基于網絡藥理學探討玫蘆消痤膏治療痤瘡的作用機制*

楊宗發，談利紅，唐 倩

(重慶醫藥高等專科學校藥學院 401331)

痤瘡(Acne)是一種毛囊皮脂腺的慢性炎癥性皮膚病，其發病與性激素水平、皮脂分泌過多、丙酸痤瘡桿菌感染等密切相關，臨床表現為粉刺、膿包、丘疹、瘢痕、囊腫等，好發于青春發育期人群[1]。目前臨床上常用的治療藥物有抗雄激素、維A酸類、抗生素類等，雖然這些治療方案是有效的，但存在易耐藥、不良反應多等缺點[2]。在古代醫學典籍中，痤瘡稱為肺風粉刺、面瘡等，主要有肺經風熱、血瘀痰凝、濕熱內蘊3種類型[3]。中醫藥在緩解痤瘡臨床癥狀、控制病程等方面具有療效可靠，復發率低、不良反應少等獨特優勢。

玫蘆消痤膏(MXO)來源于苗族民間驗方，全方由庫拉索蘆薈、苦參、杠板歸和大馬士革玫瑰組成，具有清熱燥濕、活血消斑和殺蟲止癢的功效，目前臨床上玫蘆消痤膏可用于治療痤瘡、濕疹等多種皮膚疾病，且療效明顯[4-5]。大量的循證醫學證據已經表明，MXO治療痤瘡具有較好的療效和安全性，現代藥理學研究表明其具有明顯抗炎、抗過敏、抑菌、鎮痛及止癢等藥理作用，但是對于其藥理作用機制缺乏全面、系統的闡述[6]。網絡藥理學區別于傳統的“單靶點-單藥物-單疾病”研究模式，它可以從系統水平層面研究藥物與機體的相互作用，為中藥復方的研究提供了一種具有可預測性的新方法[7-8]。因此，本文運用中藥網絡藥理學的方法，挖掘MXO的有效成分、中藥靶標、疾病靶標，構建藥物-成分-疾病-靶標調控網絡，預測MXO治療痤瘡的作用靶標與主要的活性成分，揭示其可能的分子作用靶點和通路。該研究為深入探討其作用機制和藥效物質基礎提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 成分篩選及其靶標的獲取

本研究是利用中藥系統藥理學數據庫與分析平臺(TCMSP,http://tcmspw.com/tcmsp.php)檢索玫蘆消痤膏中蘆薈、苦參、玫瑰的所有活性成分，杠板歸活性成分來源于相關參考文獻。藥物篩選標準：Lipinski類藥5規則，通過上述過程得到玫蘆消痤膏的生物活性成分。隨后運行Perl軟件，獲得相關成分的靶點基因，將所得數據去重后錄入UniProt數據庫(https://www.uniprot.org/)，轉化為獲取靶點的標準基因名稱。

1.2 痤瘡疾病相關靶標分析

基于國際疾病靶點數據庫OMIM(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim)和GeneCards數據庫(https://www.genecards.org/)，以“Acne”作為檢索詞，檢索痤瘡疾病相關靶點，分值越高，相關證據越多，刪減重復后進行歸一整合，獲得痤瘡疾病靶點集。

1.3 活性成分與疾病共同靶點篩選

為了獲得痤瘡與MXO的共同靶點，運用Rversion3.6.2軟件及Perl語言程序將藥物靶標基因和疾病基因取交集，結果使用韋恩圖(Venn diagram)表示。

1.4 活性成分-疾病-靶點網絡構建

利用Cytoscape3.7.1(http://www.cytoscape.org/)軟件繪制“活性成分-疾病-靶點”網絡圖，將整合過后的活性成分和疾病靶點信息導入軟件，利用“network analyzer”功能進行網絡拓撲學分析。

1.5 蛋白質相互作用(PPI)網絡的構建

利用STRING數據庫(https://string-db.org/)，構建蛋白互作網絡(PPI)，蛋白種類選擇“Homo Sapiens”，最低相互作用閾值設置為“medium confidence=0.4”，其他參數保持默認設置，獲得PPI網絡。

1.6 GO分析和KEGG通路富集分析

利用R語言(https://www.r-project.org/)中的BiocManager包對MXO活性成分和痤瘡共同靶點進行GO(gene ontology)分析和KEGG(KEGG pathway analysis)通路富集分析，提取P<0.05的通路以及生物過程，并繪制氣泡圖。

2 結 果

2.1 活性成分的篩選及相應靶標預測結果

通過TCMSP數據庫對MXO組成藥物已報到的活性成分進行檢索，并以設定的ADME參數為條件篩選，去除重復成分后，得到35個核心活性成分，主要包括苦參酚、苦參素、山柰酚、花青素、花生四烯酸、金絲桃苷、蘆薈大黃素、槲皮素、木犀草素等。

2.2 MXO-痤瘡疾病共同靶標結果

痤瘡靶標基因1 312個，MXO藥物靶標基因218個，利用Rversion3.6.2軟件取交集，得到MXO治療痤瘡的潛在靶點92個，其韋恩圖表達見圖1。

圖1 MXO-痤瘡靶標韋恩圖

2.3 MXO“活性成分-作用靶標”網絡圖結果

利用Cytoscape3.7.1軟件，構建了MXO“活性成分-作用靶標”網絡圖，見圖2。網絡圖中紫色圓形節點為作用靶標，綠色橢圓形節點為活性成分，點與點之間的線條代表活性成分與靶標的對應關系。網絡中共獲得129個節點，其中活性成分35個，作用靶標92個，藥物和疾病各1個，還有一些化合物未查詢到對應的作用靶標，故未納入網絡圖中。

圖2 MXO“活性成分-作用靶標”網絡圖

2.4 MXO蛋白質-PPI網絡的構建結果

利用STRING數據庫構建了MXO蛋白質-PPI網絡圖，得到了92種蛋白之間的相互作用關系，見圖3。其中節點表示蛋白，每條邊表示蛋白與蛋白之間的相互作用關系。運用R語言插件統計了節點數目排名前30位的蛋白靶點(圖4)，相互作用較為密切的蛋白有Rac-α絲氨酸/蘇氨酸-蛋白激酶(AKT1)、白細胞介素(IL)-6、血管內皮生長因子A(VEGFA)、前列腺素內過氧化物合成酶2(PTGS2)和粒細胞趨化蛋白-1(CXCL8)等，預測可以作為MXO治療痤瘡的潛在靶點。

圖3 靶標蛋白相互作用網絡圖

圖4 核心靶標條圖(前30位)

2.5 GO功能富集以及KEGG通路富集結果

靶點GO分析柱狀圖和氣泡圖見圖5、6。縱坐標為生物過程，橫坐標和氣泡面積大小代表基因數量，氣泡顏色代表富集顯著性，顏色越紅，P值越小，富集的程度越高。從圖可知MXO治療痤瘡的生物過程主要涉及核受體活性、轉錄因子活性、類固醇激素受體活性、細胞因子活性等。KEGG通路富集分析，共得到134條通路，排除廣泛通路后，富集靶點數大于10的信號通路見表1。核心靶點主要分布在TNF、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)、IL-17、AGE-RAGE等信號通路中。以TNF信號通路為例，MXO治療痤瘡的潛在靶點和作用機制見圖7。

圖5 GO功能富集分析柱狀圖

圖6 GO功能富集分析氣泡圖

圖中標紅的基因是MXO治療痤瘡的潛在靶點。

表1 KEGG信號通路信息

3 討 論

本研究從中藥網絡藥理學入手，初步分析和探討了MXO治療痤瘡的作用機制，為MXO活性成分篩選以及多靶點、多通路的治療機制提供了參考。通過數據庫篩選得到MXO的35個活性化合物，根據圖2可知，槲皮素、山柰酚、木犀草素、花生四烯酸、β-胡蘿卜素、芒柄花黃素、沒食子酸和異鼠李素是關鍵活性成分。研究顯示，槲皮素是一種植物源殺菌劑，對多種細菌都有抑制作用，具有較強的體內外抑菌作用與廣譜抗菌[9]。此外槲皮素可通過降低炎癥因子IL-1、IL-6、IL-10的表達量而達到抗炎癥的效果[10]；通過AMPK/Sirt1途徑調節炎癥因子IL-12和一氧化氮合酶(iNOS)的基因表達量進行抗炎的作用[11]；也可以通過降低特定炎癥因子的基因表達來治療炎癥性皮膚病[12]。木犀草素可以通過減少活性氧和活性氮的生成，影響花生四烯酸的代謝和多種炎性信號通路，抑制炎性細胞因子和炎癥介質的表達[13]。花生四烯酸能夠誘導和抵抗致炎作用、調節神經內分泌和促進細胞分裂[14]。總之，MXO的主要活性成分可通過相關信號通路治療炎癥性皮膚病。

通過對PPI映射網絡分析發現，AKT1、IL-6、VEGFA、PTGS2和CXCL8等蛋白具有較大degree值，暗示這些靶點在MXO治療痤瘡的過程中發揮了關鍵的作用。AKT1在調節NF-κB依賴性基因轉錄中起重要作用；IL-6涉及多種與炎癥相關的疾病狀態，它是急性期反應的有效誘導劑；VEGFA基因誘導內皮細胞增殖，促進細胞遷移，抑制細胞凋亡并誘導血管通透性；PTGS2負責與炎癥和有絲分裂有關的類前列腺素的生物合成；CXCL8是炎性反應的主要介質。

GO富集分析明確了共同靶點在治療中的生物學作用，其過程主要涉及核受體活性、轉錄因子活性、類固醇激素受體活性、細胞因子活性等。以上生物學過程與痤瘡的發病原因機體免疫失衡、炎性因子作用、雄激素作用等都有聯系[15]。預測MXO可能是通過調控炎性反應、雌激素水平等生物過程來治療痤瘡，但需要進一步的實驗驗證。KEGG通路富集分析發現，MXO治療痤瘡主要涉及流體剪切力與動脈粥樣硬化通路、TNF信號通路、PI3K-Akt信號通路、IL-17信號通路、AGE-RAGE信號通路等。流體剪切力是血液在血管中流動時對血管壁產生的一種應力，通過影響血管內皮細胞的氧化還原狀態等途徑，對動脈粥樣硬化的進展起著重要作用[16]。雖然流體剪切力與動脈粥樣硬化通路中涉及到MXO治療痤瘡的潛在靶點最多，但是目前沒有研究表明該通路與痤瘡的發生和發展有關。TNF信號通路和IL-17信號通路都是炎癥的經典通路，痤瘡的本質是一種炎性反應。痤瘡與多種炎癥因子有關，TNF-α、IL-6、IL-8、IL-12和IL-1α會促進毛囊口的過度角化及痤瘡的特征性炎性損傷[17]。而AGE-RAGE信號通路的激活會增強炎性反應。據報道，激活PI3K/Akt通路，將會導致Fox01轉移至胞質內磷酸化失活，并且與雄激素受體解離，從而減少對雄激素受體抑制，進一步增強雄激素受體的作用，誘發痤瘡[18]。痤瘡的一線治療藥物異維A酸能通過調節PI3K-Akt信號通路，作用于FoxO1，起到治療痤瘡的作用[19]。根據結果推斷，MXO的生物活性成分可能通過作用于與炎癥、雄激素相關的通路，從而對痤瘡起到治療作用。

綜上所述，本研究利用中藥網絡藥理學的方法，在理論上初步探究了MXO治療痤瘡的作用機制，為后續的MXO藥理機制分析和實驗驗證提供了理論支持。