基于網絡藥理學探究“菟絲子-淫羊藿”治療白癜風的作用機制

呂凱峰 王遠紅 張 偉 劉宏偉

1.黑龍江中醫藥大學研究生院，黑龍江哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院皮膚科，黑龍江哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院中醫兒科，黑龍江哈爾濱 150040

白癜風是一種典型的皮膚黏膜色素脫失性疾病，祖國醫學稱此病為“白癜”“白毋奏”，亦或“白疙”[1-2]。該病易于診斷，難于治療，且極大地影響患者的身心健康[3]。目前國內白癜風患者發病率為0.1%～2.0%[4]。臨床上常用的治療方法包括激素、免疫抑制劑、光化學療法、手術療法等[5-8]，效果均不理想，具有易復發和副作用的缺點[9]。中醫治療白癜風具有優勢和特色，掃白靈、掃白茴風丸是王遠紅教授治療白癜風的代表性方劑[10-11]，臨床效果令人滿意。但由于其具體藥效物質及作用的靶標通路尚不明確，導致該方的臨床推廣受到了一定的限制。因此本研究應用中藥網絡藥理學[12]探討掃白靈、掃白茴風丸中的重要藥對“菟絲子-淫羊藿”調治白癜風的主要活性成分和作用機制，同時為后續掃白靈、掃白茴風丸的實驗研究與臨床應用提供基礎生物學信息支撐。

1 資料與方法

1.1 “菟絲子-淫羊藿”活性成分及靶標的收集及篩選

依托中藥系統藥理學數據庫與分析平臺、中醫藥綜合數據庫、中藥癥候關聯數據庫、在線中醫藥生物信息學分析工具檢索菟絲子、淫羊藿的化學組成成分，通過數據庫初步篩選口服利用度（oral bioavail ability，OB）≥30%、類藥性（drug-likeness，DL）≥0.18 的潛在活性成分。篩選結束后，從數據庫中檢索活性成分相對應的靶標，由于檢索到的靶標目標存在命名不規范的問題,為標準化蛋白質靶標信息，統一在UniProt 蛋白質數據庫將化合物作用的蛋白質靶標校正為基因標準化命名。

1.2 白癜風疾病相關靶標篩選

借助于在線人類孟德爾遺傳數據庫、靶向藥物數據庫、GeneCards、DrugBank 數據庫檢索與白癜風相關的疾病靶標。

1.3 “菟絲子-淫羊藿”的“藥對-化合物-潛在靶標”網絡構建及分析

將藥對、活性成分及靶標應用Cytoscape 3.7.2 軟件構建“藥對-活性化合物-潛在靶標”聯系的網絡圖。

1.4 “菟絲子-淫羊藿”-白癜風交集靶標相互作用網絡構建

利用微生信在線作圖平臺（http：//www.bioinformatics.com.cn/）繪制維恩圖，取交集，進而將交集靶標上傳STRING 數據庫，得到“菟絲子-淫羊藿”治療白癜風的蛋白質-蛋白質相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡模型，并導入Cytoscape 中進行可視化展示。

1.5 交集基因本體及通路富集分析

利用David 數據庫將上述交集靶標進行GO 功能及KEGG 通路富集分析，并借助微生信在線作圖平臺對富集結果進行可視化展示。

2 結果

2.1 “菟絲子-淫羊藿”主要活性成分及靶標

對“菟絲子-淫羊藿”活性成分進行挖掘及篩選，剔除重復數據后剩余主要有效成分31 個。見圖1。同時檢索并將兩味藥物活性成分的潛在靶標合并去重后共獲得222 個相關作用靶標蛋白。

圖1 “菟絲子-淫羊藿”主要活性成分及靶標

2.2 白癜風潛在作用靶標

共獲得與白癜風相關的基因1198 個。設定Score大于中位數（score ＞0.63）為白癜風的潛在靶標，最終得到潛在靶標457 個。

2.3 “藥對-化合物-潛在治療靶標”網絡

“藥對-化合物-潛在治療靶標”網絡見圖2。篩選出槲皮素、山柰酚、木犀草素、β-谷固醇、脫水淫羊藿素、芝麻素等重要化合物。

圖2 “藥對-化合物-潛在治療靶標”網絡

2.4 “菟絲子-淫羊藿”-白癜風靶標的PPI 網絡分析

共得到共同靶標47 個，見圖3。進一步將交集靶標提交至STRING 數據庫，并排除游離的沒有聯系的2 個節點。得到“菟絲子-淫羊藿”-白癜風潛在靶標PPI 網絡圖，見圖4。將STRING 平臺獲取的靶標蛋白相互信息導入Cytoscape 中進行可視化展示，見圖5。其中顏色越發鮮明、節點形狀越大，則度值越大，度值越大證明在網絡中越重要。連線越粗，相互作用關系亦越大。其中排名靠前30 位、度值大的節點見圖6。

圖3 “菟絲子-淫羊藿”有效成分與白癜風疾病靶標交集維恩圖

圖4 “菟絲子-淫羊藿”-白癜風潛在靶標蛋白質-蛋白質相互作用網絡

圖5 “菟絲子-淫羊藿”干預白癜風靶標的可視化分析

圖6 “菟絲子-淫羊藿”干預白癜風的核心靶標（度值前30）

2.5 GO及KEGG 通路富集分析結果

45 個共同靶標進行GO 分析得到條目356 個，其中分子功能44 個、生物過程284 個、細胞組分28 個，見圖7。KEGG 通路富集分析共篩選出信號通路23 條，主要涉及TNF、T 細胞受體、Toll 樣受體、PI3K-Akt、FoxO、MAPK 等信號通路，見圖8。

圖7 “菟絲子-淫羊藿”干預白癜風潛在靶標的GO 富集分析

圖8 “菟絲子-淫羊藿”干預白癜風潛在靶標的KEGG 信號通路分析

3 討論

由本研究的“藥對-化合物-靶標”網絡可知槲皮素、山柰酚、木犀草素、β-谷固醇、脫水淫羊藿素、芝麻素度值較高，提示以上可能是“菟絲子-淫羊藿”治療白癜風的有效成分，并協同作用于多個靶標發揮效果。

PPI 網絡提示TP53、IL-6、TNF、VEGFA、MAPK1、PTGS2 等這些靶標度值較高，相關文獻已有對本研究預測的大部分潛在靶標與白癜風關系的報道[13-17]。本課題組前期通過觀察以“菟絲子-淫羊藿”藥對為主要成分的掃白靈干預白癜風發現，試驗組血清中的IL-10、TNF 較對照組水平明顯升高，提示此藥對可能通過IL-10、TNF 等關鍵靶標發揮治療白癜風的作用[10-11]。

關鍵節點的KEGG 通路分析提示藥對可通過多條通路治療白癜風，且富集到的信號通路中多數已得到證實[18-19]。此外本研究富集到了許多看似與本病不相關的一些通路，但有研究表明，這些疾病之間有一定的內在聯系[20-25]。這些通路可以幫助臨床醫師從多角度剖析本藥對治療白癜風患者的體內途徑及白癜風與其他疾病間的內在關聯，如“菟絲子-淫羊藿”是否主要通過MAPK、PI3K-Akt、NF-κB 等潛在通路達到治療白癜風病的目的，肺結核病與白癜風發病是否具有一定相關性等。

綜上所述，“菟絲子-淫羊藿”治療白癜風通過多成分、多靶標、多通路[26]治療白癜風。本研究所得核心成分、靶標及通路與白癜風治療密切相關。同時，還發現了其他潛在活性成分，如山柰酚、木犀草素、β-谷固醇等，以及靶標，如TP53、IL-6、TNF 等，提示“菟絲子-淫羊藿”可以通過多靶標多通路治療白癜風，為其臨床開發利用提供理論基礎。