网络药理学在中药复方作用机制研究中的应用

2020-04-30赵炳聪李亚鸿解红霞

中国中医药信息杂志 2020年3期

赵炳聪　李亚鸿　解红霞

摘要：網络药理学凭借“多成分-多靶点-多途径”网络构建思想与中医理论的“整体观”相符合，能较为准确地对中药复方作用机制进行预测和分析，也能对中药配伍常用的一些观点进行阐述和论证。因此，近年来网络药理学受到学者们的广泛关注。本文将近5年中药复方作用机制研究文献进行综述，从中药复方作用机制网络药理学的研究过程和网络药理学对君臣佐使、药对、同病异治、异病同治等配伍规律的解释进行论述，以期为网络药理学研究提供新的思路。

关键词：网络药理学;靶点预测;作用机制;复方配伍;综述

中图分类号：R285;R2-05 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2020）03-0133-04

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.201904311

Application of Network Pharmacology in Research on Mechanism of Action of TCM Compounds

ZHAO Bingcong1， LI Yahong1， XIE Hongxia2

1. College of Graduate， Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010110， China; 2. Department of Pharmacy， Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010059， China

Abstract： Network pharmacology which depends on a network-construction idea of “multi components， multi targets and multi pathways” is consistent with the “integrality” concept which plays an important role in TCM theory. It is more convenient and precise to predict and analyze the mechanism of action of TCM compounds， and can expound and demonstrate some viewpoints commonly used in the compatibility of TCM. Therefore， network pharmacology has received extensive attention and recognition from scholars in recent years. This article reviewed the literature on the mechanism of action of TCM compounds in the past 5 years， and discussed the compatibility laws and regulations of “emperor， minister， adjuvant and courier” medicine （which were called jun-chen-zuo-shi in Chinese）， medicinal pairs， different treatments for the same disease， and same treatment for different disease from the research process of network pharmacology.

Keywords： network pharmacology; prediction of targets; mechanism of action; compound compatibility; review

网络药理学是以系统生物学为基础，对药理学和生物信息学进行结合的产物。“网络生物学”由Yildirim等[1]提出，该团队发现多数药物通过间接调节与疾病相关的蛋白而起效。此后，英国Dundee大学Hopkins[2]提出“网络药理学”这一思路，并对其进行了系统阐述。与以往所认为的“单成分-单靶点-单疾病”研究思路不同，网络药理学认为药物在体内的过程是一个复杂的作用网络，即“多成分-多靶点-多途径”作用过程。这种药物通过多靶点间的相互作用产生增效减毒效果符合中医理论所秉承的“整体观”。目前网络药理学多用于筛选药物活性成分、预测成分中的作用靶点、研究药物的作用机制等。作为一种新的研究思路，网络药理学也可用于解释中药复方配伍规律或寻找中药的新适应证[3]。笔者现对网络药理学在中药复方作用机制研究方面的应用进行综述，以期为网络药理学研究提供新思路。

1 中药复方作用机制网络药理学研究过程

1.1 药物潜在靶点预测

通过以中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）为代表的化合物数据库中收集药物中的活性化合物，可有效预测与药物治疗相关的基因、蛋白等靶点。Tao等[4]对郁金方中4种成分对心血管疾病潜在靶点进行预测。该团队为口服生物利用度（OB）及类药性指数（DL）确定设计计算方法，实验利用OBioaval 1.1系统对每种药物的OB值进行计算，利用Tanimoto相似度计算公式对其DL值进行计算，共选出58个活性化合物、32个靶点[5-6]。目前，OB值和DL值多可从该团队建立的TCMSP数据库中直接获取。

1.2 药物信号通路及作用机制预测

Drugbank、OMIM及其他靶点数据库可用于对药物靶点和疾病靶点进行归纳和总结。对所得到的靶点可应用Cytoscape软件构建相关网络，对药物的信号通路及作用机制进行预测和分析。李康宁等[7]对补肾益髓胶囊构建成分-靶点-通路网络，分析该药主要通过调节炎症因子、生长因子，调节细胞免疫，促进髓鞘、轴突再生等多方面的综合效应起到抗多发性硬化作用。张欢欢等[8]对四逆汤抗心肌缺血功效的信号通路进行研究，通过建立药物-靶点-通路网络后对该方作用通路进行预测，得到补体系统、细胞因子及MAPK信号通路是信号通路中的关键节点，推测Toll-like receptor、VEGF、TGF-β等信号通路可能是四逆汤治疗心肌缺血的关键信号通路。刘洪等[9]通过Pharm Mapper数据库获取三拗汤中化学成分靶点，通过MAS3.0系统得到与哮喘相关涉及免疫-内分泌-信号传导-细胞过程中的46条通路。刘培等[10]对用于治疗妇科血瘀证原发性痛经的四物汤类方中所含具代表性的活性化合物建立成分-靶点-通路网络，通过分析得到丝氨酸苏氨酸蛋白激酶是其主要靶点群，并涉及神经-内分泌-免疫等共同通路;同时，四物汤衍化方又各有偏重，具有特有的通路。Yu等[11]对“十八反”中芫花与甘草相互制约的作用机制进行研究。实验将水通道蛋白（AQP）2作为评价芫花利尿效果的指标，通过体外实验验证关键成分芫花酯碱和芫花黄素能降低AQP2表达，起到利尿作用;而甘草次酸增加AQP2表达，抑制前者的利尿作用。又利用网络药理学及Western blot实验得到关键成分所对应的MEK1和FGFR1靶点及ERK-MAPK通路。

根据预测到的通路并结合体内外实验进行验证，即可得出药物作用机制。衡霞等[12]对黄连解毒汤中活性成分進行靶点预测，研究其作用于巨噬细胞炎症网络药理学机制，得到MAPK8、NR1H2、MIF、PPARD、PPARG是该方的主要作用靶点。由此推测黄连解毒汤通过以上靶点所对应的鞘脂代谢、谷氨酰胺代谢起到对炎症的调控作用。雷伟等[13]对速效救心丸易吸收的化合物进行成分-靶点-通路网络构建，并对相关蛋白进行互作分析，得到该药主要通过调节心脏能量供应、脂质紊乱、免疫反应等通路缓解冠心病的结论。宋祯彦等[14]通过网络药理学对钩藤散治疗阿尔茨海默病分子机制进行分析，得到CASP4、NLRP1、NLRP3、NFKB1和TLR2是通路中的关键基因，该药通过抑制炎症小体激活减少神经炎症治疗阿尔茨海默病。范荣荣等[15]对小青龙汤治疗支气管哮喘作用机制进行网络药理学分析，得到CGMP-PKG、NF-κB、TNF等7条信号通路，认为该方主要通过减轻气道炎症、抑制气道重塑和平滑肌收缩等起到治疗哮喘的作用。Cheng等[16]对银丹心脑通抗动脉粥样硬化作用机制进行网络药理学预测和体内外实验验证，结果表明，该复方主要通过调节脂质、减少脂质颗粒在动脉内皮层的沉积，增强抗氧化能力，通过抑制NF-κB信号通路抑制炎症反应，从而减轻动脉粥样硬化。彭艳红等[17]以胃泌素相关基因为切入点，对胃炎康方治疗慢性非萎缩性胃炎的作用通路进行研究，预测PTGS2/IKBKB信号通路发挥抗炎作用，并通过对临床标本进行免疫组化分析验证靶基因及信号通路。Wang等[18]对院内制剂消癖颗粒治疗乳腺癌作用机制进行研究，通过网络药理学得到81个与消癖颗粒抗乳腺癌活性相关的基因，推测消癖颗粒通过调节微环境来预防乳腺癌;通过体内、体外实验验证CXCL-1及受前者影响的TAM是该复方的主要作用靶点。

2 网络药理学对方剂配伍规律的解释

2.1 “君臣佐使”组方规律

“君臣佐使”是中药复方最常用的配伍规律之一，网络药理学可对该类规律在一定程度上进行阐述和解释。韩彦琪等[19-20]对元胡止痛滴丸中28个入血成分进行靶点筛选和通路分析，發现君药延胡索通过中枢镇痛、解痉等通路起到止痛、理气、活血等功效，白芷作为臣药通过解痉、炎症等通路起到宣湿痹行气血功效，符合中药复方配伍观念。Tao等[4]通过建立郁金方成分-靶点网络，证实含有效成分及靶点最多的郁金作为君药起主要作用，并且方中每种药物在治疗心脑血管疾病中起到减毒增效作用，印证方剂中“君臣佐使”的组方规律。

2.2 “药对”配伍作用

方剂配伍中，将固定两味药作为药对，通过七情和合、性味功效等原则配伍组合，多数起到增效或减毒的作用。药对成分相对较为简单，容易排除干扰，明确靶点和通路，网络药理学在药对作用机制研究过程中具有独特优势。许海燕等[21]对柴胡-黄芩协同治疗糖尿病作用机制进行网络药理学研究，得到黄芩主要通过黄酮类成分与蛋白PPAR-γ及GSK-3β结合治疗糖尿病，柴胡通过其中皂苷类成分起到增效作用。刘夫艳等[22]对黄芪-莪术抗大肠癌分子机制进行研究，认为二者协同起效，主要通过Ras、Rap1和PI3K/Akt信号通路起到抗大肠癌作用。杨凯麟等[23]对桃仁-红花进行靶点和机制预测，将靶点分为与血瘀证4个特性相对应的改善血流动力学、抗凝血、抗炎、调控细胞凋亡和增殖4个模块，从分子角度为桃仁-红花干预血瘀证提供相关依据。吴嘉瑞等[24]通过网络药理学对金银花-连翘作用机制进行预测，对二者配伍的有效性及合理性进行了讨论。陶瑾等[25]认为治疗消渴中药以药味苦、甘为主，并对代表性药对知母-黄柏、黄芪-葛根进行靶点和通路预测，结果显示知母-黄柏配伍可协同增效，通过调节脂代谢并改善胰岛素抵抗发挥治疗作用;黄芪-葛根配伍能改善胰岛素抵抗并减少细胞损伤，减轻糖尿病对肾脏的损伤，并激活MAPK，促进葡萄糖转运。王倩等[26]对石菖蒲-郁金抗癫痫作用进行靶点和通路富集，检测造模动物血清泌乳素水平，验证其治疗作用可能与泌乳素血清水平、MAPK信号通路、HTLV-I感染、单纯疱疹感染等有关。

2.3 “同病异治，异病同治”验证

网络药理学对配伍方剂多靶点、多通路的预测可对中医理论中“同病异治，异病同治”的观念进行印证。高耀等[27-28]对传统复方逍遥散建立成分-靶点-通路网络，预测逍遥散中具有抗抑郁活性靶点是糖皮质激素受体、谷氨酸受体-1及白细胞介素-2，并通过信号转导-内分泌-能量代谢起到治疗抑郁症功效;又对该方进一步研究，将逍遥散与开心散治疗抑郁症作用机制比较，应用网络药理学手段，对中医“同病异治”概念进行说明。

蔡菲菲等[29]对茵陈蒿汤中成分进行网络药理学预测，预测到与该方相关度较高的81种疾病和多条通路。刘志强等[30]对二妙丸分子作用机制进行研究，富集到该方主要参与炎症、核苷酸代谢等通路的调控，可治疗炎症、痛风、湿疹等疾病。朱虹宇等[31]通过对交泰丸中多个成分、靶点及通路进行预测分析，从分子水平对该方治疗糖尿病、抑郁症及失眠的作用机制进行阐述。杨梦蝶等[32]按照网络药理学思路对一贯煎的作用通路进行富集，预测该方具有治疗不同疾病肝肾阴虚证的功效。吴丹等[33]通过网络药理学预测cAMP、钙离子、PI3K-Akt等信号通路是逍遥散对抑郁症及糖尿病实现“异病同治”的共同作用机制。张晓囡等[34]、孙莉敏等[35]、衡霞等[12]分别通过网络药理学所预测到的不同通路，对黄连解毒汤治疗高血压、阿尔茨海默病及巨噬细胞炎症进行分析和论证。上述结果反映出网络药理学可对中药一方多效、具有异病同治效果进行论证。

3 小结

网络药理学是大数据研究成果之一，与传统的单成分、单靶点思维不同，其多成分、多靶点、多通路的网络构建思维更适用于中药复方复杂的特性。网络药理学作为一种新的手段，为单味、复方中药的药理作用研究提供了大量化合物、靶点、疾病等信息，能从现代药理学角度对传统中药方剂的作用机制进行分析，也能为中药新药、新剂型研发提供帮助;同时，可凭借网络药理学方法对中医理论中整体观念、辨证论治、同病异治、异病同治等进行论证，为中医精准医疗提供数据支持;也可对君臣佐使、药对、相须、相佐、相使等配伍理论进行论证，明确药物在方剂中由于配伍产生的作用及毒性变化。但网络药理学也存在一些局限性，如已有的化合物数据库中化合物不够全面，数据多偏向于目前热点研究的药物，其结果存在偏倚;研究过程中未考虑药物合煎发生化学反应可能引起的成分变化，仅对药物作用进行初步分析;方剂中药物使用剂量不同对化合物体内生物活性可能存在影响等。

随着更多学者对网络药理学的研究，相关数据库、计算软件、计算方法的完善以及与高通量测序和其他组学技术的结合，网络药理学应用范围将会更加广泛，研究结果也会愈加可靠，为中医药现代化发展并得到广泛认可提供一种有效可行的新方法。

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