基于网络药理学和分子对接技术分析高良姜治疗慢性萎缩性胃炎的作用机制

摘要：目的" 运用网络药理学和分子对接技术分析高良姜治疗慢性胃炎的作用机制。方法" 通过中药系统药理学数据库（TCMSP）获取高良姜的活性成分，筛选出高良姜作用靶点，构建中药调控网络。通过收集数据库中的慢性萎缩性胃炎相关基因，进行基因合并绘制VENN图。将得到的药物相关靶点与疾病相关靶点进行映射筛选得到相关交集靶点，并构建PPI网络，对其进行GO和KEGG富集分析。最后利用Vina软件进行分子对接实验验证进行可视化分析。结果" 通过网络药理学和分子对接技术获得高良姜活性成分13个，与慢性萎缩性胃炎的交集靶点85个，构建蛋白互作网络得出核心基因包括FOS、MYC、MAPK1等，核心药物成分主要包括槲皮素等。GO分析得出生物功能主要涉及对镉离子的反应等，KEGG分析得出高良姜治疗慢性萎缩性胃炎主要涉及到IL-17信号通路，TNF信号通路、Toll样受体信号通路等，以此调控胃黏膜细胞增殖与凋亡。进而发挥着治疗慢性萎缩性胃炎的效果，提高药物的治疗效果，降低毒副作用，为深入高良姜治疗慢性萎缩性胃炎的作用机制研究提供新思路。结论" 高良姜通过多成分、多靶点、多通路治疗慢性萎缩性胃炎，但仍需进一步实验或临床验证。

关键词：高良姜；慢性萎缩性胃炎；网络药理学；分子对接

中图分类号：R285" " " " " " " nbsp; " " " " " " " " " " " 文献标识码：A" " " " " " " " " " " " " " " DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.18.006

文章编号：1006-1959（2024）18-0031-06

Abstract：Objective" To analyze the mechanism of lesser galangal rhizome in the treatment of chronic gastritis by network pharmacology and molecular docking technology.Methods" The active components of lesser galangal rhizome were obtained through the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database （TCMSP）， and the target of lesser galangal rhizome was screened out to construct the regulation network of traditional Chinese medicine. By collecting the genes related to chronic atrophic gastritis in the database， the VENN map was drawn by gene merging. The obtained drug-related targets and disease-related targets were mapped and screened to obtain relevant intersection targets， and a PPI network was constructed to perform GO and KEGG enrichment analysis. Finally， Vina software was used to verify the molecular docking experiment for visual analysis.Results" Through network pharmacology and molecular docking technology， 13 active components of lesser galangal rhizome were obtained， and 85 targets were intersected with chronic atrophic gastritis. The protein interaction network was constructed to obtain the core genes including FOS， MYC， MAPK1， etc.， and the core drug components mainly include quercetin. GO analysis showed that biological functions mainly involved the response to cadmium ions. KEGG analysis showed that the pathway of lesser galangal rhizome in treatment of chronic atrophic gastritis mainly involved IL-17 signaling pathway， TNF signaling pathway， Toll-like receptor signaling pathway， etc.， in order to regulate the proliferation and apoptosis of gastric mucosal cells. In turn， it played a role in the treatment of chronic atrophic gastritis， improved the therapeutic effect of drugs， reduced toxic and side effects， and provided new ideas for further research on the mechanism of lesser galangal rhizome in the treatment of chronic atrophic gastritis.Conclusion" Lesser galangal rhizome through multi-component， multi-target and multi-pathway in treatment of chronic atrophic gastritis， but further experimental or clinical verification is still needed.

Key words：Lesser galangal rhizome;Chronic atrophic gastritis;Network pharmacology;Molecular docking

慢性萎缩性胃炎（chronic atrophic gastritis， CAG）是人体胃黏膜出现广泛性、局部性腺体减少、黏膜层发生萎缩、变薄情况，且黏膜肌层有变厚现象发生[1]，并伴有肠上皮化生和异型增生，是“炎癌转化”过程中的关键步骤[2]，发生胃癌的危险度增加，目前是被世界卫生组织公认为癌前病变。因此，在临床上越来越引起重视，治疗慢性萎缩性胃炎，可以抑制其向癌症的转化。西医主要为对症治疗，包括抑酸护胃、根除幽门螺杆菌等，主要针对于临床症状的缓解，对胃黏膜病变无特殊治疗，而中医药在本病的诊疗方面有着多年的积累[3]，不仅可以缓解症状，而且对胃黏膜有修复作用[4]。慢性胃炎的辨证论治包括脾胃虚寒证、胃阴亏虚证等。脾胃虚弱证的慢性萎缩性胃炎内镜下主要表现为胃黏膜苍白或灰白，黏膜下血管清晰可见，胃蠕动减弱等。针对脾胃虚弱证慢性萎缩性胃炎，高良姜与其他中药配伍可以有较好的疗效。高良姜是“十大广药”之一，也是药食两用的药材，为临床常用中药。《本草求真》谓：“良姜，同姜、附则能入胃散寒；同香附则能除寒祛郁。”故凡中焦寒凝，或冷物所伤，脘腹冷痛者，高良姜可与干姜相须而用，以增强温中止痛之效；若中虚而脘腹冷痛，高良姜可与人参、白术同用，以补虚温中止痛（《中华本草》）。因此高良姜在方剂配伍中的功效尤为重要。2007年，网络药理学（network pharmacology）概念首次提出。网络药理学技术利用节点和连接建立个体间连接的网络模型，并通过分析复杂网络的组成关系和特征来实现对生物的系统识别，预测药物可能的作用机制，被认为是一种具有成本效益的药物开发方法。本研究拟通过网络药理学及分子对接技术分析高良姜治疗慢性萎缩性胃炎的作用机制，为临床应用提供依据，并为后期实验及临床研究提供借鉴。

1资料与方法

1.1高良姜活性成分筛选及作用靶点获取" 使用中药系统药理学数据库（TCMSP，http：//tcmspw.com/tcmsp.php）。将“高良姜”作为关键词，输入至该数据库检索，得到高良姜所有活性成分，并设定口服生物利用度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.18为成分筛选条件，其中OB反映药物进入人体循环的药量比例，描述口服药物经胃肠道吸收，以及经过肝脏到达体循环血液中的药量占口服剂量的百分比。DL是指化合物与已知药物的相似性，药物包含一些特定的功能基团或者具有与大多数药物相同或相似的物理特征，二者为筛选药物活性成分的关键性参数[5，6]，筛选出具有较高生物学活性的成分，同时在TCMSP数据库中获取相关活性成分的靶蛋白，通过Uniprot数据库（http：//www.uniprot.org/）将得到的靶蛋白进行ID转换，转换为标准基因名。

1.2疾病靶点的检索与筛选" 在GeneCards（http：//gnecards.org/）、OMIM（https：// omim.org/）、PharmGkb（https：//www.pharmgkb.org/）和Drubank（https：//www.drugbank.ca/）数据库中以“chronic atrophic gastritis”为关键词进行检索和筛选慢性萎缩性胃炎靶点。其中在GeneCards数据库中score值越大，表明该靶点与疾病相关性越高，设定GeneCards数据库中score≥1的目标靶点为CAG靶点，其余3个数据库均选择全部的CAG靶点。综合以上数据库收集到疾病相关靶点基因，去除重复靶点基因，构建CAG疾病靶点数据库。

1.3绘制韦恩图" 将药物靶点和疾病相关基因进行交集，使用Venny（http：//bioinfogp. cnb. csic. es/tools/ venny）绘制韦恩图。

1.4构建中药调控网络" 将高良姜的活性成分与靶点和CAG的作用靶点导入Cytoscape（Version3.8.0），绘制出中药调控网络图（药物-活性成分-靶点-疾病网络图）。

1.5构建PPI网络" 将高良姜的靶基因导入String数据库（https：//string-db.org/），此数据库是蛋白质-蛋白质相互作用的数据库。将药物靶基因-疾病交集靶蛋白导入String数据库，获取并构建各个靶点间相互作用的（蛋白互作网络）网络关系图（Protein Protein Interaction Network，PPI network）。

1.6 GO生物学功能富集分析及KEGG信号通路富集分析" GO是对基因和蛋白功能进行限定和描述的数据库，使用术语对基因或者疾病进行描述[7]，使用DAVID数据库（https：//david. ncifcrf.gov）进行GO生物学功能富集分析及KEGG信号通路富集分析，使用Omicshare平台（https：//www.omicshare.com/tools/）及R语言将富集得到的结果绘制成气泡图和柱状图。

1.7分子对接" 进行分子对接首先准备小分子配体（药物成分）及蛋白受体（中药靶点），准备好分子和配体后即可进行分子对接。通过PubChem数据库下载相关化合物小分子配体2D的结构，利用ChemOffice对其进行优化，并将2D结构转化为3D结构；使用PDB数据库（http：//www.rcsb.org/）搜索与慢性萎缩性胃炎相关的MAPK1、FOS、MYC的蛋白结构，通过Uniprot搜索基因对应的蛋白名称，并下载蛋白受体相关结构，再通过PyMOL软件去除水分子和小分子配体；并导入AutoDockTools（ADT）软件转化为PDBQT文件，再确定活性口袋，最后使用Autodock Vina软件进行分子对接，将得到的构象导入Pymol软件中进行可视化分析。

2结果

2.1高良姜有效成分的筛选及作用靶点的获取" 通过数据库检索，获得高良姜130个有效成分，筛选得到13个主要有效成分（表1），并进行ID转换，转换为标准基因名。

2.2 CAG靶标基因获取及韦恩图绘制" 将“chronic atrophic gastritis”作为关键词分别在GeneCards、OMIM、PharmGkb和 Drugbank数据库得到的CAG疾病靶基因分别为798个、47个、162个及19个。经筛选及删掉重复基因后共得到CAG疾病相关靶基因共954个，并绘制CAG相关基因合并韦恩图。将药物靶点和疾病相关基因进行交集绘制韦恩图（图1），得到共同靶点85个。

2.3构建中药调控网络图" 将高良姜的活性成分与靶点和CAG相关基因靶点取交集后得到85个，并将交集后得到的共同靶点作为桥梁构建中药调控网络，绘制可视化中药调控网络（图2），展示之间的关系。

2.4构建PPI网络图，筛选核心靶点" 将高良姜靶基因与疾病相关基因交集后得到的85个交集基因导入String数据库，获取各个靶点间蛋白互作网络关系图，并将Score≥0.9进行筛选过滤，最后得到过滤筛选后的PPI图（图3），通过Betweenness、Closeness、Degree、Eigenvector、LAC、Network重新分析计算并按照中位值进行过滤大于中位值保留，小于中位值则删除，最终得到核心基因FOS、RELA、MYC、HIF1A、TP53、MAPK1及主要活性成分quercetin（槲皮素）。

2.5 GO功能富集分析与KEGG通路富集分析" 构建好调控网络后，将高良姜中活性成分基因进行GO富集分析，分别从生物过程（biological process， BP）、细胞组分（cellular component， CC）和分子功能（molecular function， MF）的角度进行功能注释。在P值过滤及校正P＜0.05条件下，根据基因富集数目与显著程度筛选出BP、CC及MF排名前10条功能注释绘制气泡图（图4）。构建好调控网络后，将交集信息进行KEGG富集通路分析，经过滤筛选出前20条通路绘制柱状图（图5），主要涉及的通路：IL-17信号通路，TNF信号通路、Toll样受体信号通路等信号通路。

2.6分子对接" 将关键活性成分结构与蛋白结构进行分子对接，得到最优模型构象，并将结合能绝对值最高的构象导入Pymol软件进行可视化分析，最终得到分子对接结果（图6）。均存在稳定的结合位点，提示核心靶点与主要有效成分可以实现理论上的空间对接。

3讨论

慢性萎缩性胃炎是一种症候复杂多变的疾病，属于中医“吐酸”“胃痛”“嘈杂”的范畴，今中医普遍以“胃痞”的病名来阐述该病病症[8]。慢性胃炎辨证论治分为６个证型：“肝胃气滞证”“肝胃郁热证”“脾胃虚弱证”“脾胃湿热证”“胃阴不足证”和“胃络瘀血证”。高良姜可治疗“脾胃虚弱证”慢性胃炎。目前，CAG发病率仍然较高，若CAG不及时治疗，有增加患癌的风险。因此，治疗慢性萎缩性胃可以抑制“炎癌转化”。

研究表明[9]，高良姜中主要含有黄酮类、二苯基庚烷类及挥发油类成分，具有抗肿瘤、抗氧化和保护胃黏膜等作用。可见高良姜对CAG有较好的疗效。为了更加全面有效的了解治疗作用，本研究采用网络药理学及分子对接对其活性成分、靶蛋白及作用通路等进行相关研究。通过检索，槲皮素为高良姜主要活性成分。目前研究表明[10，11]，槲皮素可以调节胃细胞增殖和凋亡的平衡，还可以保护胃上皮细胞免受氯化物的损伤，并调节胃平滑肌舒张功能，因此在治疗慢性胃炎等方面有潜在的价值。PPI网络提示，核心基因包括MYC、HIF1A、TP53、FOS、MAPK1、RELA。MYC即骨髓细胞瘤病毒癌基因同源物（myelocytomatosis viral oncogene homolog），是研究最广泛的癌症基因之一，参与多种不同类型癌症的形成。MYC癌基因家族由C-MYC、N-MYC和L-MYC三个成员组成[12，13]。FOS基因最早于1983年被克隆表达，并已证实FOS与肺癌、口腔癌等多种恶性肿瘤成正相关，但在胃癌中的作用并不明确。丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）是一组能被不同的细胞外刺激，如细胞因子、神经递质、激素、细胞应激及细胞黏附等激活的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。研究发现[14，15]，MAPK1的激活和过表达能够促进肿瘤细胞的迁移和侵袭，增加细胞生存能力及参与上皮间质转化。

GO、KEGG富集分析中，GO富集分析从BP角度得出细胞对镉离子的反应、对内毒素的反应、肿瘤坏死因子对细胞的反应等；从MF方面主要是酶结合、蛋白质同源二聚活性、泛素蛋白连接酶结合等功能；涉及的CC细胞基膜、细胞表面、大分子复合物等。KEGG分析显示，高良姜治疗CAG主要涉及的通路有IL-17信号通路，TNF信号通路、Toll样受体信号通路等信号通路，且细胞因子-受体相互作用通路、PI3K-Akt信号通路、TNF信号通路、JAK-STAT信号通路等多个通路均与CAG有一定联系[16]。TNF信号通路：慢性萎缩性胃炎是胃癌的最主要的癌前病变[17]，而TNF家族是炎症发生和肿瘤启动的重要因子，也是CAG治疗药物的重要靶点群[18]，参与其中的炎症因子主要为TNF-α等。TNF-α是其中主要的免疫调节因子，通过与受体结合、介导细胞凋亡等起到关联作用。Song X等[19]研究显示，幽门螺杆菌感染和TNF-α均能诱导Wnt10a和Wnt10b（Wnt家族成员）在胃癌细胞中表达，诱导胃癌发生。JAK-STAT信号通路在消化系统炎症疾病及肿瘤中的作用是目前研究热点，其主要由白介素受体家族、干扰素受体家族等上游因子激活，可影响肿瘤的发生、发展和转移[20]。此外，细胞因子-受体相互作用通路、PI3K-Akt信号通路等多个通路均与CAG有关，且分子对接提示核心靶点与主要有效成分可以实现理论上的空间对接。体现了中医可以通过多个途径达到治疗的目的。

综上所述，基于网络药理学技术和分子对接技术初步研究了高良姜治疗“脾胃虚弱”证CAG的作用机制，对高良姜活性成分、作用靶点及疾病作用靶点等获取及分析，得到与疾病交集靶点，构建PPI网络，选出核心靶点，并进一步进行GO富集分析及KEGG富集分析，最后进行分子对接分析。通过以上研究分析高良姜通过多成分、多靶点、多通路治疗慢性萎缩性胃炎，但网络药理学及分子对接技术尚未有明确的规范分析，在软件、数据库及计算方法中可有不同，故分析结果可能存在差异，需要进一步的实验研究及临床研究来验证。

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收稿日期：2023-10-10；修回日期：2023-10-20

编辑/肖婷婷

基金项目：1.云南省“兴滇英才支持计划”名医项目（编号：XDYC-MY-2022-0007）；2.云南省科技厅科技计划项目（云南省基础研究计划编号：202301AY070001-225；云南省基础研究专项编号：202301AU070131）

作者简介：刘界宇（1998.2-），男，山东青岛人，硕士研究生，主要从事消化系统疾病研究

通讯作者：张帆（1971.11-），女，云南昆明人，硕士，主任医师，硕士生导师，主要从事消化系统疾病研究