基于“味性化味”和网络药理学的藏药三热散治疗慢性胃炎的药性和作用机制研究*
2020-08-01东改措文成当智
东改措,文成当智
(1. 青海省海西州蒙藏医医院 德令哈 817000;2. 成都中医药大学 民族医药学院 成都 611137)
慢性胃炎是由多种致病因素引起的胃肠疾病,是慢性萎缩性胃炎、慢性肠炎、胃溃疡等的病理基础。而藏医认为脾胃疾病是由于饮食和起居等不调而引起三胃火紊乱、培根偏盛所致,是培根加扎()、培根兰()、木布病()以及肿痞()、胃癌()等的前期病因。脾胃病是藏医的优势病种,尤其治疗慢性胃炎有良好的效果,藏药三热散是治疗慢性胃炎、消化不良等培根偏盛型疾病的核心药方和加减方,该方始载于《四部医典》[1],是由荜茇、干姜、胡椒等三种藏药组成。初步统计,仅在《四部医典》中,该方记载频次可达166 次,且主要集中在培根病、消化道疾病、肿瘤、腹水、隆病等,尤其与三胃火紊乱和胃肠道部位等有着密切关系,见图1。
近年来,随着网络药理学逐渐兴起,以中药学、化学、药代动力学、药理学和计算科学等多学科融合网络药理学平台,该平台以探索中药方剂的化学物质实体与机体生命活动的交互规律的一种新模式[2],其中多成分、多靶点、多途径的研究方法可以引用于多组分、多靶点的藏药方剂学,探索藏医方剂配伍的隐形知识、推测藏药三热散治疗慢性胃炎的作用机制,对藏医治疗慢性胃炎的临床应用具有参考意义。
1 研究方法
图1 《四部医典》中含三热散方剂的功效网络
1.1 “味性化味”分析
数据来源 以《四部医典》为依据,搜集三热散的组方和剂量,根据《晶珠本草》收集组方药味,应用本研究前期提出的“味性化味”矢量结构模型
其中以组方矢量(B)、剂量矢量(T)、配伍结构矢量(D)等三种影响方剂药性的矢量为重点,从三热散的六味、三化味、十七效、二十种特性、三因、本质功效等层面其药性。
1.2 网络药理学分析
化学成分和来源中医网络药理学的药材数据库TCMSP、ETCM 等中检索藏药荜茇、干姜、胡椒,收集所有化学成分,并建立生藏药三热散的化学成分数据库。
疾病靶点收集在网络药理学的疾病靶标库,ETCM Disease 中以“gastritis”作为疾病或症状关键词进行检索,并上HomePage 的疾病靶标信息设定模块,在中药靶标预测界面中已建立的藏药三热散化学成分库中的成分进行靶标预测,选取相似性分数大于等于0.6的成分预测靶标作为候选。
GO 功能及KEGG 通路分析候选靶标上传并导入DAVID 6.8数据库中进行GO 和KEGG 通路分析,并构建“化合物-基因靶标-通路”网络。
2 研究结果
2.1 药性分析
六味和三化味根据《四部医典》三热散的组方剂量为等量,其中荜茇的味辛甘外,干姜和胡椒均味辛,因此该方辛味偏盛,辛味是治疗培根性疾病的主要药味。根据“味性化味”矢量结构模型,分析其六味与三化味比值,六味中以辛味偏盛,三化味中苦化味偏盛,根据藏医三化味理论,苦化味对培根、赤巴性疾病有治疗作用,见表1。
八性和十七效藏医认为药物在六味和三化味不同层面有不同的药性,本研究分析三热散的六味药性,八性以轻锐糙热等突出,十七效中以糙轻热干等突出,主要对治钝稳重润等培根性疾病特性,主治培根病。三化味药性中凉性突出,十七效以凉稀钝等突出,对治热臭锐等赤巴性疾病特性,主治赤巴病,见表2,图2。
表1 藏药三热散的六味与三化味
本质性能藏药经典《晶珠本草》[4]中对药物的本质性能细分为气味性能、生地性能、对治性能、形态性能、颜色性能等八种[5],并以八种本质性能总结概括地记载了各个药物的功效。藏药三热散的组方荜茇、干姜、胡椒均有芳香气味,而且均对培根、隆等寒性疾病有治疗作用,见表3。
3 网络药理学分析结果
成分收集在ETCM 等网络药理学平台的中药材数据库及中药成分数据库,检索三热散的化学成分,共检索到荜茇有荜茇明碱、荜茇明宁碱、胡椒碱等17个成分,共预测除126个靶标;干姜有姜油酮、姜烯酚、六氢姜黄素、姜辣二酮、5ξ-羟基-1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-7-(4-羟基苯基)-3-庚酮、内消旋-3,5-二乙酰氧基-1,7-双-(4-羟基-3-甲氧基苯基)庚烷等38个成分,共预测出1020 个靶标;胡椒有5-羟基-7,3',4'-三甲氧基黄酮、胡椒内酰胺A、3,8(9)-p-薄荷二烯-1-醇等93 个成分,共预测出1320 个靶标。藏药“三热散”治疗慢性胃炎总共预测出2466个靶标。
核心靶标分析由平台生成的核心靶标网络,图2,药物预测靶标(红色节点)、已知疾病靶标(黄的节点)、其他靶标(灰色节点),三者相互作用构成一个整体网络,其他靶标具有中间连接的作用,网络药理节点的Degree 值越高,说明与之相接的节点数目越多,该节点在网络中越重要。Degree 值较高的KRAS 是已知疾病靶标,即胃炎病相关靶标,其蛋白在调节细胞增生中起重要作用,见图3。
其中核心靶标B4GALT1 即β-1,4-半乳糖基转移酶1,有文献报道该酶在树突状细胞粘附、成熟及T 细胞粘附、激活的过程中发挥重要作用[6],与免疫及炎症反应密切相关,而且在调控上皮细胞增殖和分化过程中也发挥着重要作用,也是结直肠癌的一个潜在生物标志物[7],而且。在肿瘤细胞侵袭转移过程中发挥着重要作用,且与受精过程、神经元迁移、细胞信号转导、细胞粘附和转移等生物学功能密切相关[8]。B4GALT2 主要在脑、心脏、肌肉和胰腺中表达,B4GALT4 主要在胎盘、肾脏和胰腺中表达[9]。CDK9即细胞周期依赖性蛋白激酶9,其参与机体炎症反应、病毒感染、复制,以及肿瘤细胞的抗凋亡促增殖的代谢过程[10]。PRKCD 基因下调,会发生肝脾肿大、淋巴增生、系统性自身免疫疾病,是免疫稳态的守护者[11]。HSP90AA1 基因与细胞神经系统病理学的蛋白质聚集和衰老有关[12],且与胰腺癌、肿瘤、白血病等有关[13]。
表2 藏药三热散的十七效
表3 藏药三热散的本质性能
GO 功能分析 藏药三热散治疗慢性胃炎的主要与三磷酸腺苷结合、信号转导、酶结合、RNA 聚合酶Ⅱ启动子转录调控、蛋白激酶活性、蛋白质复合物结合、蛋白质磷酸化、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性、谷胱甘肽衍生物生物合成过程、激酶活性、线粒体、刺激性C型凝集素受体等功能有关。见表4。
图2 藏药“三热散”的“味性化味”药性分析
图3 藏药“三热散”的靶标-疾病基因相互作用网络图
表4 藏药“三热散”的功能信息条目
表5 藏药三热散的通路信息条目
GO 功能分析结果显示有ATP 结合,而且与信号转导(signal transduction)Na +和K +泵等信号转导通路,直接相互作用蛋白作为分子机制和环境[14]。蛋白质磷酸化(protein phosphorylation)可以参与重要酶促反应,是信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使[15],有助于胃肠道中蛋白激酶之间的信号传递和提供能量。丝氨酸/苏氨酸激酶活性(protein serine/threonine kinase activity)是治疗套细胞淋巴瘤的潜在的新的治疗靶点[16],而且该激酶15 结合位点与结肠癌发病及淋巴转移、血管内皮生长因子的表达、肿瘤血管生长等有关[17],11位点与调节糖尿病的内毒素血症,改善炎症状态有关[18],并可抑制消化道癌变和内毒素等引起的代谢紊乱。谷胱甘肽的衍生物(glutathione derivative biosynthetic process)对胃黏膜有预防及保护作用[19],其基因多态性与胃癌发展相关[20]。线粒体(mitochondrion)内腺苷酸的含量异常是慢性浅表性胃炎形成机理之一[21],并有研究提出了“脾-线粒体相关”理论,认为线粒体与脾胃有着密切的联系[22]。另外酪氨酸激酶等蛋白激酶活性与胃粘膜损伤修复有重要意义[23]。可知藏药“三热散”治疗慢性胃炎可能通过调节质子泵、信号转导蛋白,从而改善胃肠道对膳食的化学和物理消化,蛋白激酶和线粒体等修复胃黏膜损伤并提供能量,且抑制胃肠道细胞及淋巴细胞的癌变,使该方具有多途径的提高人体免疫系统、治疗慢性胃炎等消化道疾病的作用。
KEGG 通路分析利用网络药理学平台进行靶标通路富集分析,通路富集分析结果主要与内分泌系统、甲状腺激素、循环系统、蛋白信号转导、神经营养因子信号转导、细胞生长与死亡、ErbB 信号、Toll 样受体信号、乙型肝炎、缝隙连接等通路有关。见表5。
图4 藏药三热散的成分-关键药靶-通路网络图
通路富集结果涉及多个方面,如信号转导、循环系统、内分泌系统、神经营养因子信号、神经调节蛋白激活ErbB 蛋白的受体酪氨酸激酶信号等疾病的相关通路。研究发现,胃肠道器官中存在自分泌或旁分泌的定向神经调节蛋白激活ErbB 蛋白的受体酪氨酸激酶信号(ErbB signaling pathway)通路[24],且与免疫系统识别病原相关分子的主要受体,调控适应性免疫应答的Toll 样受体[25]通路有关系。缝隙连接(Gap junction)蛋白43是细胞间隙连接通讯中最重要的间隙连接蛋白,对胃肠道动力的形成和调节起着关键作用,胃肠运动功能障碍是消化道疾病的重要临床表现[26]。因此,可进一步表明该方与胃肠道细胞增殖分化过程、提高消化道免疫调节、加强胃肠道蠕动等作用,对慢性胃炎,尤其是“培根”偏盛而胃肠功能障碍、消化不良、寒性胃炎等有着治疗作用。
网络药理学平台生成的中药-成分-关键药靶-通路网络,见图4,将复杂的作用机制以网络的形式具体表达。中药-成分-关键药靶-通路网络分为四层,绿色节点代表药物,粉色节点代表化学成分,蓝色节点代表作用的靶点,红色节点代表富集得到的通路。
4 总结与讨论
慢性胃炎是临床上常见的疾病,藏医认为该病与饮食、起居、心理等有关,是长期偏食、暴饮暴食、风寒潮湿等引起三因紊乱所致,从病理上可以分为三个阶段,早期是培根过盛,膳食的精华和糟粕不能及时分解、消化,过多的黏液积聚于胃内,逐渐影响胃肠道的微血管,引起胃肠蠕动障碍,导致培根性胃炎。中期是培根性胃炎逐渐影响消化道的功能,精华和糟粕凝结为浊液,引起胃肠道溃疡,且胃液使消化道生热,破坏胃肠道表面,导致赤巴性胃炎。晚期是胃肠道无法正常消化膳食,吸收营养,引起隆性胃炎。可知藏医对慢性胃炎的病理病机由从培根-赤巴-隆等的转变。藏药三热散是治疗慢性胃炎的常用药物,本研究基于藏药“味性化味”理论分析三热散的药性,六味药性中方主治培根病,三化味药性中该方主治赤巴病,根据《四部医典》收载含三热散方剂功效中主治培根病、不消病、肿痞、腹水等来看,该方药性主要以六味药性,主治培根偏盛而隆、赤巴衰弱性疾病,藏医认为隆主生“轻动”,行于白脉;赤巴主生热,行于肝胆、血液等;培根主生津,行于脾肺。因此,藏药三热散可调节精华和津液过剩、胃火功能减弱、白脉功能减弱等疾病。
从十七效层面看,糙效、轻效、热效、干效等突出,其中糙效可对治培根的“柔粘”性引起的培根粘液过剩而微管堵塞等病机,影响遍行隆的功能;轻效可对治培根的重性引起的不消肿痞、蠕动减弱等病机,影响下行隆功能;热效可对治培根的凉性引起的三火减弱、精浊分解不清等病机,影响能化培根、消化赤巴、伴隆火等三胃火功能;干效可对治赤巴的“泻湿”性引起的腹泻、慢性胃炎、慢性肠炎等病机,影响能依培根的功能。本质性能分析中均为温性,主治胃肠疾病。可见三热散通过对治培根,增强三胃火改善胃肠白脉功能,从而达到温胃益脾、化湿行隆等效果,对精华过剩、风寒潮湿等外因和三因紊乱、培根偏盛等内因所引起的慢性胃炎、寒性胃肠道具有良好效果。
网络靶点分析得到藏药三热散治疗慢性胃炎的物质基础和分子机制,发现该方与B4GALT1、COX7C、CDK9、PRKCD、B4GALT2、PRKAA2 等关键靶点有关联,在功能靶标中有三磷酸腺苷结合、信号转导、蛋白激酶活性、蛋白质磷酸化、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性、谷胱甘肽衍生物生物合成过程、线粒体等有关。通路靶标中主要与内分泌系统、循环系统、蛋白信号转导、神经营养因子信号转导、缝隙连接等有关。藏药三热散可能作用于分泌细胞、神经营养因子信号转导、线粒体等能量代谢通路和信号转导通路,调节ATP,修复消化道黏膜,达到治疗慢性胃炎的作用。
综上,藏医“味性化味”理论分析三热散主要调节“三胃火”而作用于慢性胃炎,而网络靶点分析得到该方通过调节胃肠道免疫而起效,启示藏医“三胃火”理论与现代免疫功能之间具有潜在的联系[27]。本研究结合藏药药性与网络药理学,揭示藏药三热散的临床用药特点和内在药性,探索其治疗慢性胃炎的机制,为藏医临床和藏药方剂研究提供新的方法与思路。