基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析川芎的藥理作用及機(jī)制

傅曉晨

摘要： 目的：運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究川芎的主要活性成分及作用靶點(diǎn)，對其藥理作用及分子機(jī)制進(jìn)行科學(xué)闡釋。方法：利用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(tái)（TCMSP）獲取川芎的主要活性成分、作用靶點(diǎn)，并在Uniprot數(shù)據(jù)庫中搜索靶點(diǎn)對應(yīng)基因名。利用Cytoscape軟件及STRING數(shù)據(jù)庫分別構(gòu)建“活性成分-作用靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖，并獲得蛋白互作關(guān)系。結(jié)果：共獲得9個(gè)川芎的主要活性成分、30個(gè)作用靶點(diǎn)。楊梅酮為最關(guān)鍵的成分，主要作用的靶點(diǎn)為PTGS2，其影響的信號(hào)通路主要與腫瘤、雌激素及卵泡形成相關(guān)。結(jié)論：川芎在治療腫瘤，尤其是乳腺癌方面有潛在優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：川芎;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);藥理作用;機(jī)制

【中圖分類號(hào)】R28 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】2107-2306（2021）0910--01

川芎為傘形科植物的干燥根莖，具有活血行氣，祛風(fēng)止痛的功效，用于胸痹心痛、跌撲腫痛、痛經(jīng)及頭痛等治療[1]。川芎含有100余種成分，其生物有效成分包括酚類和有機(jī)酸類、生物堿類、苯酞類化合物及多糖類[2]。已有藥理學(xué)研究顯示，川芎可能有抗氧化、抗炎、促血管生成等功效[3]，但其主要活性成分及具體作用機(jī)制尚未明了。本文通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法篩選了川芎的活性成分，闡明了其藥理作用的分子機(jī)制，為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

1 方法

1.1川芎活性成分、作用靶點(diǎn)篩選

訪問TCMSP數(shù)據(jù)庫，以川芎為關(guān)鍵詞檢索，以口服生物利用度（OB）≥30%及類藥性（DL）≥0.15為篩選條件，獲得活性成分。在TCMSP數(shù)據(jù)庫中搜索篩選所得活性成分的作用靶點(diǎn)。

1.2網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建及分析

利用Cytoscape 3.7.2 軟件構(gòu)建川芎的“活性成分-作用靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖，并用NetworkAnalyzer插件分析網(wǎng)絡(luò)圖中活性成分、作用靶點(diǎn)關(guān)系。

1.3川芎對信號(hào)通路的影響

利用STRING數(shù)據(jù)庫分析川芎作用靶點(diǎn)的互作關(guān)系，探索關(guān)鍵靶標(biāo)KEGG信號(hào)通路富集情況，用R語言繪圖。

2 結(jié)果

2.1 川芎的主要活性成分

共檢索得289個(gè)川芎的有效活性成分。根據(jù)OB≥30%及DL≥0.15，篩選得9個(gè)有效活性成分，見表1。

2.2 川芎的“活性成分-作用靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及分析

以上活性成分共檢索到靶點(diǎn)30個(gè)，其中洋川芎醌未檢索到靶點(diǎn)。如圖1，用Cytoscape構(gòu)建活性成分與靶點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)圖。其中菱形節(jié)點(diǎn)代表活性分子，方形節(jié)點(diǎn)為靶點(diǎn)對應(yīng)的基因名。度值由Cytoscape插件NetworkAnalyzer分析得出，度值與活性成分的重要性呈正相關(guān)，圖中節(jié)點(diǎn)的大小表示度值的大小。圖1所示，MOL002135的度值最大，共有25個(gè)靶點(diǎn)，為該網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，說明楊梅酮在川芎的藥理作用中起關(guān)鍵作用。此外，靶點(diǎn)PTGS2、NCOA2、PTGS1及RXRA的度值分別為6、5、4、4。其中PTGS2為川芎的6個(gè)活性成分的共同靶點(diǎn)，表明其為發(fā)揮藥效的關(guān)鍵。

2.3 川芎的靶點(diǎn)互作分析

將篩選出的30個(gè)靶點(diǎn)輸入STRING數(shù)據(jù)庫以得到蛋白互作關(guān)系（圖2）。隨后，將這30個(gè)基因所得出的KEGG通路信息進(jìn)行整合，并挑選了相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)最多的前20個(gè)信號(hào)通路，并用R語言繪制氣泡圖。如圖3所示，F(xiàn)DR值代表顯著性差異，氣泡顏色越紅表明FDR值越小。富集結(jié)果顯示川芎的藥理作用主要與腫瘤相關(guān)通路、雌激素信號(hào)通路以及卵母細(xì)胞成熟相關(guān)。此結(jié)果進(jìn)一步表明川芎可能對乳腺癌的治療有較好的效果。

3 討論

本文用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對川芎的主要活性成分、作用靶點(diǎn)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性研究。此研究共篩選獲得了9個(gè)川芎的主要活性成分，其中楊梅酮可能是其發(fā)揮藥效的關(guān)鍵。已有研究顯示楊梅酮對多種人源性腫瘤細(xì)胞有較好的抑制作用，據(jù)此推測川芎也具一定的抗腫瘤活性。我們發(fā)現(xiàn)川芎靶點(diǎn)對應(yīng)的KEGG信號(hào)通路主要聚集在腫瘤、雌激素及卵泡成熟等。據(jù)此我們推測川芎有抗腫瘤活性，且對抗乳腺癌增殖有潛在優(yōu)勢。

川芎早在我國便被用于治療缺血性疾病及頭痛等。目前對川芎作用的研究主要集中在心血管、神經(jīng)及呼吸系統(tǒng)。已有研究證實(shí)川芎可抑制惡性腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移[4]，可能的機(jī)制包括抑制腫瘤細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)凋亡、抑制癌基因表達(dá)，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)等。而其對乳腺癌的作用鮮有報(bào)道及研究。本研究雖仍存在局限性，但所得結(jié)果為川芎的作用研究提供了一個(gè)新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國藥典[S].一部.2015.

[2]李海剛，胡曬平，周意，等. 川芎主要藥理活性成分藥理研究進(jìn)展[J]. 中國臨床藥理學(xué)與治療學(xué)，2018，23（11）：1302-1308.

[3]趙新望，徐文華，趙陽，等. 基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究川芎治療冠心病的作用機(jī)制[J].中成藥，2019，41（09）：2096-2101.

[4]靳春斌.川芎的化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J]. 中國社區(qū)醫(yī)師， 2017， 33（16）： 8-13.