基于網絡藥理學的瓜蔞紅花甘草湯治療帶狀皰疹作用機制研究

吳燕瑜，邱桂榮，齊俊南

江西中醫藥大學附屬醫院，江西 南昌 330006

帶狀皰疹（herpes zoster，HZ）是因潛藏在脊髓后根神經節中的水痘-帶狀皰疹病毒被激活引起的急性炎癥性皮膚疾病，主要表現為局部皮膚損害和神經痛［1］,老年人及免疫缺陷者易感［2］。由HZ引起的疼痛十分影響人們的正常生活，甚至會帶來焦慮抑郁的負面情緒，嚴重影響生活質量［3］。目前其西醫治療方式包括口服藥物（如抗病毒藥、鎮痛藥、營養神經藥等）、微創介入治療等，但仍不乏報道顯示其存在有效率低或療效欠佳者［4］。同時中醫藥對該病也早有認識，治療方式眾多，包括中藥、針灸、火針等治療，不僅拓寬了該病的治療思路，也能夠提高治療效果［5］。

瓜蔞紅花甘草湯出自《赤水玄珠·醫旨緒余》，用于治療肋間皰疹，由瓜蔞、紅花、甘草三味藥組成，具有清熱解毒止痛之功?，F代藥理研究也表明，三味藥均具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等作用［6-8］，其中甘草更能有效抑制病毒［9］。蔚志仁等［10］采用口服瓜蔞紅花甘草湯和阿昔洛韋片、甲鈷胺膠囊治療帶狀皰疹，發現聯合治療能夠加快患者癥狀的改善，降低帶狀皰疹后遺神經痛的發生。故本研究采用網絡藥理學的方法進一步探究該方治療帶狀皰疹的作用機制。

1 材料與方法

1.1 瓜蔞紅花甘草湯中藥活性成分的篩選

通過中藥系統藥理學數據庫及分析平臺（TCMSP）檢索瓜蔞紅花甘草湯三味中藥的化合物，以口服生物利用度（OB）≥30%，化合物類藥性（DL）≥0.18作為篩選條件，篩選出三味中藥的主要活性成分。

1.2 中藥靶點的獲取

在TCMSP 分析平臺的Related Targets 一欄中找出藥物有效成分相關的靶點，并通過Uniprot 數據庫進行規范。在Uniprot數據庫中下載人類蛋白靶點，使用perl 語言查找出藥物有效成分相關對應的人類蛋白靶點，若未能對應到人類靶點，則將該活性成分刪除，從而建立藥物靶點的數據集合。

1.3 疾病靶點的篩選

以“Herpes Zoster”為檢索詞，在GeneCards 和OMIM 2 個數據平臺中查找與帶狀皰疹相關的作用靶點，并檢索DrugBank數據庫對疾病靶點進行補充。刪除重復值，得到疾病靶點數據集合。

1.4 藥物靶點與疾病靶點韋恩圖的構建

將藥物靶點與疾病靶點的數據分別導入Venny軟件，得出共同靶點信息，并繪制韋恩圖（Venn）。

1.5 蛋白互作網絡的構建

將“1.4”中得到的共同靶點導入STRING 數據庫，物種（organism）選定為人類（homo sapiens），設置highest confidence>0.9 且刪除游離節點，構建PPI 網絡圖，并導出網絡相關信息的TSV 文件。

1.6 中藥對帶狀皰疹可視化網絡的構建

將“1.4”中獲取的共同靶點及與之對應的藥物活性成分導入Cytoscape3.8.0 中，用于構建藥物-活性成分-靶點的可視化網絡。

1.7 藥物活性成分-疾病靶點的GO 和KEGG 通路富集分析

GO 富集分析從生物過程（biological process，BP）、細胞組分（cellular component，CC）、分子功能（molecular function，MF）三個層面對基因的參與度進行評判。KEGG 通路富集分析用于探究調控網絡中的基因主要參與的通路和該通路中基因參與的顯著性。使用R 語言程序進行GO 富集分析和KEGG 通路富集分析，設定P值過濾條件為0.05，得出富集分析文件，并繪制圖形。

2 結果

2.1 中藥化合物篩選結果

在TCMSP 分析平臺檢索出藥物活性成分分別為瓜蔞80 種、紅花189 種、甘草280 種。經過篩選得到瓜蔞主要活性成分為11 種，紅花為22 種，甘草為92 種，列舉其中主要成分，見表1。

表1 瓜蔞紅花甘草湯主要活性成分表

表1 （續）

2.2 中藥活性成分-作用靶點的獲取

通過Uniprot 數據庫對中藥靶點進行統一規范，共獲取靶點1 922 個，甘草活性成分對應靶點有1 500 個，瓜蔞為31 個，紅花為391 個，刪除重復值后最終得到瓜蔞紅花甘草湯作用靶點238 個。

2.3 疾病靶點獲取

檢索與帶狀皰疹相關的作用靶點，其中GeneCards 數據庫查找靶點399 個，OMIM 數據庫為9 個，DrugBank 數據庫為35 個。合并去重得到434 個作用靶點。

2.4 藥物靶點與疾病靶點的韋恩圖

將中藥作用的靶點與疾病靶點導入Venny 軟件繪制出的韋恩圖見圖1。獲取兩者的交集基因為38 個，包 括PGR、MAPK14、IL4、CDK2、JUN、IKBKB、AKT1、TNF、CASP3、MAPK8 等。

圖1 瓜蔞紅花甘草湯-帶狀皰疹的韋恩圖

2.5 蛋白互作網絡圖的構建

交集基因導入STRING 數據平臺繪制PPI 網絡。該網絡中節點數為38 個，共計148 條邊，平均度值為7.79。節點與節點之間連接的邊越多，說明兩靶點之間互作關系越強。并分析TSV 文件中Degree值，該值越大，說明與該節點相互作用的靶點越多。如STAT3 節點的Degree 值為20，TNF 節點的Degree 值為17，具體分析見圖2。

圖2 瓜蔞紅花甘草湯治療帶狀皰疹的作用靶點與節點Degree值前20的柱狀圖

2.6 中藥對帶狀皰疹的可視化網絡

使用Cytoscape3.8.0 構建瓜蔞紅花甘草湯活性成分-疾病靶點的可視化網絡，具體見圖3。

圖3 瓜蔞紅花甘草湯治療帶狀皰疹的藥物-活性成分-靶點可視化網絡圖

2.7 GO 和KEGG 通路富集分析

通過R 語言程序對靶點進行GO 富集分析，獲取生物過程1 726 個，主要包括對脂多糖的反應（response to lipopolysaccharide）、對細菌起源分子的反應（response to molecule of bacterial origin）、對腫瘤壞死因子的反應（response to tumor necrosis factor）等；獲取細胞組分27 個，主要包括膜筏（membrane raft）、膜微區（membrane microdomain）、膜區（membrane region）等；獲取分子功能98 個，主要包括細胞因子受體結合（cytokine receptor binding）、磷酸酶結合（phosphatase binding）、蛋白質絲氨酸/蘇氨酸激酶活性（protein serine/threonine kinase activity）具體見圖4。

圖4 GO富集分析

KEGG 通路富集為153 條，包括TNF 信號通路、IL-17信號通路、MAPK信號通路、Toll樣受體信號通路、T 細胞受體信號通路等。具體見圖5。KEGG 富集的通路中，MAPK 信號通路與神經損傷相關，具體見圖6。

圖5 KEGG通路富集分析

圖6 MAPK信號通路

3 討論

帶狀皰疹，又稱“蛇串瘡”“纏腰火龍”等，《諸病源候論·甑帶瘡候》曰：“甑帶瘡者纏腰生，狀如甑帶，因此為名。”《外科大成》稱此證“俗名蛇串瘡，初生于腰，紫赤如疹，或起水皰，痛如火燎。”程宏斌等［11］研究認為蛇串瘡為毒邪所致，治療應“解毒、攻毒”；李響等［12］研究認為張從正的“攻邪學說”貫穿蛇串瘡的各個階段，要將治病首重攻邪與攻邪不傷正靈活應用；趙莉莉［13］研究認為該病的主要病機為氣滯血瘀，治以活血化瘀止痛。

瓜蔞紅花甘草湯中瓜蔞清熱潤燥、寬胸散結，紅花活血散瘀、通經止痛，甘草清熱解毒、緩急止痛，故整方能清熱、解毒、止痛。通過網絡藥理學的探究，發現瓜蔞紅花甘草湯對帶狀皰疹的治療是通過多個靶點、多條通路發揮作用。該方的重要活性成分包括山柰酚、槲皮素、菠菜甾醇等。山柰酚具有較強的抗氧化活性，抑制細菌和病毒感染引起的炎癥，改善神經性疼痛［14-15］。槲皮素可減少IL-1β和IL-6 等促炎性因子的釋放、清除氧自由基［16］。菠菜甾醇能夠抑制PEG2、緩激肽等炎癥遞質的釋放發揮抗炎作用［17］。通過可視化網絡發現藥物主要通過CDK2、MAPK14 等靶點發揮作用。研究表明，CDK2 參與病毒的復制，通過對其抑制可減少病毒感染［18］。p38α/MAPK14 的激活能夠促進IL6、TNFα 等促炎性因子的釋放，導致外周疼痛敏化的發生和維持［19-21］。KEGG 通路富集分析發現，瓜蔞紅花甘草湯主要通過TNF、IL-17、MAPK 等信號通路發揮對帶狀皰疹發揮治療作用。MAPK 信號通路包含ERK1/2、JNK、p38 等通路［22］。研究表明，NF-κB 和ERK1/2 通路的抑制對原發性大鼠星形細胞的中缺氧/再氧化誘發損傷有神經保護作用［23］。張敏等［24］通過小鼠實驗發現抑制JNK 通路能夠緩解CXCL13 誘導的痛敏反應。陳春生等［25］發現抑制炎癥痛大鼠模型的CCR2 活性可降低p-p38MAPK的表達，從而緩解炎性疼痛。

綜上所述，瓜蔞紅花甘草湯可從多個靶點、多條通路發揮對帶狀皰疹的治療作用。本研究為瓜蔞紅花甘草湯治療帶狀皰疹的臨床應用提供了一定的理論依據，同時本研究僅對潛在治療通路進行預測，實際情況仍需通過實驗進一步驗證。