXCL-1及受前者影響的TAM是該復方的主要作用靶點。

2??網絡藥理學對方劑配伍規律的解釋

2.1??“君臣佐使”組方規律

“君臣佐使”是中藥復方最常用的配伍規律之一，網絡藥理學可對該類規律在一定程度上進行闡述和解釋。韓彥琪等[19-20]對元胡止痛滴丸中28個入血成分進行靶點篩選和通路分析，發現君藥延胡索通過中樞鎮痛、解痙等通路起到止痛、理氣、活血等功效，白芷作為臣藥通過解痙、炎癥等通路起到宣濕痹行氣血功效，符合中藥復方配伍觀念。Tao等[4]通過建立郁金方成分-靶點網絡，證實含有效成分及靶點最多的郁金作為君藥起主要作用，并且方中每種藥物在治療心腦血管疾病中起到減毒增效作用，印證方劑中“君臣佐使”的組方規律。

2.2??“藥對”配伍作用

方劑配伍中，將固定兩味藥作為藥對，通過七情和合、性味功效等原則配伍組合，多數起到增效或減毒的作用。藥對成分相對較為簡單，容易排除干擾，明確靶點和通路，網絡藥理學在藥對作用機制研究過程中具有獨特優勢。許海燕等[21]對柴胡-黃芩協同治療糖尿病作用機制進行網絡藥理學研究，得到黃芩主要通過黃酮類成分與蛋白PPAR-γ及GSK-3β結合治療糖尿病，柴胡通過其中皂苷類成分起到增效作用。劉夫艷等[22]對黃芪-莪術抗大腸癌分子機制進行研究，認為二者協同起效，主要通過Ras、Rap1和PI3K/Akt信號通路起到抗大腸癌作用。楊凱麟等[23]對桃仁-紅花進行靶點和機制預測，將靶點分為與血瘀證4個特性相對應的改善血流動力學、抗凝血、抗炎、調控細胞凋亡和增殖4個模塊，從分子角度為桃仁-紅花干預血瘀證提供相關依據。吳嘉瑞等[24]通過網絡藥理學對金銀花-連翹作用機制進行預測，對二者配伍的有效性及合理性進行了討論。陶瑾等[25]認為治療消渴中藥以藥味苦、甘為主，并對代表性藥對知母-黃柏、黃芪-葛根進行靶點和通路預測，結果顯示知母-黃柏配伍可協同增效，通過調節脂代謝并改善胰島素抵抗發揮治療作用;黃芪-葛根配伍能改善胰島素抵抗并減少細胞損傷，減輕糖尿病對腎臟的損傷，并激活MAPK，促進葡萄糖轉運。王倩等[26]對石菖蒲-郁金抗癲癇作用進行靶點和通路富集，檢測造模動物血清泌乳素水平，驗證其治療作用可能與泌乳素血清水平、MAPK信號通路、HTLV-I感染、單純皰疹感染等有關。

2.3??“同病異治，異病同治”驗證

網絡藥理學對配伍方劑多靶點、多通路的預測可對中醫理論中“同病異治，異病同治”的觀念進行印證。高耀等[27-28]對傳統復方逍遙散建立成分-靶點-通路網絡，預測逍遙散中具有抗抑郁活性靶點是糖皮質激素受體、谷氨酸受體-1及白細胞介素-2，并通過信號轉導-內分泌-能量代謝起到治療抑郁癥功效;又對該方進一步研究，將逍遙散與開心散治療抑郁癥作用機制比較，應用網絡藥理學手段，對中醫“同病異治”概念進行說明。

蔡菲菲等[29]對茵陳蒿湯中成分進行網絡藥理學預測，預測到與該方相關度較高的81種疾病和多條通路。劉志強等[30]對二妙丸分子作用機制進行研究，富集到該方主要參與炎癥、核苷酸代謝等通路的調控，可治療炎癥、痛風、濕疹等疾病。朱虹宇等[31]通過對交泰丸中多個成分、靶點及通路進行預測分析，從分子水平對該方治療糖尿病、抑郁癥及失眠的作用機制進行闡述。楊夢蝶等[32]按照網絡藥理學思路對一貫煎的作用通路進行富集，預測該方具有治療不同疾病肝腎陰虛證的功效。吳丹等[33]通過網絡藥理學預測cAMP、鈣離子、PI3K-Akt等信號通路是逍遙散對抑郁癥及糖尿病實現“異病同治”的共同作用機制。張曉囡等[34]、孫莉敏等[35]、衡霞等[12]分別通過網絡藥理學所預測到的不同通路，對黃連解毒湯治療高血壓、阿爾茨海默病及巨噬細胞炎癥進行分析和論證。上述結果反映出網絡藥理學可對中藥一方多效、具有異病同治效果進行論證。

3??小結

網絡藥理學是大數據研究成果之一，與傳統的單成分、單靶點思維不同，其多成分、多靶點、多通路的網絡構建思維更適用于中藥復方復雜的特性。網絡藥理學作為一種新的手段，為單味、復方中藥的藥理作用研究提供了大量化合物、靶點、疾病等信息，能從現代藥理學角度對傳統中藥方劑的作用機制進行分析，也能為中藥新藥、新劑型研發提供幫助;同時，可憑借網絡藥理學方法對中醫理論中整體觀念、辨證論治、同病異治、異病同治等進行論證，為中醫精準醫療提供數據支持;也可對君臣佐使、藥對、相須、相佐、相使等配伍理論進行論證，明確藥物在方劑中由于配伍產生的作用及毒性變化。但網絡藥理學也存在一些局限性，如已有的化合物數據庫中化合物不夠全面，數據多偏向于目前熱點研究的藥物，其結果存在偏倚;研究過程中未考慮藥物合煎發生化學反應可能引起的成分變化，僅對藥物作用進行初步分析;方劑中藥物使用劑量不同對化合物體內生物活性可能存在影響等。

隨著更多學者對網絡藥理學的研究，相關數據庫、計算軟件、計算方法的完善以及與高通量測序和其他組學技術的結合，網絡藥理學應用范圍將會更加廣泛，研究結果也會愈加可靠，為中醫藥現代化發展并得到廣泛認可提供一種有效可行的新方法。

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（收稿日期：2019-04-22）

（修回日期：2019-05-24;編輯：華強）