灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的药理机制研究

吴沣 彭金香

摘要 目的：利用网络药理学研究灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的药理机制。方法：采用TCMSP等检索灯盏细辛胶囊的活性成分，并且得到其灯盏细辛胶囊活性成分对应的靶点;然后通过PharmGKB、Genecards2个数据库检索缺血性脑卒中相关靶点，使用METASCAPE软件对两者取交集的49个靶点进行GO注释分析和KEGG通路分析。采用Cytoscape 3.7.1软件建立活性成分-靶点-通路网络模型。结果：灯盏细辛胶囊可能通过补体和凝血级联通路、HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、FoxO信号通路、核因子-κB信号通路、脂肪细胞因子信号通路等多个通路治疗缺血性脑卒中。结论：灯盏细辛胶囊体现了中药多成分、多靶点、多通路的特点，为进一步阐释灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的药理机制提供了理论依据。

关键词 网络药理学;灯盏细辛胶囊;缺血性脑卒中;黄芩素;槲皮素;毛地黄黄酮;山柰酚;信号通路

Abstract Objective：To study the pharmacological mechanism of Dengzhan Xixin Capsule in the treatment of ischemic stroke by network pharmacology.Methods：The active components of Dengzhan Xixin Capsules were retrieved by TCMSP and the corresponding targets were obtained.Then，through PharmGKB and Genecards，the 2 databases were used to search for ischemic stroke-related targets，and METASCAPE software was used to perform GO annotation analysis and KEGG pathway analysis on the 49 targets where the 2 intersect.Cytoscape 3.7.1 software was used to establish the active ingredient-target-channel network model.Results：Dengzhan Xixin Capsules may treat ischemia through multiple pathways such as complement and coagulation cascade pathway，HIF-1 signaling pathway，PI3K-Akt signaling pathway，FoxO signaling pathway，NF-kappa B signaling pathway，and adipokine signaling pathway.Conclusion：Dengzhan Xixin Capsules embody the characteristics of multiple ingredients，multiple targets and multiple pathways of traditional Chinese medicine，which provides a theoretical basis for further elucidating the pharmacological mechanism of Dengzhan Xixin Capsules in the treatment of ischemic stroke

Keywords Network pharmacology; Dengzhan Xixin Capsules; Ischemic stroke; Baicalein; Quercetin; Luteolin; Kaempferol; Signal pathway

中图分类号：R289.5文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.17.008

中药在治疗缺血性脑卒中（Cerebral Ischemic Stroke，CIS）方面具有多组分，多靶点，整体调节优势，已成为防治缺血性脑卒中的重要组成部分。灯盏细辛胶囊是由灯盏细辛组成。具有活血化瘀的作用。灯盏细辛胶囊的药理学机制包括降低血液黏稠度，抑制血小板聚集，抗缺血及灌注损伤，清除氧自由基、抗氧化，改善脑微循环及器官血流动力学等多方面作用等[1-2]。多靶点传统中药可能对缺血性脑卒中更有效。灯盏细辛胶囊的功效已经在临床实践中广泛应用，灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的机制尚不清楚。

网络药理学作为一种系统的方法，能够帮助分析传统中药和疾病之间的药理数据。网络药理学将生物学特征与化学结构特征联系起来，并组建网络模型，有助于深入分析涉及药物药理作用的成分[3]。基于网络药理学的方法能帮助我们对中成药灯盏细辛胶囊所涵盖的多个层次作用进行分析。我们拟构建灯盏细辛胶囊-靶标-缺血性脑卒中的网络，对灯盏细辛胶囊多成分、多靶点、多途径的特征进行系统研究，并揭示中成药灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的药理作用及其作用机制。

1 材料与方法

1.1 化学成分信息 通过中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP（http：//lsp.nwu.edu.cn/index.php）[4]和PubChem Compound数据库（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pccompound/），分别检索灯盏細辛胶囊的化学成分。以口服生物利用度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.2为限定条件，筛选灯盏细辛胶囊的化学成分-靶点信息。CIS相关靶点的获从PharmGKB（https：//www.pharmgkb.org/）、Genecards（https：//www.genecards.org/）2个疾病相关靶点的数据库检索[5-6]。

1.2 网络构建分析 使用Uniprot数据库（http：//www.uniprot.org/）进行蛋白名与基因名转换，将中成药灯盏细辛胶囊和CIS矫正后的基因取交集。将灯盏细辛胶囊中候选出的化合物和CIS靶标导入cytoscape软件，进行灯盏细辛胶囊中候选出的化学成分-灯盏细辛胶囊与CIS交集基因-通路网络的构建。通过cytoscape构建网络分析灯盏细辛胶囊治疗CIS多成分、多靶点、多通路的特点[7]。

1.3 交集靶点及通路注释分析 利用METASCAPE（http：//metascape.org/）数据库对得到的交集基因进行GO注释分析和KEGG通路分析[8]。

2 結果

2.1 化学成分和靶点基因的收集 检索得到灯盏细辛胶囊中符合限定条件的化学成分（表1），并删除灯盏细辛胶囊化学成分中木犀草素（luteolin）所对应的16个重复靶点基因。最终选出灯盏细辛胶囊的化学成分对应186个基因，包括过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）、丝裂原活化蛋白激酶14（MAPK14）、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、前列腺素G/H合成酶1（PTGS1）、3β羟基类固醇脱氢酶/δ5-4异构酶1型（HSD3B1）、过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）等。

2.2 CIS相关靶点信息 从2个数据库得到CIS相关基因312个，包括亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）、血管紧张素转化酶2（ACE2）、血管紧张素Ⅱ1型受体（AGTR1）、花生四烯酸5-脂氧合酶激活蛋白（ALOX5AP）等。

2.3 交集基因的生物分子功能注释 将灯盏细辛胶囊靶点基因和CIS的相关基因取交集，共有49个相关基因，包括MMP2、HSPB1、COL3A1、SERPINE1、PLAU、VCAM1、HMOX1、CYCS、NOS2、EGF、MMP3、MPO、AKT1、IL10、SPP1、PTGS2、PLAT、IL1B、SOD1、ESR1、PON1、IFNG、IL4等。对灯盏细辛胶囊和CIS的49个交集基因通过METASCAPE系统进行生物分子功能注释。交集基因在分子功能主要是对细胞因子受体结合、生长因子受体结合等功能，包括、CASP、CD40LG、IFNG、IL1B、IL4、IL6、CXCL8、IL10、CCL2等基因。交集基因主要分布在膜筏、细胞外基质等部位，包括ACHE、COL3A1、F3、ICAM1、MMP1、MMP2、MMP3、MMP9、SERPINE1、PLAT、VEGFA等。交集基因主要参与细胞增殖的负调控、细胞凋亡调控等生物过程。AKT1、BCL2、BCL2L1、CASP3、CD40LG、F3、HMOX1、IFNG等基因参与其中。见表2。

2.4 采用Cytoscape软件构建灯盏细辛胶囊中候选出的化学成分-灯盏细辛胶囊与CIS交集基因-通路网络的构建 由KEGG分析，以P<0.05为标准，筛选得到5条通路。见表3。作用于靶点和通路的化学成分有黄芩素、槲皮素、毛地黄黄酮、山柰酚、芒柄花黄素等。其中黄芩素作用于BCL2、AKT1、MPO、CYCS、MMP9、CASP3、VEGFA、HIF1A。槲皮素作用于CD40LG、PON1、CRP、SPP1、NFE2L2、COL3A1、PLAT、THBD、SERPINE1、IFNG、F3、IL1B、CCL2、CXCL8、NOS3、HSPB1、IL6、ODC1、SOD1、BCL2L1、PLAU、MMP2、IL10、EGF、MMP3，毛地黄黄酮作用于APP，山柰酚作用于VCAM1、MMP1、HMOX1、ICAM1、SELE、F7，芒柄花黄素作用于PPARG、IL4、ACHE、NOS2、ESR1、PPARG、PTGS2、SLC6A3、ADRB。灯盏细辛胶囊主要活性成分的靶点涉及较多的通路有补体和凝血级联通路、HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、FoxO信号通路、核因子-κB信号通路、脂肪细胞因子信号通路。

3 讨论

灯盏细辛胶囊已经在临床上应用于治疗CIS[9-11]。但目前对灯盏细辛胶囊治疗CIS的药理机制尚不明确。早期研发的药物主要寻求与特定疾病特定靶标的相关，开发一种新药需要长达15～20年[12]。基于网络药理学的研究思路，能更好反映出中医整体观。网络药理学能够从分子和细胞水平到组织和生物体水平分析灯盏细辛胶囊化学成分，CIS靶标和CIS之间的联系，并能探索灯盏细辛胶囊治疗缺血性脑卒中的作用靶点、通路及其作用机制。

我们对灯盏细辛胶囊进行成分和靶点分析，收集CIS的相关基因，运用网络药理学的方法，得到灯盏细辛胶囊的化学成分中黄芩素作用于8个CIS靶点，槲皮素作用于25个CIS靶点，毛地黄黄酮作用于1个CIS靶点，山柰酚作用于6个CIS靶点，芒柄花黄素作用于9个CIS靶点。通过灯盏细辛胶囊和CIS交集基因的相关通路，预测灯盏细辛胶囊通过黄芩素、槲皮素、毛地黄黄酮、山柰酚、芒柄花黄素等多个化学成分作用于补体和凝血级联通路、HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、FoxO信号通路、核因子-κB信号通路、脂肪细胞因子信号通路等多个信号通路。其中，马新建等[13]发现灯盏花素能降低急性缺血性脑血管病患者的HIF-1α。灯盏花素能够减弱脑外伤大鼠皮质神经元自噬和炎性损伤，这一作用可能通过抑制TLR4/核因子-κB信号通路来实现[14]。赵燕等[15]发现灯盏花素能抑制糖尿病大鼠肾脏肥大，发挥保护肾功能。进一步支持本研究的通路结果。

总之，此研究表明灯盏细辛胶囊其化学成分可能直接作用于CIS关键的通路和靶点。但本研究中灯盏细辛胶囊治疗CIS的关键通路和靶点仍需要进一步实验验证。

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（2019-03-29收稿 责任编辑：杨觉雄）