基于網絡藥理學和分子對接技術分析高良姜治療慢性萎縮性胃炎的作用機制

摘要：目的" 運用網絡藥理學和分子對接技術分析高良姜治療慢性胃炎的作用機制。方法" 通過中藥系統藥理學數據庫（TCMSP）獲取高良姜的活性成分，篩選出高良姜作用靶點，構建中藥調控網絡。通過收集數據庫中的慢性萎縮性胃炎相關基因，進行基因合并繪制VENN圖。將得到的藥物相關靶點與疾病相關靶點進行映射篩選得到相關交集靶點，并構建PPI網絡，對其進行GO和KEGG富集分析。最后利用Vina軟件進行分子對接實驗驗證進行可視化分析。結果" 通過網絡藥理學和分子對接技術獲得高良姜活性成分13個，與慢性萎縮性胃炎的交集靶點85個，構建蛋白互作網絡得出核心基因包括FOS、MYC、MAPK1等，核心藥物成分主要包括槲皮素等。GO分析得出生物功能主要涉及對鎘離子的反應等，KEGG分析得出高良姜治療慢性萎縮性胃炎主要涉及到IL-17信號通路，TNF信號通路、Toll樣受體信號通路等，以此調控胃黏膜細胞增殖與凋亡。進而發揮著治療慢性萎縮性胃炎的效果，提高藥物的治療效果，降低毒副作用，為深入高良姜治療慢性萎縮性胃炎的作用機制研究提供新思路。結論" 高良姜通過多成分、多靶點、多通路治療慢性萎縮性胃炎，但仍需進一步實驗或臨床驗證。

關鍵詞：高良姜；慢性萎縮性胃炎；網絡藥理學；分子對接

中圖分類號：R285" " " " " " " nbsp; " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.18.006

文章編號：1006-1959（2024）18-0031-06

Abstract：Objective" To analyze the mechanism of lesser galangal rhizome in the treatment of chronic gastritis by network pharmacology and molecular docking technology.Methods" The active components of lesser galangal rhizome were obtained through the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database （TCMSP）， and the target of lesser galangal rhizome was screened out to construct the regulation network of traditional Chinese medicine. By collecting the genes related to chronic atrophic gastritis in the database， the VENN map was drawn by gene merging. The obtained drug-related targets and disease-related targets were mapped and screened to obtain relevant intersection targets， and a PPI network was constructed to perform GO and KEGG enrichment analysis. Finally， Vina software was used to verify the molecular docking experiment for visual analysis.Results" Through network pharmacology and molecular docking technology， 13 active components of lesser galangal rhizome were obtained， and 85 targets were intersected with chronic atrophic gastritis. The protein interaction network was constructed to obtain the core genes including FOS， MYC， MAPK1， etc.， and the core drug components mainly include quercetin. GO analysis showed that biological functions mainly involved the response to cadmium ions. KEGG analysis showed that the pathway of lesser galangal rhizome in treatment of chronic atrophic gastritis mainly involved IL-17 signaling pathway， TNF signaling pathway， Toll-like receptor signaling pathway， etc.， in order to regulate the proliferation and apoptosis of gastric mucosal cells. In turn， it played a role in the treatment of chronic atrophic gastritis， improved the therapeutic effect of drugs， reduced toxic and side effects， and provided new ideas for further research on the mechanism of lesser galangal rhizome in the treatment of chronic atrophic gastritis.Conclusion" Lesser galangal rhizome through multi-component， multi-target and multi-pathway in treatment of chronic atrophic gastritis， but further experimental or clinical verification is still needed.

Key words：Lesser galangal rhizome;Chronic atrophic gastritis;Network pharmacology;Molecular docking

慢性萎縮性胃炎（chronic atrophic gastritis， CAG）是人體胃黏膜出現廣泛性、局部性腺體減少、黏膜層發生萎縮、變薄情況，且黏膜肌層有變厚現象發生[1]，并伴有腸上皮化生和異型增生，是“炎癌轉化”過程中的關鍵步驟[2]，發生胃癌的危險度增加，目前是被世界衛生組織公認為癌前病變。因此，在臨床上越來越引起重視，治療慢性萎縮性胃炎，可以抑制其向癌癥的轉化。西醫主要為對癥治療，包括抑酸護胃、根除幽門螺桿菌等，主要針對于臨床癥狀的緩解，對胃黏膜病變無特殊治療，而中醫藥在本病的診療方面有著多年的積累[3]，不僅可以緩解癥狀，而且對胃黏膜有修復作用[4]。慢性胃炎的辨證論治包括脾胃虛寒證、胃陰虧虛證等。脾胃虛弱證的慢性萎縮性胃炎內鏡下主要表現為胃黏膜蒼白或灰白，黏膜下血管清晰可見，胃蠕動減弱等。針對脾胃虛弱證慢性萎縮性胃炎，高良姜與其他中藥配伍可以有較好的療效。高良姜是“十大廣藥”之一，也是藥食兩用的藥材，為臨床常用中藥。《本草求真》謂：“良姜，同姜、附則能入胃散寒；同香附則能除寒祛郁。”故凡中焦寒凝，或冷物所傷，脘腹冷痛者，高良姜可與干姜相須而用，以增強溫中止痛之效；若中虛而脘腹冷痛，高良姜可與人參、白術同用，以補虛溫中止痛（《中華本草》）。因此高良姜在方劑配伍中的功效尤為重要。2007年，網絡藥理學（network pharmacology）概念首次提出。網絡藥理學技術利用節點和連接建立個體間連接的網絡模型，并通過分析復雜網絡的組成關系和特征來實現對生物的系統識別，預測藥物可能的作用機制，被認為是一種具有成本效益的藥物開發方法。本研究擬通過網絡藥理學及分子對接技術分析高良姜治療慢性萎縮性胃炎的作用機制，為臨床應用提供依據，并為后期實驗及臨床研究提供借鑒。

1資料與方法

1.1高良姜活性成分篩選及作用靶點獲取" 使用中藥系統藥理學數據庫（TCMSP，http：//tcmspw.com/tcmsp.php）。將“高良姜”作為關鍵詞，輸入至該數據庫檢索，得到高良姜所有活性成分，并設定口服生物利用度（OB）≥30%和類藥性（DL）≥0.18為成分篩選條件，其中OB反映藥物進入人體循環的藥量比例，描述口服藥物經胃腸道吸收，以及經過肝臟到達體循環血液中的藥量占口服劑量的百分比。DL是指化合物與已知藥物的相似性，藥物包含一些特定的功能基團或者具有與大多數藥物相同或相似的物理特征，二者為篩選藥物活性成分的關鍵性參數[5，6]，篩選出具有較高生物學活性的成分，同時在TCMSP數據庫中獲取相關活性成分的靶蛋白，通過Uniprot數據庫（http：//www.uniprot.org/）將得到的靶蛋白進行ID轉換，轉換為標準基因名。

1.2疾病靶點的檢索與篩選" 在GeneCards（http：//gnecards.org/）、OMIM（https：// omim.org/）、PharmGkb（https：//www.pharmgkb.org/）和Drubank（https：//www.drugbank.ca/）數據庫中以“chronic atrophic gastritis”為關鍵詞進行檢索和篩選慢性萎縮性胃炎靶點。其中在GeneCards數據庫中score值越大，表明該靶點與疾病相關性越高，設定GeneCards數據庫中score≥1的目標靶點為CAG靶點，其余3個數據庫均選擇全部的CAG靶點。綜合以上數據庫收集到疾病相關靶點基因，去除重復靶點基因，構建CAG疾病靶點數據庫。

1.3繪制韋恩圖" 將藥物靶點和疾病相關基因進行交集，使用Venny（http：//bioinfogp. cnb. csic. es/tools/ venny）繪制韋恩圖。

1.4構建中藥調控網絡" 將高良姜的活性成分與靶點和CAG的作用靶點導入Cytoscape（Version3.8.0），繪制出中藥調控網絡圖（藥物-活性成分-靶點-疾病網絡圖）。

1.5構建PPI網絡" 將高良姜的靶基因導入String數據庫（https：//string-db.org/），此數據庫是蛋白質-蛋白質相互作用的數據庫。將藥物靶基因-疾病交集靶蛋白導入String數據庫，獲取并構建各個靶點間相互作用的（蛋白互作網絡）網絡關系圖（Protein Protein Interaction Network，PPI network）。

1.6 GO生物學功能富集分析及KEGG信號通路富集分析" GO是對基因和蛋白功能進行限定和描述的數據庫，使用術語對基因或者疾病進行描述[7]，使用DAVID數據庫（https：//david. ncifcrf.gov）進行GO生物學功能富集分析及KEGG信號通路富集分析，使用Omicshare平臺（https：//www.omicshare.com/tools/）及R語言將富集得到的結果繪制成氣泡圖和柱狀圖。

1.7分子對接" 進行分子對接首先準備小分子配體（藥物成分）及蛋白受體（中藥靶點），準備好分子和配體后即可進行分子對接。通過PubChem數據庫下載相關化合物小分子配體2D的結構，利用ChemOffice對其進行優化，并將2D結構轉化為3D結構；使用PDB數據庫（http：//www.rcsb.org/）搜索與慢性萎縮性胃炎相關的MAPK1、FOS、MYC的蛋白結構，通過Uniprot搜索基因對應的蛋白名稱，并下載蛋白受體相關結構，再通過PyMOL軟件去除水分子和小分子配體；并導入AutoDockTools（ADT）軟件轉化為PDBQT文件，再確定活性口袋，最后使用Autodock Vina軟件進行分子對接，將得到的構象導入Pymol軟件中進行可視化分析。

2結果

2.1高良姜有效成分的篩選及作用靶點的獲取" 通過數據庫檢索，獲得高良姜130個有效成分，篩選得到13個主要有效成分（表1），并進行ID轉換，轉換為標準基因名。

2.2 CAG靶標基因獲取及韋恩圖繪制" 將“chronic atrophic gastritis”作為關鍵詞分別在GeneCards、OMIM、PharmGkb和 Drugbank數據庫得到的CAG疾病靶基因分別為798個、47個、162個及19個。經篩選及刪掉重復基因后共得到CAG疾病相關靶基因共954個，并繪制CAG相關基因合并韋恩圖。將藥物靶點和疾病相關基因進行交集繪制韋恩圖（圖1），得到共同靶點85個。

2.3構建中藥調控網絡圖" 將高良姜的活性成分與靶點和CAG相關基因靶點取交集后得到85個，并將交集后得到的共同靶點作為橋梁構建中藥調控網絡，繪制可視化中藥調控網絡（圖2），展示之間的關系。

2.4構建PPI網絡圖，篩選核心靶點" 將高良姜靶基因與疾病相關基因交集后得到的85個交集基因導入String數據庫，獲取各個靶點間蛋白互作網絡關系圖，并將Score≥0.9進行篩選過濾，最后得到過濾篩選后的PPI圖（圖3），通過Betweenness、Closeness、Degree、Eigenvector、LAC、Network重新分析計算并按照中位值進行過濾大于中位值保留，小于中位值則刪除，最終得到核心基因FOS、RELA、MYC、HIF1A、TP53、MAPK1及主要活性成分quercetin（槲皮素）。

2.5 GO功能富集分析與KEGG通路富集分析" 構建好調控網絡后，將高良姜中活性成分基因進行GO富集分析，分別從生物過程（biological process， BP）、細胞組分（cellular component， CC）和分子功能（molecular function， MF）的角度進行功能注釋。在P值過濾及校正P＜0.05條件下，根據基因富集數目與顯著程度篩選出BP、CC及MF排名前10條功能注釋繪制氣泡圖（圖4）。構建好調控網絡后，將交集信息進行KEGG富集通路分析，經過濾篩選出前20條通路繪制柱狀圖（圖5），主要涉及的通路：IL-17信號通路，TNF信號通路、Toll樣受體信號通路等信號通路。

2.6分子對接" 將關鍵活性成分結構與蛋白結構進行分子對接，得到最優模型構象，并將結合能絕對值最高的構象導入Pymol軟件進行可視化分析，最終得到分子對接結果（圖6）。均存在穩定的結合位點，提示核心靶點與主要有效成分可以實現理論上的空間對接。

3討論

慢性萎縮性胃炎是一種癥候復雜多變的疾病，屬于中醫“吐酸”“胃痛”“嘈雜”的范疇，今中醫普遍以“胃痞”的病名來闡述該病病癥[8]。慢性胃炎辨證論治分為６個證型：“肝胃氣滯證”“肝胃郁熱證”“脾胃虛弱證”“脾胃濕熱證”“胃陰不足證”和“胃絡瘀血證”。高良姜可治療“脾胃虛弱證”慢性胃炎。目前，CAG發病率仍然較高，若CAG不及時治療，有增加患癌的風險。因此，治療慢性萎縮性胃可以抑制“炎癌轉化”。

研究表明[9]，高良姜中主要含有黃酮類、二苯基庚烷類及揮發油類成分，具有抗腫瘤、抗氧化和保護胃黏膜等作用。可見高良姜對CAG有較好的療效。為了更加全面有效的了解治療作用，本研究采用網絡藥理學及分子對接對其活性成分、靶蛋白及作用通路等進行相關研究。通過檢索，槲皮素為高良姜主要活性成分。目前研究表明[10，11]，槲皮素可以調節胃細胞增殖和凋亡的平衡，還可以保護胃上皮細胞免受氯化物的損傷，并調節胃平滑肌舒張功能，因此在治療慢性胃炎等方面有潛在的價值。PPI網絡提示，核心基因包括MYC、HIF1A、TP53、FOS、MAPK1、RELA。MYC即骨髓細胞瘤病毒癌基因同源物（myelocytomatosis viral oncogene homolog），是研究最廣泛的癌癥基因之一，參與多種不同類型癌癥的形成。MYC癌基因家族由C-MYC、N-MYC和L-MYC三個成員組成[12，13]。FOS基因最早于1983年被克隆表達，并已證實FOS與肺癌、口腔癌等多種惡性腫瘤成正相關，但在胃癌中的作用并不明確。絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）是一組能被不同的細胞外刺激，如細胞因子、神經遞質、激素、細胞應激及細胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。研究發現[14，15]，MAPK1的激活和過表達能夠促進腫瘤細胞的遷移和侵襲，增加細胞生存能力及參與上皮間質轉化。

GO、KEGG富集分析中，GO富集分析從BP角度得出細胞對鎘離子的反應、對內毒素的反應、腫瘤壞死因子對細胞的反應等；從MF方面主要是酶結合、蛋白質同源二聚活性、泛素蛋白連接酶結合等功能；涉及的CC細胞基膜、細胞表面、大分子復合物等。KEGG分析顯示，高良姜治療CAG主要涉及的通路有IL-17信號通路，TNF信號通路、Toll樣受體信號通路等信號通路，且細胞因子-受體相互作用通路、PI3K-Akt信號通路、TNF信號通路、JAK-STAT信號通路等多個通路均與CAG有一定聯系[16]。TNF信號通路：慢性萎縮性胃炎是胃癌的最主要的癌前病變[17]，而TNF家族是炎癥發生和腫瘤啟動的重要因子，也是CAG治療藥物的重要靶點群[18]，參與其中的炎癥因子主要為TNF-α等。TNF-α是其中主要的免疫調節因子，通過與受體結合、介導細胞凋亡等起到關聯作用。Song X等[19]研究顯示，幽門螺桿菌感染和TNF-α均能誘導Wnt10a和Wnt10b（Wnt家族成員）在胃癌細胞中表達，誘導胃癌發生。JAK-STAT信號通路在消化系統炎癥疾病及腫瘤中的作用是目前研究熱點，其主要由白介素受體家族、干擾素受體家族等上游因子激活，可影響腫瘤的發生、發展和轉移[20]。此外，細胞因子-受體相互作用通路、PI3K-Akt信號通路等多個通路均與CAG有關，且分子對接提示核心靶點與主要有效成分可以實現理論上的空間對接。體現了中醫可以通過多個途徑達到治療的目的。

綜上所述，基于網絡藥理學技術和分子對接技術初步研究了高良姜治療“脾胃虛弱”證CAG的作用機制，對高良姜活性成分、作用靶點及疾病作用靶點等獲取及分析，得到與疾病交集靶點，構建PPI網絡，選出核心靶點，并進一步進行GO富集分析及KEGG富集分析，最后進行分子對接分析。通過以上研究分析高良姜通過多成分、多靶點、多通路治療慢性萎縮性胃炎，但網絡藥理學及分子對接技術尚未有明確的規范分析，在軟件、數據庫及計算方法中可有不同，故分析結果可能存在差異，需要進一步的實驗研究及臨床研究來驗證。

參考文獻：

[1]陳少忠，鄭偉偉.疏肝安胃湯治療肝胃氣滯型慢性萎縮性胃炎的臨床觀察[J].中國中醫藥科技，2020，27（2）：233-235.

[2]Pimentel-Nunes P，Libanio D，Marcos-Pinto R，et al.Management of epithelial precancerous conditions and lesions in the stomach（MAPS II）：European Society of Gastrointestinal Endoscopy（ESGE），European Helicobacter and Microbiota Study Group（EHMSG），European Society of Pathology（ESP），and Sociedade Portuguesa de Endoscopia Digestiva（SPED） guideline update 2019[J].Endoscopy，2019，51（4）：365-388.

[3]中華中醫藥學會脾胃病分會，張聲生，唐旭東.慢性胃炎中醫診療專家共識意見（2017）[J].中華中醫藥雜志，2017，32（7）：3060-3064.

[4]中華醫學會消化病學分會.中國慢性胃炎共識意見（2017年，上海）[J].中華消化雜志，2017，37（11）：721-738.

[5]Wu J，Hong S，Xie X，et al.A Network Pharmacology-Based Study on the Anti-Lung Cancer Effect of Dipsaci Radix[J].Evid Based Complement Alternat Med，2020，2020：7424061.

[6]Liu Z，Guo F，Wang Y，et al.BATMAN-TCM：a Bioinformatics Analysis Tool for Molecular mechANism of Traditional Chinese Medicine[J].Sci Rep，2016，6：21146.

[7]Ashburner M，Ball CA，Blake JA，et al.Gene ontology：tool for the unification of biology.The Gene Ontology Consortium[J].Nat Genet，2000，25（1）：25-29.

[8]楊印智，王繼栓，王曉琴，等.中醫辨證治療慢性萎縮性胃炎療效觀察[J].現代中西醫結合雜志，2015，（7）：768-769.

[9]李洪福，李永輝，王勇，等.高良姜化學成分及藥理活性的研究[J].中國實驗方劑學雜志，2014，20（7）：236-244.

[10]Modzelewska B，Drygalski K，Kleszczewski T，et al.Quercetin relaxes human gastric smooth muscles directly through ATP-sensitive potassium channels and not depending on the nitric oxide pathway[J].Neurogastroenterol Motil，2021，33（7）：e14093.

[11]Hu XT，Ding C，Zhou N，et al.Quercetin protects gastric epithelial cell from oxidative damage in vitro and in vivo[J].Eur J Pharmacol，2015，754：115-124.

[12]Dang CV.MYC on the path to cancer[J].Cell，2012，149（1）：22-35.

[13]Schaub FX，Dhankani V，Berger AC，et al.Pan-cancer Alterations of the MYC Oncogene and Its Proximal Network across the Cancer Genome Atlas[J].Cell Syst，2018，6（3）：282-300.e2.

[14]Noi M，Mukaisho KI，Murakami S，et al.Expressions of ezrin，ERK，STAT3，and AKT in tongue cancer and association with tumor characteristics and patient survival[J].Clin Exp Dent Res，2020，6（4）：420-427.

[15]Wang K，Ji W，Yu Y，et al.Correction：FGFR1-ERK1/2-SOX2 axis promotes cell proliferation， epithelial-mesenchymal transition，and metastasis in FGFR1-amplified lung cancer[J].Oncogene，2020，39（42）：6619-6620.

[16]王佳慧，鄭洋，王嘉孺，等.基于KEGG通路和基因網絡對慢性萎縮性胃炎靶點基因的篩選[J].中國醫藥導報，2019，16（2）：159-163，173.

[17]中國中西醫結合學會消化系統疾病專業委員會.慢性萎縮性胃炎中西醫結合診療共識意見（2017年）[J].中國中西醫結合消化雜志，2018，26（2）：121-131.

[18]成映霞，段永強，朱立鳴，等.益氣健脾活血中藥對萎縮性胃炎TNF-α、IL-2和EGF表達的影響[J].中國老年學雜志，2013，33（15）：3649-3651.

[19]Song X，Xin N，Wang W，et al.Wnt/β-catenin，an oncogenic pathway targeted by H.pylori in gastric carcinogenesis[J].Oncotarget，2015，6（34）：35579-35588.

[20]Ghoreschi K，Laurence A，O'Shea JJ.Janus kinases in immune cell signaling[J].Immunol Rev，2009，228（1）：273-287.

收稿日期：2023-10-10；修回日期：2023-10-20

編輯/肖婷婷

基金項目：1.云南省“興滇英才支持計劃”名醫項目（編號：XDYC-MY-2022-0007）；2.云南省科技廳科技計劃項目（云南省基礎研究計劃編號：202301AY070001-225；云南省基礎研究專項編號：202301AU070131）

作者簡介：劉界宇（1998.2-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事消化系統疾病研究

通訊作者：張帆（1971.11-），女，云南昆明人，碩士，主任醫師，碩士生導師，主要從事消化系統疾病研究