基于多源数据库信息整合探讨银莱汤干预脑肠轴作用机制

刘铁钢 白辰 郑子安 万宇翔 徐竞男 于河 谷晓红

摘要：目的  基于脑肠轴与免疫、炎症、发热的关系，运用多源数据库信息整合法探讨银莱汤干预脑肠轴相关靶点的作用机制，为实验研究提供靶向性指导。方法  检索中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）及PubChem、David数据库，构建银莱汤靶标数据库，检索SCI文献以建立脑肠轴靶标数据库，通过对银莱汤靶标和脑肠轴靶标进行对比分析，获得银莱汤干预脑肠轴潜在靶标。结果  发现银莱汤药物化学成分429个，银莱汤的作用靶标689个，脑肠轴相关靶标99个，银莱汤干预脑肠轴的潜在靶标35个。结论  银莱汤干预脑肠轴的靶标主要集中在与脑肠肽相关的酶，主要功能为免疫、炎症、能量代谢，可参与人体的免疫应答、氧化损伤等。

关键词：温病学;银莱汤;小儿肺炎;脑肠轴

中图分类号：R285.5    文献标识码：A    文章编号：1005-5304（2020）04-0086-06

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.201903238

Discussion on Mechanism of Yinlai Decoction Intervening Brain-gut Axis Based on Multi-source Database Integration

LIU Tiegang， BAI Chen， ZHENG Zian， WAN Yuxiang， XU Jingnan， YU He， GU Xiaohong

Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100029， China

Abstract： Objective To explore the mechanism of Yinlai Decoction intervening brain-gut axis related targets by using multi-source database information integration method based on the relationship between brain-gut axis and immunity， inflammation and fever; To provide targeted guidance for experimental research. Methods TCMSP， HIT， PubChem， and David database were searched to construct Yinlai Decoction target database. SCI literature was searched to establish brain-gut axis target database. Yinlai Decoction target and brain-gut axis target were compared to obtain potential targets of Yinlai Decoction intervention in brain-gut axis. Results There were 429 chemical constituents in Yinlai Decoction， 689 targets of Yinlai Decoction， 99 targets related to brain-gut axis， and 35 potential targets of Yinlai Decoction in intervening brain-gut axis. Conclusion The targets of Yinlai Decoction intervening brain-gut axis mainly concentrates on the enzymes related to brain-gut peptide. Its main functions are immunity， inflammation and energy metabolism， which can participate in the immune response and oxidative damage of human body.

Keywords： epidemic febrile diseases; Yinlai Decoction; pediatric pneumonia; brain-gut axis

肺炎是兒童呼吸系统常见病，为我国重点防治的小儿疾病。中医治疗小儿肺炎可缩短病程、改善症状及减少不良反应。银莱汤以肺与胃肠同治法组方，由金银花、莱菔子、连翘、黄芩、鱼腥草、前胡、瓜蒌组成，治疗小儿肺炎疗效确切[1]。

研究发现，银莱汤可调控机体血清炎症因子表达[2]，提高肺组织分泌型免疫球蛋白A含量，调节机体干扰素-γ、白细胞介素-4及TH1/TH2水平[3]。银莱汤能降低发热大鼠下丘脑中5-羟色胺（5-HT）含量，升高下丘脑中胃饥饿素（Ghrelin）含量[4]，5-HT与Ghrelin是脑肠轴的重要介质。脑肠轴是中枢神经系统与胃肠道功能之间相互作用的双向调节轴，可连接成神经-内分泌-免疫网络，与免疫、炎症、发热关系密切[5]。手太阴肺经属肺络大肠，手阳明大肠经属大肠络肺，肺与大肠互为表里，生理相连，病理相关。因此，肺炎与脑肠轴之间可能存在关系。基于前期研究，本课题运用多源数据库信息整合法，探讨银莱汤干预脑肠轴的作用靶标，阐述银莱汤的作用机制。

1  资料与方法

1.1  建立银莱汤作用靶标数据库

采用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）[6]，在“HERB”中检索获得银莱汤各组成药物（金银花、莱菔子、连翘、黄芩、鱼腥草、前胡、瓜蒌）的化学成分。基于药物的体内ADME过程，以口服生物利用度（OB）≥30%、药物相似度（DL）≥0.18和小肠上皮吸收率（Caco-2）>-0.4，对获得的化合物进行活性成分的筛选和预测。

通过PubChem数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih. gov/pccompound）[7]检索各化学成分的CID号，通过CID号在“Pubchem Tool”下的“Chemical Structure Search”，点击“identity similarity”下的“CID，SMILES，INCHI”检索各药物的活性成分。然后，依次通过“Renfine your results”下的“BioActivity Experiments”和“Action on your results”下的“BioActivity Analysis”对活性成分进行靶点分析。在靶点分析结果的Sequence GI used in assays中整理GI号，通过David数据库（http：//david.abcc.ncifcrf.gov/summary.jsp）[8]，检索获得银莱汤的作用靶标。

将TCMSP、PubChem、David数据库获得的银莱汤靶标数据合并，建立银莱汤靶标数据库。

1.2  建立脑肠轴作用靶标数据库

脑肠轴是在神经胃肠病学发展的背景下兴起的研究热点，针对脑肠轴靶标的研究未成系统，目前国内数据库及Pubmed数据库文献主要为一些常见的脑肠轴靶标重复验证的报道。基于此，脑肠轴靶标检索选用SCI文献。

检索SCI数据库（Web of Science，http：//www. isiknowledge.com），检索式为“TS=（brain-gut axis OR brain-gut peptide）”“TS=（intestine AND neuroendocrine）”“TS=（brain AND neuroendocrine）”，对获得的文献进行阅读分析，采用双人录入，通过大范围初筛和精细化二轮筛选，采集以蛋白类、神经递质类和酶类为主的文献，记录文献中与脑肠轴有关（脑、肠共表达）的靶标，建立脑肠轴靶标数据库。

1.3  数据库匹配

通过对银莱汤靶标数据库与脑肠轴靶标数据库进行匹配，获得银莱汤干预脑肠轴的潜在靶标。运用Cytoscape3.6.2构建银莱汤药物与脑肠轴靶标相互作用关系网络图。

2  结果

共获得银莱汤7味药物的429个化学成分，689个相关靶标。SCI数据库检索得到文献3710篇，脑肠轴相关靶标99个。通过对银莱汤作用靶标与脑肠轴相关靶标进行匹配分析，获得银莱汤干预脑肠轴的潜在靶点35个，其中前胡26个、连翘23个、金银花21个、鱼腥草20个、瓜蒌16个、黄芩8个、莱菔子4个。根据Uniprot数据库（https：//www.uniprot.org/）得到35个靶点的功能。结果见图1、表1、表2。

3  讨论

小儿肺炎属中医学“风温肺热病”，肺经热邪可“逆传心包”形成危重症，也可顺传胃经和大肠经[9]。小儿胃肠薄弱，加之饮食不知节制，易摄入高热量食物形成胃肠积热，加重小儿肺炎的发生发展[10]。根据小儿肺炎的传变规律，结合小儿体质特点，在小儿肺炎肺热证阶段应肺与胃肠同治。银莱汤以金银花、莱菔子为君，在上清宣太阴肺经热邪，在下清泄阳明胃肠积热;黄芩、连翘、鱼腥草、前胡为臣，清肺泻火、降气止咳;瓜蒌为佐使，清降肺胃之火、润肠通便。诸药相伍，共奏肺与胃肠同治之功。

银莱汤的肺与胃肠同治，以胃肠疾病与肺系疾病相关性为基础，消化、呼吸系统疾病均与脑肠轴关系密切。脑肠轴是中枢神经系统与胃肠道功能之间相互作用的双向调节轴。肠道神经细胞数量比脊髓还多，与大脑的神经细胞数量相当，肠与脑之间通过脑肠轴双向互通[5]。脑肠轴可以通过神经传导进行连接，由中枢神经系统、肠神经系统和自主神经系统共同支配，神经传导通过这3个途径实现。脑肠轴的另一个重要连接是神经-内分泌-免疫网络，神经内分泌细胞受神经递质或激素等物质调节，维持脑肠轴的正常功能。研究表明，脑肠轴作用通路包括内脏刺激神经传导通路、脑肠肽、神经-内分泌-免疫调节通路、神经-情感通路[11]。脑肠轴各通路的作用均依赖于脑肠軸靶标作为物质基础，而目前缺乏针对脑肠轴靶标的全面深入研究。

本研究通过文献挖掘发现，脑肠轴的主要靶标包括脑肠肽，如Vasoactive intestinal peptide（VIP）、Neuropeptide Y（NPY）、Serotonin （5-HT）、Calcitonin gene related peptide （CGRP）、Angiotensin Ⅱ、Somatostatin、Ghrelin、Cholecystokinin octapeptide（CCK-8）等，还有相关的酶，如Amylase、Amylin、Glutathione peroxidase、Non-neuronal enolase等，以及神经递质和受体，如Gastrin、Dopamine D1 receptor、Dopamine receptor、Somatostatin receptors（SSTR）、GH secretagogue receptor （GHSR）等。脑肠肽是一类在脑和胃肠道具有双重分布的小分子物质，具有激素和神经递质的双重作用，参与胃肠道功能的调节[12]。脑肠肽是脑肠轴的重要作用靶点，是研究脑肠轴靶点的关键环节，对探索脑肠轴的临床指导意义具有重大价值。有研究表明，血管活性肠肽（VIP）、胃泌素（Gastrin）等脑肠轴靶标与肺炎关系密切，哮喘等疾病发生时，肺组织中VIP含量明显降低，气道上皮及局部炎症细胞的VIP受体表达增多[13]。重症肺炎患儿血浆Gastrin水平高于对照组及普通肺炎患儿，且随着病情的好转其浓度降低[14]。

银莱汤干预脑肠轴的潜在靶标并不是以脑肠肽为主，而主要是与脑肠肽相关的酶，如Nitric oxide synthase、Nitric oxide synthase、Neutrophil collagenase、Catalase Pancreatic alpha-amylase、Beta-amylase、Peroxidase/catalase T、Superoxide dismutase、Maltase glucoamylase、Glutathione S-transferase P、Glutathione S-transferase Mu 1、Glutathione S-transferase Mu 2、Glutathione S-transferase 1等;其次是相关神经递质受体，如Sodium-dependent dopamine transporter、Dopamine D1 receptor、Vascular endothelial growth factor receptor 2、Sodium-dependent serotonin transporter、Dopamine receptor、Calcitonin receptor等;而干預的脑肠肽主要涉及Cholecystokinin、Peptide YY、Proenkephalin-A、Pro-opiomelanocortin （POMC-C）等，相对较少。银莱汤干预脑肠轴靶标的主要药物是金银花、连翘、前胡，这3味药物的干预靶标占所有作用靶标的82.9%，主要涉及脑肠肽相关酶和神经递质受体。银莱汤干预脑肠轴靶标的主要功能为炎症、免疫、能量代谢等，可以参与人体的血糖调节、氧化损伤、免疫应答等，而靶标相关的疾病有消化系统、呼吸系统、癌症、神经系统等。

随着信息技术的发展，各种以网络为基础的公共信息数据库影响力日益扩大，且不同类型数据库的涵盖范围已产生交叉、重叠。因而，交叉引用数据库之间的相关信息进行跨学科研究已成为一种可能。将多个数据库的信息资源进行整合，不仅能够在实验研究之前锁定实验指标，提高研究的靶向性，而且能够充分利用已有资源，减少重复研究。

本研究运用多源数据库信息整合方法建立银莱汤靶标数据库，通过文献检索构建脑肠轴靶标数据库，将二者进行对比互参，获得银莱汤干预脑肠轴的潜在作用靶标，从数据挖掘层面探讨银莱汤调控脑肠轴的作用机理。本研究所构建的脑肠轴靶标数据库，为后续的脑肠轴研究提供了重要的数据支持;构建的银莱汤干预脑肠轴靶标数据库，为银莱汤的机制研究提供了靶向性参考，对于挖掘中医药宝库具有重要的指导意义，也为中药复方的现代化研究提供了新的方向和途径。

本研究建立的数据库基于目前已发表的研究文献，随着研究的不断深入，不排除继续发现大量靶标的可能性，而且本研究仅限于药物可能的干预靶标，具体的调控机制仍需实验研究加以探索和证实。

参考文献：

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[3] 刘铁钢，于河，张望，等.银莱汤对食积肺炎小鼠肠黏膜机械屏障的作用及机制[J].中华中医药杂志，2014，29（8）：2472-2475.

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（收稿日期：2019-03-19）

（修回日期：2019-04-28;编辑：陈静）

基金项目：国家自然科学基金（81403328）;北京市科技专项（Z181100006218083）

通讯作者：谷晓红，E-mail：qaliu76@126.com