基于网络药理学探讨星萎承气汤治疗急性脑梗死的作用机制

陈琛 李伟 耿花蕾 王雅惠 吴康 王月 陈天竹 邹忆怀

摘要目的：基于网络药理学探讨星篓承气汤治疗急性脑梗死的作用机制。方法：通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）结合文献检索获取星荽承气汤有效药物成分;在Swiss Target Prediction数据库预测药物成分相关靶点;利用在线人类孟德尔遺传（OMIM）数据库、Gene Cards数据库获取急性脑梗死疾病相关靶点;绘制韦思图得到星荽承气汤治疗急性脑梗死的潜在作用靶点;采用String数据库、Cytoscape3.8.0软件构建潜在作用点蛋白质-蛋白质相互作用网络、药物-成分-疾病靶点网络;使用DAVID6.8数据库对潜在作用靶点进行基因本体（GO）及京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析。结果：通过TCMSP结合相关文献检索共获得星承气汤药物有效成分47个，包括芹菜素、香叶木素、胆酸等;得到星葵承气汤治疗急性脑梗死潜在作用靶点85个，包括STAT3、ESRI、CCNBI等;共获得CO富集分析功能条目225条，包括生物过程（BP）132条，细胞组分（CC）34条，分子功能（MF）59条;KEGG信号通路共20条，主要包括花生四烯酸代谢、胆汁分泌、CAMP信号通路等。结论：基于网络药理学，从分子层面阐释了星萎承气汤治疗急性脑梗死的机制可能为抑制氧化应激、抗芡、调节能量代谢、抗凋亡等，为后续实验研究、新药研发提供了线索和依据。

关键词急性脑梗死;星蒌承气汤;网络药理学;作用机制

中图分类号：R285

文献标识码：A

doi：10.3969/[J].is.1673-7202.2021.21.010

脑梗死是指脑组织部分区域血流供给障碍，弓起缺血缺氧性坏死，进而产生相应神经功能缺损的疾病，是影响我国居民寿命的主要疾病之一山。急性脑梗死在我国十分常见，占脑梗死的69.6%～70.8%2，一般指发病后2周内，轻型1周内，重型1个月内。静脉溶栓是当前临床上治疗急性脑梗死公认最有效的方式，但受时间窗和禁忌证的限制，可以接受溶栓的患者十分有限，而抗凝、抗血小板治疗有不同程度的出血风险。中医药不拘泥于患者的发病时间和基础疾病，依据不同个体辨证施治，临床上有确切的疗效，为诊治急性脑梗死提供了新的思路和方法，逐渐被临床所重视。

急性脑梗死在中医学中为“中风”。20世纪80年代，王永炎院士通过对急性中风病患者的临床观察，发现“痰火”常为中风始发态的关键病机，患者腑实便秘伴痰火、风火诸症，且腑气通否的征象与患者病势的顺逆密切相关，遂在古人通腑法治疗中风的基础上提出化痰通腑法，以星承气汤为代表方剂的。后经过大量的临床研究和实践，星蒌承气汤对于改善患者意识、扭转病情加重的趋势和减轻半身不遂的病损程度具有较好效果。中药复方成分多样，作用于人体靶点复杂，而网络药理学可以阐明药物、靶点基因和疾病之间的关联网络，是探讨药物对疾病治疗潜在分子机制的新手段，且其对生物系统整体的分析，也契合于中医整体观的思想。本文基于网络药理学，探讨星萎承气汤治疗急性脑梗死的作用机制，以期为临床及实验提供参考依据。

1材料与方法

1.1获取星蒌承气汤有效药物成分在中药系统药理学数据库与分析平台（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Plat-formTcmsp）（https：//tcmspw.com/tcmsp.php），e王永炎院士提出星蒌承气汤经典组成”：“瓜蒌”胆南星”“大黄”“芒硝”“羌活”为关键词，设置口服生物利用度（Oral Bioavailability，OB）≥30%，类药性（Drug Likeness，DL）≥0.188为筛选条件，获取药物有效成分。考虑芒硝作用成分为硫酸钠，其硫酸根离子不易被机体吸收，在肠内造成高渗环境，物理刺激而产生泻下作用，故暂无法基于药物作用于人体靶点的整合药理学进行分析。由査阅文献补充未检索到的胆南星成分，尽可能还原星萎承气汤药物成分，提高预测可信度。

1.2预测星菱承气汤药物成分相关靶点将药物有效成分输入Pubchem数据库（htts：//pubchemncbi.nlm.mih.gov/），得到相应的SMILE号，在Swiss Target Prediction数据库（htp：//www.swisstargetprediction.ch/），限定物种为人，由成分的SMILE号预测药物成分相关靶点，设定可能性≥0.15筛选出相关性较高的靶点。

1.3获取急性脑梗死相关靶点以“Acute Ischemic Stroke'“Acute Cerebral Infarction”为关键词，在线人类孟德尔遗传（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）数据库（https：！/omim.org/）、Gene Cards（https：/www.genecards.org/）数据库进行检索，去除重复基因，得到疾病相关靶点。

1.4獲取星萎承气汤治疗急性脑梗死的潜在作用靶点将上述所得星萎承气汤靶点与急性脑梗死相关靶点输入Veny2.1在线作图平台，绘制韦恩图，获得二者交集靶点，即为星萎承气汤治疗急性脑梗死的潜在作用靶点。

1.5构建药物-成分-靶点-疾病网络图在Cytoscape3.8.0软件中上传潜在靶点及其所关联的药物成分，构建药物-成分-靶点-疾病靶点相互作用的网络图。使用NetworkAnalyzer对药物有效成分进行分析，根据Degree值从大到小排列，筛选出前10位的药物成分。

1.6构建蛋白质-蛋白质相互作用网络将星菱承气汤治疗急性脑梗死的潜在靶点导入String数据库（https：/string-db.org/）中，限定物种为人，最低相互作用阈值设为中等“Medium Confidence（0.4）得到星萎承气汤作用于急性脑梗死的蛋白质-蛋白质相互作用（Protein Protein Interaction，PI）网络，保存为TSV格式文件。将其导入Cytoscape3.8.0软件绘制Pl图进行可视化展示。使用Cytoscape 3.8.0软件中的cytohubba插件，通过马修斯相关系数（Matthews Correlation Coefficient，MCC）算法，得到交互作用分值在前10的核心靶点，绘制核心靶点之一。

间的PP图。

1.7基因本体及京都基因与基因组百科全书富集分析使用DAVID6.8数据库（https：//davic.ncifcrf.gov/）对星蒌承气汤治疗急性脑梗死的潜在靶点进行基因本体（Gene Ontology，GO）及京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析，设定物种和背景为人，在结果中获取生物过程（Biological Process，BP）、分子功能（Molecular Function，MF）、细胞组分（Cellular Component，CC）及KEGG信号通路，以P值表示蛋白质相关功能的显著性，借助Imagegp在线作图平台绘制气泡图。

2结果

2.1星承气汤有效药物成分及成分靶点预测在TCMSP数据库检索星萎承气汤药物的有效成分，设置OB≥30%，DL≥0.18，最终得到有效成分瓜11个，大黄16个，羌活15个。经查阅文献，胆南星由牛、羊或猪胆汁与天南星共同炮制而成，主要成分有所差异。本文以牛胆汁炮制的胆南星为例，其主要由胆酸、去氧胆酸、鹅去氧胆酸、芹菜素、夏佛塔苷、异夏佛塔苷构成，共获得47个有效药物成分。在SwissTargetPrediction数据库检索药物有效成分，去除重复靶点，得到603个靶点，筛选出可能性≥0.15的靶点114个。

2.2星蒌承气汤治疗急性脑梗死的潜在靶点获取

在OMIM数据库、Genecards数据库检索急性脑梗死，去除重复基因，获取相关发病靶点3040个。将上述所得药物靶点与疾病靶点输入Venny2.1在线作图平台，绘制韦恩图。获得二者交集靶点85个，即为星菱承气汤治疗急性脑梗死的澘在作用靶点，包括NRIH4、NOX4、AKRIBI、CDK5、CDK5R1 XDH、FLT3、CYP19A1、ESRI、CDK1、CCNBI等。见图1。

2.3药物-成分-疾病-靶点网络图构建与分析将星蒌承气汤治疗急性脑梗死的有效成分与潜在作用靶点导入Cytoscape3.8.0软件构建药物-成分-靶点疾病相互作用网络图。根据Cytoscape3.8.0软件Network Analyzer分析工具算出有效成分Degree1值，Degree值越大表示节点的重要性越大。药物有效成分Degree值位于前5位的分别是芹菜素（Apigenin）为44，香叶木素（Diosmetin）为35，羟基芫花素（Hydroxygenkwanin）为19，胆酸（CholicAcid）为16，菠菜甾醇（Spinasterol）为15。见图2，表1

2.4PPI网络构建与分析将星萎承气汤治疗急性

脑梗死的85个潜在作用靶点导入String数据库，选择置信度score≥0.400，下载TSV数据文件，导入Cytoscape3.8.0软件构建PPI网络图。共获得85个节点，356条边，平均节点度值为8.38。使用cyto Huba插件的MCC算法找出PPI网络的核心靶点，包括STAT3、ESRI、CCNBI、EGFR、AR等。图中节点颜色越深表示其MCC分值越高，即此节点在PPI网络中越重要。见图3～4。

2.5GO富集分析采用DAVID6.8数据库对星蒌承气汤潜在靶点治疗急性脑梗死澘在作用靶点进行GO生物功能富集分析，共获得P值小于0.05的GO功能条目225条，其中BPI32条，C34条，MFS59条。BP主要富集在细胞内受体信号转导、对药物的反应、凋亡过程负调控、炎症反应负调节、从RNA聚合酶Ⅱ启动子开始转录等;CC主要富集在胞质、质膜、核浆、肌钙蛋白复合物等;MF主要富集在RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性、类固醇激素受体活性、酶结合、类固醇结合、锌离子结合等。选取P值排名前20的富集结果在Imagegp在线作图平台绘制气泡图。见图5～7。

2.6KEG富集分析将星菱承气汤治疗急性脑梗死潜在作用靶点输人David6.8数据库进行KEEG富集分析，限定P《0.05，结果显示共有20条信号通路，绘制气泡图。由P值从小到大排列，排除癌相关通路，排名前10的通路主要涉及花生四烯酸（Arachidonic Acid，AA）代谢、胆汁分泌、5-羟色胺能突触、卵巢甾体生成、雌激素信号通路、cAMP信号通路、PPAR信号通路、催乳素信号通路、神经活性配体受体相互作用通路等。见图8，表2。

3讨论

王永炎院士在长期临床实践中，发现急性中风患者除中风主症外，常伴便干便秘、舌苔黄膩、脉弦滑三大特征，为痰热腑实证，认为急性期虽为本虚，但偏重标实;中焦痰热互结，热灼津液故大便干腑气不畅，浊邪上犯脑络，机体失于升清降浊，气血逆乱，故意识障碍、半身不遂;强调把握泻下的时机，予以星萎承气汤以通腑化濁，使气血正常敷布，是逆转病情的关键环节。方中全瓜蒌、胆南星以清化痰热，宽中散结，熄风定惊;生大黄、芒硝通腑泻下以涤荡胃肠;佐以羌活不单祛风，而重在升发阳气、通窍宣郁疏经活络。

在星蒌承气汤治疗急性脑梗死的主要成分中，芹菜素、香叶木素、胆酸、菠菜甾醇β-谷甾醇都对急性脑梗死后受损的神经细胞有良好的保护作用。芹菜素为胆南星主要成分，研究发现芹菜素通过减轻细胞凋亡和自噬，促进人脑微血管内皮细胞增殖，减轻缺血后的脑损伤。香叶木素为羌活、瓜蒌共有成分，张楠等2研究表明香叶木素可以减轻大鼠脑缺血再灌注损伤，作用机制可能为抗氧化、抑制凋亡以及抗炎症。胆酸为胆南星主要成分，是构成胆汁酸的基本单位。Yanguas-Casas等研究发现胆汁酸结合物牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）通过降低神经胶质细胞活化，降低小胶质细胞迁移能力，继而降低由脑梗死等促炎性刺激引起的胶质细胞持续活化损坏神经元。菠萝甾醇为瓜萎主要成分，据报道菠菜甾醇通过细胞外信号调节激酶（ERK）途径依赖的血红素加氧酶（HO-1）表达，增加了海马HI22细胞对氧化损伤的细胞抗性，此外还抑制了促炎酶和炎症介质的表达，可减轻急性脑梗死引起的氧化应激和神经炎症损伤。B-谷畄醇为大黄、羌活的主要成分，通过抑制脂多糖诱导的p38、ERK和NF-kxB

通路的激活，抑制了小胶质细胞中炎症介质（L6、iNOS、COX-2和TNF-c）的释放，继而保护神经细胞。以上可能是星蒌承气汤治疗急性脑梗死潜在的药效基础，但都以单一成分为切入点进行研究，而中药复方药物作用机制多样，急性脑梗死病理情况复杂，不能体现星萎承气汤在不同环节多机制对急性脑梗死产生的作用。

网络药理学实现了从单一成分、单一靶点研究到多成分、多靶点、多通路研究的跨越，系统地阐明了中药复方医治疾病的分子机制。本研究基于网络药理学对星蒌承气汤治疗急性脑梗死潜在作用靶点进行PI网络构建与分析，结合相关文献发现星蒌承气汤治疗急性脑梗死的核心靶点为STAT3、ESR1、CCNB1、EGFR、AR、MMP等。信号转导和转录激活因子3（STAT3）广泛分布在大脑神经系统，可以被许多细胞因子、生长因子所激活，在抗炎、抗调亡、细胞增殖、免疫调节等方面发挥重要作用。

研究表明STAT3可以通过白细胞介素6（L-6）的激活介导锰超氧化物歧化酶（MN-SOD）的表达，保护神经细胞免受氧化应激，减少梗死面积1。此外，急性脑梗死影响全身免疫应答，通过调节STAT3激活状态，经JAK-STAT3通路能够恢复NK细胞功能，改善脑缺血后的免疫防御。ESRI为雌激素作用受体，有研究指出在脑微血管内皮上表达的ESRI可启动多项生物学效应，能增加血管舒张功能，减少血管炎症，增强线粒体功能，在脑血管系统中发挥多种保护作用。研究表明ESRI可以促進沉默交配型信息调节2同系物1（SIRT1）的表达，从而促进AMP依赖的蛋白激酶AMPK的激活，进一步调节能量消耗，抵御脑梗死造成的神经细胞能量耗竭，促进神经元在缺血应激下成活CCNBI（Cyclin B1）为有丝分裂的调控蛋白Veas-Perezde Tudela等发现在脑梗死受损脑区CCNB1异常积累，导致有丝分裂后的神经元凋亡。研究表明，保持

基金项目：国家自然科学基金面上项目（81873257）;国家“十二五”科技支撑计划项目（2013BAI13B022）

作者简介：陈琛（1995.07-），女，博士研究生在读，研究方向：中医药治疗神经内科疾病，E-mail：clench99@126.com

通信作者：邹忆怀（1965.10-），男，博士，教授，博土研究生导师，研究方向：中医药防治神经内科疾病及脑功能重塑，E-mail：zouyihuai.2004@163.com