基于网络药理学探讨沙参麦冬汤治疗肺癌的作用机制

吴文韬 李俊熙 尹晓清

摘要：目的  从药物、疾病、靶点角度研究沙参麦冬汤治疗肺癌的作用机制，为进一步实验验证提供理论基础。方法  通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）及中医药综合数据库（TCMID）收集沙參麦冬汤药物有效成分，导入PubChem数据库获取有效成分结构，将结构导入Swiss TargetPrediction数据库进行靶点预测;通过GeneCards数据库收集肺癌靶点，将有效成分靶点与肺癌靶点取交集，并绘制中药-有效成分-疾病网络;通过String数据库及Cytoscape 3.8.0软件构建蛋白相互作用网络;通过DAVID数据库对交集靶点进行GO功能富集与KEGG通路富集。结果  收集并筛选沙参麦冬汤有效成分56个，靶点852个，肺癌疾病靶点614个，二者交集靶点145个，主要靶点有SRC、PIK3CA、MAPK1、MAPK3、PIK3R1等。GO功能富集得到生物过程条目604个、细胞成分条目78个、分子功能条目124个;KEGG通路富集共计143条信号通路，主要涉及癌症通路、癌症中蛋白多糖、PI3K-Akt信号通路、癌症中心碳代谢等。结论  本研究揭示了沙参麦冬汤在肺癌治疗中多成分、多靶点、多途径的作用特点，为后续研究提供了理论依据。

关键词：沙参麦冬汤;网络药理学;肺癌;信号通路;靶点

中图分类号：R285;R259    文献标识码：A    文章编号：2095-5707（2021）02-0006-05

DOI： 10.3969/j.issn.2095-5707.2021.02.002        开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Mechanism of Shashen Maidong Decoction in Treatment of Lung Cancer Based on Network Pharmacology

WU Wen-tao1， LI Jun-xi1， YIN Xiao-qing2*

（1. Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China; 2. The First Hospital of Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410007，China）

Abstract： Objective To study the mechanism of Shashen Maidong Decoction in treatment of lung cancer from the perspective of drug， disease， and target; To provide theoretical basis for further experimental verification. Methods The main active components of Shashen Maidong Decoction were collected and screened by TCMSP and TCMID， which were imported into the PubChem database to obtain the active component structure， and the structure was imported into the Swiss TargetPrediction database for target prediction; the target of lung cancer was predicted by GeneCards database， the common targets were screened and integrated， and TCM-active components-disease network was pictured. A common target PPI network was constructed using String database and Cytoscape 3.8.0 software; GO and KEGG enrichment analysis were performed on the common target using DAVID database combined with Cytoscape software. Results Totally 56 active components， 852 targets， 614 lung cancer disease targets， and 145 common targets of Shashen Maidong

原发性支气管肺癌简称肺癌，是我国及世界范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一[1]。肺癌属中医“肺积”“咳嗽”“咳血”“胸痛”范畴，多由正气内虚、感受邪毒、情志抑郁、饮食损伤、宿有旧疾等所致，使脏腑功能失调，气血津液运行失常而产生气滞、血瘀、痰凝、湿浊、热毒等病理变化。《素问·玉机真脏论篇》曰：“大骨枯槁，大肉陷下，胸中气满，喘息不便，内痛引肩项，身热脱肉破?，真脏见，十月之内死。”肺癌病位主要在肺，同时传变肝、脾、肾，总属本虚标实，以五脏亏虚为本，痰、热、瘀为标，随着疾病进展常伴有干咳、少痰、胃部隐痛、五心烦热等症，属肺胃阴虚证。

已有研究表明，沙参麦冬汤对临床出现肺胃阴虚证的早期肺癌术后及中晚期化疗患者疗效显著[2-4]。沙参麦冬汤出自《温病条辨·卷一》，由南沙参、北沙参、麦冬、桑叶、白扁豆、天花粉、玉竹组成，以南沙参、北沙参、麦冬清养肺胃，玉竹、天花粉生津解渴，白扁豆益气培中，辅以桑叶清宣燥热，7味药合而成方，治以清养肺胃、生津润燥，在长期临床应用中取得较好疗效[5-6]。本研究通过网络药理学分析沙参麦冬汤药物成分，预测其治疗肺癌的潜在靶点，进而揭示沙参麦冬汤治疗肺癌作用机制。

1  材料与方法

1.1  沙参麦冬汤有效成分收集与筛选

通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP，http：//tcmspw.com/tcmsp.php）及中医药综合数据库（TCMID，http：//119.3.41.228：8000/ tcmid/）整合沙参麦冬汤中南沙参、北沙参、麦冬、桑叶、白扁豆、天花粉、玉竹7味中药的有效成分，根据人体药物的吸收、分布、代谢、排泄、毒性参数，以口服生物利用度（OB）≥30%且类药性（DL）≥0.18为限定条件筛选沙参麦冬汤中主要有效成分。

1.2  中药有效成分靶点预测与共同靶点筛选

通过PubChem数据库（https：//pubchem.ncbi. nlm.nih.gov）获取中药有效成分结构，将其3D结构保存为SDF格式。将有效成分结构导入Swiss TargetPrediction数据库（http：//www.swisstarget prediction.ch）中进行靶点预测，剔除未能预测的有效成分，获取中药有效成分靶点。

通过GeneCards數据库（https：//www.genecards. org）检索“肺癌”（Lung Cancer）靶点，以Score≥30为条件获取疾病靶点。将中药有效成分预测靶点与肺癌疾病靶点取交集，获得成分-疾病共同靶点，使用Cytoscape3.8.0绘制中药-有效成分-疾病网络。

1.3  蛋白相互作用网络构建

将共同靶点导入String数据库（http：//www. string-db.org），设定最低要求互动分数为最高置信度0.90，得到蛋白相互作用（PPI）网络。

将PPI网络导入Cytoscape3.8.0使结果可视化，并使用Network Analyzer功能计算Degree值，根据Degree值对靶点进行筛选分析。

1.4  GO功能富集与KEGG通路富集

将共同靶点导入DAVID数据库（https：//david. ncifcrf.gov），将Select Identifier选择为Official gene symbol，Gene list与Background选择Homo sapiens，依次导出生物过程（BP）、细胞成分（CC）、分子功能（MF），并进行KEGG通路富集分析，选择P值升序前10数据，取-LgP，-LgP值越大表明富集程度越高。

2  结果

2.1  沙参麦冬汤有效成分筛选

通过TCMSP及TCMID数据库收集中药有效成分480个，包括南沙参82个、北沙参35个、玉竹62个、桑叶269个、白扁豆14个、天花粉15个、麦冬3个，经过筛选后得到主要有效成分56个：南沙参5个、北沙参8个、玉竹8个、桑叶29个、白扁豆1个、天花粉2个、麦冬3个。

2.2  靶点预测与共同靶点筛选

将56个中药有效成分导入PubChem数据库，剔除无法获得结构或结构种类不明确的有效成分，得到有效成分42个，导入Swiss TargetPrediction数据库进行靶点预测，共得到预测靶点4511个，去除重复靶点后，得到中药有效成分靶点852个。通过GeneCards数据库获取肺癌疾病靶点614个。将中药有效成分靶点与肺癌靶点取交集，得交集靶点145个，中药-有效成分-靶点网络见图1。

2.3  蛋白相互作用网络

PPI网络（图2）中包括137个节点，805条边（其中ADA、MTAP、TLR9、HPGD、CTSB、ACE、FASN、SETD2无相互作用），根据Degree值大小设定节点大小，一般认为节点越大，Degree值越大，节点连接的边数越多，该相互作用蛋白在PPI网络中越重要，Degree值≥20的靶点见表1。

2.4  GO功能富集与KEGG通路富集结果

BP富集结果共计604个，主要富集于凋亡过程负调控、蛋白质自我磷酸化、肽基酪氨酸磷酸化、细胞增殖正调控、磷脂酰肌醇介导信号转导、蛋白质磷酸化、药物反应、蛋白质磷酸化正调控、ERK1和ERK2级联正调控、细胞迁移正调控。根据“Term”与“-LgP”绘制对应条图，见图3。

CC富集结果共计78个，主要富集于细胞浆、细胞核、核质、细胞质、细胞表面、线粒体、质膜、受体复合体、黏着斑、膜筏。根据“Term”与“-LgP”绘制对应条图，见图4。

MF富集结果共计124个，主要富集于ATP结合、蛋白质结合、跨膜受体蛋白酪氨酸激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、激酶活性、酶结合、蛋白激酶活性、磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶活性、同一蛋白结合、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性。根据“Term”与“-LgP”绘制对应条图，见图5。

KEGG通路富集共计143条信号通路，主要富集于癌症通路、前列腺癌、癌症中蛋白多糖、PI3K-Akt信号通路、癌症中心碳代谢、胰腺癌、乙型肝炎、慢性粒细胞白血病、膀胱癌、Ras信号通路。根据“Term”与“-LgP”绘制对应条图，见图6。

3  讨论

网络药理学整合基因、蛋白质、DNA等生物分子，揭示了中药靶点与疾病之间的关系，并构建PPI网络，分析细胞生物过程、细胞成分、分子功能等[7]，深刻体现了由整体到局部再到整体的中医整体观念，中医学在分析疾病的病理状况时，先从整体出发，将重点放在局部病变引起的整体病理变化上，将局部变化与整体病理反应统一，与网络药理学探究方向极为相似。本文基于网络药理学方法，结合中医整体观念，选取沙参麦冬汤，探究其在肺癌治疗中的作用机制，为临床治疗提供依据。

本文对沙参麦冬汤中君药南沙参、北沙参、麦冬，臣药玉竹、天花粉，佐药桑叶、白扁豆的有效药物成分进行收集与筛选，得到有效成分480个，其中部分有效成分对肺癌治疗的作用机制明确，如玉竹多糖在以人肺癌细胞A549为模型的情况下，能有效抑制体外肺癌细胞的增殖[8]。同时基于GeneCards数据库，得到肺癌靶点614个，筛选出肺癌与沙参麦冬汤交集靶点145个，将交集靶点构建PPI网络。本研究筛选出的共有靶点与已有研究中肺癌肺胃阴虚证靶点蛋白具有高度相似性[9-10]。

GO富集分析结果表明，沙参麦冬汤涉及多方面分子功能，如对酪氨酸激酶活性的影响。已有研究表明，阿帕替尼通过选择性抑制血管生长因子受体酪氨酸激酶活性达到抑制肿瘤生长的目的[11]。吕冰洁等[12]研究表明，非小细胞肺癌的癌细胞侵袭和转移表型涉及ERK1/2信号通路。杨熹等[13]认为，通过抑制磷脂酰肌醇介导的信号转导可抑制非小细胞肺癌的癌细胞侵袭和迁移。崔丽等[14]研究表明，部分化疗药物作用机制可能与线粒体途径诱导的细胞凋亡相关。

KEGG通路富集分析结果表明，沙参麦冬汤涉及癌症通路、癌症中蛋白多糖、PI3K-Akt信号通路、癌症中心碳代谢等。王晓燕等[15]认为，可以在葡萄糖转运和能量代谢途径中阻断失调的癌基因或恢复功能丧失的肿瘤抑制基因，以探索治疗肺癌的方法。Gupta等[16]表明，蛋白多糖具有靶向增强细胞抗肿瘤的功能，但目前对其功能机制的认识尚不明确。PI3K-Akt信号通路具有调节细胞周期、蛋白质合成的作用，在癌症发病中PI3K-Akt信号通路通过多方面抑制细胞凋亡，促进细胞增殖、肿瘤转移及新生血管生成[17]。

综上，基于网络药理学分析沙参麦冬汤治疗肺癌的有效成分及靶点，初步揭示了沙参麦冬汤治疗肺癌的可能作用机制，为药物研发等提供参考。但本研究仅局限于数据库信息挖掘，其结论有待进一步实验研究或临床试验加以佐证。

参考文献

[1] 靳贺，杨黎，李春刚.非小细胞肺癌靶向治疗研究进展[J].解放军医药杂志，2020，32（7）：105-111.

[2] 刘明.沙参麦冬汤治疗肺癌术后咳嗽疗效观察[J].甘肃科技， 2019，35（15）：119-121.

[3] 查红群，邹红，曾灵芝.沙参麦冬汤治疗晚期肺癌的价值研究[J].中国中医药现代远程教育，2018，16（24）：102-103.

[4] 吴姗姗，王柏山，张宁，等.非小细胞肺癌晚期患者常见中医证型淋巴细胞亚群表达的差异[J].中国老年学杂志，2020，40（8）：1618-1621.

[5] 高朋娟.沙参麦冬汤联合化疗在肺癌患者中的应用价值评估[J].临床医药文献电子杂志，2020，7（18）：156，164.

[6] 何婷，王佛有.沙参麦冬汤联合靶向药物治疗晚期非小细胞肺癌临床观察[J].中国中医药现代远程教育，2020，18（4）：303-305.

[7] 解静，高杉，李琳，等.网络药理学在中药领域中的研究进展与应用策略[J].中草药，2019，50（10）：2257-2265.

[8] 肖岚，彭壮，易健，等.玉竹多糖抗肺癌肿瘤活性及其机制研究[J].时珍国医国药，2018，29（10）：2368-2372.

[9] SUI X B， ZHANG M M， HAN X M， et al. Combination of traditional Chinese medicine and epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors in the treatment of non-small cell lung cancer： A systematic review and meta-analysis[J]. Medicine， 2020，99（32）：e20683.

[10] 张配配.非小细胞肺癌中医证型分布规律及其与EGFR、ALK基因表达等指标的相关性研究[D].合肥：安徽中医药大学，2018.

[11] 陈静，侯海龙.阿帕替尼治疗晚期肺癌的研究进展[J].医学综述， 2020，26（13）：2580-2583，2589.

[12] 吕冰洁，安超，郝东，等.鞘氨醇激酶1通过ERK1/2信号通路促进非小细胞肺癌细胞的侵袭和迁移[J].中国病理生理杂志，2020，36（7）： 1224-1229.

[13] 杨熹，胡福清，李海杰，等.磷脂酰肌醇-3激酶调节亚基3在非小细胞肺癌上皮-间充质转化及迁移中的作用[J].中华实验外科杂志， 2015，32（4）：787-791.

[14] 崔丽，邱亚楠，徐烨，等.阿司匹林联合长春瑞滨抑制非小细胞肺癌的作用及其机制研究[J].中国中药杂志，2020，45（24）：6012-6019.

[15] 王曉燕，李卫东，花宝金.肺癌相关基因与中心碳代谢[J].中华中医药学刊，2018，36（1）：90-93.

[16] Gupta P， Johns S C， Kim S Y， et al. Functional cellular anti-tumor mechanisms are augmented by genetic proteoglycan targeting[J]. Neoplasia， 2020，22（2）：86-97.

[17] 王芳，王旬果.PI3K/AKT/mTOR信号传导通路在小细胞肺癌发生发展中的研究[J].世界最新医学信息文摘，2016，16（A4）：104-105.

（收稿日期：2020-11-30）

（修回日期：2020-12-15;编辑：郑宏）