基于網絡藥理學探討腸通片治療老年性便秘的作用機制

摘要：目的" 基于網絡藥理學研究腸通片治療老年性便秘主要活性成分和作用機制。方法" 通過TCMSP、化學專業數據庫、UniProt數據庫獲得腸通片的主要活性成分和靶點，基于OMIM、Genecards數據庫獲取老年性便秘的靶點；將腸通片與老年性便秘的靶點交集，獲取腸通片治療老年性便秘的核心靶點；利用String數據庫得到蛋白相互作用關系；使用DAVID數據庫進行GO和KEGG富集分析；采用Cytoscape 3.7.1軟件構建PPI網絡、“藥物-活性成分-靶點”網絡以及“活性成分-重要靶點-關鍵通路”網絡，并進行網絡分析。結果" 共篩選了腸通片活性成分28個、作用靶點1203個、潛在靶點87個；經過PPI、GO、KEGG及相關網絡分析，最終得到腸通片的主要活性成分有quercetin、beta-sitosterol、beta-carotene、3β-acetoxyatractylone、morin、suchilactone、Dinatin、Atractylenolide I、Yangambin、geniposide 10個，關鍵靶點為PTGS2、MAPK1、AKT1、NFKBIA、IL6等30個，參與調控的GO生物過程有對缺氧的反應、對脂多糖的反應、凋亡過程等，參與的信號通路為PI3K-Akt signaling pathway、TNF signaling pathway、HIF-1 signaling pathway等20條。結論" 運用網絡藥理學預測了腸通片是通過多成分、多靶點、多通路治療老年性便秘。

關鍵詞：腸通片；老年性便秘；網絡藥理學

中圖分類號：R285" " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.16.005

文章編號：1006-1959（2023）16-0027-07

The Mechanism of Changtong Tablets in the Treatment of Senile Constipation Based

on Network Pharmacology

YAO Huai-yu1，BAI Chang-song2，CHEN Xue2，WANG Ying2，FU Man-ling3

（1.Department of Critical Care Medicine，Luzhou People's Hospital，Luzhou 646000，Sichuan，China;

2.Department of Medical Imaging，Southwest Medical University，Luzhou 646000，Sichuan，China;

3.Public Experimental Technology Center，Science and Technology Department，Southwest Medical University，

Luzhou 646000，Sichuan，China）

Abstract：Objective" To study the main active components and mechanism of Changtong tablets in the treatment of senile constipation based on network pharmacology.Methods" The main active ingredients and targets of Changtong tablets were obtained from TCMSP， Chemical professional database and UniProt database， and the targets of senile constipation were obtained from OMIM and Genecards database. The target of Changtong tablets and senile constipation were intermingled to obtain the core target of Changtong tablets in the treatment of senile constipation. The protein interaction relationship was obtained using String database. DAVID database was used for GO and KEGG enrichment analysis. Cytoscape 3.7.1 software was used to construct PPI network， \"drug-active ingredient-target\" network and \"active ingredient-important target-critical pathway\" network， and network analysis was performed.Results" A total of 28 active components， 1203 targets and 87 potential targets of Changtong tablets were screened. After PPI， GO， KEGG and related network analysis， the main active ingredients （n=10） of Changtong tablets were quercetin， beta-sitosterol， beta-carotene， 3β-acetoxyatractylone， morin， suchilactone， Dinatin， Atractylenolide I， Yangambin and geniposide; the key targets （n=30） were PTGS2， MAPK1， AKT1， NFKBIA， IL6 and others; the GO biological processes （n=20） involved in the regulation included response to hypoxia， response to lipopolysaccharide， apoptosis process， etc. The signaling pathways involved were PI3K-Akt signaling pathway， TNF signaling pathway， HIF-1 signaling pathway and others.Conclusion" Using network pharmacology， it is predicted that Changtong tablets can treat senile constipation by multi-component， multi-target and multi-pathway.

Key words：Changtong tablets;Senile constipation;Network pharmacology

便秘（constipation）是常見的慢性胃腸功能性疾病之一，并隨年齡增長而增加[1]。老年人常因臟腑功能衰退、氣血虛弱則無力鼓動胃腸、津液匱竭；陰陽虛衰則命門無火，腸燥便干，故便秘成為老年人常見的消化道疾病[2]。老年性便秘是一種起病誘因極復雜的疾病，涉及飲食結構、生活習慣、社會壓力等，其中功能性便秘較為常見，患者通常有大便次數減少、排便不暢、排便費力等。老年便秘發生率高，可引發多種并發癥，甚至危及生命[3]。腸通片，本項目組自主研制，已授權國家發明專利[4]，其主要成分為生白術、車前子、桑椹、生地黃、肉蓯蓉，是根據老年性便秘的特點研制，避免長期食用引起老年腸道功能紊亂以及菌群失調的副作用問題，維持糞便含水量，促進腸道蠕動提高排便順暢度。該組方健脾補腎，益精通便，長期食用可達到通便而不傷正的效果，同時可預防老年性便秘復發，標本兼治。中藥組方所含的化合物數量多且相互作用復雜，闡明中藥復方不同組分之間的相互作用及藥理機制至關重要[5]。網絡藥理學可將中藥有效成分和靶點進行網絡化聯結與分析，預測藥物治療疾病潛在靶點及通路認識藥物作用機制[6]，基于此，本研究利用網絡藥理學，篩選腸通片的活性成分及靶點，構建藥物-活性成分-靶點、活性成分-靶點-重要通路網絡，從系統層面揭示腸通片治療老年性便秘的作用，以期為腸通片下一步的臨床應用、質量標準提升以及藥理作用驗證研究提供科學的理論依據。

1資料與方法

1.1腸通片活性成分篩選" 將腸通片的每一味成分（生白術、車前子、桑椹、生地黃、肉蓯蓉）輸入TCMSP數據庫[7]、化學專業數據庫進行檢索，按照口服藥物生物利用度（OB）≥30%，類藥性（DL）≥0.18的條件，篩選出主要活性成分和靶點；與此同時，通過查找文獻的方式[8-10]，篩選補充條件外的藥物的主要化學成分，以及TCMSP數據庫未收錄的主要活性成分。

1.2腸通片活性成分對應作用靶點的獲取" 將上述步驟獲得的主要化學成分所對應的靶標蛋白輸入到UniProt數據庫進行查詢，矯正并篩選基因為“human”，獲得作用靶點。

1.3腸通片治療老年性便秘潛在靶點的預測" 在OMIM數據庫、Genecards數據庫輸入“senile constipation”，獲得老年性便秘的疾病靶點，將疾病靶點與腸通片靶點進行映射，獲得腸通片治療老年性便秘的潛在作用靶點，繪制Venn圖（http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/）。

1.4腸通片治療老年性便秘的網絡構建" 將腸通片中的中藥材、活性成分及治療老年性便秘的潛在作用靶點導入Cytoscape3.7.2軟件，構建“藥物-成分-靶點-疾病”網絡圖，分析網絡拓撲性質。

1.5蛋白相互作用網絡的構建" 將1.3項中獲得的潛在靶點導入String數據庫，勾選multiple proteins，物種選擇Homo sapines，構建蛋白相互作用（PPI）關系圖。

1.6生物功能與通路富集分析" 將腸通片治療老年性便秘潛在靶點導入DAVID數據庫，設置Plt;0.05，物種為Homo sapiens，并將靶基因名稱校準為官方通用名稱（Official Gene Symbol），進行GO和KEGG分析，最后按照其富集的靶點數目依次進行排序，選取排名靠前的20個條目繪制條形圖。其中GO富集分析選取生物過程（biological processes，BP）、細胞組分（cellular component，CC）、分子功能（molecular function，MF）進行繪制分析。

2結果

2.1 腸通片的活性成分" 通過TCMSP數據庫、化學專業數據庫和文獻檢索，篩選出主要活性成分，包括白術（Atractylodes Macrocephala Koidz）7個、車前子（Plantaginis Semen）7個、桑椹（Mori Fructus）4個、生地黃（dried rehmannia root）6個、肉蓯蓉（Cistanches Herba）6個，去除重復值共28個活性成份。

2.2腸通片活性成分作用靶點" 通過TCMSP數據庫、UniProt數據庫檢索活性成分的潛在作用靶點，包括白術38個、車前子151個、桑椹165個、生地黃23個、肉蓯蓉186個。

2.3腸通片治療老年性便秘的潛在靶點" 通過OMIM數據庫、Genecards數據庫獲得老年性便秘的作用靶點1203個，將老年性便秘的潛在作用靶點和腸通片的成分作用靶點導入Venn圖在線繪制，獲得腸通片治療老年性便秘的潛在靶點87個，見圖1。

2.4腸通片治療老年性便秘的網絡構建" 采用Cytoscape3.7.1軟件構建腸通片治療老年性便秘的網絡模型，該網絡共有218個節點（包括5個藥物靶點、185個靶點節點，28個活性化合物節點）、592條邊（每條邊代表活性化合物與靶點基因之間的相互作用關系），見圖2。

2.5蛋白相互作用網絡的構建" 采用Cytoscape3.7.1軟件繪制相互作用網絡，共涉及137個節點，2237個邊；網絡中節點平均度值是32.66，大于平均度值的靶點有56個，分別為AKT1、TP53、TNF、IL6、VEGFA、CASP3、CTNNB1、MYC、IL1B、STAT3等，見圖3。

2.6生物功能與通路富集分析" 通過DAVID數據庫，將腸通片治療老年性便秘的靶點進行GO富集分析，結果顯示共富集582個注釋條目（Plt;0.05），其中生物過程（BP）464個，細胞組分（CC）44個，分子功能（MF）74個，各選取排名前20的條目繪制條形圖，見圖4。BP主要涉及對缺氧的反應、對脂多糖的反應、基因表達的正向調控、凋亡過程的正向調節、細胞增殖的正調控、老化等；CC涉及有細胞外空間、小窩、膜筏、質膜、細胞質、線粒體等；MF涉及了酶結合、蛋白結合、血紅素結合、細胞因子活性等。KEGG通路分析中共得到信號通路153條（Plt;0.05），其中與老年性便秘相關的通路有30條，選取排名前20的條目見表1。

2.7“活性成分-重要靶點-關鍵通路”網絡模型構建及分析" 將以上獲得的藥物的活性成分、重要靶點和關鍵通路導入Cytoscape3.7.1軟件并構建“活性成分-重要靶點-關鍵通路”網絡模型，該網絡共有233個節點，794條邊，平均度值為6.82，大于平均度值的活性成分有10個，分別為quercetin、beta-sitosterol、beta-carotene、3β-acetoxyatractylone、morin、suchilactone、Dinatin、Atractylenolide I、Yangambin、geniposide；靶點有30個，分別為PTGS2、MAPK1、AKT1、NFKBIA、IL6、BCL2、CASP8、TNF、NOS3、IL1B等；信號通路有20條，分別為PI3K-Akt signaling pathway、TNF signaling pathway、HIF-1 signaling pathway、IL-17 signaling pathway、MAPK signaling pathway、Salmonella infection、Relaxin signaling pathway、Apoptosis等，見圖5。

3討論

老年性便秘多由先天稟賦不足、氣血陰陽虧虛、冷熱積滯等引起[11]。老年人因身體機能下降、腸道蠕動功能減退、活動次數及頻率的減低，增加了便秘的發生率，而排便不暢或用力排便可引發多種并發癥。腸通片是根據便秘臨床特點及腸道微生態研究的中藥復方片劑，經項目組前期動物實驗證明了腸通片能有效治療小鼠便秘[3]。中藥組方在辨證論治的基礎上具有滿足現代藥物質量可控、安全有效的特征，并且多途徑、多靶點、多效應網絡整合調節的組效關系是組方中藥的作用機制特征，也是網絡藥理學的一大特征，這既保持了中藥復方制劑的優勢，又提高了中藥制劑的質控水平[12]。

本研究篩選了腸通片的活性成分，主要有白術內酯Ⅰ（tractylenolide I）、白術內酯Ⅱ（Atractylenolide II）、槲皮素（quercetin）、beta-sitosterol、beta-carotene等28個。生白術健運脾陽，使清陽得升，同時滋養胃陰，使濁陰得降，可使全身氣機升降有序，推動大腸清除積便，改善便秘時的腸道微生態環境[13]。有研究表明[14]，白術內酯Ⅰ可平衡結腸對水分的吸收和分泌，增加腸道傳輸動力，調節胃腸道功能紊亂。車前子具有潤腸通便之效[15]，桑椹入肝、大腸經，具有補肝益腎、生津潤腸、解養顏等功效，用于陰血不足、腸燥便秘等癥。肉蓯蓉可提高腸內滲透壓、促進腸蠕動，尤其適合于體虛便秘和老年性便秘[16]。槲皮素可通過調節腸道微生物的組成、黏液層的厚度、腸上皮細胞緊密連接蛋白的表達、膽汁和抗菌肽的生成以及細胞因子的分泌來維護腸道內環境穩態和機體健康[17]。生地黃養陰生津，用于津傷便秘[18]，geniposide可調控腸道菌群[19]。老年性便秘的發生與腸動力減弱、腸道菌群失調、胃腸黏膜免疫調節異常、炎癥因子表達等有關[20]。本研究中的關鍵靶點AKT1參與細胞凋亡。作為AKT一種亞型，AKT1是PI3K-Akt signaling pathway/AKT signaling pathway下游的主要靶點，可促進平滑肌收縮，并參與了大鼠便秘的發生[21]。炎癥因子白介素-1β（IL-1β）、白介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）參與免疫調節，導致炎癥因子表達，NF-kappa B signaling pathway的激活會使得NF-κB游離并活化進而調控IL-6、TNF-α等，加速便秘的進展[22]。MAPK是由多個蛋白質組成的一個復雜通路，對于細胞的增殖、分化和凋亡過程發揮著重要調節作用，而MAPK信號通路以及AKT的磷酸化改變導致了平滑肌細胞的收縮舒張[23]，使得腸動力減弱。腸通片治療老年性便秘機制復雜，本研究構建了藥物-活性成分-靶點以及活性成分-重要靶點-關鍵通路”，篩選了主要活性成分和核心靶點，由此預測腸通片中的白術內酯Ⅰ、槲皮素（quercetin）、beta-sitosterol等活性成分可能通過AKT1、TP53、TNF、IL6等靶點調控TNF信號通路、IL-17信號通路、PI3K信號通路等起到治療便秘的作用。

綜上所述，腸通片通過多成分、多靶點、多通路治療老年性便秘。該研究為后續的藥理研究奠定了前期基礎，也為更高效探究中藥治療復雜疾病的作用機制提供了科學的思路和方向。

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收稿日期：2022-11-02；修回日期：2022-11-26

編輯/杜帆