石斛降血脂作用機制的網絡藥理學分析

莊靜雯，方 敏，林靜怡，林陽榕，趙 楠，林 凡（通信作者），王 鶴

（福建中醫藥大學中西醫結合學院 福建 福州 350122）

隨著社會生活水平的提高，高脂血癥為代表的血脂異常人群不斷增多。據統計在城市老年居民人群（＞65歲）中血脂異常占比約35.11%，邊緣升高者達28.57%。血脂異?？蓪е滦哪X血管疾病、糖尿病等慢性病患病風險大增，嚴重影響居民健康，成為公共健康的主要問題之一。目前，臨床上治療高脂血癥的主要藥物是他汀類、貝特類等西藥。雖然這些藥物降脂效果顯著，但其不良反應（如橫紋肌溶解、肝損傷、誘發腫瘤、導致糖尿病等）日益引發人們的關注。而中醫藥在該領域的優勢越來越受人們認可。石斛為我國傳統名貴中藥，1 500年前的《神農本草經》即有記載，主傷中，除痹，下氣，具益胃生津、滋陰清熱、補五臟虛勞羸瘦之功效。一些研究表明，石斛具有調節脂類代謝，降低血脂的功效，但具體機制尚不明確，影響其臨床應用與深入研發。隨著網絡大數據分析的發展，網絡藥理學可利用中藥成分、化合物靶點等數據庫，從系統生物學和網絡相互作用的角度，整體性、系統性對中藥進行理藥分析。這與中醫藥的“整體觀、辯證論治”的原則相符。因此，網絡藥理學成為研究中藥作用分子機制的常用新手段。為此，本研究擬通過網絡藥理學方法分析石斛降低血脂的相關靶蛋白和信號通路，為后繼研究提供新思路，現報道如下。

1.資料與方法

1.1 主要數據庫

檢索中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP，http://ibtshk-bu.edu.hk/LSP/tcmsp.php），GeneCards數據庫（https：//www.genecards.org/），UniProt蛋白質數據庫（http://www.uniprot.org/up-loadlists/），OmicShare網站（http：//www.omicshare.com/），STRING數據庫（http：//stringdb.org）。

1.2 “石斛治療高脂血癥潛在靶點”蛋白質-蛋白質互作（protein-protein interaction, PPI）網絡構建

從GeneCards數據庫中檢索收集高脂血癥（Hyperlipidemia）的相關基因，并經uniprot矯正名稱。將前期研究已獲取的石斛活性成分所對應的靶蛋白與高脂血癥的相關基因取交集，獲取石斛治療高脂血癥的潛在靶點。在STRING數據庫構建PPI后，將結果采用Cytoscape 3.8.0的“NetworkAnalyzer”功能進行網絡拓撲結構分析，篩出核心靶點。分析時，以網絡節點的自由度值代表與該節點相連邊的條數，以中介中心性描述該節點在網絡中的作用和影響程度。上述參數越大，提示該節點所代表蛋白在石斛治療高脂血癥中的作用越大。

1.3 GO分析與KEGG通路富集分析

石斛治療高脂血癥的潛在靶點轉換基因格式后，導入Omishare平臺進行Gene Ontology（GO）和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）通路富集分析，＜0.05表明富集結果有統計學意義。

2.結果

2.1 “石斛治療高脂血癥潛在靶點”PPI網絡構建與結果分析

前期研究發現石斛活性成分有391種，TCMSP數據庫分析表明活性成分（OB＞20%）有15個，活性成分潛在作用靶點有57個。Genecards查詢高血脂相關基因，獲得1 481個相關靶點，通過uniprot矯正名稱后，對應1 376個靶點。對比分析發現，21個石斛活性成分靶蛋白為高脂血癥相關基因，提示石斛具有治療高脂血癥的作用。

“石斛治療高脂血癥潛在靶點”PPI網絡（見圖1）分析結果得到自由度和中介中心性排序前10位的靶點分別為環氧合酶2（cyclooxygenase 2, PTGS2）、雌激素受體1（estrogen receptor 1, ESR1）、淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein, APP）、基質金屬蛋白酯9（matrix metallopeptidase, MMP9）、基質金屬蛋白酯2（MMP2）、糖原合成酶-3（glycogen synthase kinase-3 beta, GSK3B）、雌激素受體2（estrogen receptor 2, ESR2）、性激素結合球蛋白（sex hormone binding globulin, SHBG）、細胞色素P450側鏈裂解酶（cytochrome P450Scc, CYP11A1）、花生四烯5-脂氧合酶基因（arachidonate 5-lipoxygenase gene, ALOX5）。上述靶點的自由度與中介中心性的具體數值見表1。

圖1 “石斛治療高脂血癥潛在靶點”PPI網絡

表1 石斛治療高脂血癥關鍵預測靶蛋白注釋

2.2 GO與KEGG分析結果

GO富集結果（＜0.05）顯示，重復節點主要富集于結合、催化活性、分子功能調節劑等分子功能，以及對刺激的反應、代謝過程、生物調節等生物學過程。

KEGG分析結果（＜0.05）獲得30條信號通路，將前20條通路轉化為柱狀圖（見圖3），主要有雌激素信號通路、花生四烯酸代謝、白介素17信號通路、流體剪切應力與動脈粥樣硬化信號通路、內分泌抵抗等信號通路。

圖2 石斛治療高脂血癥潛在靶點的KEGG通路富集分析

3.討論

當前，高脂血癥主要表現為總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的升高，是心血管疾病的危險因素之一。作為一種常見的代謝性疾病，高血脂癥已成為亟待解決的公共衛生問題。中醫藥對于高脂血癥的治療有著豐富的資源和臨床經驗。石斛是一種常用中草藥，可用來治療高脂血癥。因其可食，具有長期使用安全的優勢。然而，中藥的多組分、多靶點、整體性的特點使闡明石斛降血脂的作用機制具有挑戰性。

本研究借用網絡藥理學技術分析石斛治療高脂血癥的作用機制，發現其可能作用于21個高脂血癥相關基因。其中PTGS2、ESR1、APP、MMP9、MMP2、ESR2、ALOX5等石斛活性成分靶蛋白位于雌激素信號通路、花生四烯酸代謝、內分泌抵抗、白介素17（IL-17）、流體剪切應力與動脈粥樣硬化等關鍵信號通路。

雌激素信號途徑是人體代謝調節中的關鍵信號，雌激素受體（ESR）高度參與雌激素介導的底物代謝調節，與脂類代謝密切相關。ESR1表達水平與脂肪量呈負相關，并受環境因素（包括熱量消耗、運動和溫度）的調控。ESR1作用的降低會損害線粒體功能，破壞機體代謝穩態，導致體重增加，體內脂類積累，血脂明顯上升和炎癥反應等現象。臨床研究也表明，ESR1和ESR2基因多態性與成人的血脂水平相關。此外，位于雌激素信號途徑上的關鍵靶點MMP9和MMP2均屬于基質金屬蛋白酶分子家族，是一類鋅依賴性內肽酶，被認為是治療代謝性疾病的關鍵靶點。其活性的抑制對高膽固醇血癥及其并發癥具有心臟保護作用。

流體剪切應力與動脈粥樣硬化信號通路、IL-17信號通路和花生四烯酸代謝信號通路等參與促炎因子和炎癥因子的分泌、血管生成、血管張力調節、白細胞募集和細胞黏附等一系列高脂血癥相關血管病變的炎癥相關事件。其中，流體剪切應力大小及其對血管內皮細胞作用頻率的變化，會通過相應的機械感受器傳遞給血管內皮細胞，引起相關信號通路的改變。這是動脈粥樣硬化的重要促因。而IL-17是一種促血管生成因子，其表達增加可能促進動脈粥樣硬化斑塊中的血管生成，亦具有促動脈粥樣硬化特性。本文結果提示石斛可能同時作用于上述信號通路的多個靶點，通過協同作用，在調節脂類代謝的同時預防和改善糖脂代謝紊亂繼發的并發癥。

綜上所述，石斛通過多靶點、多途徑，整體調節脂類代謝及其相關炎癥反應，從而治療高脂血癥。