從網絡藥理學分析馬齒莧-地錦草藥對配伍治療潰瘍性結腸炎作用機制

*基金項目：安徽省教育廳高校自然科學研究重點項目（KJ2020A0445）

第一作者簡介：李晶晶（1997-），女，在讀碩士研究生，研究方向：中醫藥防治脾胃病。

△通信作者：王睿，E-mail：dsf221@163.com

摘要：目的" 運用網絡藥理學技術探討馬齒莧-地錦草藥對治療潰瘍性結腸炎（UC）作用機制。方法" 通過TCMSP數據庫獲取馬齒莧-地錦草的有效活性成分，利用Uniprot3.7.2數據庫預測活性成分作用靶點，通過Gene-Cards數據庫、OMIM數據庫獲取疾病基因，將藥物與疾病基因取交集后利用STRING數據庫研究二者相關性，并根據結果分析其潛在作用機制。結果" 經過篩選得到目標藥對關鍵靶點蛋白61個和分子信號通路169條，基因本體（GO）功能富集分析顯示主要有炎癥反應、凋亡過程的負調控、脂多糖的細胞反應等生物過程；京都基因和基因組百科全書（KEGG）富集分析顯示馬齒莧-地錦草治療UC主要通過腫瘤壞死因子（TNF）信號通路、核因子κB信號通路、Toll樣受體信號通路、NOD樣受體信號通路等發揮作用。結論" 馬齒莧-地錦草藥對治療UC具有多靶點、通路復雜、層次分明的特點，馬齒莧-地錦草潛在作用機制為日后臨床治療UC提供理論依據，并拓展了臨床運用中醫藥治療UC的思路。

關鍵詞：馬齒莧-地錦草藥對；網絡藥理學；潰瘍性結腸炎；信號通路；作用機制

中圖分類號：R516.1""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1007-2349（2024）04-0058-08

Analysis of the Action Mechanism of Portulacae-Quinquefolia Pairs in theTreatment of Ulcerative Colitis by Network Pharmacology

LI Jing-jing1， WANG Rui2， CHA An-sheng2， LI Yi-fang3， WANG Fang1， HU Zi-zhao1

（1. Anhui University of Traditional Chinese Medicine， Hefei 230038， China; 2. The First Affiliated Hospital of Anhui University of Tradition Chinese Medicine， Hefei 230032， China; 3. School of Nursing， Anhui University of Traditional Chinese Medicine， Hefei 230022， China）

【Abstract】Objective： To explore the action mechanism of Portulaca-Quinquefolia pairs in the treatment of ulcerative colitis （UC） by network pharmacology. Methods： The active ingredients of Portulaca and Quinquefolia were obtained through TCMSP database， the target of active ingredients was predicted by using Uniprot3.7.2 database， and disease genes were obtained through Gene-Cards database and OMIM database. After the intersection of herbs and disease genes， the correlation between them was studied by using STRING database. The potential mechanism of action was analyzed according to the results. Results： After screening， 61 key target proteins and 169 molecular signaling pathways were obtained. Gene ontology （GO） functional enrichment analysis showed that the main biological processes were inflammation， negative regulation of apoptosis and cell reaction of lipopolysaccharide. The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analysis showed that Portulaca-Quinquefolia pairs played its role in the UC treatment mainly through tumor necrosis factor （TNF） signaling pathway， nuclear factor κB signaling pathway， toll-like receptor signaling pathway and NOD-like receptor signaling pathway. Conclusion： Portulaca-Quinquefolia pairs have the characteristics of multiple targets， complex pathways and distinct layers in the treatment of UC patients. The potential action mechanism of Portulaca-Quinquefolia pairs provides a theoretical basis for the future clinical treatment of UC， and expands the clinical application of TCM in the treatment of UC.

【Key words】Portulaca-Quinquefolia Pairs; Network Pharmacology; Ulcerative Colitis; Signal Pathway; Action Mechanism

潰瘍性結腸炎（ulcerativecolitis，UC）是一種慢性非特異性炎癥性腸病，在不同程度上引起結、直腸黏膜及黏膜下層的連續性、融合性炎癥反應。其特點是遷延難愈且反復發作，隨著病程延長，UC患者結腸癌風險隨之增加［1］。UC具體發病機制尚未明確，但現代研究已證實，環境、基因、腸道微生物及自身免疫等因素參與UC的發病過程［2］。目前，現代醫學治療UC主要采取對癥治療，雖短時間內緩解率高，但隨著治療方法的臨床研究不斷加深，越來越多的問題被提出如生物制劑治療周期的長度與限度、預后效果及不同藥物的適用情況和不良反應等仍有待解決［3］。

中醫將UC歸屬于“久痢”“腸澼”“泄瀉”“便血”等范疇。其病機以脾虛為本，濕熱瘀毒蘊結腸道為標，治療上應遵循“發時指標，平時治本”的原則，以健脾化濕，活血化瘀為基本大法。地馬煎劑為安徽省中醫院治療UC院內方，具有健脾化濕、活血解毒之效。相關研究已證實地馬煎劑灌腸治療UC 可有效對抗氧化應激，改善炎癥反應［4］。其中馬齒莧、地錦草是方中主要藥對，中醫認為二者均可清熱解毒，涼血止血止痢。相關研究表明馬齒莧、地錦草具有抗炎、抗氧化，免疫調節的作用，促進損傷修復，改善患者結腸黏膜微循環，減輕UC癥狀［5-7］。二者配伍治療UC活動期效果顯著，但關于馬齒莧-地錦草配伍治療UC具體作用機制尚不明確。因此，本研究希望通過網絡藥理學進一步探討分析馬齒莧-地錦草藥對治療UC的作用機制，為臨床用藥和研究提供參考依據。

1" 資料與方法

1.1" 馬齒莧-地錦草藥對的成分信息篩選及匯總" 利用中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology And Analysis Plat-form，TCMSP），收集馬齒莧、地錦草主要化學成分，設定口服生物利用度（OB≥30％）、類藥性（DL≥0.18），篩選藥對符合條件的活性成分與相關靶點信息。

1.2" 活性成分作用靶點的獲取及收集" 將整理出的“馬齒莧-地錦草”藥物活性成分作用靶點信息，輸入Uniprot數據庫，設定來源物種為“human”，整理出相關基因數據，獲得活性成分作用靶點。然后利用Cytoscape 3.9.1 軟件將活性成分與靶點進行可視化分析。

1.3" 潰瘍性結腸炎關鍵靶點的收集" 運用Gene-Cards數據庫、OMIM數據庫獲取UC相關疾病靶點，然后將兩個數據庫所得靶點數據去重整合。

1.4" “化合物-靶點-疾病”的網絡構建" 利用Venny 2.1.0軟件獲取藥物與疾病分別對應的靶點的重合部分，即可得出藥物治療UC的關鍵靶點數據。

1.5" 構建關鍵靶點PPI網絡" 利用STRING在線數據庫平臺，搜索藥對得到其治療UC的關鍵靶點蛋白互作（PPI）關系，然后將所得數據導入Cytoscape中進行可視化分析，并繪制與之相應的PPI網絡圖。

1.6" 關鍵靶點生物過程及通路分析" 通過DAVID數據庫對關鍵靶點行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析，從中獲取關鍵靶點的生物學信息，并分析其作用機制。

2" 結果

2.1" 馬齒莧藥對-地錦草的活性成分信息" 通過搜索TCMSP數據庫得到馬齒莧、地錦草化學成分分別為54個、38個。設定OB≥30%且DL≥0.18，篩選出馬齒莧、地錦草的潛在有效活性成分10個、12個，去重后共20個。見表1。通過TCMSP數據庫獲取馬齒莧、地錦草的活性成分作用靶點分別為394個、255個，將活性成分的作用靶點導入Uniprot，篩選出符合人類相關并已證實的基因，經過去重后共得到330個靶點對應基因。

2.2" “活性成分-靶點” 網絡構建分析" 將馬齒莧、地錦草的有效活性成分進行編號，發現二者共同有效活性成分兩個，即圖2中所示 A1、A2，分別代表kaempferol、quercetin。將19個二者有效活性成分及365個成分靶點對應基因導入Cytoscape 3.9.1軟件構建網絡及可視化分析，見圖1。

2.3" 潰瘍性結腸炎的關鍵靶點篩選" 通過Gene-Card平臺收集疾病相關靶點5139個，篩選符合Relevance score≥7.38的靶點323個；利用OMIM數據庫收集UC相關靶點基因531個，將兩個數據庫結果去重，最終得到784個。

2.4" “藥物靶點-疾病靶點” 的網絡構建及可視化分析" 利用Venny 2.1.0軟件將相對應的365個藥物靶點與784個疾病靶點取交集后得到61個共同靶點基因。見圖2。關鍵靶點具體為：PTGS1、PTGS2、RELA、CCND1、EGF、PPARG、TNFRSF1A、PLA2G4A、PTEN、SELP、TNFRSF1B、AKT1、VEGFA、BCL2、MMP2、CASP8、MMP1、HMOX1、CYP3A4、CTNNB1、F3、PIK3CG、BAX、NOS2、IKBKB、TNF、XDH、STAT1、ICAM1、SELE、VCAM1、GSTP1、EGFR、CDKN1A、MMP9、IL10、IL6、TP53、ERBB2、IL2、IFNG、IL4、CD40LG、MET、MMP3、IL1B、CCL2、CXCL8、DUOX2、SERPINE1、IL1A、MPO、NCF1、CHEK2、CLDN4、CRP、CXCL10、SPP1、IGF2、ALB、F2。

2.5" “馬齒莧-地錦草”治療UC的PPI網絡分析" 利用STRING數據庫平臺得到上述61個藥物-疾病靶點蛋白互作圖。見圖3。將置信度設置為大于0.4，然后將得到的61個關鍵靶點蛋白導入Cytoscape 3.9.1軟件行可視化分析，并繪制網絡圖。見圖4。其中排名前10位的關鍵靶點為：TNF、AKT1、IL6、PTGS2、VEGFA、ALB、IL1B、CCL2、TP53、CXCL8。

2.6" 關鍵靶點的GO富集分析" 對關鍵靶點基因在DAVID網站中進行GO富集分析共獲得559個。其中生物過程463個、細胞組分38個、分子功能58個，分別選取前10個。結果見圖5。主要涉及炎癥反應、凋亡過程的負調控、脂多糖的細胞反應、基因表達的正調控、蛋白磷酸化的正調控、對藥物的反應、細胞增殖的正向調節、凋亡過程的正向調控、轉錄的正調控，DNA模板正調控等。

圖5" 關鍵靶點富集分析

2.7" KEGG通路分析" 將關鍵靶點基因在DAVID網站中行KEGG通路分析。得到Plt;0.05靶點關聯的通路有168條，其中主要發揮作用的通路有：癌癥通路、糖尿病并發癥中AGE-RAGE信號通路、腫瘤壞死因子（TNF）信號通路、核因子κB信號通路、Toll樣受體信號通路、NOD樣受體信號通路、炎癥性腸病信號通路等。如圖6。

3" 討論

現代研究表明中草藥以多成分多靶點共同發揮作用、不良反應少，可作為補充和替代療法治療UC［8-9］。本研究通過網絡數據篩選，得到馬齒莧-地錦草藥對潛在活性成分共22個，共同活性成分為槲皮素和山奈酚，二者均具有抗炎、抗氧化等生物活性。其中，山奈酚可有效減少機體炎性因子的合成與釋放，增強抗炎因子的轉錄活性，維持腸黏膜機械屏障的完整［10-11］。槲皮素是一種與山奈酚相關的黃烷醇，其發揮作用改善結腸炎癥損傷主要藥理作用表現在抗炎，抗氧化和止血［12］。

馬齒莧-地錦草的藥物靶點與疾病靶點去重整合后得到61個靶點基因。這些關鍵靶點在UC治療過程中的作用如下：IL-6與TNF均可誘導免疫細胞活化參與調控腸道局部炎癥反應。TNF具有抗感染、調節免疫、促進細胞增殖分化等積極作用，但TNF水平顯著升高時，可與多種細胞因子共同發揮作用，誘導機體炎癥介質的釋放，引起炎癥反應［13］。相關研究表明，IL-6過度表達可誘導局部炎性病變［14］。由此得出，UC病變的嚴重程度與TNF與IL-6表達水平呈正相關。此外，研究發現IL-6可能與結腸癌發病有關，IL-6的濃度可反映腫瘤大小、是否轉移及生存率［15］。研究表明受巨噬細胞中的炎癥介質刺激，PTGS2可動態調節急性期炎癥的發生與發展，與炎癥調控、細胞凋亡及組織損傷有關［16］。由此得出PTGS2、IL-6及TNF等炎癥反應相關的基因，是通過抗炎作用和免疫調控來達到治療UC的目的。

隨后對61個關鍵靶點基因進行KEGG通路分析得到168條通路。其中NOD樣受體信號通路是免疫細胞識別病原體，主要通過介導NF-κB通路、MAPK通路和自噬通路參與抗菌免疫應答。此外，NOD樣受體還有獨特的與適應性免疫應答的連接通路，在腫瘤的發生、發展中起作用［17-18］。Toll樣受體信號通路失調可誘導慢性炎癥及腫瘤的發生及發展，其異常激活又可導致NF-κB信號通路的激活和TNF、IL-6等炎癥介質的過度表達，從而誘發炎癥反應的發生［19］。研究發現通過NF-κB信號通路發揮對UC炎癥修復，是通過抑制其磷酸化和乙?；?0］。綜上，馬齒莧-地錦草藥對改善UC炎癥損傷主要是通過抗炎和免疫調節。

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（收稿日期：2023-05-17）