基于網絡藥理學的魚腥草治療支氣管炎作用機制研究

王韌 樊啟猛 李文姣 陳思陽 劉惠 賀鵬 李海英 劉文龍 賀福元

摘要：目的? 運用網絡藥理學方法篩選魚腥草治療支氣管炎的有效成分和作用靶點，探究其成分-靶點-疾病的關系。方法? 運用中藥系統藥理學數據庫與分析平臺和文獻檢索收集魚腥草化學成分并篩選活性成分，多個數據庫聯用檢索查詢成分和疾病對應的靶點，并利用Cytoscape3.5.1軟件構建成分靶點-疾病靶點的可視化網絡拓撲關系圖，對成分靶點與疾病靶點進行可視化分析，通過基因功能富集平臺GATHER分析靶點功能及機制通路。結果? 篩選出魚腥草活性成分12個，得到可作用于支氣管炎靶點42個。根據可視化網絡拓撲圖信息，得到關于魚腥草治療支氣管炎5個核心靶點CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR。GATHER篩選結果提示，魚腥草的關鍵靶標富集到γ-六氯環己烷降解、脂肪酸代謝、補體和凝血級聯等8條通路。結論? 魚腥草可能主要通過抗病反應、免疫反應、生物刺激反應等發揮治療支氣管炎的作用。

關鍵詞：網絡藥理學;魚腥草;支氣管炎;靶點;通路

中圖分類號：R259.622.1;R285??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1005-5304（2019）10-0091-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.10.020????? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Objective To identify the active constituents and targets of Houttuyniae Herba on bonchitis using the method of network pharmacology; To explore the relationship among “component-target-disease”. Methods TCM Systems Pharmacology Database and Analysis Platform was used and related literature was collected to screen out the active constituents of Houttuyniae Herba. Multiple databases were used to search the targets of the constituents and the disease， and Cytoscape3.5.1 software was used to construct a visual network topological relationship map of the target-disease target， and the constituent targets and the disease targets were visually analyzed. The target function and mechanism pathway were determined through the gene function enrichment platform GATHER. Results Twelve active constituents of Houttuyniae Herba were screened out and 42 related targets were obtained which could act on bronchitis. From the visual network topology map， five core targets， including CD19， CD79A， TNFRSF13C， NFKB1 and EGFR of Houttuyniae Herba were found. The GATHER database suggested that key targets of Houttuyniae Herba were enriched into 8 pathways， including γ-hexachlorocyclohexane degradation， fatty acid metabolism， complement and coagulation cascades. Conclusion Houttuyniae Herba mainly exerts its effects on bonchitis via anti-disease reaction， immune response and bio-stimulatory reaction.

Keywords： network pharmacology; Houttuyniae Herba; bronchitis; targets; pathways

魚腥草為三白草科植物蕺菜Houttuynia cordata Thunb.的新鮮全草或干燥地上部分，其性味辛、微寒，具有清熱解毒、消腫排膿、利尿通淋等功效，常用于腫癰吐膿、痰熱喘咳、熱痢熱淋、癰腫瘡毒[1]。藥理學研究表明，魚腥草具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗腫瘤、提高免疫力等作用[2-4]。近年來，魚腥草抗菌、抗病毒、抗炎作用被用于治療支氣管炎，相較于化學藥物治療，具有療效好、不良反應少等優勢[5-7]，但尚未闡明其藥理作用機制。本研究采用網絡藥理學方法，嘗試從分子角度分析魚腥草治療支氣管炎的作用機制，為其臨床應用提供依據。

1? 資料與方法

1.1? 魚腥草活性成分收集與篩選

利用中藥系統藥理學數據與分析平臺（TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、天然產物數據庫（TCMID，https：//omictools.com/）并結合本實驗室前期數據構建魚腥草成分數據庫。通過中國知識資源總庫（CNKI）、PubMed進行文獻檢索，篩選魚腥草主要藥效成分。

1.2? 疾病靶點獲取

將支氣管炎（bronchitis）作為關鍵信息輸入人類表型本體數據庫（HPO，http：//human-phenotype-ontology. github.io/），刪除重復值，得到疾病靶點42個。

1.3? 網絡拓撲構建與分析

通過Chemspider（http：//www.chemspider.com）、Chemicalbook（https：//www.chemicalbook.com）和愛化學（http：//www.ichemistry.cn）數據庫對已篩選出的化學成分進行規范命名，將規范化命名后的成分導入STICH數據庫（http：//stitch.embl.de/），設置條件為Homo Sapiens，orgnism項下選擇homo sapiens，得到成分靶點。將魚腥草成分靶點和支氣管炎疾病靶點上傳至STRING數據庫（https：//string-db.org/），得到蛋白相互作用關系，利用Cytoscape3.5.1軟件建立可視化網絡拓撲圖。

1.4? 關鍵靶點GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER（http：//gather.genome.duke.edu/）在線分析工具對魚腥草成分靶點和支氣管炎疾病靶點進行GO本體分析和KEGG信號通路分析，選擇其中差異有統計學意義（P<0.000 1、P<0.01）的條目，得到關鍵核心靶標參與的關鍵通路信息。

2? 結果

2.1? 化學成分篩選與靶點預測

TCMSP的篩選原則為類藥性原則。根據TCMSP靶點篩選指南，設定口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18，獲得魚腥草7個潛在活性成分。因魚腥草治療支氣管炎以揮發油類成分為主，而TCMSP篩選可能將部分藥效成分過濾，故結合文獻檢索魚腥草主要藥效成分[8-10]，將甲基正壬酮、魚腥草素、蘆丁、綠原酸、金絲桃苷共5個活性成分納入魚腥草成分指標，共得到12個活性成分。通過STICH數據庫將魚腥草潛在活性成分對應的靶點列為活性靶點，刪除重復數據，得到成分靶點16個。

2.2? 成分靶點-疾病靶點網絡分析

利用Cytoscape3.5.1軟件構建成分靶點-疾病靶點網絡圖，見圖1。該網絡圖中包含藥物靶點7個，疾病靶點34個，其他靶點2個，共43個節點、73條邊。每個節點Degree表示網絡中與節點相連的路線的條數，節點大小與Degree成正比，面積越大代表此靶點與其他靶點聯系越緊密。根據網絡節點的Degree和中介中心度等拓撲學性質篩選核心節點進行分析，節點與其他節點連接較多的靶點在整個網絡中起橋梁作用，很可能就是關鍵的化合物或靶點。見表1。魚腥草治療支氣管炎核心靶點有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。

2.3? GO分析和KEGG通路分析

利用GATHER在線分析工具對魚腥草治療支氣管炎的43個關鍵靶點進行GO本體分析和KEGG通路富集分析。

GO分析結果顯示，魚腥草治療支氣管炎的關鍵靶點基因功能信息涉及Organismal physiological process（有機生理過程）、Defense response（抗病反應）、Immune response（免疫反應）、Response to biotic stimulus（生物刺激反應）、Response to stimulus（刺激反應）等生理過程，見表2。

KEGG通路分析結果顯示，魚腥草治療支氣管炎KEGG通路富集于8個信號通路中，分別與Gamma-Hexachlorocyclohexane Degradation（γ-六氯環己烷降解）、Fatty acid metabolism（脂肪酸代謝）、Complement and coagulation cascades（補體和凝血級聯）、Tryptophan metabolism（色氨酸代謝）、Apoptosis（細胞凋亡）、Toll-like receptor signaling pathway（Toll樣受體信號通路）、Calcium signaling pathway（鈣離子信號通路）等多條通路有關，見表3。

根據以上分析結果，結合文獻報道，魚腥草治療支氣管炎可能通過抗炎、免疫刺激、抗病毒等[11-13]機制發揮作用。

3? 討論

中藥成分復雜、配伍靈活的特點使其在慢性疾病（心腦血管疾病、高血壓、糖尿病等）的治療中與西藥相比具有較大優勢[14]，但其局限性在于起效較慢、作用機制不明確。伴隨著網絡藥理學的興起，大數據分析和“多成分-多靶點”研究方法的廣泛應用，為中藥作用機制研究提供了新的方法[15-17]。

本研究借助于網絡藥理學和網絡分析，進行了“成分靶點-疾病靶點”網絡拓撲學分析，構建了蛋白質與蛋白質相互作用網絡。魚腥草治療支氣管炎核心靶點有CD19、CD79A、TNFRSF13C、NFKB1、EGFR等。CD19是一種B淋巴細胞抗原蛋白，CD79A是一種B細胞抗原受體復合物蛋白α鏈相關的蛋白，2個靶點都在B淋巴細胞的抗原抗體反應中起到重要作用[18-20]。Hoon等[21]通過對由淋巴細胞癌引起的間質性肺炎患者研究，發現CD19和CD79A在患者體內呈陽性表達，提示可能是CD19、CD79A激發了B淋巴細胞抗原抗體反應，是產生炎癥反應的原因之一。TNFRSF13C是腫瘤壞死因子受體超家族成員之一，能與B細胞TNFSF13B、TALL1、BAFF、BLyS受體特異性結合，進而促進成熟B細胞的存活和B細胞反應[22]。Liu等[23]通過實驗表明，禽傳染性支氣管炎病毒（Avian infectious bronchitis virus，IBV）誘導的miRNA可通過下調IRAK2和TNFRSF18，且與病毒致病有關，能作為預防IBV發病的重要手段之一。NFKB1是NF-κ-p p105一個亞基，幾乎存在于所有細胞類型中，是一系列信號轉導事件的終點，與細胞生長、腫瘤發生和細胞凋亡緊密相連[24]。對肺損傷和癌癥患者的研究表明，表皮生長因子受體的異常激活可導致機體內惡性細胞增加生存、增殖、侵襲和轉移[25-26]。

結合KEGG數據庫對信號通路注釋分析，本研究發現魚腥草治療支氣管炎的關鍵靶標基因功能信息主要涉及4個生理過程和8條通路。其中細胞凋亡、Toll樣受體信號通路都與炎癥密切相關，推測這2個通路在魚腥草治療支氣管炎中發揮重要作用。建議后期研究應注重對預測的關鍵靶標和通路進行相關藥理實驗驗證，以期為魚腥草治療支氣管炎研究提供實驗基礎。

參考文獻：

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2015：224.

[2] 李秀清.中藥魚腥草的現代藥理研究[J].黑龍江醫藥，2014，27（4）：865-868.

[3] 劉敏，蔣躍平，劉韶.魚腥草中生物堿類化學成分及其生物活性研究進展[J].天然產物研究與開發，2018，30（1）：141-145，133.

[4] 陳婧，方建國，吳方建，等.魚腥草抗炎藥理作用機制的研究進展[J].中草藥，2014，45（2）：284-289.

[5] SHINGNAISUI K， DEY T， MANNA P， et al. Therapeutic potentials of Houttuynia cordata Thunb. against inflammation and oxidative stress：A review[J]. Journal of Ethnopharmacology，2018，220：35-43.

[6] 胡義凱.小青龍湯聯合西藥治療慢性支氣管炎急性發作隨機平行對照研究[J].實用中醫內科雜志，2017，31（4）：53-55.

[7] LI J J， CHEN G D， FAN H X， et al. Houttuynoid M， an anti-HSV active houttuynoid from Houttuynia cordata featuring a bis-houttuynin chain tethered to a flavonoid core[J]. Journal of Natural Products，2017，80（11）：3010-3013.

[8] 許貴軍，李志軍，王琦，等.魚腥草的抗炎活性成分[J].中國藥科大學學報，2016，47（3）：294-298.

[9] DU L V， JIA L， HUI L， et al. Analysis of chemical constituents and antioxidant activity of essential oil from Houttuynia cordata[J]. Storage & Process，2016，16（6）：120-124.

[10] ASAKAWA Y， TOMIYAMA K， SAKURAI K， et al. Volatile compounds from the different organs of Houttuynia cordata and Litsea cubeba （L. citriodora）[J]. Journal of Oleo Science，2017，66（8）：889-895.

[11] 唐洪屈.基于TGF-β1/Smad3與EGF信號通路探討大鼠肺病模型對腸的影響及其病理傳變機制[D].成都：成都中醫藥大學，2013.

[12] 王海英，劉良宵，吳福玲，等.γ-促分泌酶抑制劑阻斷Notch信號通路對毛細支氣管炎模型大鼠氣道炎癥的影響[J].現代免疫學，2017，37（4）：308-312.

[13] 聶倩云.炎癥因子介導cAMP-PKA通路作用下VSMCs表達骨相關蛋白與CAS斑塊鈣化的相關性研究[D].重慶：重慶醫科大學，2017.

[14] 梁煜，胡勇.中藥復方治療糖尿病及其慢性并發癥用藥規律探討[J].江蘇中醫藥，2008，40（12）：87-88.

[15] 李梢.網絡靶標：中藥方劑網絡藥理學研究的一個切入點[J].中國中藥雜志，2011，36（15）：2017-2020.

[16] SHAO L I， ZHANG B. Traditional Chinese medicine network pharmacology：theory， methodology and application[J]. Chinese Journal of Natural Medicines，2013，11（2）：110-120.

[17] LIU C X， LIU R， FAN H R， et al. Network pharmacology bridges traditional application and modern development of traditional Chinese medicine[J]. Chinese Herbal Medicines，2015，7（1）：3-17.

[18] GHOSH A， SMITH M， JAMES S E， et al. Donor CD19 CAR T cells exert potent graft-versus-lymphoma activity with diminished graft- versus-host activity[J]. Nature Medicine，2017，23（2）：242-249.

[19] DONG S， LIN C， CHEN Y， et al. Primary hepatic extranodal marginal zone B-cell lymphoma of mucosa-associated lymphoid tissue type：A case report and literature review[J]. Medicine， 2017，96（13）：e6305.

[20] ADAMS H， LIEBISCH P， SCHMID P， et al. Diagnostic utility of the B-cell lineage markers Cd20， Cd79a， Pax5， and Cd19 in paraffin-embedded tissues from lymphoid neoplasms[J]. Appl Immunohistochem Mol Morphol，2009，17（2）：96-101.

[21] HOON P K， SEOG K S， HEE C M， et al. A case of pulmonary MALT lymphoma arising from lymphocytic interstitial pneumonitis[J]. Tuberculosis & Respiratory Diseases，2012，73（2）：115-121.

[22] KUTUKCULER N， GULEZ N， KARACA N E， et al. Three different classifications， B lymphocyte subpopulations， TNFRSF13B， （TACI）， TNFRSF13C， （BAFF-R）， TNFSF13， （APRIL） gene mutations， CTLA-4， and I COS， gene polymorphisms in Turkish patients with common variable immunodeficiency[J]. Journal of Clinical Immunology，2012，32（6）：1165-1179.

[23] LIU H， YANG X， ZHANG Z K， et al. miR-146a-5p promotes replication of infectious bronchitis virus by targeting IRAK2 and TNFRSF18[J]. Microb Pathog，2018，120：32-36.

[24] CARTWRIGHT T， PERKINS N D， WILSON C. NFKB1：a suppressor of inflammation， ageing and cancer[J]. Febs Journal，2016，283（10）：1812.

[25] MOK T S， WU Y L， AHN M J， et al. Osimertinib or platinum- pemetrexed in EGFR T790M-positive lung cancer[J]. N Engl J Med， 2017，376（7）：629-640.

[26] GOLDKORN T， FILOSTO S. Lung injury and cancer：Mechanistic insights into ceramide and EGFR signaling under cigarette smoke[J]. American Journal of Respiratory Cell & Molecular Biology， 2010，43（3）：259-268.

（收稿日期：2018-10-19）

（修回日期：2019-01-10;編輯：陳靜）