基于網絡藥理學探討交泰丸治療失眠的作用機制

[摘要]目的通過網絡藥理學和分子對接技術對交泰丸治療失眠的作用機制進行研究。方法交泰丸活性成分由中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform，TCMSP）、中醫藥整合藥理學研究平臺（IntegrativePharmacology-basedResearchPlatformofTraditionalChineseMedicine，TCMIP）整合獲得，SwissTargetPrediction數據庫預測作用靶點，整合DisGeNET、DrugBank疾病基因數據庫中失眠的靶點基因。采用Venny2.1在線軟件作圖工具平臺，獲取活性成分與失眠靶點的交集靶，Cytoscape3.9.1作圖軟件構建交泰丸活性成分的交集靶點網絡，分析得到交泰丸核心成分。蛋白互作網絡、核心靶點由STRING12.0數據庫獲得，DAVID數據進行基因本體（geneontology，GO）功能注釋和京都基因與基因組百科全書（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes，KEGG）通路富集分析，采用AutoDockTools1.5.7Pymol軟件對關鍵靶點與成分進行分子對接、可視化處理。結果篩選得到交泰丸中治療失眠的5個核心成分依次為小檗堿、檸檬苦素、黃柏酮、N-反式阿魏酰酪胺、黃藤素，篩選出5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）轉運體（solutecarrierfamily6member，SLC6A4）、多巴胺受體（dopaminereceptorD2，DRD2）、煙堿乙酰膽堿受體（cholinergicreceptornicotinicalpha4subunit，CHRNA4）、腫瘤壞死因子（tumornecrosisfactor，TNF）、前列腺素內過氧化物合酶（prostaglandin-endoperoxidesynthase2，PTGS2）等核心靶點。交泰丸治療失眠的信號通路主要富集于調節5-HT能突觸、多巴胺能突觸等。分子對接顯示核心成分小檗堿、檸檬苦素、黃柏酮等與核心靶點SLC6A4、DRD2、CHRNA4、TNF、PTGS2等對接程度良好。結論交泰丸中小檗堿、檸檬苦酸、黃柏酮等成分通過影響SLC6A4、DRD2、TNF、CHRNA4、PTGS2等蛋白的表達，多作用機制治療失眠。

[關鍵詞]交泰丸；失眠；網絡藥理學；分子對接

[中圖分類號]R259[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.32.017

MechanismofrelievesinsomniaeffectofJiaotaipillsbasedonnetworkpharmacology

LUYifan1，YUANZhengzhong2

1.DepartmentofPharmacy，theFirstAffiliatedHospitalofWenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325000，Zhejiang，China;2.SchoolofChineseMedicine，WenzhouMedicalUniversity，Wenzhou325035，Zhejiang，China

[Abstract]ObjectiveToexplorethepotentialmechanismoftherelievesinsomniaeffectofJiaotaipillsbyvirtueofnetworkpharmacologyandmoleculardocking.MethodsTheactiveingredientsofJiaotaipillsareobtainedbyTraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform（TCMSP），IntegrativePharmacology-basedResearchPlatformof TraditionalChineseMedicine（TCMIP）.RelatedtargetsofJiaotaipillswerepredictedbySwissTargetPrediction.ThepotentialtargetsassociatedwithinsomniawereretrievedfromDisGeNET，DrugBank.Venny2.1wasemployedtoidentifythecommontargetssharedbyactivecomponents，insomnia，andcorenodes，andthekeycomponentsandkeytargetswerescreenedbyfurthertopologicalanalysis.Thekeycomponentsandkeytargetswereanalyzedbythenetworkanalysisplug-inofCytoscape3.9.1andthecorecomponentswerescreenedout.Theprotein-proteininteractionnetworkandthecoretargetswerebuiltbySTRING12.0.Geneontology（GO）functionalannotationandKyotoEncyclopediaofGenesandGenomes（KEGG）pathwayenrichmentwereperformedinDAVID.AutoDockTools1.5.7wasusedforthemoleculardockingbetweenthekeytargetsandthecorrespondingkeycomponents.ApplyPymolwasusedtovisualizetheresults.ResultsAtotalof5activecomponentsofJiaotaipillswerescreened，includingBerberine，Limonin，Obacunone，Moupinamide，Palmatine，andcoretargetssuchassolutecarrierfamily6member（SLC6A4），dopaminereceptorD2（DRD2），cholinergicreceptornicotinicalpha4subunit（CHRNA4），tumornecrosisfactor（TNF），andprostaglandin-endoperoxidesynthase2（PTGS2）werescreened.ThesignalingpathwaysofJiaotaipillsforinsomniamainlyconcentratedinregulating5-hydroxytryptaminergicsynapsesanddopaminesynapses.MoleculardockingshowedthatcorecomponentsBerberine，Limonin，andObacunoneandcoretargetsSLC6A4，DRD2，CHRNA4，TNF，andPTGS2andsoonwerewelldocked.ConclusionBerlambine，Llimonin，ObacunoneinJiaotaipillsthroughmultiplemechanismstotreatinsomniabyaffectingtheexpressionofSLC6A4，DRD2，TNF，CHRNA4，andPTGS2.

[Keywords]Jiaotaipills;Insomnia;Networkpharmacology;Moleculardocking

全球近10%的成年人患有失眠癥，其發生率日益上升，癥狀表現為較難啟動或維持睡眠，對睡眠時長、質量感到不滿意，伴有痛苦感和日間行為能力障礙[1-2]。長期失眠可加劇現有疾病，增加軀體與精神合并癥風險，消化、心腦血管、免疫等系統也受其影響[3-4]。中醫認為人體陰陽、氣血失和，臟腑功能失調都會導致失眠，其證型可分為心脾兩虛、心腎不交、肝火擾心、痰食阻胃等[5]。

交泰丸中黃連與肉桂配伍使心火下降，腎水上濟，水火相濟，是治療心腎不交型失眠的名方[6]。相比使用苯二氮?類藥物艾司唑侖，交泰丸誘導的睡眠類似于生理性睡眠，對失眠的改善程度更明顯[7-8]。交泰丸通過提高大腦和血清中γ-氨基丁酸（γ-aminobutyricacid，GABA）水平、調節下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic-pituitary-adrenalaxis，HPA）軸激素和中樞神經遞質5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）及去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）水平、提高血清褪黑素和腺苷水平等達到治療失眠目的[9-12]。本文對交泰丸治療失眠的功效進行網絡藥理學與分子對接技術研究。

1資料與方法

1.1收集、篩選交泰丸中藥物主要化學成分及靶點

交泰丸化學成分在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TraditionalChineseMedicineSystemsPharmacologyDatabaseandAnalysisPlatform，TCMSP）（http：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）中以口服利用度（oralbioavailability，OB）≥20、類藥度（drug-likeness，DL）≥0.1作為篩選條件獲得，中醫藥整合藥理學研究平臺（Integratedpharmacology-basedResearchplatformoftraditionalChinesemedicine，TCMIP）（http：//www.tcmip.cn/TCMIP/ndex.php/Home/）進行補充。在SwissTargetPrediction數據庫（http：//www.swisstargetprediction.ch/）中以智人（HomoSapiens），Probability≥0.1為篩選條件，收集作用靶點。

1.2收集失眠疾病靶點

失眠靶點在DisGeNET（https：//www.disgenet.org/）、DrugBank（https：//go.drugbank.com/）疾病基因數據庫中以“sleepless”和“insomnia”為關鍵詞獲得。通過Venny2.1在線作圖工具繪圖軟件（http：//bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）構建活性成分與疾病靶點的交集靶點。Cytoscape3.9.1軟件構建交泰丸活性成分-疾病的交集靶點網，進行拓撲分析，根據度中心性（degree，DC）得到交泰丸的活性成分。

1.3構建失眠蛋白質-蛋白質相互作用（protein-proteininteraction，PPI）網絡、基因本體（geneontology，GO）功能分析及京都基因與基因組百科全書（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes，KEGG）富集分析

STRING12.0數據庫（http：//cn.string-db.org/）中導入藥物與疾病的交集靶點，構建PPI網絡，篩選條件為種屬“Homosapiens”，置信區間>0.4。采用Cytoscape3.9.1軟件插件CytoNCA對結果進行拓撲分析，根據特征度、介數中心度、接近中心性、DC篩選靶點，交泰丸治療失眠的核心靶點由DC篩選得到。核心靶點通過DAVID數據庫（http：//david.ncifcrf.gov/）進行GO功能分析及KEGG富集分析。微生信平臺（https：//www.bioinformatics.com.cn/）進行可視化分析。交泰丸治療失眠的核心成分結構式與關鍵靶點蛋白的3D蛋白結構分別由TCMSP、PDB數據庫（https：//www.rcsb.org/）獲得；蛋白結構處理、分子對接驗證、可視化結果由AutoDockTools1.5.7.Pymol軟件處理。

2結果

2.1交泰丸活性成分及預測靶點

獲得黃連主要成分31個、肉桂主要成分23個。預測并篩選兩者活性成分作用靶點蛋白，得到黃連活性成分20個，活性成分對應靶點490個。肉桂活性成分10個，活性成分靶點128個。見表1。

2.2失眠靶點的獲取篩選

DisGeNET、DrugBank疾病基因數據庫整合獲得的340個失眠相關靶點基因與交泰丸活性成分作用靶點分別導入Venny2.1在線軟件工具中，取交集獲得交泰丸治療失眠作用靶點69個。

2.3交泰丸活性成分-成分對應靶點-疾病對應靶點網絡構建

對交泰丸活性成分–成分對應靶點–疾病對應靶點網絡進行拓撲分析，獲得關聯度排序前5位的活性成分，依次為小檗堿、檸檬苦素、黃柏酮、N-反式阿魏酰酪胺、黃藤素，分別與120、110、108、107、106個靶點蛋白產生相互作用。

2.4構建PPI網絡并篩選核心靶點

在STRING12.0數據庫中得到一個由68個節點、388條邊、節度均值為11.4構成的PPI網絡。Cytoscape3.9.1軟件對其65個核心靶點進行拓撲分析根據DC排序，得到交泰丸治療失眠的核心靶點為多巴胺轉運蛋白（solutecarrierfamily6member，SLC6A）4、多巴胺受體（dopaminereceptorD2，DRD2）、煙堿乙酰膽堿受體（cholinergicreceptornicotinicalpha4subunit，CHRNA4）、SLC6A3、腫瘤壞死因子（tumornecrosisfactor，TNF）、前列腺素內過氧化物合酶（prostaglandin-endoperoxidesynthase2，PTGS2）。

2.5GO功能注釋分析及富集分析

DAVID數據庫進行交泰丸治療失眠核心靶點功能注釋與通路富集分析。交泰丸治療失眠涉及116個生物過程，包括對異源生物刺激的反應、對尼古丁的反應、參與突觸傳遞的多巴胺攝取、應答缺氧、調節多巴胺代謝過程等；22個細胞組分包括突觸前膜、突觸后膜、神經元投射；28個分子功能為與多巴胺結合、單胺跨膜轉運蛋白活性、與5-HT結合、神經遞質轉運蛋白活性、與蛋白酶結合等；富集到22條信號通路，包括5-HT能突觸、多巴胺能突觸等。

2.6交泰丸關鍵成分與靶點蛋白對接結果

AutoDock軟件進行分子對接，驗證交泰丸治療失眠的活性成分與靶點結合情況。油酸作為交泰丸治療失眠的來源于肉桂活性成分中度值最大的成分及肉桂進入體內的主要代謝成分肉桂酸，也與核心靶點進行分子對接。結果顯示交泰丸的核心成分與核心靶點均能自發結合。肉桂酸可與TNF、PTGS2靶點蛋白自由結合，油酸與5個關鍵靶點對接程度均不佳。最佳模式下，交泰丸的活性成分與核心靶點的結合能見表2。

3討論

研究發現黃連是交泰丸治療失眠的核心藥物，主要通過增加下丘腦中5-HT、NE含量，抑制HPA軸，達到鎮靜、催眠作用[13-14]。肉桂提高黃連小檗堿的生物利用度，促進黃連生物堿透過血-腦脊液屏障，抑制促覺醒神經遞質食欲素功能[15-16]。兩者配伍使交泰丸達到治療失眠的目的。

構建PPI網絡圖，得到交泰丸治療失眠核心靶點。5-HT可調節睡眠-覺醒節律，緩解中樞性疲勞，SLC6A4表達影響個體突觸間隙5-HT再攝取能力及其生物作用的持續時間和強度[17-18]。DRD2在快速眼動睡眠中起著關鍵作用，激活DRD2可緩解神經炎癥，改善睡眠剝奪引起的認知缺陷[19-20]。TNF影響神經內分泌系統，促進腦內神經參與睡眠和人體生物鐘調節過程[21]。CHRNA4可影響神經調節皮質GABA含量，影響皮質-皮質下網絡調節睡眠覺醒[22-23]。PTGS2又稱環氧合酶（cyclooxygenase-2，COX-2），睡眠質量與COX-2水平有關，抑制COX-2蛋白表達可改善睡眠[24-25]。

交泰丸通過多靶點、多生物活性治療失眠。GO功能分析發現交泰丸治療失眠的生物學過程為參與突觸傳遞的多巴胺攝取、調節多巴胺代謝等過程；交泰丸治療失眠的分子功能為多巴胺結合、5-HT結合等。KEGG通路分析可知交泰丸通過調節5-HT能突觸、多巴胺能突觸等多信號通路治療失眠。5-HT能神經元在調節睡眠-覺醒中發揮重要作用[26]。睡眠持續時間和質量失調的潛在機制涉及神經連接蛋白2（neuroligin2，NLGN2）和GABA能神經傳遞，多巴胺能突觸是多巴胺能突觸前和GABA能突觸后結構間NLGN2形成的接觸[27-28]。交泰丸可影響多巴胺代謝通路干涉對氯苯丙胺誘導的大鼠失眠模型[29]。

分子對接結果顯示交泰丸治療失眠核心成分與核心靶點有較好結合活性。小檗堿、檸檬苦素、黃柏酮與關鍵靶點結合能力較佳。小檗堿通過影響SLC6A4間接調節睡眠-覺醒節律，緩解中樞性疲勞[17-18]；小檗堿可抑制單胺氧化酶活性提高腦神經遞質，調控核因子/誘導型一氧化氮合酶/環氧合酶信號通路，改善因睡眠剝奪所致大鼠認知功能影響[30-31]。TNF的表達可影響炎癥因子的釋放，黃柏酮通過減少炎癥信號，降低炎性細胞因子相關的蛋白質和mRNA表達，達到改善睡眠障礙的效果[32-33]。檸檬苦素作用于CHRNA4靶點，在治療失眠方面的研究尚未有較多的開展。

本研究基于網絡藥理和分子對接技術從分子水平預測交泰丸治療失眠的藥效物質基礎和潛在作用機制，經過篩選得到小檗堿、檸檬苦素、黃柏酮等核心成分及SLC6A4、DRD2、CHRNA4、TNF、PTGS2等關鍵靶點。目前檸檬苦素與黃柏酮作為交泰丸治療失眠的核心成分，尚未有較多在失眠方面的研究。本研究為交泰丸治療失眠的臨床應用及后續研究提供一定的理論支持與參考。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–07–26）

（修回日期：2024–10–16）