基于網絡藥理學的小半夏湯治療化療性惡心嘔吐的成分與作用機制研究

徐靖婷　黃金昶

〔摘要〕 目的 通過網絡藥理學方法篩選小半夏湯治療化療性嘔吐（chemotheraphy-induced nausea and vomiting，CINV）的活性成分，預測作用靶點，探討其治療CINV作用機制。方法 通過中藥系統藥理學數據庫等平臺篩選小半夏湯的生物活性成分，利用CTD和OMIM數據庫建立與惡心嘔吐相關疾病靶點，從而構建小半夏湯有效藥物-靶點-疾病網絡，并用STRING數據庫和DAVID數據庫進行生物過程和信號通路分析。結果 從數據庫篩選出與治療CINV有關的小半夏湯活性成分6種，作用于19個核心靶點，27條信號通路。顯示小半夏湯治療CINV主要與調控細胞凋亡、調節炎性反應應答及胃腸道黏膜修復、減輕胃腸道平滑肌痙攣等生物過程和信號通路有關。結論 小半夏湯對CINV的治療作用體現了中藥多成分-多靶點-多途徑的特點，為進一步探究小半夏湯治療CINV機制提供實驗研究依據和思路。

〔關鍵詞〕 化療性惡心嘔吐;小半夏湯;網絡藥理學;信號通路;6-姜烯酚;6-姜辣素;黃芩素

〔中圖分類號〕R285.5? ? ? ?〔文獻標志碼〕A? ? ? ?〔文章編號〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2020.01.014

〔Abstract〕 Objective To predict the active components and the mechanism of Xiaobanxia Decoction in the treatment of chemotherapy-induced vomiting by computer network pharmacology. The active ingredients of Xiaobanxia Decoction for the treatment of chemotherapy-induced nausea and vomiting （CINV） were screened by network pharmacological methods， and the target were predicted， The mechanism of CINV treatment was explored. Methods The bioactive ingredients of Xiaobanxia Decoction screened through platforms such as the Chinese Medicine System Pharmacology Database. CTD and OMIM databases were used to establish targets for diseases related to nausea and vomiting， and build an effective drug-target-disease network of Xiaobanxia Decoction， STRING database and DAVID Database were used for biological process and signal pathway analysis. Results A total of 6 active ingredients of Xiaobanxia Decoction related to the treatment of CINV were screened out from the database， which acted on 19 core targets and 27 signal pathways. It showed that Xiaobanxia Decoction's treatment of CINV is mainly related to biological processes and signal pathways such as regulating apoptosis， regulating inflammatory response， repairing gastrointestinal mucosa， and reducing gastrointestinal smooth muscle spasm etc. Conclusion The therapeutic effects of Xiaobanxia Decoction on CINV reflects the characteristics of traditional Chinese medicine with multiple components， multiple targets， and multiple pathways， providing experimental research basis and ideas for further exploring the mechanism of Xiaobanxia Decoction in treating CINV.

〔Keywords〕 chemotherapy-induced nausea and vomiting; Xiaobanxia Decoction; network-pharmacology; signal pathway; 6-shogao; 6-gingerol; baicalein

化療性惡心嘔吐（chemotherapy-induced nausea and vomiting，CINV）是因化療藥而致的惡心嘔吐，化療常見的不良反應，發生率高，影響患者的生活質量及化療足療程、足劑量進行[1-2]。小半夏湯由半夏、生姜組成，其功效為祛痰降逆，主治痰飲停胃、胃氣上逆所致嘔吐。《金匱要略·嘔吐噦下利病篇》：“諸嘔吐，谷不得下者，小半夏湯主之”[3]。小半夏湯治療CINV臨床療效確切[4-6]，但由于中藥復方成分和靶點的多樣性，前期實驗研究對其止嘔活性成分、藥效基礎及分子機制的探討主要為抑制相關神經遞質及受體初步認識[7-12]，且其單靶點的研究模式對其復雜成分和靶點協同作用研究并不合適，相關病理過程如抗炎、保護修復胃腸黏膜等機制僅從單靶點分析其抗炎機制，促進黏蛋白分泌的機制并不清楚[13-14]。網絡藥理學基于“疾病-基因-靶點-藥物”相互作用網絡的基礎上，通過網絡分析，系統地觀察藥物對疾病網絡的干預與影響，揭示多分子藥物協同作用于人體機制[15]。因此，借助網絡藥理學的方法來探討小半夏湯治療CINV的主要活性成分和作用機制，全面分析其作用，具有重要的學術意義和臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1? 半夏、生姜化學成分構建

登陸：TCMSP平臺（http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、TCMID平臺（http：//www.megabionet.org/tcmid/）平臺，以“半夏”“生姜”關鍵詞檢索，設置生物利用度（OB）≥30%，類藥性（DL）≥0.13作為化合物分子篩選條件，通過文獻補充在OB、DL篩選條件之外的成分，將其作為候選化合物。

1.2? 靶點的預測及驗證

將篩選出的活性成分在TCMSP平臺上錄出對應的潛在靶點，使用Uniprot數據庫（https：//www.uniprot.org/）將活性成分對應轉換出基因，進行基因標準化。

1.3? 疾病靶點

在CTD（https：//ctdbase.org/about/）、OMIM（https：//omim.org/）等疾病數據庫檢索與CINV相關的靶點基因，刪除重復項后根據Inference Score選取與化療性嘔吐相關的前200個基因，導入uniprot數據庫（https：//www.uniprot.org/）進行基因標準化。

1.4? 小半夏湯治療CINV靶點基因預測

活性成分相對應靶基因與CINV疾病相關靶基因導入EXCEL表格，通過查找“重復值”，匹配取交集得到44個靶點為待研究基因序列。

1.5? 構建小半夏湯活性成分-靶點-CINV疾病網絡 將活性成分靶點和CINV疾病靶點導入到cytoscape3.5.1，構建成分-核心靶點網絡，將核心靶點導入string數據庫（https：//www.string.com）得到蛋白質相互作用網絡關系。

1.6? 生物學過程及KEGG信號通路分析

登陸KEGG數據庫（https：//www.kegg.jp/），上傳小半夏湯治療CINV核心靶點，并進行GO和KEGG信號通路分析。

2 結果

2.1? 小半夏湯治療CINV主要活性成分

半夏化學成分117個，生姜化學成分266個，刪除重復成分23個，共360個有效成分，初步篩選出77個符合條件的有效成分，根據文獻報道及核心靶點確認小半夏湯6種主要活性成分，分別為黃芩素、6-姜烯酚、香草醛、6-姜辣素、亞麻酸、乙酸。見表1。

2.2? 小半夏湯治療CINV核心靶點及蛋白質相互作用關系

小半夏湯治療CINV的潛在靶點匹配出44個，用String數據庫構建蛋白間相互作用，建立蛋白質相互作用關系（PPI）網絡。見圖1。

將靶點通過Cytoscape 5.3.1軟件進行可視化分析，分析得到19個nodes，164個edges，平均節點為17.3，局部平均類系數0.964。拓撲分析，最后得到19個核心靶點（見表2），進一步構建有效成分——靶點網絡。見圖2。

2.3? 富集分析

2.3.1? GO生物學過程富集分析? 將44個基因序列導入DAVID數據庫進行GO的富集分析，共得到17個生物學過程，按照FDR排序，選取FDR<0.01的生物學過程類別，其中發現小半夏湯主要通過調節細胞凋亡、細胞增殖、血管生成、炎性反應等幾個方面抗CINV。繪制“小半夏湯活性成分治療CINV靶點的生物學過程分析”（圖3），“小半夏湯活性成分治療CINV靶點的細胞組分分析”（圖4），“小半夏湯活性成分治療CINV的分子功能分析”（圖5）。基于上述分析，小半夏湯治療化療性嘔吐可能是一個復雜多途徑共同協作的結果。

2.3.2? KEGG信號通路富集分析? 將得到的44個基因序列導入DAVID數據庫中進行KEGG信號通路富集分析，排除寬泛通路并通過FDR值排序，取FDR值<0.01及CINV相關信號通路，共27條。見表3。

3 討論

3.1? 小半夏湯治療CINV的潛在有效成分

通過網絡藥理學方法構建小半夏湯治療CINV的成分-靶點網絡，篩選出小半夏湯178個潛在活性成分，其中6-姜烯酚、6-姜辣素、黃芩素有效性已經被證實。

6-姜烯酚可抑制5-HT3受體活性、P物質受體、膽堿受體活性而發揮止嘔作用，有較強的抗炎和鎮痛活性[16-18];6-姜辣素可以改善與氧化氮合成酶表達量重建胃粘膜防護因子，進而保護胃黏膜;黃芩素能顯著抑制炎癥介質產生以及炎癥因子釋放，進而抑制胃腸道炎性反應[19]。根據藥物—活性成分—作用靶點網絡顯示，亞麻酸、乙酸、香草醛3個成分與疾病靶點連接頻率高，暗示其可能為起效成分。

3.2? 小半夏湯治療CINV的潛在活性靶點

本研究采用成分與配體相關度預測潛在活性靶點，獲得19個核心靶點，文獻有報道部分靶點效應。黃芩素和6-姜烯酚、6-姜辣素拮抗BCL2等靶點對腸管的興奮作用，抑制離體回腸自主運動[20];CINV發生機制之一是化療藥導致胃腸黏膜上皮損傷（GIM）而出現惡心嘔吐癥狀，其發生與氧化應激及后續信號通路的活化密切相關[13]。MMPs主要功能是降解細胞外基質膜有效成分，參與組織再塑及創傷修復等生理過程，可能參與損傷胃黏膜的微血管內皮層下基膜降解，以及新的基膜形成等過程，對損傷胃黏膜進行修復[21-22]。小半夏湯可通過黃芩素、香草醛和6-姜辣素多種成分降低基質金屬蛋白酶9（MMP9）的表達水平從而修復胃黏膜損傷。

3.3? 小半夏湯治療CINV潛在生物學功能和信號通路富集分析

小半夏湯治療CINV靶點的生物學過程富集分析表明，靶點關聯的生物過程主要涉及細胞凋亡、細胞增殖、血管生成、炎性反應等方面功能。大多數的基因富集到PI3K-Akt信號通路、Apoptosis信號通路、MAPK信號通路等信號通路上。CINV的發生與神經系統有很強相關性，PI3K-Akt和Neurotrophin信號通路在神經系統中廣泛存在，主要通過調節神經系統的凋亡和自噬對細胞存活進行調控管理。激活PI3K/Akt信號通路可促進內皮細胞生存、減輕神經損傷、減少炎性細胞死亡、阻擋神經元損傷[23]。預測結果涉及炎性信號通路的T細胞、NF-kappa B、TNF信號通路是小半夏湯治療CINV的潛在的信號通路。

CINV的發病機制尚未完全闡明，其發病與氧化還原和抗炎信號、相關神經肽的調節、胃腸動力、激素等多種途徑有關[24]。預測結果提示小半夏湯治療CINV其中多種成分作用于炎癥通路的不同途徑與不同代謝產物，發揮抗炎進而治療CINV，其中包括香草醛和乙酸作用于PTGS2靶蛋白，通過花生四烯酸途徑抗炎而止嘔;黃芩素、乙醛作用于TNF靶點通過TNF信號通路抗炎而止嘔;研究表明NF-kappa B信號通路，增加消化道黏膜損傷，而小半夏湯能降低NF-kappa B在胃腸組織中的表達，降低相關炎性因子如TNF-α等的表達水平，此預測結果與文獻報道相吻合[14]。

小半夏湯治療CINV體現了中藥多成分-多靶點-多途徑的特點，但網絡藥理學研究結果僅為預測性結果，此實驗方法有一定局限性，預測結果為進一步探究小半夏湯治療CINV機制提供實驗研究依據和思路，后續應進一步進行體外實驗，驗證預測結果，并使其數據庫與分子篩選機制更加完善。

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（本文編輯? 蘇? 維）