基于网络药理学的小半夏汤治疗化疗性恶心呕吐的成分与作用机制研究

徐靖婷　黄金昶

〔摘要〕 目的 通过网络药理学方法筛选小半夏汤治疗化疗性呕吐（chemotheraphy-induced nausea and vomiting，CINV）的活性成分，预测作用靶点，探讨其治疗CINV作用机制。方法 通过中药系统药理学数据库等平台筛选小半夏汤的生物活性成分，利用CTD和OMIM数据库建立与恶心呕吐相关疾病靶点，从而构建小半夏汤有效药物-靶点-疾病网络，并用STRING数据库和DAVID数据库进行生物过程和信号通路分析。结果 从数据库筛选出与治疗CINV有关的小半夏汤活性成分6种，作用于19个核心靶点，27条信号通路。显示小半夏汤治疗CINV主要与调控细胞凋亡、调节炎性反应应答及胃肠道黏膜修复、减轻胃肠道平滑肌痉挛等生物过程和信号通路有关。结论 小半夏汤对CINV的治疗作用体现了中药多成分-多靶点-多途径的特点，为进一步探究小半夏汤治疗CINV机制提供实验研究依据和思路。

〔关键词〕 化疗性恶心呕吐;小半夏汤;网络药理学;信号通路;6-姜烯酚;6-姜辣素;黄芩素

〔中图分类号〕R285.5       〔文献标志码〕A       〔文章編号〕doi：10.3969/j.issn.1674-070X.2020.01.014

〔Abstract〕 Objective To predict the active components and the mechanism of Xiaobanxia Decoction in the treatment of chemotherapy-induced vomiting by computer network pharmacology. The active ingredients of Xiaobanxia Decoction for the treatment of chemotherapy-induced nausea and vomiting （CINV） were screened by network pharmacological methods， and the target were predicted， The mechanism of CINV treatment was explored. Methods The bioactive ingredients of Xiaobanxia Decoction screened through platforms such as the Chinese Medicine System Pharmacology Database. CTD and OMIM databases were used to establish targets for diseases related to nausea and vomiting， and build an effective drug-target-disease network of Xiaobanxia Decoction， STRING database and DAVID Database were used for biological process and signal pathway analysis. Results A total of 6 active ingredients of Xiaobanxia Decoction related to the treatment of CINV were screened out from the database， which acted on 19 core targets and 27 signal pathways. It showed that Xiaobanxia Decoction's treatment of CINV is mainly related to biological processes and signal pathways such as regulating apoptosis， regulating inflammatory response， repairing gastrointestinal mucosa， and reducing gastrointestinal smooth muscle spasm etc. Conclusion The therapeutic effects of Xiaobanxia Decoction on CINV reflects the characteristics of traditional Chinese medicine with multiple components， multiple targets， and multiple pathways， providing experimental research basis and ideas for further exploring the mechanism of Xiaobanxia Decoction in treating CINV.

〔Keywords〕 chemotherapy-induced nausea and vomiting; Xiaobanxia Decoction; network-pharmacology; signal pathway; 6-shogao; 6-gingerol; baicalein

化疗性恶心呕吐（chemotherapy-induced nausea and vomiting，CINV）是因化疗药而致的恶心呕吐，化疗常见的不良反应，发生率高，影响患者的生活质量及化疗足疗程、足剂量进行[1-2]。小半夏汤由半夏、生姜组成，其功效为祛痰降逆，主治痰饮停胃、胃气上逆所致呕吐。《金匮要略·呕吐哕下利病篇》：“诸呕吐，谷不得下者，小半夏汤主之”[3]。小半夏汤治疗CINV临床疗效确切[4-6]，但由于中药复方成分和靶点的多样性，前期实验研究对其止呕活性成分、药效基础及分子机制的探讨主要为抑制相关神经递质及受体初步认识[7-12]，且其单靶点的研究模式对其复杂成分和靶点协同作用研究并不合适，相关病理过程如抗炎、保护修复胃肠黏膜等机制仅从单靶点分析其抗炎机制，促进黏蛋白分泌的机制并不清楚[13-14]。网络药理学基于“疾病-基因-靶点-药物”相互作用网络的基础上，通过网络分析，系统地观察药物对疾病网络的干预与影响，揭示多分子药物协同作用于人体机制[15]。因此，借助网络药理学的方法来探讨小半夏汤治疗CINV的主要活性成分和作用机制，全面分析其作用，具有重要的学术意义和临床应用价值。

1 材料与方法

1.1  半夏、生姜化学成分构建

登陆：TCMSP平台（http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、TCMID平台（http：//www.megabionet.org/tcmid/）平台，以“半夏”“生姜”关键词检索，设置生物利用度（OB）≥30%，类药性（DL）≥0.13作为化合物分子筛选条件，通过文献补充在OB、DL筛选条件之外的成分，将其作为候选化合物。

1.2  靶点的预测及验证

将筛选出的活性成分在TCMSP平台上录出对应的潜在靶点，使用Uniprot数据库（https：//www.uniprot.org/）将活性成分对应转换出基因，进行基因标准化。

1.3  疾病靶点

在CTD（https：//ctdbase.org/about/）、OMIM（https：//omim.org/）等疾病数据库检索与CINV相关的靶点基因，删除重复项后根据Inference Score选取与化疗性呕吐相关的前200个基因，导入uniprot数据库（https：//www.uniprot.org/）进行基因标准化。

1.4  小半夏汤治疗CINV靶点基因预测

活性成分相对应靶基因与CINV疾病相关靶基因导入EXCEL表格，通过查找“重复值”，匹配取交集得到44个靶点为待研究基因序列。

1.5  构建小半夏汤活性成分-靶点-CINV疾病网络 将活性成分靶点和CINV疾病靶点导入到cytoscape3.5.1，构建成分-核心靶点网络，将核心靶点导入string数据库（https：//www.string.com）得到蛋白质相互作用网络关系。

1.6  生物学过程及KEGG信号通路分析

登陆KEGG数据库（https：//www.kegg.jp/），上传小半夏汤治疗CINV核心靶点，并进行GO和KEGG信号通路分析。

2 结果

2.1  小半夏汤治疗CINV主要活性成分

半夏化學成分117个，生姜化学成分266个，删除重复成分23个，共360个有效成分，初步筛选出77个符合条件的有效成分，根据文献报道及核心靶点确认小半夏汤6种主要活性成分，分别为黄芩素、6-姜烯酚、香草醛、6-姜辣素、亚麻酸、乙酸。见表1。

2.2  小半夏汤治疗CINV核心靶点及蛋白质相互作用关系

小半夏汤治疗CINV的潜在靶点匹配出44个，用String数据库构建蛋白间相互作用，建立蛋白质相互作用关系（PPI）网络。见图1。

将靶点通过Cytoscape 5.3.1软件进行可视化分析，分析得到19个nodes，164个edges，平均节点为17.3，局部平均类系数0.964。拓扑分析，最后得到19个核心靶点（见表2），进一步构建有效成分——靶点网络。见图2。

2.3  富集分析

2.3.1  GO生物学过程富集分析  将44个基因序列导入DAVID数据库进行GO的富集分析，共得到17个生物学过程，按照FDR排序，选取FDR<0.01的生物学过程类别，其中发现小半夏汤主要通过调节细胞凋亡、细胞增殖、血管生成、炎性反应等几个方面抗CINV。绘制“小半夏汤活性成分治疗CINV靶点的生物学过程分析”（图3），“小半夏汤活性成分治疗CINV靶点的细胞组分分析”（图4），“小半夏汤活性成分治疗CINV的分子功能分析”（图5）。基于上述分析，小半夏汤治疗化疗性呕吐可能是一个复杂多途径共同协作的结果。

2.3.2  KEGG信号通路富集分析  将得到的44个基因序列导入DAVID数据库中进行KEGG信号通路富集分析，排除宽泛通路并通过FDR值排序，取FDR值<0.01及CINV相关信号通路，共27条。见表3。

3 讨论

3.1  小半夏汤治疗CINV的潜在有效成分

通过网络药理学方法构建小半夏汤治疗CINV的成分-靶点网络，筛选出小半夏汤178个潜在活性成分，其中6-姜烯酚、6-姜辣素、黄芩素有效性已经被证实。

6-姜烯酚可抑制5-HT3受体活性、P物质受体、胆碱受体活性而发挥止呕作用，有较强的抗炎和镇痛活性[16-18];6-姜辣素可以改善与氧化氮合成酶表达量重建胃粘膜防护因子，进而保护胃黏膜;黄芩素能显著抑制炎症介质产生以及炎症因子释放，进而抑制胃肠道炎性反应[19]。根据药物—活性成分—作用靶点网络显示，亚麻酸、乙酸、香草醛3个成分与疾病靶点连接频率高，暗示其可能为起效成分。

3.2  小半夏汤治疗CINV的潜在活性靶点

本研究采用成分与配体相关度预测潜在活性靶点，获得19个核心靶点，文献有报道部分靶点效应。黄芩素和6-姜烯酚、6-姜辣素拮抗BCL2等靶点对肠管的兴奋作用，抑制离体回肠自主运动[20];CINV发生机制之一是化疗药导致胃肠黏膜上皮损伤（GIM）而出现恶心呕吐症状，其发生与氧化应激及后续信号通路的活化密切相关[13]。MMPs主要功能是降解细胞外基质膜有效成分，参与组织再塑及创伤修复等生理过程，可能参与损伤胃黏膜的微血管内皮层下基膜降解，以及新的基膜形成等过程，对损伤胃黏膜进行修复[21-22]。小半夏汤可通过黄芩素、香草醛和6-姜辣素多种成分降低基质金属蛋白酶9（MMP9）的表达水平从而修复胃黏膜损伤。

3.3  小半夏汤治疗CINV潜在生物学功能和信号通路富集分析

小半夏汤治疗CINV靶点的生物学过程富集分析表明，靶点关联的生物过程主要涉及细胞凋亡、细胞增殖、血管生成、炎性反应等方面功能。大多数的基因富集到PI3K-Akt信号通路、Apoptosis信号通路、MAPK信号通路等信号通路上。CINV的发生与神经系统有很强相关性，PI3K-Akt和Neurotrophin信号通路在神经系统中广泛存在，主要通过调节神经系统的凋亡和自噬对细胞存活进行调控管理。激活PI3K/Akt信号通路可促进内皮细胞生存、减轻神经损伤、减少炎性细胞死亡、阻挡神经元损伤[23]。预测结果涉及炎性信号通路的T细胞、NF-kappa B、TNF信号通路是小半夏汤治疗CINV的潜在的信号通路。

CINV的发病机制尚未完全阐明，其发病与氧化还原和抗炎信号、相关神经肽的调节、胃肠动力、激素等多种途径有关[24]。预测结果提示小半夏汤治疗CINV其中多种成分作用于炎症通路的不同途径与不同代谢产物，发挥抗炎进而治疗CINV，其中包括香草醛和乙酸作用于PTGS2靶蛋白，通过花生四烯酸途径抗炎而止呕;黄芩素、乙醛作用于TNF靶点通过TNF信号通路抗炎而止呕;研究表明NF-kappa B信号通路，增加消化道黏膜损伤，而小半夏汤能降低NF-kappa B在胃肠组织中的表达，降低相关炎性因子如TNF-α等的表达水平，此预测结果与文献报道相吻合[14]。

小半夏汤治疗CINV体现了中药多成分-多靶点-多途径的特点，但网络药理学研究结果仅为预测性结果，此实验方法有一定局限性，预测结果为进一步探究小半夏汤治疗CINV机制提供实验研究依据和思路，后续应进一步进行体外实验，验证预测结果，并使其数据库与分子筛选机制更加完善。

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（本文编辑  苏  维）