基于網絡藥理學的藤梨根治療胃癌前病變機制

陳翀 徐力

摘要 目的：運用網絡藥理學方法探討藤梨根治療胃癌前病變的物質基礎和分子機制。方法：運用網絡數據庫對藤梨根成分靶點和胃癌前病變（PLGC）靶點進行檢索篩選;利用Cytoscape3.7.2軟件，構建中藥成分-靶點網絡;利用STRING數據庫構建藤梨根治療胃癌前病變的蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）網絡圖，經拓撲分析找出核心靶點。最后對藥物-疾病交集靶點進行生物通路及富集分析。結果：共收集到藤梨根6個有效成分及其218個成分靶點;胃癌前病變疾病靶點222個;藥物成分和疾病的共有靶點178個;以大于平均Degree值2倍（31.30）進行拓撲分析，最終得到關鍵核心靶點4個：VEGFA、IL6、EGFR、TP53;基因本體（GO）富集分析和京都基因和基因組百科全書（KEGG）富集分析：藤梨根治療胃癌前病變的靶點富集在癌癥通路上數目最多;其次是PID-ATF2信號通路、肌肉細胞增殖生物過程和流體剪切應力與動脈粥樣硬化途徑等。結論：藤梨根治療胃癌前病變具有多成分、多靶點、多通路的特點，其機制較為復雜，可能主要通過參與癌癥途徑的調節來實現其治療作用，運用網絡藥理學分析藤梨根治療胃癌前病變的物質基礎和分子機制具有重要意義。

關鍵詞 網絡藥理學;藤梨根;胃癌前病變;機制研究

Abstract Objective：To explore the material basis and molecular mechanism of Actinidia root in the treatment of gastric precancerous lesions by network pharmacology.Methods：The network database was used to search and screen the root component targets and gastric precancerous lesions targets.Cytoscape3.7.2 software was used to construct a network of Chinese medicinal components-targets network; The protein-protein interaction network （PPI） of Actinidia root for the treatment of gastric precancerous lesions was constructed by using STRING database.We found the core target through topological analysis.Finally，the biological pathway and enrichment analysis of drug-disease intersection targets were carried out.Results：A total of 6 active ingredients and 218 target spots of Actinidia arguta root and 222 targets for gastric precancerous lesions were collected; there were 178 common targets for drug components and diseases.Topological analysis was carried out with a Degree value greater than 2 times （31.30），and 4 key core targets were finally obtained：VEGFA，IL6，EGFR，TP53; Gene Ontology （GO） enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analysis showed that Actinidia root had the largest number of targets in cancer pathways for the treatment of gastric precancerous lesions.The second was PID-ATF2 signaling pathway，biological process of muscle cell proliferation，fluid shear stress and atherosclerosis pathway.Conclusion：Actinidia root has the characteristics of multiple components，multiple targets and multiple pathways in the treatment of gastric precancerous lesions，and its mechanism is more complex，which may be realized mainly by participating in the regulation of cancer pathway.It is of great significance to analyze the material basis and molecular mechanism of Actinidia root in the treatment of gastric precancerous lesions by network pharmacology.

Keywords Internet pharmacology;Actinidia root; Precancerous lesions of gastric cancer; Mechanism research

中圖分類號：R282;R735.2文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.14.004

胃癌是全世界范圍內常見的惡性腫瘤之一，2018年全球新發病例超過100萬，約有78.3萬人因胃癌死亡，發病率及死亡率分別位于惡性腫瘤第5位、第3位[1]，嚴重危害了人類的生命健康。目前被大多數學者廣泛認同的是由Correa等[2]提出的胃癌發展模式，即慢性淺表性胃炎→慢性萎縮性胃炎→腸上皮化生→上皮內瘤變（異型增生）→胃癌。慢性萎縮性胃炎伴腸上皮化生或上皮內瘤變（異型增生）被列為胃癌前病變，積極治療胃癌前病變在胃癌的二級預防中意義重大。

藤梨根，又名獼猴桃根，洋桃根，為獼猴桃科獼猴桃屬獼猴桃的根。《中藥大辭典》記載其“性微甘，澀，涼，小毒”，有清熱解毒，涼血消腫之功效。現代藥理研究發現，藤梨根具有抗腫瘤、調節免疫及解熱鎮痛等作用[3]。張凡勇等[4]研究發現藤梨根制劑可明顯抑制胃癌SGC-7901細胞增殖、遷移、侵襲。楊曉丹等[5]發現藤梨根提取物可干預胃癌MKN-49P細胞周期，使其阻滯于G1期，抑制細胞增殖，促進細胞凋亡。網絡藥理學是從系統性出發探究藥物、靶點和疾病間相互作用，反映中藥及其復方多成分多靶點的特點，這與中醫的整體觀念理論一致。因此，本研究試圖通過網絡藥理學的方法來解開藤梨根對治療胃癌前病變的本質認識。

1 資料與方法

1.1 藤梨根有效成分篩選 基于藥代動力學參數：吸收、分布、代謝、排泄（ADME），以“藤梨根”“獼猴桃根”為關鍵詞在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP）（http：//tcmspw.com/tcmsp.php）、中醫藥綜合數據庫（TCMID）（http：//www.megabionet.org/tcmid/）、Batman-TCM（http：//bionet.ncpsb.org/batman-tcm/）數據庫進行成分搜集;按口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18為條件篩選其有效成分。并通過查閱文獻收集其他符合OB≥30%、DL≥0.18條件的有效成分進行補充，盡可能全的收集所有有效成分。

1.2 藤梨根有效成分的作用靶點獲取 從TCMSP中查詢藤梨根有效成分對應的靶標蛋白，并導入Unitprot數據庫（http：//www.Unitprot.org/）查詢靶標蛋白的基因名稱，同時進行基因標準化處理。

1.3 PLGC疾病的靶點預測 通過OMIM、GeneCards數據庫以關鍵詞“Precancerous Lesions of Gastric Cancer”進行檢索，對其相關的靶點基因進行收集，再通過查閱文獻進行補充，最后導入Uniprot數據庫進行基因名標準化處理后歸納整理。

1.4 蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）網絡的構建與分析 先將藤梨根有效成分作用靶點進行去重，再與PLGC的疾病靶點組建“成分-疾病”靶點數據庫，取二者交集，組成“成分-疾病”映射文件，即尋找成分與疾病共有的靶點。利用交集得出的共有靶點與化合物成分，通過STRING數據庫建立“藤梨根-PLGC疾病靶點”的PPI網絡。再將其導入Cytoscape軟件對PPI網絡進行拓撲分析，即以2倍節點度（Degree=31.30）值進行篩選，得到“有效成分-疾病”的核心靶點圖。

1.5 生物通路及富集分析 利用Metascape數據庫針對藥物與疾病交集靶點網絡，進行生物過程和通路的富集分析，根據富集結果對藤梨根治療PLGC的物質基礎和分子機制進行分析預測。

2 結果

2.1 藤梨根有效成分的收集與篩選 通過運用中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP）、中醫藥綜合數據庫（TCMID）、Batman-TCM數據庫，以“藤梨根”“獼猴桃根”為關鍵詞在數據庫內進行成分搜索，并以口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18為條件進行篩選，并查閱文獻收集補充有效成分，最終得到有效成分6個。見表1。

2.2 藤梨根成分靶點預測與成分-靶點網絡的構建 ?利用網絡數據庫，將藤梨根6個有效成分在數據庫內進行檢索，獲取其有效成分的對應靶點，共218個。并將其導入Unitprot數據庫進行基因名標準化處理，再通過Cytoscape3.7.2軟件構建“藤梨根-有效成分-靶點”網絡。見圖1。圖中共有節點120個，“綠色菱形”代表中藥藤梨根，“藍色三角形”代表藤梨根有效成分共6個節點，“紅色V形”代表有效成分所對應的靶點共218個節點，節點與節點之間的邊表示藥物成分與成分靶點之間的相互作用關系，最大自由度6，最小自由度為1，平均自由度2.0。

2.3 胃癌前病變（Precancerous Lesions of Gastric Cancer，PLGC）疾病靶點信息收集 以“Precancerous Lesions of Gastric Cancer”為關鍵詞在OMIM、TTD、GeneCards數據庫進行檢索，合并3個數據庫數據，并導入Uniprot數據庫進行基因標準化后歸納整理，再以Uniprot ID為基礎，利用EXCEL表格的“刪除重復值”功能，對數據進行去重，最終尋找到PLGC靶點基因222個，并運用Cytoscape3.7.2軟件構建“疾病-靶點”網絡。見圖2。其中“紫色六邊形”代表疾病胃癌前病變（PLGC），“紅色菱形”為疾病靶點。共有223個節點組成，靶點之間的連線為邊，表示疾病與靶點蛋白之間的相互對應關系。

2.4 PPI網絡構建與分析 利用EXCEL表格篩選功能，將PLGC疾病靶點和藤梨根藥物的有效成分靶點進行合并，取二者交集，得到藥物成分和疾病的共有靶點178個;再將其導入STRING數據庫建立起了“藤梨根-PLGC靶點”的PPI網絡，再利用Cytoscape3.7.2軟件進行拓撲分析，以大于平均Degree值2倍（31.30）進行篩選，最終得到核心靶點網絡。見圖3。共得到4個核心關鍵靶點分別是：TP53（腫瘤抑制基因P53）、VEGFA（血管內皮生長因子A）、EGFR（表皮生長因子受體）和IL-6（白細胞介素-6）。從分析結果可以預測到，藤梨根治療胃癌前病變可能主要通過作用于這4個靶點來發揮治療作用。

2.5 生物通路及功能富集分析 利用Metascape數據庫針對藥物與疾病交集靶點進行生物過程和通路的富集分析，獲得交集靶點所參與的生物過程及通路。圖4、圖5A中，富集程度用顏色深淺表示，富集程度越高顏色越深。圖5B中不同顏色節點表示不同通路。從結果來看，藤梨根和PLGC的共有靶點主要富集在癌癥通路（Pathways in Cancer）上;其次是PID-ATF2信號通路、肌肉細胞增殖（Muscle Cell Proliferation）生物過程和流體剪切應力與動脈粥樣硬化途徑（Fluid Shear Stress and Atherosclerosis）等共100條，在此僅展示前20條。見圖4。進一步說明藤梨根治療胃癌前病變（PLGC）具有多通路的特點，其機制較為復雜;也提示癌癥通路是未來研究藤梨根治療PLGC的主要研究方向，而其他通路比如：PID-ATF2信號通路、肌肉細胞增殖生物過程等通路同樣具有重要的研究價值。

3 討論

《抗腫瘤中藥的臨床應用》中記載藤梨根能治療胃癌、乳腺癌、食管癌等疾病，現被廣泛運用于各種腫瘤治療當中。本研究運用網絡藥理學方法篩選出藤梨根的活性成分6種，潛在靶點218個，與防治胃癌前病變共同靶點178個，從而闡述藤梨根多成分多靶點的作用機制，為其治療胃癌前病變研究提供科學依據。

本研究發現藤梨根的主要活性成分為槲皮素和β-谷甾醇等化學成分。其中槲皮素屬于黃酮類化合物，研究表明黃酮類化合物具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、抗心血管疾病及免疫調節等作用。其抗癌作用可能是通過抑制腫瘤細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡、調節細胞因子、干預細胞的信號轉導和抑制腫瘤組織新血管生成等方面實現[6]。槲皮素不僅可以通過活性氧介導的蛋白激酶C（PKC）信號調節細胞內源性和外源性的傳導通路，從而抑制腫瘤細胞增殖誘導其凋亡[7];也可通過抑制P13K/AKT通路逆轉表皮生長因子（EGF）誘導的上皮-間質轉化（EMT），以達到抗腫瘤轉移的作用[8]。β-谷甾醇屬于植物甾醇類，具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化和免疫調節等功能。β-谷甾醇不僅可以提高體內氧自由基的清除能力，使得胃黏膜保護因子水平增強，抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-6等炎癥介質釋放與聚集而起到保護胃黏膜的作用[9];而且還能下調胃癌細胞的p13K、pAKT、pmTOR蛋白表達，誘導胃癌細胞自噬起到抗腫瘤的效果[10]。

基于PPI網絡分析可得藤梨根治療胃癌前病變的核心靶點為TP53、VEGFA、EGFR和IL6。TP53是一個與腫瘤相關的抑癌基因，野生型P53可以有效誘導細胞凋亡和細胞周期阻滯，一旦TP53基因出現突變或缺失，將導致細胞惡性增殖。有研究表示P53的陽性表達率在胃高級別上皮內瘤變組織中遠高于正常胃黏膜組織[11]，且其表達水平隨著胃組織病變的惡化程度加重而增高。而胃癌細胞的正常TP53基因可以調控胃癌細胞的凋亡、增殖和遷移從而起到抗腫瘤的作用[12]。VEGFA是血管內皮生長因子家族的一員，其可促進腫瘤血管新生為腫瘤細胞提供養分，還能抑制腫瘤細胞凋亡及增加血管通透性促進腫瘤細胞增殖遷移[13]。研究發現VEGF的表達在腸上皮化生及胃上皮內瘤變組織中均有表達[14]，且隨著胃組織病變的惡化程度加重，其表達水平也會增高，提示其在胃癌的發生發展過程中起著重要作用。而阻斷VEGF信號轉導可以抑制腫瘤的生長和轉移，現如今VEGF抑制劑在臨床中療效顯著，已然成為治療腫瘤的新策略[15]。EGFR為表皮生長因子（EGF）的受體，屬于ErbB家族，通過參與激活P13K/AKT等通路介導細胞的生長、分化及遷移等功能。EGFR在機體應激狀態下如胃黏膜炎癥時，EGFR能對胃黏膜修復及提高對胃酸和胃蛋白酶的抵抗力[16]。但EGFR也被發現在腸化生、異型增生和胃癌組織中陽性表達，在腫瘤組織中促進腫瘤細胞的增殖、轉移及新血管生成[17]。IL-6是一種多功能的細胞因子，有調節免疫應答、調節造血系統及調控炎癥等作用，還能調控腫瘤的生長。IL-6不僅能誘導VEGF的表達，促進腫瘤新生血管的生成，還通過調節機體局部的炎癥環境等作用機制促成腫瘤的發生發展過程[18]。目前研究認為機體受到持續刺激如感染、組織損傷后，持續存在炎癥情況，不能恢復成平衡穩定的狀態，則稱為“非可控性炎癥”。在這種情況下，炎性微環境中充滿著大量的白細胞介素和腫瘤壞死因子等炎癥介質，就會造成原癌基因活化和抑癌基因失活，進而為腫瘤發生提供了土壤，可能成為慢性胃炎向胃癌前病變、胃癌轉化過程中的重要因素[19]。

從通路富集結果可知，藤梨根治療PLGC的主要通路有：癌癥通路（Pathways in Cancer）、PID-ATF2信號通路、肌肉細胞增殖（Muscle Cell Proliferation）生物過程等，而此類通路和細胞增殖、凋亡失衡有密切關系。研究發現ATF2（激活轉錄因子）具有致癌和抗癌雙向作用，其中與致癌功能緊密相關[20];ATF2通路激活細胞周期分子、腫瘤侵襲分子、生長因子/受體及細胞因子、細胞黏附分子、胞凋亡相關因子等下游致癌基因從而引起癌變過程[21]。現代研究發現藤梨根可以抑制細胞增殖、刺激細胞凋亡、抑制轉移等[22-23]，對胃癌等其他癌癥有良好的抑制作用，可有效延緩癌變進程。關于藤梨根治療PLGC的通路研究相對較少，未來還需做進一步系統研究。

綜上所述，藤梨根治療胃癌前病變具有多成分、多靶點、多通路的特點，本研究借助中藥網絡藥理學的方法，初步預測藤梨根的主要活性成分、靶點與胃癌前病變的相關靶點，為以后臨床探究治療該病的機制提供新的依據與方向。

參考文獻

[1]Feng RM，Zong YN，Cao SM，et al.Current cancer situation in China：good or bad news from the 2018 Global Cancer Statistics？[J].Cancer Commun（Lond），2019，39（1）：22.

[2]Correa P，Haenszel W，Cuello C，et al.A model for gastric cancer epidemiology[J].Lancet，1975，2（7924）：58-60.

[3]南京中醫藥大學編著.中藥大辭典（下）[M].上海：上海科學技術出版社，2014：2677.

[4]張凡勇，張娜，方亮.藤梨根制劑對胃癌SGC-7901細胞MMP-2、MMP-9和SDF-1表達的影響[J].中醫學報，2018，33（2）：175-180.

[5]楊曉丹，韓濤，謝曉冬，等.野生獼猴桃根黃酮提取物對胃癌MKN-49 P細胞增殖影響[J].臨床軍醫雜志，2017，45（1）：27-29.

[6]孫曉潤，陳蘋蘋，林悅，等.天然黃酮類化合物抗腫瘤作用靶點研究進展[J].中國實驗方劑學雜志，2017，23（6）：218-228.

[7]Maurya AK，Vinayak M.Modulation of PKC signaling and induction of apoptosis through suppression of reactive oxygen species and tumor necrosis factor receptor 1（TNFR1）：key role of quercetin in cancer prevention[J].Tumour Biol，2015，36（11）：8913-8924.

[8]Xu D，Hu MJ，Wang YQ，et al.Antioxidant Activities of Quercetin and Its Complexes for Medicinal Application[J].Molecules，2019，24（6）：1123.

[9]肖志彬，劉小雷，成日青，等.β-谷甾醇對阿司匹林致胃黏膜損傷副作用及其藥理作用的影響[J].中國實驗方劑學雜志，2016，22（1）：148-152.

[10]孫玉成，劉曉巍，片光哲.β-谷甾醇誘導人胃癌細胞自噬與凋亡的作用及機制研究[J].中國醫師雜志，2019，21（6）：866-871.

[11]高福平，魏謹，馬平，等.P53和Ki-67在胃高級別上皮內瘤變、分化型早期胃癌組織中的診斷價值[J].腫瘤基礎與臨床，2018，31（1）：23-25.

[12]Flemming A.Cancer：Mutant p53 rescued by aggregation inhibitor[J].Nat Rev Drug Discov，2016，15（2）：85.

[13]封賀，王建莉，路小超，等.腫瘤微環境及基于微環境的腫瘤治療策略研究的若干新進展[J].中國免疫學雜志，2019，35（23）：2925-2931.

[14]李娟.VEGF和突變型p53在胃癌組織表達及臨床診斷價值[J].中國醫藥指南，2019，17（33）：18.

[15]Garcia J，Hurwitz HI，Sandler AB，et al.Bevacizumab（Avastin） in cancer treatment：A review of 15 years of clinical experience and future outlook[J].Cancer Treat Rev，2020，86：102017.

[16]Slomiany BL，Slomiany A.Helicobacter pylori-induced gastric mucosal TGF-α ectodomain shedding and EGFR transactivation involves Rac1/p38 MAPK-dependent TACE activation[J].Inflammopharmacology，2016，24（1）：23-31.

[17]陳鎮鋒，陳維榮，蔡高陽.胃癌的分子機制及靶向診斷研究進展[J].世界最新醫學信息文摘（連續型電子期刊），2020，20（26）：64，68.

[18]翟文萍，董超男，王雪野.胃癌相關炎癥介質研究進展[J].醫學綜述，2020，26（7）：1314-1318，1324.

[19]馬志豪，祁向爭.絡病學說指導下胃癌前病變的非可控性炎癥研究探討[J].內蒙古中醫藥，2019，38（9）：151-154.

[20]袁振亞，王明華，翁陽.激活轉錄因子-2在非特指型彌漫大B細胞淋巴瘤中的表達及其與臨床病理特征的關系[J].廣東醫學，2020，41（6）：575-579.

[21]田忠，周雪宏，賈弘禔，等.ATF-2在腫瘤發生中的作用[J].生理科學進展，2012，43（6）：463-466.

[22]鄭佳露，閆霞，沈克平，等.藤梨根抗腫瘤作用及機制[J].中華中醫藥學刊，2017，35（10）：2562-2564.

[23]滕坤，張海豐，臧皓，等.藤梨根甲醇提取物的抗氧化活性及物質基礎初步研究[J].中草藥，2019，50（18）：4384-4388.

（2020-05-19收稿 責任編輯：張雄杰）