基于網(wǎng)絡(luò)藥理學的桂枝甘草湯治療心律失常的作用機制研究

郝俊杰，王 濤

（成都中醫(yī)藥大學藥學院，成都 611137）

基于網(wǎng)絡(luò)藥理學的桂枝甘草湯治療心律失常的作用機制研究

郝俊杰，王 濤

（成都中醫(yī)藥大學藥學院，成都 611137）

目的：利用網(wǎng)絡(luò)藥理學技術(shù)預測中藥復方桂枝甘草湯治療心律失常的作用機制。方法：通過TDT數(shù)據(jù)庫獲取桂枝甘草湯相關(guān)活性成分的化學結(jié)構(gòu)；通過HIT和TTD數(shù)據(jù)庫篩選桂枝甘草湯的作用靶點，建立靶點數(shù)據(jù)集；OMIM數(shù)據(jù)庫篩選心律失常相關(guān)的靶標；PPI數(shù)據(jù)庫構(gòu)建桂枝甘草湯和心律失常的交互靶標；用Cytoscape軟件構(gòu)建“成分-靶點-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)果：篩選出桂枝甘草湯中41個活性成分和共同直接作用的45個蛋白靶點；通過度、介度中心度、接近中心度等網(wǎng)絡(luò)拓撲特征評價篩選出與桂枝甘草湯在心律失常方面作用最相關(guān)靶標，利用KEGG數(shù)據(jù)庫對入選靶標進行相關(guān)通路富集，篩選出37條通路在心律失常方面具有作用。結(jié)論：通過網(wǎng)絡(luò)藥理學預測了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍治療心律失常的體內(nèi)作用機制，為其活性成分研究和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)藥理學；桂枝甘草湯；心律失常；機制

桂枝甘草湯出自張仲景《傷寒論》“發(fā)汗過多，其人叉手自冒心，心下悸，欲得按者，桂枝甘草湯主之”。桂枝甘草湯用于治療“心悸”等相關(guān)病證的基礎(chǔ)方，該方現(xiàn)代臨床多應(yīng)用于心血管系統(tǒng)疾病中凡經(jīng)中醫(yī)辨證分型屬于心陽虛證候者，以該方為基礎(chǔ)方加減使用，可獲滿意療效。臨床報道和藥理研究表明本方對不同類型心律失常具有較好的療效〔1-3〕。

桂枝甘草湯由甘草和桂枝兩味中藥配伍組成，由于其化學成分復雜，治療心律失常的作用機制尚不明確，網(wǎng)絡(luò)藥理學通過分析基因、蛋白、疾病、藥物等數(shù)據(jù)庫與實驗室獲得的真實數(shù)據(jù)，融合系統(tǒng)生物學、多向藥理學、計算生物學、網(wǎng)絡(luò)分析等多學科的技術(shù)和內(nèi)容，從系統(tǒng)、整體的角度構(gòu)建多層次網(wǎng)絡(luò)，去探索藥物與疾病間的關(guān)聯(lián)性〔4-6〕。利用網(wǎng)絡(luò)藥理學來預測多成分、多途徑、多靶點、協(xié)同作用的中藥復方及配伍作用機制具有天然的優(yōu)勢。本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學研究方法構(gòu)建桂枝甘草湯的“疾病-基因-藥物”網(wǎng)絡(luò)，對桂枝與甘草配伍治療心律失常的作用機制及活性成分進行預測，以期為尋找其有效成分和作用機制及臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 方法

1．1數(shù)據(jù)的建立通過中藥臺灣數(shù)據(jù)庫（TDT，http：∕tcm．cmu．edu．tw∕）獲得桂枝和甘草所含的化學成分結(jié)構(gòu)，再依據(jù)相似性比較通過中草藥活性成分數(shù)據(jù)庫（HIT，http：∕lifecenter．sgst．cn∕hit∕）和治療靶點 數(shù) 據(jù) 庫（TTD，http：∕bidd．nus．edu．sg∕group∕cjttd∕）篩選靶點，建立桂枝甘草湯中藥靶點數(shù)據(jù)集。通過人類基因和基因表型綜合數(shù)據(jù)庫（OMIM，http：∕∕www．omim．org∕）篩選其治療心律失常的基因和蛋白靶點，建立心律失常靶點數(shù)據(jù)集。人類的靶點連接蛋白通過交互蛋白數(shù)據(jù)庫（http：∕dip．doe-mbi．ucla．edu）獲得。為了便于統(tǒng)一分析，以上所有靶點均轉(zhuǎn)化成蛋白編號ID格式。

1．2網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建為了更合理地闡明桂枝甘草湯中化學成分與心律失常靶點之間的關(guān)系，我們對其進行網(wǎng)絡(luò)藥理學分析。通過PPI（http：∕www．genome．jp∕kegg∕）分析，將桂枝甘草湯中桂枝和甘草的化學成分、成分對應(yīng)的靶點、心律失常對應(yīng)的靶點和交互蛋白對應(yīng)的靶點連接成“成分-靶點-疾病”網(wǎng)絡(luò)。利用Cytoscape 2．8．3軟件將以上網(wǎng)絡(luò)進行可視化分析，每個點的度、接近中心度兩個拓撲參數(shù)通過CentiScaPe 1．2進行評估，選擇以上兩個拓撲參數(shù)值滿足分別大于所有點中位數(shù)值2倍的靶點，作為桂枝甘草湯治療心律失常的目的靶點。

2 結(jié)果

2．1藥物靶點和疾病靶點數(shù)據(jù)的篩選基于數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法，共篩選出桂枝甘草湯中41個化學成分和45個共同作用靶點蛋白，1 146個交互蛋白。

2．2“藥物-靶點-疾病”之間交互網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)藥理學預測出桂枝甘草湯治療心律失常的交互網(wǎng)絡(luò)，采用不同的形狀圖形使其可視化后，讓我們更清晰直觀地看出化合物與疾病靶點之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。其中方形代表藥物與疾病共同作用的靶點，也是桂枝甘草湯治療心律失常的最重要的靶點蛋白；圓點代表藥物與疾病潛在的交互作用靶點；三角形代表桂枝甘草湯中的被預測出的活性化合物。見圖1。

圖1“成分-靶點-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖

2．3桂枝甘草湯治療心律失常的直接作用靶點拓撲參數(shù)分析通過對Cytoscape 2．8．3軟件整合的“成分-靶點-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)分析，得出在桂枝甘草湯活性成分和心律失常相關(guān)的334個直接作用靶點和45個共有蛋白靶點，這45個靶點可能是桂枝甘草湯治療心律失常的最相關(guān)蛋白靶點。對這45個蛋白靶標進行拓撲參數(shù)計算。見表1。2．4桂枝甘草湯中藥物治療相關(guān)疾病的KEGG通路分析經(jīng)CentiScaPe 1．2對網(wǎng)絡(luò)中所有點的拓撲參數(shù)（度、介度中心度和接近中心度）進行分析，得出 3 個拓撲參數(shù)中位數(shù)分別為：1．000、0．000 和0．196。我們選擇靶點中每個靶點的度拓撲參數(shù)值大于中位數(shù)2倍的靶點作為桂枝甘草湯治療心律失常的重要靶點蛋白，對滿足條件的靶點在KEGG通路富集分析中，篩選出37條通路與桂枝甘草湯中藥物治療相關(guān)疾病相關(guān)。見表2。

表1 桂枝甘草湯治療心律失常的直接作用靶點相關(guān)拓撲參數(shù)

表2 桂枝甘草湯治療心律失常的相關(guān)通路富集

3 討論

中藥復方藥味較多，成分復雜，具有多靶點、多作用途徑、多功能的特點。復方作用機制和配伍機制較難分析，本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學分析構(gòu)建了“成分-靶點-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖，篩選出桂枝甘草湯的41個活性成分和45個共同作用的蛋白，37條通路與心律失常有關(guān)，這些結(jié)果反映了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的作用機制，通過進一步文獻調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)相關(guān)度較高的預測通路均得到實驗證實，如NF-kappa B信號通路〔7〕，TNF信號通路〔8〕，MAPK 信號通路〔9〕，Toll樣受體〔10〕和PI3K-Akt信號通路〔11〕等，在心律失常中發(fā)揮了重要作用。進一步尋找其活性成分和研究復方的作用機制及其配伍機制。本文初步揭示了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的多維調(diào)控作用，以期為尋找其有效成分和作用機制及臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

〔1〕齊麗娟，于建國．桂枝甘草湯加味治療緩慢型心律失常86例〔J〕．內(nèi)蒙古中醫(yī)藥，2016，35（8）：46-47．

〔2〕謝凌鵬，袁立霞，周楚瑩，等．桂枝甘草配伍治療心律失常淺析〔J〕．江蘇中醫(yī)藥，2015，47（4）：57-58．

〔3〕李冀，趙偉國，李勝志，等．桂枝甘草湯及其提取物組分抗心律失常作用的實驗研究〔J〕．中醫(yī)藥信息，2009，26（4）：41-43．

〔4〕張彥瓊，李梢．網(wǎng)絡(luò)藥理學與中醫(yī)藥現(xiàn)代研究的若干進展〔J〕．中國藥理學與毒理學雜志，2015，29（6）：883-892．

〔5〕李梢，張博．中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學：理論、方法與應(yīng)用（英文）〔J〕．中國天然藥物，2013，11（2）：110-120．

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〔8〕肖華，陳志堅，廖玉華，等．TNF-α早期表達在大鼠急性心肌梗死室性心律失常發(fā)生中的作用及機制研究〔J〕．中國免疫學雜志，2008，24（1）：75-78．

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（責任編輯 李 楊）

A Network Pharmacology-based Study on the Mechanism of Guizhi Gancao Soup for the Treatment of Arrhythmia

Hao Junjie,Wang Tao
（College of Pharmacy,Chengdu University of TCM,Chengdu 611137,China）

Objective:To predict the mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia by using the technique of network pharmacology．Methods:TDT database was used to screen the chemical composition of Guizhi Gancao Soup．The HIT and TTD database was used to predict the targets of the Soup;OMIM database was applied to screen the targets of arrhythmia;PPI database established the interaction between the drug target and the disease target．The“compound-target-disease”complex network diagram was constructed by the use of the Cytoscape software．Results:We screened 41 active ingredients in Guizhi Gancao Soup which had a direct effect on 45 targets．Targets of Guizhi Gancao Soup were selected,which played an important role in the anti-arrhythmia process by using such network topological parameters as Degree,Betweenness Centrality and Closeness Centrality．In the“component-targetdisease”network of Guizhi Gancao Soup,the targets which achieve the standard were enriched by the KEGG database;37 signal pathways were connected with the anti-arrhythmia effects．Conclusion:The mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia is predicted by the use of the network pharmacology,which provides the theoretical basis for its clinical application．

network pharmacology;Guizhi Gancao Soup;anti-arrhythmia;mechanism

R96

A

2096-2266（2017）10-0001-04

10．3969 ∕j．issn．2096-2266．2017．10．001

2017-09-11

2017-09-24

郝俊杰，博士研究生，主要從事中藥品種鑒定和質(zhì)量控制研究．