基于网络药理学的中药复方防治阿尔茨海默病研究进展

朱晓芳，第五永长，周 源，刘 奇

(陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046)

阿尔茨海默病(Alzheimers’s disease,AD)即老年性痴呆[1]，属于中医学的 “痴呆”“善忘”“呆病”等范畴。中医学认为,老年性痴呆是由于年老肾亏、饮食失常、七情内伤、劳逸损伤等，导致髓减脑消,痰瘀痹阻脑络,神机失用的一种神志疾病。在AD的发生发展过程中,虚、痰、瘀是其发病的 三个关键环节[2]。临床上往往虚实夹杂。在AD的治疗上，多以益气补血、健脾益肾方药扶正，活血化瘀、开窍化痰之法祛邪[3]。有研究表明，中药在治疗AD方面，具有神经保护、神经营养、再生修复作用，抑制局部炎症反应，以及对突触和线粒体的保护作用，可用于AD的早期干预和治疗[4-5]。

然而目前，诸多有效中药复方治疗AD的确切机制尚不明确，需要深入研究。网络药理学同中药复方治疗疾病的理念一致。因此，网络药理学方法成为研究中药复方有效成分及作用机制的可行途径。本文通过分析近年来利用网络药理学方法研究中药复方防治AD的临床及实验研究资料，探讨网络药理学方法在中药复方防治AD领域中的应用及存在的问题，为开展同类研究提供参考。

1 网络药理学用于中药复方研究的可行性

2007年，英国药理学家Hopkins首次提出“网络药理学 (Network pharmacology) ”的概念,即以组学和大数据为基础,综合利用多种技术,通过建立“药物-基因-靶标-疾病”网络，分析药物的活性成份，预测可能的药物作用机制，并在实验中检验、评估药物的疗效和毒性反应，以期从整体观，认识药物与机体的相互作用，进行整体分析[6-7]，最终阐明药物改善或恢复生物网络平衡的机制。中药复方是在辨证审因确定相应的治法后，按照药性、药量及方剂配伍原则组成的一组药物,多由两味或两味以上的中药构成，通过协同作用来发挥特定药效[8]。网络药理学“整体性、系统性”的特点与中医药理念相一致；其“疾病-基因-靶点-药物”的研究模式与中药复方“多成份、多靶点、多途径”的协同作用特点相通[9]。因此,网络药理学在中药复方的研究中具有巨大的潜力。

2 中药复方防治AD的网络药理学研究

2.1 作用机制研究 中药复方治疗AD的作用机制非常复杂，仅用传统的中药药性理论难以完全阐明，网络药理学将为我们提供一种新思路。如王颖[10]发现柴胡疏肝散改善APP/PS1转基因小鼠的认知和学习记忆功能，可能与调节脑内雌激素、受体通路、肠道菌群等有关。尹芳等[11]预测出当归芍药散可能是通过调节钙信号、炎症、免疫系统、细胞与细胞之间的信号交流等途径，多靶点、多途径发挥抗阿尔茨海默病的作用。时悦等[12]研究发现开心散可能从减轻炎症反应,降低乙酰胆碱酯酶活性,通过PI3K-Akt信号通路抑制Tau蛋白过度磷酸化,稳定钙离子浓度减少神经元凋亡等方面而发挥治疗AD的作用。孟贺等[13]研究发现金津玉液汤可能通过干预炎症的发生发展、胰岛素信号转导、神经相关的生物过程、脂质代谢等多个途径治疗AD。周成成等[14]采用网络药理学方法研究当归芍药散，结果表明其作用机制主要与胆碱能突触通路、神经配体-受体相互作用通路、钙信号通路、尼古丁成瘾相关的信号通路、PI3KAkt信号通路等有关。Cai等[15]揭示了补肾益智方治疗AD的潜在分子机制，同时也验证了补肾益智方可能是通过调节淀粉样蛋白-β代谢和抑制神经元凋亡以改善APP/PS1小鼠的认知功能障碍。Wang等[16]研究表明天麻钩藤饮抗AD的机制可能与神经保护和抗神经炎症作用有关。

2.2 活性成份研究 中药复方发挥临床疗效的物质基础是其活性成份。黄丽萍等[17]通过网络药理学方法发现，二至丸防治阿尔茨海默病的活性成分可能是槲皮素、香叶醇、β-谷甾醇、橙花醇、圣草酚等。时悦等[12]验证了开心散活性成分与重要靶点之间存在较好的结合活性，通过建立成分-靶点-疾病网络图发现,开心散活性成分主要是三萜类化合物、口山酮类化合物、挥发油类化合物和甾类化合物。熊婷等[18]对牛膝药效成分进行靶标预测和通路分析，建立药效成分-靶点-通路网络图,从牛膝中筛选出58个化合物，发现其中的黄酮类、蒽醌类等活性成分可能发挥了抗AD的作用。

2.3 作用靶点研究 2011年，李梢首次提出“网络靶标”的概念，通过药物靶点预测技术,可更好预测中药复方有效活性成分、作用靶点、作用机理，如陶晓倩等[19]通过研究赤芍、黄柏所含的199种化合物与23个老年痴呆疾病相关靶标间的相互作用，验证了赤芍、黄柏发挥抗阿尔茨海默病作用主要是通过调节GSK-3β、caspase-7、Bch E、m TOR等靶蛋白的表达。宋祯彦等[20]筛选出钩藤散活性成分65种,473个活性化合物的预测靶点，其中有215个靶点与AD相关,结果显示JUN、TNF、VEGFA、ESR1、APP可能是钩藤散治疗AD的重要作用靶点。孙莉敏等[21]通过建立“药效成分-靶标-通路”，结果表明黄连解毒汤中17个药效成分，预测作用靶点共59个,相关的作用通路47条,与AD相关的靶点蛋白共4个,与神经炎症相关通路共2条。宋祯彦等[22]发现石菖蒲有23个蛋白质靶点与神经系统疾病相关,其中与AD有关的靶点有Ach E、CHRM1、CHRM2、CHRNA7、GSK3B、MAPK14及PTGS2，而CHRM1、CHRM2、PTGS2靶点可能在石菖蒲治疗AD中起重要作用。

2.4 新药研发 何小娟等[23]以类风湿性关节炎为例，构建疾病-药物靶标网络，从整体的、系统的角度，找出药物与疾病的关联性，基于数据库反向推测及正向预测，应用网络拓扑结构及网络平衡分析等技术，高效的预测出针对靶点网络的最佳药物组合，发现潜在新药，为中药复方优化、精制提供理论依据和方法学上的指导。有研究表明[24]，抗阿尔茨海默病的中药成分除了FDA药物的经典作用靶点之外，还与其他疾病(如炎症、癌症和糖尿病)靶点密切相关，这为复杂的疾病提供了一个新的治疗方向。

3 网络药理学应用中的问题与挑战

网络药理学的兴起，为中医药研究提供了新的思路和方法，有助于中医药的创新及疑难疾病防治[25]。然而，受多种因素影响，网络药理学在应用中仍存在许多问题与挑战：①数据库资源待扩充:中药网络药理学相关的数据库还不够全面，基础数据库的数量、质量仍存在不足。此外，如何将中医本身数据和现代医学数据相结合，整合各种数据资源，形成独具特色的数据平台，是推动中药网络药理学研究进一步发展的关键。②分析工具及计算方法都有待于进一步完善：现有的分析工具及计算方法在整合多种组学技术所产出的大量数据，构建相应的网络分析平台，筛选新的药物组合靶点与疾病网络靶标，进行结果预测方面还需进一步优化。③预测分析未能与实验紧密结合：相比西药，中药的网络药理学预测结果在实验验证上还有很多难点，尚未见显著的研究进展[26]。

因此，未来的工作中，尚需要对药物作用机理进行深入的研究，根据中药的基本原理，收集大量的中药临床数据，与现代药物分子机理数据资源相结合，构建中医药数据资源联合平台，形成高效一体的中药网络药理学数据。建设科学数据基础设施及其数据资源，是中药新药发现的基础工作，需要长期努力。网络药理学研究必须加强生物信息的发展，建立化学信息数据库，有效利用国内外公共数据库；必须不断促进开发处理软件和分析方法学的发展，改进药物靶点预测技术，完善网络预测结果的临床和实验验证。此外，计算机、临床、实验等学科的整合是网络药理学持续发展的必要基础[27-28]。

4 展 望

网络药理学是一门新兴学科，近年来已被广泛应用于中医药各个领域的研究。未来，随着计算机技术和实验方法的不断发展,中药复方作用于AD的药效物质基础、作用机制、配伍规律、作用靶点等将会得到更加明确的阐述[29]。

以阿尔茨海默病为例，随着人类老龄化进程的加快，AD的发病率逐年增高，且无特效治疗方法。中药复方成为防治AD的新希望。大量有效中药方剂的作用机制亟待阐明。清代名医陈士铎创立的呆病名方洗心汤，具有升发阳气、祛逐阴邪、开郁化痰、平衡阴阳之功效，临床治疗中显示出显著的疗效[30-31]。我们前期研究发现，洗心汤[32-35]能明显改善侧脑室注射STZ 致SAD大鼠的空间学习记忆能力，其作用的超微形态学基础可能与保护海马神经元线粒体及轴突内微管结构有关。同时，通过实验研究发现，洗心汤能有效抑制SAD大鼠海马组织Tau蛋白在Thr231、Ser422位点的过度磷酸化及其Tau蛋白毒性，其机制可能与调节O-GlcNAc 糖基转移酶和糖苷酶的表达，从而提高O-GlcNAc 糖基化修饰水平有关。进一步研究表明，洗心汤[36-37]可影响小鼠海马突触结构,提高小鼠海马突触功能蛋白及受体表达，从而改善APP/PS1转基因小鼠的空间学习记忆能力。体外研究也表明，洗心汤含药脑脊液能够修复海马神经元线粒体功能,从而提高Aβ1-42诱导细胞的存活率。然而，有关洗心汤防治AD的深层次网络靶点效应仍有待进一步深入研究予以揭示。

进一步研究中，我们期待整合多学科力量，引入网络药理学等研究方法，深入分析洗心汤组方中的关键组分[38]，筛选标志性组分及其配伍，通过网络药理学[39]构建药物-靶点-疾病网络，利用TCSMP等数据库，基于靶点数据库对药物蛋白靶点、基因靶点进行预测，利用可视化工具构建活性化合物-靶点-AD靶点网络并进行整合分析，进而结合深入的实验验证，明确名方的作用靶点及有效成分群，为阐明AD发病机制，从分子水平揭示证候本质及洗心汤防治AD的多层次多靶点网络效应机制提供可靠依据。