荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中作用機制的網絡藥理學分析

［摘要］ 目的 基于網絡藥理學探究荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的藥理機制。

方法 通過中藥系統藥理學數據庫和分析平臺（TCMSP）數據庫篩選荊防顆粒活性成分及其靶點，利用Cytoscape軟件可視化分析。通過在線人類孟德爾遺傳（OMIM）、GeneCards、DrugBank數據庫獲取急性缺血性腦卒中相關靶點。通過String平臺進行蛋白質相互作用分析，構建蛋白質相互作用網絡。利用Metascape數據庫對關鍵靶點進行GO和KEGG富集分析。

結果 經篩選荊防顆粒有215個基因靶點，急性缺血性腦卒中有1 256個基因靶點，獲得二者114個交集靶點，其中15個為核心靶點（TP53、STAT3、AKT1、IL-6、TNF、ESR1、MAPK3、MAPK1、IL-1B、FN1、CCL2、EGFR、ICAM1、MAPK8、PTGS2）。GO功能條目1 888個，KEGG富集通路97條，關鍵生物學過程有炎癥、凋亡、氧化應激等。

結論 荊防顆粒可通過多靶點、多通路的方式治療急性缺血性腦卒中。

［關鍵詞］ 荊防顆粒；缺血性卒中；藥理作用分子作用機制（中藥）；網絡藥理學

［中圖分類號］ R743.3

［文獻標志碼］ A

［文章編號］ 2096-5532（2024）06-0867-06

doi：10.11712/jms.2096-5532.2024.60.190

［開放科學（資源服務）標識碼（OSID）］

［網絡出版］ https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20250103.1455.001;2025-01-15 10：26：34

Mechanism of action of Jingfang granules in treatment of acute ischemic stroke： A study based on network pharmacology

QI Jianjiao， CAO Xuelei， SUN Jinping

（Department of Emergency Medicine， the Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266000， China）

［Abstract］ Objective To investigate the pharmacological mechanism of Jingfang granules in the treatment of acute ischemic stroke based on network pharmacology.

Methods "TCMSP database was used to obtain the active components of Jingfang gra-

nules and their targets， and Cytoscape software was used for visual analysis. OMIM，GeneCards， and DrugBank databases were used to obtain the targets associated with acute ischemic stroke. STRING platform was used to perform a protein-protein interaction analysis to construct a protein-protein interaction network. Metascape database was used to perform gene ontology （GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analyses.

Results "A total of 215 gene targets were obtained for Jingfang granules， and 1 256 gene targets were obtained for acute ischemic stroke. The two groups of targets were intersected to obtain 114 intersecting targets， among which there were 15 core targets， i.e.， TP5 "STAT "AKT "IL-6， TNF， ESR "MAPK "MAPK "IL-1B， FN "CCL "EGFR， ICAM "MAPK8， and PTGS2. There were 1 888 GO functional terms and 97 KEGG enrichment pathways， and the key biological processes included inflammation， apoptosis， and oxidative stress.

Conclusion

Jingfang granules can exert a therapeutic effect on acute ischemic stroke through multiple targets and pathways.

［Key words］ Jingfang granules; ischemic stroke; molecular mechanisms of pharmacological action （TCD）; network pharmacology

急性缺血性腦卒中是一種全球性疾病^[1]。目前有效治療方式包括靜脈溶栓和血管內取栓治療^[2]。由于多種原因導致該疾病病人得到有效救治比例很低^[3]。缺血性腦卒中的病理生理學機制極其復雜，開發其有效救治藥物的需求極其迫切^[4]。

近年來，中醫藥治療急性缺血性腦卒中受到越來越多的關注。

荊防顆粒由荊防敗毒散方劑演變而來^[5-6]。荊防顆粒由荊芥、防風、羌活、獨活、柴胡、前胡、川芎、枳殼、茯苓、桔梗、甘草11味中藥組成，具有發汗解表、散風祛濕的作用，現已廣泛應用于多種疾病治療^[7-8]。目前關于荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的作用機制尚不清楚。本研究旨在從網絡藥理學的角度預測荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的成分、靶點和信號通路，為臨床應用荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中提供理論依據^[9]。

1 資料和方法

1.1 荊防顆粒有效成分及靶點篩選

本研究利用中藥系統藥理學數據庫和分析平臺（TCMSP）數據庫^[10]（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）收集荊防顆粒中藥的有效化學成分，以口服生物利用度（OB）≥30%和類藥性（DL）≥0.18為篩選標準，獲得其活性成分以及其作用的蛋白質靶點。將收集到的作用靶點輸入UnitProt數據庫^[11]（https：//www.uniprot.org）進行標準化轉換，以獲取目標基因名稱。之后，將目標基因導入Cytoscape 3.9.1軟件，建立荊防顆粒“中藥-有效成分-基因靶點”網絡，根據靶標Degree 值定義圖形大小。

1.2 急性缺血性腦卒中疾病靶點獲取

本研究使用在線人類孟德爾遺傳（OMIM）數據庫（https：//www.omim.org）、Drugbank數據庫^[12]（https：//go.drugbank.com）以及GeneCards 數據庫^[13]（https：//www.genecards.org），輸入關鍵詞 “acute ischemic stroke”篩選疾病基因靶點，將3個數據庫中所有疾病基因靶點匯總后去重，最終得到急性缺血性腦卒中疾病的相關基因靶點。

1.3 荊防顆粒與急性缺血性腦卒中靶點蛋白質相互作用（PPI）網絡構建

為明確荊防顆粒藥物相關靶點與急性缺血性腦卒中疾病靶點之間的相互作用，將二者靶點取交集，并繪制韋恩圖。將交集靶點輸入到String數據庫（https：//cn.string-db.org）構建PPI網絡模型圖，利用Cytoscape 3.9.1軟件對PPI網絡進行分析，并通過Betweenness （BC）、Closeness （CC）、Degree （Dc）、Eigenvector （EC）值篩選核心靶點。

1.4 GO及KEGG通路富集分析

將荊防顆粒與急性缺血性腦卒中的交集基因輸入到Metascape數據庫^[14]，設定物種為H. sapiens，設置Plt;0.0 進行GO功能分析和KEGG通路分析。選取排名在前的相關信號通路，通過歐易生物信息云平臺（https：//cloud.oebiotech.com）進行可視化分析并生成條形圖和氣泡圖。最后應用Cytoscape 3.9.1軟件建立荊防顆粒與急性缺血性腦卒中交集基因與信號通路關系的網絡圖。

2 結" 果

2.1 荊防顆粒有效成分與靶點的篩選

荊防顆粒由荊芥、防風、羌活、獨活、柴胡、前胡、川芎、枳殼、茯苓、桔梗、甘草11味中藥組成，根據OB≥30%和DL≥0.18進行篩選，獲得11味中藥的有效活性成分，其中荊芥有312個有效成分，見表1。同時篩選出11味中藥彼此重合的有效成分共有17個，見表2。

將上述11味中藥在TCMSP數據庫查閱到的有效成分輸入到UniProt數據庫中進行標準化處理，轉化為基因靶點，再經過刪除重復值和去除尚未證實的基因靶點，發現荊芥有效成分共對應155個基因靶點，其余各成分對應基因靶點個數見表1。最后將荊防顆粒11味中藥對應的基因全部整合在一起，刪除重復基因靶點，最終得到與荊防顆粒相關的非重復性基因靶點共有215個，見表1。將荊防顆粒有效成分和基因靶點導入Cytoscape 3.9.1軟件，形成荊防顆粒“中藥-有效成分-基因靶點”網絡關系圖（圖1）。

2.2 荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中關鍵靶點的構建

通過OMIM數據庫中Gene Map分析得到急性缺血性腦卒中疾病184個基因靶點，通過OMIM數據庫EntryRetrieval分析得到94個基因靶點，通過Drugbank數據庫分析得到11個基因靶點，通過GeneCards 數據得有1 087個基因靶點，將這些急性缺血性腦卒中疾病基因靶點匯總去重后，共獲得1 256個非重復基因靶點（圖2）。

將荊防顆粒的215個基因靶點與急性缺血性腦卒中的1 256個潛在疾病基因靶點取交集，共得到114個交集基因靶點，并繪制韋恩圖（圖3），這114個基因靶點被認為是荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中過程中發揮作用的潛在基因靶點。將靶點提交到String數據庫，得到荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中基因靶點蛋白質相互作用網絡（圖4）。同時，將蛋白質相互作用網絡圖導入Cytoscape 3.9.1軟件，利用CytoNCA插件篩選核心靶點，并進行可視化分析（圖5、6），得到核心靶點共15個，它們分別為腫瘤蛋白P53（TP53）、信號轉導和轉錄激活劑3（STAT3）、蛋白激酶B（AKT1）、白細胞介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子（TNF）、雌激素受體α（ESR1）、絲裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、絲裂原活化蛋白激酶3（MAPK3）、白細胞介素1B（IL-1B）、纖維連接蛋白1（FN1）、表皮生長因子受體（EGFR）、趨化因子配體2（CCL2）、細胞間黏附分子1（ICAM1）、絲裂原活化蛋白激酶8（MAPK8）、前列腺素內過氧化物酶2（PTGS2）。

2.3 靶點GO功能和KEGG通路富集分析

GO功能富集分析主要包括生物過程（BP）、細胞成分（CC）和分子功能（MF）。將114個潛在治療基因靶點輸入到Metascape數據庫，得到GO功能條目共1 888個，其中BP條目共有1 674個，主要涉及細胞對激素的反應、對無機物的反應、對細菌的反應等；CC條目共有73個，主要涉及膜筏、膜微域、膜的側面等；MF條目共有141個，主要參與蛋白質結構域特異性結合、蛋白質二聚體活性、激酶結合等（圖7）。

KEGG通路富集分析共得到190條通路，按HitList中位數篩選出97條通路進行分析，結果表明，荊防顆粒中的活性成分主要通過作用于脂質和動脈粥樣硬化信號通路、TNF信號通路、PI3K-AKT信號通路、IL-17信號通路、HIF-1信號通路等發揮治療急性缺血性腦卒中的作用（圖8）。將97條信號通路和114個潛在治療基因靶點輸入到Cytoscape 3.9.1軟件進行可視化分析，得到有關“基因-信號通路”網絡關系圖（圖9）。對其分析表明，荊防顆粒可能通過調節炎癥反應、細胞因子、TNF信號通路以及PI3K/AKT信號通路等對急性缺血性腦卒中起到治療作用。

3 討" 論

目前，有效治療急性缺血性腦卒中的方法非常有限，西藥單一靶點難以解決所有問題，因此探索治療急性缺血性腦卒中的有效藥物至關重要^[15]。近年來，中醫藥治療急性缺血性腦卒中因其具有確切的療效和低毒性而受到越來越多的關注^[16]。荊防顆粒具有改善能量代謝循環、解表驅汗、抗炎等作用，動物實驗表明，荊防顆?？梢酝ㄟ^降低促炎因子表達、抑制細胞凋亡和氧化應激損傷等發揮細胞保護作用^[7，17]。此外，荊防顆粒還可以通過PI3K/AKT信號通路發揮細胞保護作用^[18]。

網絡藥理學通過結合各中藥有效成分、相應基因靶點、對應疾病3個方面，形成“成分-靶點-疾病”網絡關系圖，揭示中藥治療相關疾病的有效成分和作用機制，并加快藥物臨床轉化^[19]。本研究篩選出荊防顆粒有效活性成分，其中槲皮素、β-谷甾醇、山奈酚等活性成分發揮重要作用。研究表明，槲皮素可以改善神經功能損傷評分、減少腦梗死體積、保護血腦屏障，從而對急性缺血性卒中病人發揮神經保護作用^[20]。還有研究表明，槲皮素具有抗氧化、抗炎、抗凋亡和抵抗鈣超載的能力^[21]。作為天然存在的甾醇化合物，β-谷甾醇和豆甾醇在膽固醇穩態、抗氧化活性、抗炎活性和神經系統發育中發揮重要作用^[22]。有研究表明，豆甾醇對缺血/再灌注損傷具有神經保護作用，可能通過AMPK/mTOR和JNK途徑減少氧化應激和失活自噬發揮作用^[23]。還有研究顯示，山奈酚可以通過減少神經炎癥、對抗神經元凋亡、預防氧-葡萄糖缺乏引起的細胞死亡和氧化應激，對腦卒中起到神經保護作用^[24]。

在本文構建的PPI網絡中，TP53、STAT3、IL-6、AKT1、TNF、MAPK3、MAPK1、MAPK8等被確定為藥物發揮神經保護作用的核心靶點。研究表明，TP53誘導的糖酵解和細胞凋亡調節因子改善了腦缺血/再灌注誘導的腦損傷，從而起到神經保護作用^[25]。部分藥物可以通過激活STAT3、AKT等起到神經保護作用^[26]。IL-6在正常中樞神經系統中表達，通過經典信號通路作為神經營養因子影響神經元穩態，在缺血性腦卒中中具有神經保護作用^[27]。TNF也可調節缺血性腦卒中的組織損傷，是未來腦卒中治療的潛在靶點^[28]。MAPK家族的磷酸化在神經細胞的生長和穩態中發揮重要作用，可通過MAPK介導的機制保護腦神經元免受缺血/再灌注損傷，最終抑制細胞凋亡，起到神經保護等作用^[29]?？傊幬镒饔糜诤诵陌悬c主要通過抗炎、抗凋亡、抗氧化應激等發揮積極治療作用。

GO功能富集分析結果顯示，荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的活性成分主要作用于中樞神經系統的膜受體上，通過調節各受體功能及其下游信號通路靶點的活性發揮作用，還參與細胞對激素反應調節、細胞因子活性調節等。KEGG通路富集分析結果表明，荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中可能通過多條信號通路發揮作用，主要有脂質和動脈粥樣硬化信號通路、TNF信號通路、PI3K-AKT信號通路、IL-17信號通路、HIF-1信號通路等。有研究表明，使用降脂類藥物可降低缺血性卒中風險，而不增加出血性卒中風險，極大地減少了在高危環境中發生腦卒中的可能^[30]。TNF是參與急性炎癥反應的典型細胞因子之一，對缺血性腦卒中引起的炎癥反應有一定的調節作用，并與缺血性腦卒中的嚴重程度密切相關^[31]。有研究表明，PI3K/AKT信號通路是調節細胞代謝、生長、凋亡等生理活動的經典通路^[32]；激活PI3K/AKT信號通路可以起到抗神經元凋亡作用^[33]。IL-17家族是一類重要的促炎癥因子，可以促進多種細胞釋放炎性因子，IL-17被認為在梗死后炎癥級聯反應的延遲期中具有特殊作用，也被視為一種有效的治療靶點，其可最大限度地減少缺血性腦卒中發生后繼發炎癥誘導的腦損傷^[33]。HIF-1是損傷反應的主要調節因子，有研究表明，HIF-1的穩定在急性缺血性腦卒中的嚴重程度和結局中起著關鍵作用^[34]。

荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的作用機制尚未可知。本研究從網絡藥理學角度預測荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的成分、靶點及信號通路，為應用荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中提供理論基礎，為發掘荊防顆粒潛在作用提供新方向。然而，本文研究也有一定的局限性。隨著數據庫的不斷更新，相應篩選結果也需要不斷完善，同時現有數據庫的準確性和完整性也需要進一步驗證。此外，網絡藥理學的結果還需要基礎實驗的進一步驗證，以便為指導臨床藥物應用提供更有利的理論支持。

綜上所述，本研究基于網絡藥理學分析了荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中的潛在作用機制，揭示了其多靶點與多途徑之間的密切相互作用，為荊防顆粒治療急性缺血性腦卒中提供了理論依據。

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（本文編輯 黃建鄉）