应用网络药理学方法研究藏成药干预HAPC机制的模式探讨＊

聂 佳,杨文娟,泽翁拥忠,张 艺

（成都中医药大学民族医药学院 成都 611137）

应用网络药理学方法研究藏成药干预HAPC机制的模式探讨＊

聂 佳,杨文娟,泽翁拥忠,张 艺＊＊

（成都中医药大学民族医药学院 成都 611137）

高原红细胞增多症（HAPC）属于藏医多血症范畴，在高原地区发病率高，严重危害人体健康。藏医治疗“隆”、“血”紊乱引起的HAPC疗效确切，三果汤散具有平衡隆、血作用，是藏医干预HAPC的要方。目前，藏成药干预HAPC整体药效机制尚不明确，本研究利用网络药理学方法，通过PubMed、OMIM等数据库及Cytoscape软件，构建三果汤散主要活性成分群，对HPAC的相关网络模型，旨在获得该方有效成分群干预HAPC主要生物学通路和关键靶标，揭示三果汤散调和HAPC“隆”、“血”机制及治疗HAPC多血症的科学内涵，为高原病藏成药现代化研发提供有益参考。

网络药理学 藏成药 HAPC 干预机制 模式

1 藏成药干预HAPC机制研究现状

与西医和中医抗缺氧药物不同，藏医药通过治疗高原红细胞增多症（High Altitude Polycythemia，HAPC）能有效缓解高原缺氧环境下的各种不适反应，具有疗效独特、标本兼治的效果。近年来相关研究发现，红景天、余甘子、雪莲、 紫堇、沙棘、枸杞、唐古特青兰、手掌参、列香杜鹃等不少单味藏药对多血症病情具有不同程度的改善作用。此外，藏药复方三果汤散、 二十五味余甘子丸、十八味檀香丸和十五味沉香丸治疗多血症的治疗亦有悠久的历史，其中主要含余甘子的三果汤散是藏医治疗多血症的经典基础方，该方来源于公元7世纪的藏医经典《月王药诊》，由藏药诃子、毛诃子和余甘子组成，是藏医用于多血症放血治疗前必需的内服药方，收载于《卫生部药品标准藏药第一册（1995年）》，其通过调和气血而达到抗缺氧、抗疲劳的功效[1-10]。目前，国内外对HAPC的基础研究，虽取得了一定的进展,如从HAPC与实验室指标如血液功能、细胞组织学、氧化应激等的相关性进行了探索，但尚无藏成药对HAPC藏医多血症系统性干预机制的研究。

2 网络药理学方法的先进性

网络药理学是在系统生物学的理论指导下，对生物系统的网络分析，选取特定信号节点（Nodes）进行多靶点药物分子设计的新学科[11]。与以前“一个药物、一个基因、一种疾病”的药物研发模式不同，网络药理学主要是研究对信号通路的多途径调节，提高药物的治疗效果，降低毒副作用，从而提高新药临床试验的成功率，节省药物的研发费用[12，13]。目前，临床上多种慢性病的治疗仅根据单一作用靶点难以达到良好治疗的效果，因为其都是多基因、多因素作用的疾病如肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等 。网络药理学研究方法是发展创新药物的重要途径，由此可以形成药物分子设计新模式[14-16]。

3 网络药理学方法研究总思路

网络药理学是集整体、动态、分析于一体的全面系统的研究技术，旨在从生物网络的角度系统地揭示药物和机体相互作用的规律和原理，本文以藏药三果汤散为例，使用网络药理学方法，即通过检索PUBMED数据库、人类孟德尔遗传数据库等，利用Cytoscape软件生物信息学方法（MCODE算法）构建三果汤主要活性成分的“药物-靶标-效应”网络，分析活性成分、HAPC、基因、蛋白之间的相关性，阐明不同层面信息的内在联系，获得HAPC主要的生物学通路及关键靶标，为三果汤散干预HAPC多血症主要机制及临床治疗研究提供方法支持[17]。

3.1 具体方法示范

3.1.1 搜索代表性活性成分的主要靶点

前期研究已证明[17-22]藏药复方三果汤散主要包含：鞣质类（诃子酸、诃黎勒酸、诃子次酸、余甘子酚等）、三萜类（阿江榄 仁素、阿江榄仁酸、马斯里酸等）、酚酸类（没食子酸、3-乙基没食子 酸、鞣花酸等）、黄酮类（槲皮素、山萘酚等）4大类活性成分[18-22]。本研究针对HAPC主要发病机制，从PubMed（http:// www. ncbi. nlm. nih. gov /pubmed）文献数据库中检索出与三果汤散上述主要活性成分相关的所有文献，检索时间范围为2015年9月1日止，剔除不含靶点信息的文献，从中提取与HAPC发病密切相关的靶点信息[11]（表1）。

3.1.2 获取三果汤散主要活性成分相关的基因信息

本研究为了对蛋白与基因信息进行标准化,规避文献检索过程中可能存在的命名不规范、包含其他物种蛋白与基因信息等问题，研究时通过NCBI数据库的Gene基因搜索功能（http: //www. ncbi. nlm. nih. gov/gene），输入蛋白与基因名称并限定物种为人，将检索得到的所有基因校正为其官方名称( official symbol) ，具有多个亚型的基因信息也一并列入。搜索的输入格式为: （Homo sapiens［organism］）AND protein name［protein fullname］。经上述数据库检索和转化操作，获取与这些主要活性成分相关的基因信息[11]。

表1 三果汤散活性成分靶点信息统计示范

3.1.3 提取HAPC相关基因信息

本研究使用的人类孟德尔遗传数据库（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）（ftp: //ftp. ncbi. nih. gov /repository /OMIM/morbidmap）是一个连接相关的人类基因组中的基因，将现时所知的常染色体显隐性疾病、性染色体显隐性疾病和线粒体染色体疾病分类描述的数据库。检研究时拟将索时间范围截止到2015年9月1日，检索与HAPC相关的所有基因，用于比对来源于文献的数据信息[11]。

3.1.4 建立网络模型及分析

经过上述研究步骤后，采用Cytoscape 2.7.0软件建立包括活性成分、基因、蛋白质以及疾病等节点信息的三果汤散与HAPC多成分-基因-蛋白-疾病网络模型。当活性成分作用靶点与所研究疾病相关靶点相同时，则将活性成分与疾病关联起来，以此构建起完整的网络图，相关连接如疾病-基因-活性成分、疾病-蛋白质-活性成分、疾病-基因-疾病、活性成分-基因-活性成分、基因-活性成分-基因以及基因-疾病-基因等。网络模型建立后，通过网络分析插件Clusterviz 1.2中的MCODE算法对构建的生物学网络中区域的活性成分、疾病、基因、蛋白进行关联度分析，梳理针对HAPC的HIF-1α等作用靶点作用机制，以及作用强度的关联和系统性，发现三果汤散主要活性成分可调控HAPC疾病相关的基因信息及疾病关联。筛选关联积分值高的区域作为分子复合物，将其中所含基因/蛋白质名称在线提交The Database for Annotation，Visualization and Integrated Discovery，通过检索Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes 等数据库，获得HAPC所涉及的主要生物学通路。通过网络分析三果汤散主要活性成分的多靶点作用及其潜在的治疗作用，以揭示三果汤散干预HAPC主要作用机制及其临床治疗前景[11]。

3.1.5 技术路线

图1 技术路线图

4 讨论

HAPC发病机制非常复杂，目前仍未完全明了。总体来说，是由于低氧诱导因子（HIF）、部分炎症因子和 EPO受高原机体低 PaO、低 SaOz、高 PaCO、高碳酸血质等引发细胞内超微病理变化的刺激后高表达，诱发造血干细胞增殖、分化，致使血液中Hb、RBC、HCT升高，满足组织器官耗氧，以适应对外界低氧低压环境的恶劣。当机体内在的代偿平衡因低氧长期不能改善而打破，引发组织器官的病理生理退变，并进一步引起机体各系统损伤[17]。本文提出通过网络药理学方法研究三果汤散主要活性成分作用于HAPC的多靶标关联及潜在治疗作用的模式，旨在藏医药理论指导下，利用网络药理学研究手段，为揭示藏医药治疗高原病丰富的现代科学内涵开发藏成药等提供有益参考。

参考文献

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Mechanisms of Tibetan Medicine for High Altitude Polycythemia: A Mode Study Based on Network Pharmacology

Nie Jia,Yang Wenjuan, Ze Weng Yong Zhong, Zhang Yi
(College of National Medicine, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China)

High altitude polycythemia (HAPC), belonging to Tibetan plethora, has severe impacts on the people in Tibet with its high morbidity in plateau areas. Lung and blood disorder was the pathology of HAPC in Tibetan medicine. The representative treatment of Sanguo Tangsan (SGTS, or Three Fruit Soup) was effective in balancing lung and blood with a curative effect. However, the pharmacodynamics of SGTS remained to be clarified. In this article, mode study was performed through network pharmacology method. Network of relationships between main active components of SGTS and HAPC was constructed by PubMed, OMIM and Cytoscape software. Therefore, main biological pathways and targets was screened out for elucidating effects of SGTS, regulations of lung and blood, and mechanisms of treatments for HAPC, in hoping of laying a fundamental for the research and development of Tibetan medicine.

Network pharmacology, Tibetan medicine, HAPC, intervention mechanism, mode

10.11842/wst.2016.04.006

R283.6

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：朱黎婷）

2015-05-27

修回日期：2015-11-28

＊ 国家自然科学基金委青年基金项目（81503362）：基于网络药理学的藏药三果汤散有效成分群与HAPC网络靶标相关性研究，负责人：聂佳；四川省教育厅省属高校科研创新团队建设计划（编号：11TD004）：中藏药资源保护与利用，负责人：张艺。

＊＊ 通讯作者：张艺，本刊编委，研究员，博士生导师，主要研究方向：民族药药效物质基础研究。