燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的藥理機制研究

吳灃 彭金香

摘要?目的：利用網絡藥理學研究燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的藥理機制。方法：采用TCMSP等檢索燈盞細辛膠囊的活性成分，并且得到其燈盞細辛膠囊活性成分對應的靶點;然后通過PharmGKB、Genecards2個數據庫檢索缺血性腦卒中相關靶點，使用METASCAPE軟件對兩者取交集的49個靶點進行GO注釋分析和KEGG通路分析。采用Cytoscape 3.7.1軟件建立活性成分-靶點-通路網絡模型。結果：燈盞細辛膠囊可能通過補體和凝血級聯通路、HIF-1信號通路、PI3K-Akt信號通路、FoxO信號通路、核因子-κB信號通路、脂肪細胞因子信號通路等多個通路治療缺血性腦卒中。結論：燈盞細辛膠囊體現了中藥多成分、多靶點、多通路的特點，為進一步闡釋燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的藥理機制提供了理論依據。

關鍵詞?網絡藥理學;燈盞細辛膠囊;缺血性腦卒中;黃芩素;槲皮素;毛地黃黃酮;山柰酚;信號通路

Abstract?Objective：To study the pharmacological mechanism of Dengzhan Xixin Capsule in the treatment of ischemic stroke by network pharmacology.Methods：The active components of Dengzhan Xixin Capsules were retrieved by TCMSP and the corresponding targets were obtained.Then，through PharmGKB and Genecards，the 2 databases were used to search for ischemic stroke-related targets，and METASCAPE software was used to perform GO annotation analysis and KEGG pathway analysis on the 49 targets where the 2 intersect.Cytoscape 3.7.1 software was used to establish the active ingredient-target-channel network model.Results：Dengzhan Xixin Capsules may treat ischemia through multiple pathways such as complement and coagulation cascade pathway，HIF-1 signaling pathway，PI3K-Akt signaling pathway，FoxO signaling pathway，NF-kappa B signaling pathway，and adipokine signaling pathway.Conclusion：Dengzhan Xixin Capsules embody the characteristics of multiple ingredients，multiple targets and multiple pathways of traditional Chinese medicine，which provides a theoretical basis for further elucidating the pharmacological mechanism of Dengzhan Xixin Capsules in the treatment of ischemic stroke

Keywords?Network pharmacology; Dengzhan Xixin Capsules; Ischemic stroke; Baicalein; Quercetin; Luteolin; Kaempferol; Signal pathway

中圖分類號：R289.5文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.17.008

中藥在治療缺血性腦卒中（Cerebral Ischemic Stroke，CIS）方面具有多組分，多靶點，整體調節優勢，已成為防治缺血性腦卒中的重要組成部分。燈盞細辛膠囊是由燈盞細辛組成。具有活血化瘀的作用。燈盞細辛膠囊的藥理學機制包括降低血液黏稠度，抑制血小板聚集，抗缺血及灌注損傷，清除氧自由基、抗氧化，改善腦微循環及器官血流動力學等多方面作用等[1-2]。多靶點傳統中藥可能對缺血性腦卒中更有效。燈盞細辛膠囊的功效已經在臨床實踐中廣泛應用，燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的機制尚不清楚。

網絡藥理學作為一種系統的方法，能夠幫助分析傳統中藥和疾病之間的藥理數據。網絡藥理學將生物學特征與化學結構特征聯系起來，并組建網絡模型，有助于深入分析涉及藥物藥理作用的成分[3]。基于網絡藥理學的方法能幫助我們對中成藥燈盞細辛膠囊所涵蓋的多個層次作用進行分析。我們擬構建燈盞細辛膠囊-靶標-缺血性腦卒中的網絡，對燈盞細辛膠囊多成分、多靶點、多途徑的特征進行系統研究，并揭示中成藥燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的藥理作用及其作用機制。

1?材料與方法

1.1?化學成分信息?通過中藥系統藥理學數據庫和分析平臺TCMSP（http：//lsp.nwu.edu.cn/index.php）[4]和PubChem Compound數據庫（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pccompound/），分別檢索燈盞細辛膠囊的化學成分。以口服生物利用度（OB）≥30%和類藥性（DL）≥0.2為限定條件，篩選燈盞細辛膠囊的化學成分-靶點信息。CIS相關靶點的獲從PharmGKB（https：//www.pharmgkb.org/）、Genecards（https：//www.genecards.org/）2個疾病相關靶點的數據庫檢索[5-6]。

1.2?網絡構建分析?使用Uniprot數據庫（http：//www.uniprot.org/）進行蛋白名與基因名轉換，將中成藥燈盞細辛膠囊和CIS矯正后的基因取交集。將燈盞細辛膠囊中候選出的化合物和CIS靶標導入cytoscape軟件，進行燈盞細辛膠囊中候選出的化學成分-燈盞細辛膠囊與CIS交集基因-通路網絡的構建。通過cytoscape構建網絡分析燈盞細辛膠囊治療CIS多成分、多靶點、多通路的特點[7]。

1.3?交集靶點及通路注釋分析?利用METASCAPE（http：//metascape.org/）數據庫對得到的交集基因進行GO注釋分析和KEGG通路分析[8]。

2?結果

2.1?化學成分和靶點基因的收集?檢索得到燈盞細辛膠囊中符合限定條件的化學成分（表1），并刪除燈盞細辛膠囊化學成分中木犀草素（luteolin）所對應的16個重復靶點基因。最終選出燈盞細辛膠囊的化學成分對應186個基因，包括過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）、絲裂原活化蛋白激酶14（MAPK14）、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、前列腺素G/H合成酶1（PTGS1）、3β羥基類固醇脫氫酶/δ5-4異構酶1型（HSD3B1）、過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）等。

2.2?CIS相關靶點信息?從2個數據庫得到CIS相關基因312個，包括亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）、血管緊張素轉化酶2（ACE2）、血管緊張素Ⅱ1型受體（AGTR1）、花生四烯酸5-脂氧合酶激活蛋白（ALOX5AP）等。

2.3?交集基因的生物分子功能注釋?將燈盞細辛膠囊靶點基因和CIS的相關基因取交集，共有49個相關基因，包括MMP2、HSPB1、COL3A1、SERPINE1、PLAU、VCAM1、HMOX1、CYCS、NOS2、EGF、MMP3、MPO、AKT1、IL10、SPP1、PTGS2、PLAT、IL1B、SOD1、ESR1、PON1、IFNG、IL4等。對燈盞細辛膠囊和CIS的49個交集基因通過METASCAPE系統進行生物分子功能注釋。交集基因在分子功能主要是對細胞因子受體結合、生長因子受體結合等功能，包括、CASP、CD40LG、IFNG、IL1B、IL4、IL6、CXCL8、IL10、CCL2等基因。交集基因主要分布在膜筏、細胞外基質等部位，包括ACHE、COL3A1、F3、ICAM1、MMP1、MMP2、MMP3、MMP9、SERPINE1、PLAT、VEGFA等。交集基因主要參與細胞增殖的負調控、細胞凋亡調控等生物過程。AKT1、BCL2、BCL2L1、CASP3、CD40LG、F3、HMOX1、IFNG等基因參與其中。見表2。

2.4?采用Cytoscape軟件構建燈盞細辛膠囊中候選出的化學成分-燈盞細辛膠囊與CIS交集基因-通路網絡的構建?由KEGG分析，以P<0.05為標準，篩選得到5條通路。見表3。作用于靶點和通路的化學成分有黃芩素、槲皮素、毛地黃黃酮、山柰酚、芒柄花黃素等。其中黃芩素作用于BCL2、AKT1、MPO、CYCS、MMP9、CASP3、VEGFA、HIF1A。槲皮素作用于CD40LG、PON1、CRP、SPP1、NFE2L2、COL3A1、PLAT、THBD、SERPINE1、IFNG、F3、IL1B、CCL2、CXCL8、NOS3、HSPB1、IL6、ODC1、SOD1、BCL2L1、PLAU、MMP2、IL10、EGF、MMP3，毛地黃黃酮作用于APP，山柰酚作用于VCAM1、MMP1、HMOX1、ICAM1、SELE、F7，芒柄花黃素作用于PPARG、IL4、ACHE、NOS2、ESR1、PPARG、PTGS2、SLC6A3、ADRB。燈盞細辛膠囊主要活性成分的靶點涉及較多的通路有補體和凝血級聯通路、HIF-1信號通路、PI3K-Akt信號通路、FoxO信號通路、核因子-κB信號通路、脂肪細胞因子信號通路。

3?討論

燈盞細辛膠囊已經在臨床上應用于治療CIS[9-11]。但目前對燈盞細辛膠囊治療CIS的藥理機制尚不明確。早期研發的藥物主要尋求與特定疾病特定靶標的相關，開發一種新藥需要長達15～20年[12]。基于網絡藥理學的研究思路，能更好反映出中醫整體觀。網絡藥理學能夠從分子和細胞水平到組織和生物體水平分析燈盞細辛膠囊化學成分，CIS靶標和CIS之間的聯系，并能探索燈盞細辛膠囊治療缺血性腦卒中的作用靶點、通路及其作用機制。

我們對燈盞細辛膠囊進行成分和靶點分析，收集CIS的相關基因，運用網絡藥理學的方法，得到燈盞細辛膠囊的化學成分中黃芩素作用于8個CIS靶點，槲皮素作用于25個CIS靶點，毛地黃黃酮作用于1個CIS靶點，山柰酚作用于6個CIS靶點，芒柄花黃素作用于9個CIS靶點。通過燈盞細辛膠囊和CIS交集基因的相關通路，預測燈盞細辛膠囊通過黃芩素、槲皮素、毛地黃黃酮、山柰酚、芒柄花黃素等多個化學成分作用于補體和凝血級聯通路、HIF-1信號通路、PI3K-Akt信號通路、FoxO信號通路、核因子-κB信號通路、脂肪細胞因子信號通路等多個信號通路。其中，馬新建等[13]發現燈盞花素能降低急性缺血性腦血管病患者的HIF-1α。燈盞花素能夠減弱腦外傷大鼠皮質神經元自噬和炎性損傷，這一作用可能通過抑制TLR4/核因子-κB信號通路來實現[14]。趙燕等[15]發現燈盞花素能抑制糖尿病大鼠腎臟肥大，發揮保護腎功能。進一步支持本研究的通路結果。

總之，此研究表明燈盞細辛膠囊其化學成分可能直接作用于CIS關鍵的通路和靶點。但本研究中燈盞細辛膠囊治療CIS的關鍵通路和靶點仍需要進一步實驗驗證。

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（2019-03-29收稿?責任編輯：楊覺雄）