赤芍治疗银屑病的网络药理学机制

沈树青，贾 敏，胡文韬，狄 伟

(1.贵州中医药大学，贵州 贵阳 550025；2.贵州中医药大学第一附属医院，贵州 贵阳 550001)

银屑病是一种遗传与环境共同作用诱发的免疫介导的慢性、复发性、炎症性、系统性疾病，其典型临床表现为鳞屑性红斑或斑块，局限或广泛分布[1-2]，治疗困难，常终身患病。银屑病分为寻常型、红皮病型、脓疱型和关节病型，以寻常型最为常见[3]，约占病例的90%以上[4]，治疗以生物制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂、维A酸类为主，不良反应较多。

银屑病中医称为“白疕”[5]，辨证论治规律为“辨血为主、从血论治”[6]，基本证型分为血热证、血燥证和血瘀证，治疗以清热凉血解毒、养血润燥为主[3]。赤芍来自毛茛科植物，根部入药，具有清热凉血、散瘀止痛等功效，药理活性包括保肝、抗炎、抗肿瘤、保护心血管和神经等[7]。与西医药治疗比较，恰当地使用中医药具有增效减毒的优势。本研究运用网络药理学方法从“中药-成分-靶点-疾病”的思路对赤芍的有效成分、潜在靶点、生物学功能、蛋白互作、信号通路进行了可视化展示，初步分析了赤芍治疗银屑病的作用机制，现报道如下。

1 资料与方法

1.1研究对象 将TCMSP数据库获得的赤芍有效成分和作用靶点，以及通过DisGeNET数据库获得的银屑病相关基因作为研究对象，取交集后得到赤芍和银屑病的核心基因。

1.2方法

1.2.1中药有效活性成分及作用靶点筛选 运用TCMSP数据库(https：//tcmspw.com/tcmsp.php)检索“赤芍”，设置筛选标准口服生物利用度(OB)≥30%、类药性(DL)≥0.18得到赤芍的有效成分及作用靶点，继而利用Perl软件(V5.36.0)和UniProt知识库(https：//www.uniprot.org/)筛选出靶点。

1.2.2疾病靶点预测 在DisGeNET数据库(https：//www.disgenet.org/)中搜索关键词“psoriasis”，获得相关靶点。

1.2.3中药-疾病共同靶点筛选 利用Vinny(2.1.0)(https：//bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)将赤芍成分靶点和银屑病相关靶点通过线韦恩图进行一一映射，获得赤芍和银屑病的共同靶点交集图。

1.2.4中药-成分-靶点-疾病网络构建 运用Perl软件进行处理赤芍-银屑病靶点，利用Cytoscape(3.9.1)软件构建赤芍-成分-靶点-银屑病绘制网络图。

1.2.5中药-疾病靶点蛋白质互作网络(PPI)构建 将赤芍成分靶点和银屑病相关的靶点导入STRING数据库(https：//cn.string-db.org/cgi/)构建PPI图，筛选种属选择“Homo sapiens”，设置最小互作分数值为0.4，并通过R语言计算各节点的度值得到柱形图进行可视化分析。

1.2.6基因本体(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析 利用Bioconductor平台(http：//bioconductor.org/biocLite.R)和R语言ggplot2包对获得的基因进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析，并将结果导入微生信在线作图平台(http：//www.bioinformatics.com.cn/)进行可视化呈现。

2 结 果

2.1赤芍的有效成分及靶点 赤芍的有效活性成分共119个，初筛得到29个，有效成分对应的靶点41个。见表1。

表1 赤芍的有效活性成分

续表1 赤芍的有效活性成分

2.2疾病靶点筛选及赤芍-银屑病共同靶点预测 获取与银屑病相关靶点1 287个，赤芍与银屑病共同靶点21个，包括ESR1、PGR、RELA、VEGFA、NFKBIA、GSTP1、IGF2、GSTM1、GSTM2、白细胞介素-6(IL-6)、PTGS1、BCL2、FOS、CASP3、TP63、HIF1A、FOSL1、CCNB1、AHR、PON1和PLAU，均为赤芍治疗银屑病的潜在作用靶点。见图1。

图1 赤芍有效成分靶点-疾病靶点韦恩图

2.3中药-成分-疾病-靶点网络图 赤芍主要依靠11种活性成分通过21个靶点治疗银屑病，如β-谷甾醇、芍药苷、谷甾醇、鞣花酸、豆甾醇、黄芩素、菠菜甾醇、(2R，3R)-4-甲氧基-二苯乙烯、豆甾-7-烯醇、儿茶素(+)、菜油甾醇等。

2.4PPI 赤芍治疗银屑病的潜在靶点PPI图由21个节点和172条边组成。见图2。中药-疾病核心靶点前10位按邻接节点数目由多至少依次为ESR1、HIF1A、IL-6、PGR、VEGFA、FOS、RELA、CASP3、NFKBIA和AHR等。ESR1的邻接节点均为30个靶蛋白基因，HIF1A、IL-6的邻接节点均为28个靶蛋白基因，PGR、VEGFA的邻接节点均为26个靶蛋白基因，FOS、RELA的邻接节点均为24个靶蛋白基因，是该网络的重要节点，表明其可能是赤芍治疗银屑病的关键基因。见图3。

图2 中药-疾病靶点PPI图

图3 核心靶点排序

2.5GO功能富集分析 286个生物学过程主要涉及抗氧化反应、对无机物的应答、对氧化应激的反应等；5个细胞组成涉及转录调控复合物、RNA聚合酶Ⅰ转录调控复合物、分泌颗粒管腔等；35个分子功能涉及转录激活因子结合、转录共调节因子结合、转录因子结合等。见图4。

2.6KEGG通路富集分析 包括77条通路，共同靶点主要富集于癌症通路、化学致癌-受体激活、化学致癌-活性氧、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、流体剪切应力与动脉粥样硬化、辅助性T淋巴细胞17(Th17)细胞分化、沙门氏杆菌传染病、麻疹、脂质与动脉粥样硬化、IL-17信号通路等。见图5。

图5 KEGG通路富集分析

3 讨 论

网络药理学研究发现，赤芍含有的β-谷甾醇、菠菜甾醇、黄芩素、鞣花酸、豆甾醇等活性成分可能为治疗银屑病的关键。5种成分均具有抗炎功效，鞣花酸通过降低脂多糖引起的血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-6、IL-1β水平[8]，可抑制被认为是银屑病致病主要驱动力的TNF-α[9]，从而抑制炎症的发生。黄芩素通过降低TNF-α水平而调节炎性反应。王昭等[10]发现，经黄芩素干预后脓毒症大鼠血清升高的TNF-α、IL-6水平均有所下降，降低的T淋巴细胞亚族百分比、Th1/Th2值均有所升高，表明黄芩素可下调脓毒症大鼠炎性细胞因子水平、改善免疫功能。有研究表明，β-谷甾醇可通过抑制表皮细胞、巨噬细胞中炎症小体核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族热蛋白结构域3的激活而抑制CAS1的产生及丝裂原活化蛋白激酶信号通路的活化，导致细胞中的TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8生成显著减少，从而起到抗炎作用[11]。菠菜甾醇是一种安全的抗炎药，其抗炎机制包括抑制环氧合酶、拮抗瞬时受体电位通道香草酸亚型-1受体和减弱促炎性细胞因子和介质[12]。ANTWI等[13]发现，豆甾醇除能减轻免疫球蛋白E介导动物的皮肤过敏反应、减小反应面积外，还能减少动物抓挠行为，显著减少皮肤组织的表皮层增厚和炎症细胞浸润，表明豆甾醇在治疗皮肤过敏性疾病方面具有一定潜力。

本研究通过构建的PPI图及条形图显示，排列前5的靶蛋白包括ESR1、HIF1A、IL-6、PGR和VEGFA。ESR1是雌激素受体α的编码基因，其转录调控对雌激素信号通路下游效应的调控至关重要[14]。OLFM作为一种瞬时上调的炎症信号，ESR1是OLFM4诱导角质形成细胞信号传导的中枢，通过调节皮肤的真皮和表皮细胞而促进伤口愈合[15]。TANG等[16]研究表明，寻常型银屑病的病灶中HIF1A高表达。CD4+T淋巴细胞的过度激活和Th17/Th1分化是银屑病发病机制中的关键，促炎性细胞因子IL-23诱导CD4+T淋巴细胞中CDK7表达增加并激活蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素蛋白/ HIF1A信号通路，增强糖酵解代谢。相应地，CDK7抑制通过蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素蛋白/ HIF1A途径显著损害了IL-23诱导的糖酵解，从而激活T淋巴细胞和Th17/Th1分化，促进银屑病的发病[17]。IL-6是Th1的重要组成成分，是一种多效性细胞因子，具有促炎和抗炎双重作用，参与了调节免疫反应、血细胞生成、上皮细胞及免疫细胞增殖和分化等。当IL-6表达失常时，其参与炎症免疫反应，导致自身免疫性疾病的发生。有研究证明，IL-6是银屑病细胞因子网络中的关键成分，参与了银屑病的发病，并且与浸润的细胞成分和皮肤基底角质形成细胞的增殖有关[18]。BENHADOU等[19]研究表明，角质形成细胞、免疫细胞和内皮细胞上VEGFA介导的银屑病表型大多数是角质形成细胞中VEGFA信号以FLT1/NRP1依赖的方式传递的结果。

赤芍治疗银屑病的GO功能富集分析主要涉及抗氧化反应、对无机物的应答、对氧化应激的反应等生物学过程；涉及转录调控复合物、RNA聚合酶Ⅰ转录调控复合物、分泌颗粒管腔等细胞组成；涉及转录激活因子结合、转录共调节因子结合、转录因子结合等分子功能。氧化应激是银屑病病理生理学的另一个重要因素，在银屑病中氧化还原失衡已经在皮肤细胞和系统中，以及在血浆和血细胞中[20]，从而加重皮损的发生。

赤芍治疗银屑病的KEGG通路富集分析效应机制主要与癌症通路、化学致癌-受体激活、化学致癌-活性氧、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、Th1细胞分化、IL-17信号通路、沙门氏杆菌传染病、麻疹、流体剪切应力与动脉粥样硬化、脂质与动脉粥样硬化等有关。在多条癌症通路中提示，银屑病与肿瘤存在着细胞过度增殖的相似性，且抑制细胞的能量供应亦能有效减轻银屑病皮肤增殖和炎性反应[21]。IL-17被认为是重要的免疫介质，不仅介导皮损的发展，而且介导银屑病相关共病的发生[20]。在与心血管疾病相关的流体剪切应力与动脉粥样硬化、脂质与动脉粥样硬化通路方面的证据表明，IL-17可能是心血管疾病和银屑病炎症之间的联系之一[22]。

本研究结果显示，赤芍有效成分包括鞣花酸、黄芩素、β-谷甾醇、菠菜甾醇和豆甾醇等，协同作用于与疾病相关的ESR1、HIF1A、IL-6、PGR、VEGFA等靶蛋白，调节癌症通路、化学致癌-受体激活、化学致癌-活性氧、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、Th1细胞分化、IL-17信号通路、沙门氏杆菌传染病、麻疹、流体剪切应力与动脉粥样硬化、脂质与动脉粥样硬化通路等来缓解抗氧化反应、对无机物的应答、对氧化应激的反应，调节激活因子结合及转录共调节因子等方式而发挥其治疗作用，充分发挥了中药多成分、多靶点、多通路治疗疾病的特点，初步分析了赤芍主要通过抗氧化反应和调控细胞炎性反应来发挥治疗银屑病的作用，为后续研究提供了理论参考依据。