基于網絡藥理學探討沙參麥冬湯治療肺癌的作用機制

吳文韜 李俊熙 尹曉清

摘要：目的? 從藥物、疾病、靶點角度研究沙參麥冬湯治療肺癌的作用機制，為進一步實驗驗證提供理論基礎。方法? 通過中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP）及中醫藥綜合數據庫（TCMID）收集沙參麥冬湯藥物有效成分，導入PubChem數據庫獲取有效成分結構，將結構導入Swiss TargetPrediction數據庫進行靶點預測;通過GeneCards數據庫收集肺癌靶點，將有效成分靶點與肺癌靶點取交集，并繪制中藥-有效成分-疾病網絡;通過String數據庫及Cytoscape 3.8.0軟件構建蛋白相互作用網絡;通過DAVID數據庫對交集靶點進行GO功能富集與KEGG通路富集。結果? 收集并篩選沙參麥冬湯有效成分56個，靶點852個，肺癌疾病靶點614個，二者交集靶點145個，主要靶點有SRC、PIK3CA、MAPK1、MAPK3、PIK3R1等。GO功能富集得到生物過程條目604個、細胞成分條目78個、分子功能條目124個;KEGG通路富集共計143條信號通路，主要涉及癌癥通路、癌癥中蛋白多糖、PI3K-Akt信號通路、癌癥中心碳代謝等。結論? 本研究揭示了沙參麥冬湯在肺癌治療中多成分、多靶點、多途徑的作用特點，為后續研究提供了理論依據。

關鍵詞：沙參麥冬湯;網絡藥理學;肺癌;信號通路;靶點

中圖分類號：R285;R259??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2095-5707（2021）02-0006-05

DOI： 10.3969/j.issn.2095-5707.2021.02.002??????? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Mechanism of Shashen Maidong Decoction in Treatment of Lung Cancer Based on Network Pharmacology

WU Wen-tao1， LI Jun-xi1， YIN Xiao-qing2*

（1. Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China; 2. The First Hospital of Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410007，China）

Abstract： Objective To study the mechanism of Shashen Maidong Decoction in treatment of lung cancer from the perspective of drug， disease， and target; To provide theoretical basis for further experimental verification. Methods The main active components of Shashen Maidong Decoction were collected and screened by TCMSP and TCMID， which were imported into the PubChem database to obtain the active component structure， and the structure was imported into the Swiss TargetPrediction database for target prediction; the target of lung cancer was predicted by GeneCards database， the common targets were screened and integrated， and TCM-active components-disease network was pictured. A common target PPI network was constructed using String database and Cytoscape 3.8.0 software; GO and KEGG enrichment analysis were performed on the common target using DAVID database combined with Cytoscape software. Results Totally 56 active components， 852 targets， 614 lung cancer disease targets， and 145 common targets of Shashen Maidong

原發性支氣管肺癌簡稱肺癌，是我國及世界范圍內發病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一[1]。肺癌屬中醫“肺積”“咳嗽”“咳血”“胸痛”范疇，多由正氣內虛、感受邪毒、情志抑郁、飲食損傷、宿有舊疾等所致，使臟腑功能失調，氣血津液運行失常而產生氣滯、血瘀、痰凝、濕濁、熱毒等病理變化?！端貑枴び駲C真臟論篇》曰：“大骨枯槁，大肉陷下，胸中氣滿，喘息不便，內痛引肩項，身熱脫肉破?，真臟見，十月之內死。”肺癌病位主要在肺，同時傳變肝、脾、腎，總屬本虛標實，以五臟虧虛為本，痰、熱、瘀為標，隨著疾病進展常伴有干咳、少痰、胃部隱痛、五心煩熱等癥，屬肺胃陰虛證。

已有研究表明，沙參麥冬湯對臨床出現肺胃陰虛證的早期肺癌術后及中晚期化療患者療效顯著[2-4]。沙參麥冬湯出自《溫病條辨·卷一》，由南沙參、北沙參、麥冬、桑葉、白扁豆、天花粉、玉竹組成，以南沙參、北沙參、麥冬清養肺胃，玉竹、天花粉生津解渴，白扁豆益氣培中，輔以桑葉清宣燥熱，7味藥合而成方，治以清養肺胃、生津潤燥，在長期臨床應用中取得較好療效[5-6]。本研究通過網絡藥理學分析沙參麥冬湯藥物成分，預測其治療肺癌的潛在靶點，進而揭示沙參麥冬湯治療肺癌作用機制。

1? 材料與方法

1.1? 沙參麥冬湯有效成分收集與篩選

通過中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP，http：//tcmspw.com/tcmsp.php）及中醫藥綜合數據庫（TCMID，http：//119.3.41.228：8000/ tcmid/）整合沙參麥冬湯中南沙參、北沙參、麥冬、桑葉、白扁豆、天花粉、玉竹7味中藥的有效成分，根據人體藥物的吸收、分布、代謝、排泄、毒性參數，以口服生物利用度（OB）≥30%且類藥性（DL）≥0.18為限定條件篩選沙參麥冬湯中主要有效成分。

1.2? 中藥有效成分靶點預測與共同靶點篩選

通過PubChem數據庫（https：//pubchem.ncbi. nlm.nih.gov）獲取中藥有效成分結構，將其3D結構保存為SDF格式。將有效成分結構導入Swiss TargetPrediction數據庫（http：//www.swisstarget prediction.ch）中進行靶點預測，剔除未能預測的有效成分，獲取中藥有效成分靶點。

通過GeneCards數據庫（https：//www.genecards. org）檢索“肺癌”（Lung Cancer）靶點，以Score≥30為條件獲取疾病靶點。將中藥有效成分預測靶點與肺癌疾病靶點取交集，獲得成分-疾病共同靶點，使用Cytoscape3.8.0繪制中藥-有效成分-疾病網絡。

1.3? 蛋白相互作用網絡構建

將共同靶點導入String數據庫（http：//www. string-db.org），設定最低要求互動分數為最高置信度0.90，得到蛋白相互作用（PPI）網絡。

將PPI網絡導入Cytoscape3.8.0使結果可視化，并使用Network Analyzer功能計算Degree值，根據Degree值對靶點進行篩選分析。

1.4? GO功能富集與KEGG通路富集

將共同靶點導入DAVID數據庫（https：//david. ncifcrf.gov），將Select Identifier選擇為Official gene symbol，Gene list與Background選擇Homo sapiens，依次導出生物過程（BP）、細胞成分（CC）、分子功能（MF），并進行KEGG通路富集分析，選擇P值升序前10數據，取-LgP，-LgP值越大表明富集程度越高。

2? 結果

2.1? 沙參麥冬湯有效成分篩選

通過TCMSP及TCMID數據庫收集中藥有效成分480個，包括南沙參82個、北沙參35個、玉竹62個、桑葉269個、白扁豆14個、天花粉15個、麥冬3個，經過篩選后得到主要有效成分56個：南沙參5個、北沙參8個、玉竹8個、桑葉29個、白扁豆1個、天花粉2個、麥冬3個。

2.2? 靶點預測與共同靶點篩選

將56個中藥有效成分導入PubChem數據庫，剔除無法獲得結構或結構種類不明確的有效成分，得到有效成分42個，導入Swiss TargetPrediction數據庫進行靶點預測，共得到預測靶點4511個，去除重復靶點后，得到中藥有效成分靶點852個。通過GeneCards數據庫獲取肺癌疾病靶點614個。將中藥有效成分靶點與肺癌靶點取交集，得交集靶點145個，中藥-有效成分-靶點網絡見圖1。

2.3? 蛋白相互作用網絡

PPI網絡（圖2）中包括137個節點，805條邊（其中ADA、MTAP、TLR9、HPGD、CTSB、ACE、FASN、SETD2無相互作用），根據Degree值大小設定節點大小，一般認為節點越大，Degree值越大，節點連接的邊數越多，該相互作用蛋白在PPI網絡中越重要，Degree值≥20的靶點見表1。

2.4? GO功能富集與KEGG通路富集結果

BP富集結果共計604個，主要富集于凋亡過程負調控、蛋白質自我磷酸化、肽基酪氨酸磷酸化、細胞增殖正調控、磷脂酰肌醇介導信號轉導、蛋白質磷酸化、藥物反應、蛋白質磷酸化正調控、ERK1和ERK2級聯正調控、細胞遷移正調控。根據“Term”與“-LgP”繪制對應條圖，見圖3。

CC富集結果共計78個，主要富集于細胞漿、細胞核、核質、細胞質、細胞表面、線粒體、質膜、受體復合體、黏著斑、膜筏。根據“Term”與“-LgP”繪制對應條圖，見圖4。

MF富集結果共計124個，主要富集于ATP結合、蛋白質結合、跨膜受體蛋白酪氨酸激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、激酶活性、酶結合、蛋白激酶活性、磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶活性、同一蛋白結合、蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶活性。根據“Term”與“-LgP”繪制對應條圖，見圖5。

KEGG通路富集共計143條信號通路，主要富集于癌癥通路、前列腺癌、癌癥中蛋白多糖、PI3K-Akt信號通路、癌癥中心碳代謝、胰腺癌、乙型肝炎、慢性粒細胞白血病、膀胱癌、Ras信號通路。根據“Term”與“-LgP”繪制對應條圖，見圖6。

3? 討論

網絡藥理學整合基因、蛋白質、DNA等生物分子，揭示了中藥靶點與疾病之間的關系，并構建PPI網絡，分析細胞生物過程、細胞成分、分子功能等[7]，深刻體現了由整體到局部再到整體的中醫整體觀念，中醫學在分析疾病的病理狀況時，先從整體出發，將重點放在局部病變引起的整體病理變化上，將局部變化與整體病理反應統一，與網絡藥理學探究方向極為相似。本文基于網絡藥理學方法，結合中醫整體觀念，選取沙參麥冬湯，探究其在肺癌治療中的作用機制，為臨床治療提供依據。

本文對沙參麥冬湯中君藥南沙參、北沙參、麥冬，臣藥玉竹、天花粉，佐藥桑葉、白扁豆的有效藥物成分進行收集與篩選，得到有效成分480個，其中部分有效成分對肺癌治療的作用機制明確，如玉竹多糖在以人肺癌細胞A549為模型的情況下，能有效抑制體外肺癌細胞的增殖[8]。同時基于GeneCards數據庫，得到肺癌靶點614個，篩選出肺癌與沙參麥冬湯交集靶點145個，將交集靶點構建PPI網絡。本研究篩選出的共有靶點與已有研究中肺癌肺胃陰虛證靶點蛋白具有高度相似性[9-10]。

GO富集分析結果表明，沙參麥冬湯涉及多方面分子功能，如對酪氨酸激酶活性的影響。已有研究表明，阿帕替尼通過選擇性抑制血管生長因子受體酪氨酸激酶活性達到抑制腫瘤生長的目的[11]。呂冰潔等[12]研究表明，非小細胞肺癌的癌細胞侵襲和轉移表型涉及ERK1/2信號通路。楊熹等[13]認為，通過抑制磷脂酰肌醇介導的信號轉導可抑制非小細胞肺癌的癌細胞侵襲和遷移。崔麗等[14]研究表明，部分化療藥物作用機制可能與線粒體途徑誘導的細胞凋亡相關。

KEGG通路富集分析結果表明，沙參麥冬湯涉及癌癥通路、癌癥中蛋白多糖、PI3K-Akt信號通路、癌癥中心碳代謝等。王曉燕等[15]認為，可以在葡萄糖轉運和能量代謝途徑中阻斷失調的癌基因或恢復功能喪失的腫瘤抑制基因，以探索治療肺癌的方法。Gupta等[16]表明，蛋白多糖具有靶向增強細胞抗腫瘤的功能，但目前對其功能機制的認識尚不明確。PI3K-Akt信號通路具有調節細胞周期、蛋白質合成的作用，在癌癥發病中PI3K-Akt信號通路通過多方面抑制細胞凋亡，促進細胞增殖、腫瘤轉移及新生血管生成[17]。

綜上，基于網絡藥理學分析沙參麥冬湯治療肺癌的有效成分及靶點，初步揭示了沙參麥冬湯治療肺癌的可能作用機制，為藥物研發等提供參考。但本研究僅局限于數據庫信息挖掘，其結論有待進一步實驗研究或臨床試驗加以佐證。

參考文獻

[1] 靳賀，楊黎，李春剛.非小細胞肺癌靶向治療研究進展[J].解放軍醫藥雜志，2020，32（7）：105-111.

[2] 劉明.沙參麥冬湯治療肺癌術后咳嗽療效觀察[J].甘肅科技， 2019，35（15）：119-121.

[3] 查紅群，鄒紅，曾靈芝.沙參麥冬湯治療晚期肺癌的價值研究[J].中國中醫藥現代遠程教育，2018，16（24）：102-103.

[4] 吳姍姍，王柏山，張寧，等.非小細胞肺癌晚期患者常見中醫證型淋巴細胞亞群表達的差異[J].中國老年學雜志，2020，40（8）：1618-1621.

[5] 高朋娟.沙參麥冬湯聯合化療在肺癌患者中的應用價值評估[J].臨床醫藥文獻電子雜志，2020，7（18）：156，164.

[6] 何婷，王佛有.沙參麥冬湯聯合靶向藥物治療晚期非小細胞肺癌臨床觀察[J].中國中醫藥現代遠程教育，2020，18（4）：303-305.

[7] 解靜，高杉，李琳，等.網絡藥理學在中藥領域中的研究進展與應用策略[J].中草藥，2019，50（10）：2257-2265.

[8] 肖嵐，彭壯，易健，等.玉竹多糖抗肺癌腫瘤活性及其機制研究[J].時珍國醫國藥，2018，29（10）：2368-2372.

[9] SUI X B， ZHANG M M， HAN X M， et al. Combination of traditional Chinese medicine and epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors in the treatment of non-small cell lung cancer： A systematic review and meta-analysis[J]. Medicine， 2020，99（32）：e20683.

[10] 張配配.非小細胞肺癌中醫證型分布規律及其與EGFR、ALK基因表達等指標的相關性研究[D].合肥：安徽中醫藥大學，2018.

[11] 陳靜，侯海龍.阿帕替尼治療晚期肺癌的研究進展[J].醫學綜述， 2020，26（13）：2580-2583，2589.

[12] 呂冰潔，安超，郝東，等.鞘氨醇激酶1通過ERK1/2信號通路促進非小細胞肺癌細胞的侵襲和遷移[J].中國病理生理雜志，2020，36（7）： 1224-1229.

[13] 楊熹，胡福清，李海杰，等.磷脂酰肌醇-3激酶調節亞基3在非小細胞肺癌上皮-間充質轉化及遷移中的作用[J].中華實驗外科雜志， 2015，32（4）：787-791.

[14] 崔麗，邱亞楠，徐燁，等.阿司匹林聯合長春瑞濱抑制非小細胞肺癌的作用及其機制研究[J].中國中藥雜志，2020，45（24）：6012-6019.

[15] 王曉燕，李衛東，花寶金.肺癌相關基因與中心碳代謝[J].中華中醫藥學刊，2018，36（1）：90-93.

[16] Gupta P， Johns S C， Kim S Y， et al. Functional cellular anti-tumor mechanisms are augmented by genetic proteoglycan targeting[J]. Neoplasia， 2020，22（2）：86-97.

[17] 王芳，王旬果.PI3K/AKT/mTOR信號傳導通路在小細胞肺癌發生發展中的研究[J].世界最新醫學信息文摘，2016，16（A4）：104-105.

（收稿日期：2020-11-30）

（修回日期：2020-12-15;編輯：鄭宏）