基于网络药理学的鱼腥草治疗支气管炎作用机制研究

王韧 樊启猛 李文姣 陈思阳 刘惠 贺鹏 李海英 刘文龙 贺福元

摘要：目的  运用网络药理学方法筛选鱼腥草治疗支气管炎的有效成分和作用靶点，探究其成分-靶点-疾病的关系。方法  运用中药系统药理学数据库与分析平台和文献检索收集鱼腥草化学成分并筛选活性成分，多个数据库联用检索查询成分和疾病对应的靶点，并利用Cytoscape3.5.1軟件构建成分靶点-疾病靶点的可视化网络拓扑关系图，对成分靶点与疾病靶点进行可视化分析，通过基因功能富集平台GATHER分析靶点功能及机制通路。结果  筛选出鱼腥草活性成分12个，得到可作用于支气管炎靶点42个。根据可视化网络拓扑图信息，得到关于鱼腥草治疗支气管炎5个核心靶点CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR。GATHER筛选结果提示，鱼腥草的关键靶标富集到γ-六氯环己烷降解、脂肪酸代谢、补体和凝血级联等8条通路。结论  鱼腥草可能主要通过抗病反应、免疫反应、生物刺激反应等发挥治疗支气管炎的作用。

关键词：网络药理学;鱼腥草;支气管炎;靶点;通路

中图分类号：R259.622.1;R285    文献标识码：A    文章编号：1005-5304（2019）10-0091-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.10.020      开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Objective To identify the active constituents and targets of Houttuyniae Herba on bonchitis using the method of network pharmacology; To explore the relationship among “component-target-disease”. Methods TCM Systems Pharmacology Database and Analysis Platform was used and related literature was collected to screen out the active constituents of Houttuyniae Herba. Multiple databases were used to search the targets of the constituents and the disease， and Cytoscape3.5.1 software was used to construct a visual network topological relationship map of the target-disease target， and the constituent targets and the disease targets were visually analyzed. The target function and mechanism pathway were determined through the gene function enrichment platform GATHER. Results Twelve active constituents of Houttuyniae Herba were screened out and 42 related targets were obtained which could act on bronchitis. From the visual network topology map， five core targets， including CD19， CD79A， TNFRSF13C， NFKB1 and EGFR of Houttuyniae Herba were found. The GATHER database suggested that key targets of Houttuyniae Herba were enriched into 8 pathways， including γ-hexachlorocyclohexane degradation， fatty acid metabolism， complement and coagulation cascades. Conclusion Houttuyniae Herba mainly exerts its effects on bonchitis via anti-disease reaction， immune response and bio-stimulatory reaction.

Keywords： network pharmacology; Houttuyniae Herba; bronchitis; targets; pathways

鱼腥草为三白草科植物蕺菜Houttuynia cordata Thunb.的新鲜全草或干燥地上部分，其性味辛、微寒，具有清热解毒、消肿排脓、利尿通淋等功效，常用于肿痈吐脓、痰热喘咳、热痢热淋、痈肿疮毒[1]。药理学研究表明，鱼腥草具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、提高免疫力等作用[2-4]。近年来，鱼腥草抗菌、抗病毒、抗炎作用被用于治疗支气管炎，相较于化学药物治疗，具有疗效好、不良反应少等优势[5-7]，但尚未阐明其药理作用机制。本研究采用网络药理学方法，尝试从分子角度分析鱼腥草治疗支气管炎的作用机制，为其临床应用提供依据。

1  资料与方法

1.1  鱼腥草活性成分收集与筛选

利用中药系统药理学数据与分析平台（TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、天然产物数据库（TCMID，https：//omictools.com/）并结合本实验室前期数据构建鱼腥草成分数据库。通过中国知识资源总库（CNKI）、PubMed进行文献检索，筛选鱼腥草主要药效成分。

1.2  疾病靶點获取

将支气管炎（bronchitis）作为关键信息输入人类表型本体数据库（HPO，http：//human-phenotype-ontology. github.io/），删除重复值，得到疾病靶点42个。

1.3  网络拓扑构建与分析

通过Chemspider（http：//www.chemspider.com）、Chemicalbook（https：//www.chemicalbook.com）和爱化学（http：//www.ichemistry.cn）数据库对已筛选出的化学成分进行规范命名，将规范化命名后的成分导入STICH数据库（http：//stitch.embl.de/），设置条件为Homo Sapiens，orgnism项下选择homo sapiens，得到成分靶点。将鱼腥草成分靶点和支气管炎疾病靶点上传至STRING数据库（https：//string-db.org/），得到蛋白相互作用关系，利用Cytoscape3.5.1软件建立可视化网络拓扑图。

1.4  关键靶点GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER（http：//gather.genome.duke.edu/）在线分析工具对鱼腥草成分靶点和支气管炎疾病靶点进行GO本体分析和KEGG信号通路分析，选择其中差异有统计学意义（P<0.000 1、P<0.01）的条目，得到关键核心靶标参与的关键通路信息。

2  结果

2.1  化学成分筛选与靶点预测

TCMSP的筛选原则为类药性原则。根据TCMSP靶点筛选指南，设定口服生物利用度（OB）≥30%、类药性（DL）≥0.18，获得鱼腥草7个潜在活性成分。因鱼腥草治疗支气管炎以挥发油类成分为主，而TCMSP筛选可能将部分药效成分过滤，故结合文献检索鱼腥草主要药效成分[8-10]，将甲基正壬酮、鱼腥草素、芦丁、绿原酸、金丝桃苷共5个活性成分纳入鱼腥草成分指标，共得到12个活性成分。通过STICH数据库将鱼腥草潜在活性成分对应的靶点列为活性靶点，删除重复数据，得到成分靶点16个。

2.2  成分靶点-疾病靶点网络分析

利用Cytoscape3.5.1软件构建成分靶点-疾病靶点网络图，见图1。该网络图中包含药物靶点7个，疾病靶点34个，其他靶点2个，共43个节点、73条边。每个节点Degree表示网络中与节点相连的路线的条数，节点大小与Degree成正比，面积越大代表此靶点与其他靶点联系越紧密。根据网络节点的Degree和中介中心度等拓扑学性质筛选核心节点进行分析，节点与其他节点连接较多的靶点在整个网络中起桥梁作用，很可能就是关键的化合物或靶点。见表1。鱼腥草治疗支气管炎核心靶点有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。

2.3  GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER在线分析工具对鱼腥草治疗支气管炎的43个关键靶点进行GO本体分析和KEGG通路富集分析。

GO分析结果显示，鱼腥草治疗支气管炎的关键靶点基因功能信息涉及Organismal physiological process（有机生理过程）、Defense response（抗病反应）、Immune response（免疫反应）、Response to biotic stimulus（生物刺激反应）、Response to stimulus（刺激反应）等生理过程，见表2。

KEGG通路分析结果显示，鱼腥草治疗支气管炎KEGG通路富集于8个信号通路中，分别与Gamma-Hexachlorocyclohexane Degradation（γ-六氯环己烷降解）、Fatty acid metabolism（脂肪酸代谢）、Complement and coagulation cascades（补体和凝血级联）、Tryptophan metabolism（色氨酸代谢）、Apoptosis（细胞凋亡）、Toll-like receptor signaling pathway（Toll样受体信号通路）、Calcium signaling pathway（钙离子信号通路）等多条通路有关，见表3。

根据以上分析结果，结合文献报道，鱼腥草治疗支气管炎可能通过抗炎、免疫刺激、抗病毒等[11-13]机制发挥作用。

3  讨论

中药成分复杂、配伍灵活的特点使其在慢性疾病（心脑血管疾病、高血压、糖尿病等）的治疗中与西药相比具有较大优势[14]，但其局限性在于起效较慢、作用机制不明确。伴随着网络药理学的兴起，大数据分析和“多成分-多靶点”研究方法的广泛应用，为中药作用机制研究提供了新的方法[15-17]。

本研究借助于网络药理学和网络分析，进行了“成分靶点-疾病靶点”网络拓扑学分析，构建了蛋白质与蛋白质相互作用网络。鱼腥草治疗支气管炎核心靶点有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。CD19是一种B淋巴细胞抗原蛋白，CD79A是一种B细胞抗原受体复合物蛋白α链相关的蛋白，2个靶点都在B淋巴细胞的抗原抗体反应中起到重要作用[18-20]。Hoon等[21]通过对由淋巴细胞癌引起的间质性肺炎患者研究，发现CD19和CD79A在患者体内呈阳性表达，提示可能是CD19、CD79A激发了B淋巴细胞抗原抗体反应，是产生炎症反应的原因之一。TNFRSF13C是肿瘤坏死因子受体超家族成员之一，能与B细胞TNFSF13B、TALL1、BAFF、BLyS受体特异性结合，进而促进成熟B细胞的存活和B细胞反应[22]。Liu等[23]通过实验表明，禽传染性支气管炎病毒（Avian infectious bronchitis virus，IBV）诱导的miRNA可通过下调IRAK2和TNFRSF18，且与病毒致病有关，能作为预防IBV发病的重要手段之一。NFKB1是NF-κ-p p105一个亚基，几乎存在于所有细胞类型中，是一系列信号转导事件的终点，与细胞生长、肿瘤发生和细胞凋亡紧密相连[24]。对肺损伤和癌症患者的研究表明，表皮生长因子受体的异常激活可导致机体内恶性细胞增加生存、增殖、侵袭和转移[25-26]。

结合KEGG数据库对信号通路注释分析，本研究发现鱼腥草治疗支气管炎的关键靶标基因功能信息主要涉及4个生理过程和8条通路。其中细胞凋亡、Toll样受体信号通路都与炎症密切相关，推测这2个通路在鱼腥草治疗支气管炎中发挥重要作用。建议后期研究应注重对预测的关键靶标和通路进行相关药理实验验证，以期为鱼腥草治疗支气管炎研究提供实验基础。

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（收稿日期：2018-10-19）

（修回日期：2019-01-10;編辑：陈静）