基于整合药理学分析小承气汤治疗胃肠功能障碍的作用机制

王春子,赵良伟

作者单位： 313000 浙江省湖州市，浙江中医药大学附属湖州市中医院

胃肠道功能障碍原发和继发于多种疾病，又能反向促进疾病的进展加重病情，增加病死率，受到医务人员的重视[1]。临床除相应的对症治疗外，中医药的应用也取得不错的成果，小承气汤治疗胃肠道功能障碍的临床报道逐渐增多，但机制研究尚不足，笔者欲运用整合药理学的方法，将小承气汤与胃肠道功能障碍的研究成果进行资源整合，明确小承气汤治疗胃肠道功能障碍的作用机理，为临床运用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 中药成分、作用靶点及疾病靶点收集 小承气汤由大黄、厚朴、枳实3味中药组成，每味中药的成分通过中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP(http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php)和知网、万方中的文献收集得到。为明确可能发挥药物作用的成分，根据药代动力学，筛选口服利用度(OB)>30%且类药性(DL)>0.18[2-3]的主要活性成分。将得到的活性成分输入PUBCHEM(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库得到每一个成分的SMILES结构，然后通过SWISS TARGET PREDICTION (http://www.swisstargetprediction.ch/)和TCMSP数据库中的靶点预测功能收集潜在作用靶点。GENECARDS数据库(https://www.genecards.org/)、DRUGBANK数据库(https://www.drugbank.ca/)、DisGeNET数据库(https://www.disgenet.org/)以胃肠道功能障碍为关键词获取疾病靶标。

1.2 关键靶基因筛选 将3味中药的靶点与胃肠功能障碍靶标进行匹配，得到小承气汤药物活性成分与胃肠功能障碍的共有靶点。将共有靶点导入String数据库(https://string-db.org/cgi/input.pl)，物种限定为智人，得到蛋白质相互作用关系网络(PPI网络)并保存文件。将上述文件中的信息导入Cytoscape 3.5.1软件，应用network analyzer插件工具计算出靶点的连接度(degree)、介度(betweenness centrality)、紧密度(closeness centrality)，选择大于2*连接度中位值、介度中位值、紧密度中位值[4]的靶点作为此次小承气汤治疗胃肠道功能障碍的关键作用靶点。

1.3 生物功能和通路的分析 应用生物学信息注释数据库DAVID(https://david.ncifcrf.gov/)对小承气汤的关键作用靶点进行GO和KEGG富集分析。GO富集分析包括靶点基因的细胞组成、分子功能和生物过程分析，KEGG富集分析得到小承气汤治疗胃肠功能障碍的主要作用通路。

1.4 药物—成分—靶点—通路图的可视化构建 运用Cytoscape 3.5.1软件绘制关键作用靶点的PPI网络图与中药—中药成分—关键作用靶点—作用通路可视化网络。节点的大小和颜色深浅代表连接度的大小，边的粗细和颜色深浅反映紧密度的大小。

2 结 果

2.1 小承气汤主要药物活性成分、作用靶点及胃肠功能障碍疾病靶点的筛选 通过筛选OB、DL值，小承气汤3味中药大黄、厚朴、枳实共收集到30个主要活性成分(表1)，其中大黄9个，厚朴2个，枳实19个。30个成分潜在作用靶点去除重复共621个，胃肠功能障碍疾病共获得1 647个靶点，二者相同的靶点共有207个。根据连接度、紧密度、介度将207个共同靶点进一步筛选，得到39个关键作用靶点(图1)，这39个靶点即为小承气汤治疗胃肠功能障碍的关键作用靶点，分别为：GAPDH、AKT1、ALB、TP53、VEGFA、CASP3、MYC、EGFR、TNF、MAPK1、SRC、HRAS、JUN、CCND1、MAPK8、HSP90AA1、FN1、ESR1、CXCL8、MMP9、PTGS2、MTOR、FGF2、BCL2L1、IL1B、PIK3CA、APP、MAPK14、IL2、MMP2、TLR4、KDR、JAK2、PIK3R1、AR、NOS3、CDKN1A、STAT1、MDM2，靶点的颜色和大小代表其在网络中的重要程度，可以看出GAPDH、TP53、AKT1、VEGFA、ALB、CASP3等发挥了较重要的作用。

图1 小承气汤治疗胃肠功能障碍的关键作用靶点

表1 小承气汤活性成分基本信息

2.2 关键靶点的GO和KEGG分析结果 将39个靶点进行GO分析(图2)显示其生物功能主要包括：细胞过程的正负调节(positive/negative regulation of cellular process)，细胞对化学物质、有机物与刺激的反应(celular response to chemical,organic substance,stimulus)，细胞间的信号转导通讯(signal transduction)；细胞组成包括膜结合细胞器(membrane-bounded organelle)，细胞内细胞器(intracellular organelle part)，细胞质(cytoplasmic part)，核(nucleus)，膜(membrane)；分子功能包括蛋白质(protein binding)、酶(enzyme binding)、离子(ion binding)、杂环化合物(heterocyclic compound binding)、有机环状化合物(organic cyclic compound binding)、信号受体的结合(signaling receptor binding)，活性催化(catalytic activity)与分子功能调节(molecular function regulator)。KEGG分析(图3)显示小承气汤治疗胃肠功能障碍主要通过白介素信号转导通路(signaling by interleukins)，尤其是白细胞介素4和白细胞介素13信号通路(interleukin-4 and interleukin-13 signaling)，受体酪氨酸激酶信号转导通路(signaling by receptor tyrosine kinases)，基因表达转录途径[gene expression(transcription)]，免疫系统(immune system)等途径实现。

图2 关键作用靶点的GO分析

图3 关键作用靶点的通路分析

图4 中药—成分—靶点—疾病网络图

3 讨 论

胃肠功能障碍即胃肠实质和(或)功能的损伤，导致营养消化吸收障碍和(或)黏膜屏障功能障碍。临床中各种创伤、手术、严重感染及失血等均可引起胃肠道微循环障碍、屏障受损及胃肠动力障碍，甚者还会累及其他器官引发全身器官衰竭[5]。目前西医治疗胃肠功能障碍主要在于积极治疗原发病和对症治疗，但一些情况下如危重患者、脓毒血症患者等，并未取得很好的效果[6]。

小承气汤是治疗阳明经证的经典方剂，方中大黄苦寒，泻热去实、推陈致新，厚朴苦辛而温，行气除满，枳实苦而微寒，理气消痞，三药合用可使实邪痞结渐消，腑气通畅。临床已有使用小承气汤治疗胃肠功能障碍患者，疗效甚佳[7]。但相关药理研究尚缺乏，因此笔者欲通过网络药理学的方法分析小承气汤治疗胃肠功能障碍的作用机制。

整合网络药理学整合了疾病、药物、化合物、基因等多层次的信息，是研究中医药的新策略，此研究策略具有整体性、系统性的特点，与中医讲求整体观念的思想不谋而合[8]。本次研究结果显示，大黄、厚朴、枳实3味中药的每一个活性成分都有其对应的与其他活性成分不同作用靶点，不同的活性成分之间也具有相同的作用靶点，同一个关键靶点可对应不同的中药活性成分，靶点和通路之间的关系亦是如此，体现了小承气汤多成分、多靶点、多通路治疗胃肠功能障碍的特点。

AKT1、PIK3CA、ESR1、MMP9、EGFR、PTGS2、SRC、STAT1、MAPK等靶点为小承气汤中较为重要的起治疗作用的关键靶点，而大黄中的泽兰黄醇、柠檬黄素等，厚朴中的橙皮苷，枳实中的异香霉素、川陈皮素、木犀草素、四甲氧基木犀草素、橙皮素等成分可以作用于这些靶点，通过细胞对这些活性成分的反应，细胞间产生信号转导，干预基因表达。关键作用靶点参与的通路大部分与白细胞介素相关，尤其是白细胞介素-4和白细胞介素-13信号通路，表明免疫调节在胃肠功能障碍的治疗中发挥重要的作用。相关研究证实[9-10]，免疫细胞介导的胃肠道微生态平衡紊乱是导致胃肠功能障碍的重要机制之一，其激活了单核巨噬细胞，大量肿瘤坏死因子、白细胞介素-1、白细胞介素-6等被释放，而机体为求平衡，又会释放大量白细胞介素-4、白细胞介素-10，一旦平衡被打破，炎性反应就会失控加重胃肠道的病情。

目前关于小承气汤治疗胃肠功能障碍多集中于临床疗效观察，少部分涉及药物中的活性成分对胃肠道功能的影响，这些虽能证实小承气汤确可对胃肠功能障碍具有治疗作用，但具体干预机制的研究尚不足且较分散，因此笔者通过网络药理学的方法对小承气汤治疗胃肠功能障碍的具体作用机制进行初步分析，今后的工作中还需有更多的研究工作加以证实，为临床应用提供完备的理论依据。