网络药理学在中药防治乳腺癌中的应用进展

游雄斌 张 蓓 顾珍绮 章梦宁 赵 虹

乳腺癌作为全球女性最常见的恶性肿瘤，其发病率和死亡率呈现出逐年上升态势[1]。2018 年，全球约有209 万女性患者新确诊乳腺癌，约63 万患者因此死亡[2-3]。国内女性乳腺癌的发病率、死亡率在恶性肿瘤中排名首位[4]。乳腺癌与遗传、环境及行为生活方式等因素密切相关[5]。乳腺癌治疗目前以手术为主，化疗、放疗、内分泌及分子靶向治疗为辅助。中药可以增强抵抗力，调节患者机能，预防乳腺癌的转移、复发，促进术后恢复，减少放化疗不良反应，延长患者生存时间，提高患者生活质量[6-8]。随着网络药理学逐渐兴起，为中药治疗乳腺癌提供了理论支撑，为研究其治疗机制提供了新思路、新方法。

1 网络药理学概述

网络药理学是通过现代计算机技术，将系统生物学、多向药理学等相融合的新交叉型学科。网络药理学的概念在2007 年由英国学者Hopkins[9]首次提出。网络药理学通过构建“药物活性成分-疾病-靶点-通路”的网络[10]，分析药物的活性成分、靶点、通路以及和疾病在网络中的相互作用关系，从而阐明中药治疗疾病的作用机制[11]。

近年来，网络药理学在中医药领域的研究越来越普及，为传统中药的作用机制阐释提供新举措和新思路[12-13]。2006 年，国务院颁布的《中医药创新发展规划纲要（2006-2020 年）》[14]便提倡用数据挖掘等新技术分析总结名老中医的学术思想、临证经验等。2021 年，李梢等[15]起草《网络药理学评价方法指南》，进一步规范网络药理学的评价标准，加快基于“网络靶标系统调节”的研发来指导临床应用的节奏。基于网络药理学的中医药治疗乳腺癌的研究，通过“药物-成分-靶点-通路-疾病”的网络构建，在分子、靶标层面实现了“多靶标、多组分”的探索，挖掘了其相互作用机制，揭示乳腺癌辨证论治的规律[16-18]。

2 基于网络药理学挖掘中药的分析路线

文献分析发现，当前利用网络药理学阐释中药治疗疾病的作用机制过程大致包括五部分：（1）药物活性成分、靶点获取：利用数据库、文献检索、仪器分析等手段收集药物的成分，运用化合物靶蛋白数据库以及反向分子对接等获取相对应的药物作用靶点。通过Uniprot 数据库将得到的基因名规范为官方基因名称。（2）疾病靶点获取：通过多个疾病相关数据库或联合文献挖掘等手段，获取疾病靶点蛋白；（3）构建“药物-活性成分-核心靶点-疾病”网络：在STRING 数据库中，通过PPI 蛋白互作网络对活性成分靶点与疾病靶点的交集靶点进行蛋白互作分析，同时在Cytoscape 软件中构建可视化网络，根据网络拓扑得到核心靶点、核心药物活性成分等。（4）GO 分析和KEGG 通路富集分析：通过相关数据库分析核心靶点的生物功能和信号通路。（5）实验验证：对预测的靶点、信号通路进行实验验证。

3 网络药理学在中药防治乳腺癌中的应用进展

基于网络药理学从多维度研究中药治疗恶性肿瘤的作用机制是当下的热点，其体现的系统性、整体性的理念与传统中医的“整体观念”“辨证论治”思想不谋而合[19]。

3.1 阐明中药的药效成分 Zhang 等[20]查阅相关文献和swissADME 平台共收集到山慈菇65 个活性化合物，主要含菲类、二氢菲类、联苄类、黄酮类、萜类、生物碱等。分子对接显示，6 个化合物[gymconopin C、1-（3′-methoxy-4′-hydroxybenzyl）-4-methoxy-2，7-dihydroxyphenanthrene、5，7-dihydroxy-3-（3-hydroxyl-4-methoxy-benzyl）-6-methoxychroman-4-one、New Psoralen Isoflavones、blestrianol A、Chrysophanol]与6 个关键靶点[AR、PGR、HSP90AA1、Ptgs2、MMP9、TNF]的结合能显著高于其他化合物，提示山慈菇对乳腺癌的治疗作用可能通过以上化合物发挥作用。

Ma 等[21]利用高效液相色谱法（HPLC）构建半枝莲-白花蛇舌草水煎剂冻干粉（SHLP）的真实化学成分库，鉴定出75 种成分。其主要成分黄芩黄素、黄芩素、芹黄素、异黄芩素、5，7，2′，5′-四羟基黄酮和5，7，2′，6′-四羟基黄酮等，参与调控PI3K-Akt、细胞周期、血管内皮生长因子、Micro-RNAs 和NF-κB 等通路，经流式细胞仪和caspase-3、8、9 活性检测证实，SHLP 对乳腺癌4T1 细胞周期无明显影响，但高剂量的SHLP 可诱导4T1 细胞凋亡。可见，诱导乳腺肿瘤细胞凋亡是SHLP 抗乳腺癌的作用机制之一。

He 等[22]从TCMSP 数据库获得复方苦参注射液的活性成分，以OB≥30%和DL≥0.18 筛选出33 种与抗乳腺癌相关的成分，构建活性成分-肿瘤靶基因网络得到活性成分有槲皮素、木犀草素、β-甾醇、柚皮素、菜籽素、豆甾醇、芒柄花素、薯蓣皂苷、三酰甘油和怀特酮等。GO 和KEGG 富集分析结果表明，活性成分可能通过甲状腺激素、AGE-RAGE、PI3KAkt、p53 和HIF-1 信号通路实现抗乳腺癌作用。

3.2 预测药物作用的潜在靶标 Liu 等[23]从癌症基因组图谱（TCGA）数据库筛选出1439 个差异表达基因（DEGs），其中上调基因957 个，下调基因482 个。PPI 网络拓扑分析得到TOP2A、INS、IL6、CCNB1、CENPA、CCNA2、AURKB、RAD51、CDC6、PLK1 等10个核心DEGs；分子对接发现，CCNB1 和CDC6 在黄芪多糖小分子中具有稳定结合位点，细胞实验进一步证明黄芪多糖对乳腺癌的干预可能会使CCNB1和CDC6 的表达显著下调，而抑癌基因P53 的表达显著上调。Wu 等[24]从基因表达谱数据库（GEO）筛选GSE139038 数据集研究西黄丸的网络药理学，确定了1464 个DEGs（990 个下调基因和474 个上调基因）。功能富集分析表明，7 个核心靶点（FOS、MYC、JUN、PPARG、MMP9、PTGS2、SERPINE1）在IL-17、TLR 和TNF 信号通路中显著富集。由此可知，抑制乳腺癌可通过靶向炎症微环境中的多种蛋白和信号通路来实现。

Zhang 等[25]运用TCMSP、Malacards 和GeneCard数据库及文献补充筛选，预测夏枯草治疗乳腺癌的作用机制，得到32 种有效成分及379 个核心靶点，分子对接显示熊果酸、β-谷甾醇可与靶点（AKT1、EGFR、MYC 和VEGFA）成功对接，其中熊果酸与AKT1/VEGFA 结合，β-谷甾醇与EGFR/MYC 结合，通过ErbB 或雌激素途径抑制乳腺癌生长。

3.3 预测药物的信号通路和作用机制 Zeng 和Yang[26]以TCMDatabase＠Taiwan、TSPTM、Genecards、OMIM 数据库为基础，收集到阳和汤与HER2 阳性乳腺癌的90 个交集靶点。构建PPI 互作网络发现TP53、AKT1、EGFR、MYC、ERBB2、HSPAA1 和NFKB1基因可能是HER2 阳性乳腺癌的关键基因；通过DAVID 数据库进行富集发现，RAS 信号通路、PI3KAkt 信号通路、MAPK 信号通路、FoxO 信号通路、HIF-1 信号通路、VEGF 信号通路、TGF-β 信号通路、Wnt 信号通路、Notch 信号通路等可能是阳和汤治疗HER2 阳性乳腺癌的重要信号通路。

Xiao 等[27]基于网络药理学研究柴胡疏肝散治疗乳腺癌的作用机制，运用Cytoscope 软件构建“化合物-靶标-通路-疾病”互作网络，经网络拓扑发现HDAC1、HTT、AKT1 等核心靶点调控包括mRNA/RNA 分解代谢过程在内的生物学过程。同时，董阿茹汗等[28]通过网络药理学发现，相关基因靶点通过调控类固醇激素相关受体活性、RNA 聚合酶Ⅱ转录因子活性、特定序列DNA 结合等分子功能可以影响激素信号通路及抗血管生成相关信号通路发挥抗癌作用。

3.4 解释药物的组方规律 官扬等[29]研究甘草-枳壳抗乳腺癌的网络药理学机制，发现枳壳中的橙皮素、谷固醇、川皮苷等作用于热休克蛋白HSP90-α发挥抗乳腺癌作用；甘草中的槲皮素、桑辛素、异甘草素、食脂素、异鼠李素等成分作用于人表皮生长因子受体和雌激素受体起到协调增效作用。应证了“七情”配伍原则，为“药对”配伍作用提供科学的解释。逍遥散是治疗肝郁气滞型乳腺癌的传统方剂，何灿封等[30]通过网络药理研究显示，君药柴胡含有效成分及靶点最多，方中以槲皮素、山奈酚和木犀草素为核心化合物在细胞增殖和凋亡、免疫功能、血管生成、骨质破坏和药物耐药等方面起到重要作用，印证了逍遥散中的“君臣佐使”的组方规律。

3.5 探索中药逆转乳腺癌耐药的作用新机制 王璐等[31]基于网络药理学探究化痰散结方逆转阿霉素耐药分子机制，经Cytoscape3.4.0 软件网络拓扑分析发现关键节点为Tp53、bcl-2、GSTP1、PI3K、mTOR 和ABCG-2。通过体外试验验证，化痰散结方可以通过抑制PI3K、p-mTOR 基因在PI3K-Akt-mTOR 通路上的表达，阻断其信号传导，加速诱导细胞凋亡，从而逆转乳腺癌阿霉素或多柔比星耐药。同时，也为探索中药逆转其他肿瘤化疗耐药机制提供借鉴。

4 小 结

通过近十年发展，网络药理学广泛运用于中药作用机制的预测，在防治肿瘤相关疾病的研究中也取得了长足进展。不管是中药单药、药对、复方还是单体成分的研究，都在分子层次阐释其作用于多靶点、多通路的特点。并且在中药多靶点分子药物的开发、研究药物组合方法、阐释中医证候和中成药再评价等方面发挥着重要的作用[32-33]。

网络药理学研究目前处于起步阶段，仍旧存在诸多挑战：（1）不同数据库间筛选标准并非完全统一，数据库的准确性有待研究；（2）中药网络药理学得出的结果真实性仍需要体内外实验加以验证，不能直接用于指导临床；（3）通过数据库检索中药有效成分，只能定性不能定量；（4）数据库中的中药活性成分提取体系未作明确说明。面对这些挑战，众学者也在探索解决方法。秦建平等[34]利用UPLC-Q-TOF-MS技术结合数据库查询推断天舒胶囊的活性成分；郭婷等[35]运用高通量测序技术，将多组学数据、实验技术等与网络药理学相结合来探索中药治疗疾病的作用机制。随着各类数据库的不断完善、网路算法的不断优化、中药大数据研发的突破，网络药理学必将推动中医药的现代化，真正实现中西医的有机结合。