基于網絡藥理學探討半夏白術天麻湯與羌活勝濕湯同病異治的生物學基礎

鄧建 ，李雙陽，2，張建磊 ，王凌雪，2，唐紅梅，2，白雪，2

1.西南醫科大學附屬中醫醫院，四川 瀘州 646000；2.西南醫科大學中西醫結合研究所，四川 瀘州 646000

同病異治的理念在中醫理論中源遠流長，《素問·五常政大論篇》有“西北之氣，散而寒之；東南之氣，收而溫之，所謂同病異治也”，張仲景提出辨證論治思想，自此“證”成為中醫學理論和實踐的核心。現代發展為“辨證論治，隨證治之”的思想[1]，根據不同病機采取不同治法[2]，同病異治仍具有指導疾病治療的統領作用。

流行病學調查顯示，偏頭痛為常見疾病，按傷殘損失健康生命年計算，其為第2位致殘性疾病[3]。西醫治療偏頭痛存在胃腸道反應、藥物依賴或靶點單一等問題。“風為百病之長”，風邪是頭痛致病的關鍵因素，而風邪最易兼夾他邪，從而形成不同證型的頭痛。半夏白術天麻湯常用于治療風痰上擾型頭痛；羌活勝濕湯常用于外感風濕型頭痛。二者在組方原則中均體現了頭痛治“風”的重要性，臨床治療偏頭痛療效顯著。網絡藥理學是一種天然藥物發現新策略[4]，本研究通過網絡藥理學研究半夏白術天麻湯和羌活勝濕湯治療偏頭痛的作用機制，探索“同病異治”思想及中醫內風、外風在偏頭痛中體現的生物學基礎內涵。

1 資料與方法

1.1 藥物活性成分篩選與潛在靶點預測

半夏白術天麻湯由半夏、白術、大棗、茯苓、橘紅、生姜、甘草、天麻組成；羌活勝濕湯由蔓荊子、羌活、獨活、藁本、川芎、甘草、防風組成。在TCMSP（https://www.tcmsp-e.com/）中分別檢索以上藥物，以口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18為標準篩選活性成分。因TCMSP存在篩除其主要活性成分的可能，故結合文獻挖掘搜集各味中藥主要藥理成分，通過化源網（https://www.chemsrc.com/Catg/980.）確定其SMISS號，并輸入SwissADME（http://www.swissadme.ch/）進行篩選，通過胃腸道吸收為“HIGH”及“DL”滿足2個及以上“yes”為條件篩選活性成分，然后輸入SwissTargetPrediction（http://swisstargetprediction.ch/）進行靶點預測。并使用UniProt數據庫（http://www.uniprot.org/）對前述檢索到的所有成分靶點統一為官方名稱。

1.2 偏頭痛靶點獲取

以“偏頭痛、migraine、migraine disorder”檢索詞，通過TTD（http://bidd.nus.edu.sg/group/cjttd/）[5]、OMIM（http://omim.org/）[6]、GeneCards（http://www.genecards.org/）[7]數據庫，去除重復項，預測偏頭痛的疾病相關靶點。

1.3 交集靶點獲取

將上述檢索結果除重，進行中藥活性成分和靶點篩選，去除無對應靶點的活性成分和重復靶點。將活性成分靶點與疾病靶點取交集，交集靶點即為兩方抗偏頭痛的作用靶點。

1.4 蛋白相互作用網絡構建

將“1.3”項得到的疾病-藥物共同靶點導入STRING11.5數據庫（https://cn.string-db.org/）[8]中，構建兩方共有疾病交集靶點的蛋白相互作用（PPI）網絡、半夏白術天麻湯特有抗偏頭痛靶點PPI網絡、羌活勝濕湯特有抗偏頭痛靶點PPI網絡。將數據導入Cytoscape3.9.1（http://www.cytoscape.org/）[9]。以度值對PPI網絡排序。運用Cytoscape中的CytoHubba[10]插件進行靶點連接關系分析。以評價兩方成分的靶點重要程度。應用ClusterViz插件[11]中的MCODE算法進行靶點的范圍聚集關系分析，參數K-Core設置為2，對其聚類數據進行排序打分。

1.5 GO和KEGG通路富集分析

將交集靶點導入DAVID數據庫（https://david.ncifcrf.gov/）[12]，種屬限定為“Homo sapiens”，進行GO和KEGG富集分析結果，輸入微生信網站（https://www.bioinformatics.com.cn/）制圖。對共有疾病交集靶點生物過程（BP）、細胞組分（CC）、分子功能（MF）進行分析，為減少靶點分離造成的信息丟失（如富集同一通路的靶點分別落于共有和特有靶點集合）導致通路不完全，故采用對兩方整體進行通路分析的方法。同時對兩方治療疾病共同靶點進行通路分析，以揭示“同病異治”的內涵。

1.6 分子對接

利用AutoDock Vina軟件將成分-靶點網絡中度值排名靠前的關鍵成分與關鍵靶點進行分子對接，通過打分預測小分子與配體的結合能力（活性位點選擇整個靶點蛋白），并使用PyMoL1.1軟件進行可視化。

2 結果

2.1 復方活性成分及作用靶點收集

最終得到半夏白術天麻湯活性成分185個、靶點3 353個，羌活勝濕湯活性成分186個、靶點2 904個。甘草為2個復方共有藥物，其對應成分93個、靶點1 447個。

對得到的成分和靶點進行比對、分析、除重，最終得到兩方共有交集靶點320個；半夏白術天麻湯特有靶點319個，羌活勝濕湯特有靶點66個。兩方活性成分及靶點數量見表1。兩方共有成分可能為其同病異治成分基礎，見表2。

表1 半夏白術天麻湯及羌活勝濕湯活性成分信息

2.2 偏頭痛靶點篩選結果

共得到偏頭痛疾病相關靶點1 721個，半夏白術天麻湯和羌活勝濕湯共有靶點中有138個與偏頭痛有關，半夏白術天麻湯特有靶點中有72個與偏頭痛有關，羌活勝濕湯特有靶點中有13個與偏頭痛有關。兩方共有抗偏頭痛靶點PPI網絡見圖1，圖中共有138個節點和4 512條邊。用CytoHubba插件計算，靶點度值由高到低分別是IL6、AKT1、TNF、VEGFA、IL1B、TP53、MAPK3、CASP3、EGF與MMP9，分別與91、90、90、79、78、77、74、73、70與70個成分存在聯系。

使用ClusterViz插件中的MCODE算法進行模塊化分析，得到7個模塊，見表3。其中，排名第一的模塊含40個靶點，總度值1 426，說明該模塊的重要性。

表3 半夏白術天麻湯與羌活勝濕湯共有疾病交集靶點模塊分析

半夏白術天麻湯特有抗偏頭痛靶點PPI網絡見圖2，共有71個節點和427條邊。靶點度值排名靠前為ALB、CTNNB1、GAPDH、COMT、PTPRC與TLR4，分別能與28、22、19、16、14與14個成分發生相互作用。羌活勝濕湯特有抗偏頭痛靶點PPI網絡見圖3，共有11個節點和42條關系。度值排名靠前的是STAT3、CCR5、FN1、IL4、APP、ARG1，分別能與7、6、6、6、4、4個成分發生相互作用。

圖2 半夏白術天麻湯特有靶點PPI網絡

圖3 羌活勝濕湯特有抗偏頭痛靶點PPI網絡

2.3 共有疾病交集靶點及復方通路

GO功能富集分析結果見圖4，BP包括688條，主要涉及骨化二醇1-單加氧酶活性的正調節、平滑肌增生、乙酰膽堿分解代謝過程、突觸傳遞負調控，多巴胺能、氮化合物代謝過程及維生素D生物合成過程的正向調控；CC包括83條，主要涉及絲氨酸型肽酶復合物、絲氨酸蛋白酶抑制劑復合物、胰島素受體復合物及突觸膜受體成分；MF包括142條，主要影響GABA受體、乙酰膽堿酯酶、單胺氧化酶、膽堿酯酶、胰島素激活受體及雌激素受體等。對兩方共同靶點的KEGG分析結果見圖5，表明其可能通過NOS2、NOS3、EGF、INSR及CXCL8、MMP1、MMP3、PTGS2、TNF等蛋白所在HIF-1、IL-17信號通路作用于偏頭痛。半夏白術天麻湯通過GABRB3、CHRM2、GABRB2及MAOB、MAOA、CACNA1B、RASA1、IL1B、MAPT等蛋白所在5-羥色胺能突觸、神經活性配體-受體相互作用通路、MAPK信號通路發揮作用，而羌活勝濕湯通過IL10、CAMK2B、CASP3、BCL2、AKT1等蛋白所在PI3K-Akt、結核信號通路起作用。

圖4 半夏白術天麻湯與羌活勝濕湯共有疾病交集靶點GO富集分析

圖5 半夏白術天麻湯和羌活勝濕湯共有靶點與偏頭痛交集靶點KEGG富集分析

2.4 分子對接結果

一般認為，結合能越低表示對接結構越穩定，從各成分與各靶點對接結合能來看，共同靶點中的關鍵成分與關鍵靶點對接結合能均低于-4.5 kcal/mol。兩方共有關鍵成分及關鍵靶點對接結合能見表4。選取其中對接結合能最低即對接最穩定構象進行展示（見圖6）。木犀草素、槲皮素、蔓荊子黃素與IL6、AKT1、TNF、VEGFA對接活性好，由此推測這些成分可能是抗偏頭痛主要成分，IL6、AKT1、TNF、VEGFA可能是半夏白術天麻湯與羌活勝濕湯共同治療偏頭痛的關鍵靶點。

圖6 關鍵成分與關鍵靶點分子對接示意

表4 關鍵成分與關鍵靶點分子對接結合能/（kcal/mol）

3 討論

半夏白術天麻湯及羌活勝濕湯均出自著名醫家李東垣。半夏白術天麻湯主風痰上擾之頭痛，可燥濕化痰、平肝息風，《脾胃論》中提到“足太陰痰厥頭痛，非半夏不能療；眼黑頭眩，風虛內作，非天麻不能除”，方中重用半夏化痰燥濕，天麻平肝息風止痙；白術健脾益氣燥濕；茯苓健脾滲濕，脾健運則痰濕祛；陳皮理氣燥濕、化痰調中；生姜、大棗兼以調和脾胃，甘草調和諸藥。數藥配伍使用，化痰息風，用以治療風痰內盛之偏頭痛。羌活勝濕湯主治外感風濕頭痛及身痛[13]，外感風濕客表，致足太陽經經氣不行，而足太陽經走行于后頭部，經氣不行則出現經氣循行部位不適，如項強、頭痛、腰似折、項似拔等病證；羌活、獨活祛風勝濕、透利關節而止風濕之痛；羌活、川芎引諸藥至太陽、少陰經；余藥皆可祛風濕止痛。加之甘草緩急止痛，諸藥共用，達到祛風逐濕止痛的功效。

現代醫學研究已驗證了二方對偏頭痛的臨床療效，并闡明了部分機制。王新等[14]在西藥治療基礎上聯合半夏白術天麻湯，發現其對偏頭痛風痰上擾證患者病情的改善均優于單純西藥組。楊帆等[15]在加味半夏白術天麻湯對偏頭痛（痰濁證）急性發作的鎮痛療效觀察中發現，聯合加味半夏白術天麻湯臨床總有效率和鎮痛總有效率明顯高于西比靈對照組，且視覺模擬評分法評分、頭痛持續時間和疼痛指數均有明顯改善，協同血清炎癥介質C反應蛋白和白細胞介素（IL）-6水平降低，對急性發作偏頭痛的鎮痛效果良好。歐降紅等[16]發現，半夏白術天麻湯可能通過影響內皮素-1和一氧化氮水平改善偏頭痛患者臨床癥狀。張愛婷等[17]發現羌活勝濕湯治療風濕頭痛患者的睡眠質量評分和視覺模擬評分相較于氟桂利嗪顯著降低，表明羌活勝濕湯對風濕外感頭痛患者療效顯著。上述研究均從不同層面揭示了半夏白術天麻湯和羌活勝濕湯作為偏頭痛臨證常用方劑，對偏頭痛患者的臨床療效、安全性及可能機制。

本研究采用網絡藥理學方法對兩方所涉及成分、靶點進行綜合分析，提出兩方可能通過IL6、AKT1、TNF、VEGFA等關鍵靶點及HIF-1、IL-17等信號通路治療偏頭痛，相關靶點和通路可能是偏頭痛風痰上擾證和外感風濕證2種證型的共同生物學基礎。皮層擴散抑制學說認為，區域性神經元或神經膠質細胞強烈去極化并沿皮層向鄰近區域傳播，從而導致神經活動抑制與偏頭痛發病密切相關，皮層擴散抑制可引起血腦屏障破壞及谷氨酸能神經遞質興奮性增加，隨即導致腦局部短暫缺血缺氧，最終共同導致腦白質病變[18]，而缺血環境、炎癥細胞和抗原導致氧氣消耗，激活HIF-1信號通路，兩方可能通過增加HIF-1的穩定性，促進HIF-1與低氧反應元件結合，使低氧靶基因轉變為激活狀態[19]，使組織適應低氧條件而減少偏頭痛發生。同時炎癥反應與偏頭痛的多種發病學說均存在相關性，偏頭痛患者血清TNF、血漿核因子κB水平升高，而核因子κB可調控MMP9、IL-1、IL-6和TNF-α等下游基因表達[20]，可能與IL-17信號通路激活誘發炎癥引起中樞神經損傷相關。通過兩方相同靶點、關鍵通路、特有治療靶點及信號通路的數據研究，部分解釋了風濕頭痛與風痰頭痛共同病機的生物學內涵。