基于網絡藥理學與分子對接探究補中益氣湯治療骶神經功能障礙綜合征的作用機制

摘要：目的" 基于網絡藥理學和分子對接研究補中益氣湯治療骶神經功能障礙綜合征（SNDS）的作用機制。方法" 借助TCMSP、GeneCards等數據庫，獲取補中益氣湯的活性成分與治療SNDS的共同靶點。將兩者的共同靶點進行GO功能富集分析及KEGG通路分析。在STRING平臺構建蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）網絡，并使用Cytoscape 3.7.2軟件識別其主要功能子簇與核心靶點。通過Cytoscape軟件構建藥物-成分-靶點-疾病相互作用網絡，篩選關鍵成分。運用分子對接技術對篩選出的核心靶點與關鍵成分進行驗證。結果" 共篩選獲得補中益氣湯作用靶點1020個，SNDS相關疾病靶點1440個，繪制韋恩圖取交集獲得交集靶點123個；構建PPI網絡后識別出4個主要功能子簇；GO富集分析顯示交集靶點共涉及445個生物過程、84個細胞組成以及129個分子功能；KEGG富集分析顯示核心靶點共涉及142條通路。藥物-成分-靶點-疾病網絡顯示補中益氣湯共包含113種與治療SNDS相關的活性成分，分子對接驗證顯示，ERBB2、HSP90AA1、mTOR等核心靶點與光甘草定、異補骨脂黃酮等關鍵成分結合能均lt;-5 kcal/mol，顯示出良好的結合能力。結論" 補中益氣湯中的光甘草定、異補骨脂黃酮等活性成分可能通過調控ERBB2、HSP90AA1、mTOR等關鍵基因的表達以及NF-κβ等重要信號通路起到治療SNDS的作用。

關鍵詞：補中益氣湯；骶神經功能障礙綜合征；網絡藥理學；分子對接

中圖分類號：R277.7" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.19.005

文章編號：1006-1959（2024）19-0034-06

Mechanism of Buzhong Yiqi Decoction in the Treatment of Sacral Nerve Dysfunction Syndrom Based

on Network Pharmacology and Molecular Docking

FU Hongying，ZAN Chaoyuan，LUO Chuanyun，CHEN Fujun，LI Gang

（Department of Traditional Chinese Medicine，Longquan Hospital of Huaxi Hospital of Sichuan University，

Chengdu 610100，Sichuan，China）

Abstract：Objective" To study the mechanism of Buzhong Yiqi decoction in the treatment of sacral nerve dysfunction syndrome （SNDS） based on network pharmacology and molecular docking.Methods" The active components of Buzhong Yiqi decoction and the common targets for the treatment of SNDS were obtained from TCMSP， GeneCards and other databases. GO functional enrichment analysis and KEGG pathway analysis were performed on the common targets of the two. A protein-protein interaction （PPI） network was constructed on the STRING platform， and Cytoscape 3.7.2 software was used to identify its main functional subclusters and core targets. The drug-component-target-disease interaction network was constructed by Cytoscape software to screen key components. Molecular docking technology was used to verify the selected core targets and key components.Results" A total of 1020 targets of Buzhong Yiqi decoction and 1440 targets of SNDS-related diseases were screened， and 123 intersection targets were obtained by Venn diagram. After constructing the PPI network， four main functional sub-clusters were identified. GO enrichment analysis showed that the intersection targets involved a total of 445 biological processes， 84 cell compositions and 129 molecular functions. KEGG enrichment analysis showed that the core targets involved 142 pathways. The drug-component-target-disease network showed that Buzhong Yiqi decoction contained 113 active components related to the treatment of SNDS. Molecular docking verification showed that the binding energies of core targets such as ERBB2， HSP90 AA1 and mTOR with key components such as glabridin and isopsoralen flavonoids were all lt;-5 kcal/mol， showing good binding ability.Conclusion" The active components such as glabridin and isopsoralen in Buzhong Yiqi decoction may play a role in the treatment of SNDS by regulating the expression of key genes such as ERBB2， HSP90 AA1 and mTOR and important signaling pathways such as NF-κβ.

Key words：Buzhong Yiqi decoction;Sacral nerve dysfunction syndrome;Network pharmacology;Molecular docking

骶神經功能障礙綜合征（sacral nerve dysfunction syndrome， SNDS）是一類以肛門直腸痛，排便障礙，肛門失禁，腹痛腹脹，腰部疼痛或酸脹不適，與痔、直腸黏膜脫垂、肛裂等疾病共存（除巨結腸同源病和精神疾病）為特征的綜合征，原則上應排除直腸、肛門、會陰，以及盆腔的器質性病變[1-4]。SNDS在臨床上較為多見，多表現為陣發性發作，并伴發焦慮、抑郁和睡眠障礙等癥狀，嚴重影響個人和家庭的生活與工作[5]。研究發現[6]，中醫藥治療SNDS能夠有效改善患者癥狀，延緩病情進展。補中益氣湯（Buzhong Yiqi decoction， BZYQD）由黃芪、人參、白術、甘草、陳皮、當歸、升麻、柴胡組成，在臨床中被廣泛應用于肛門墜脹、腹痛腹脹、排便障礙的治療[7-10]。網絡藥理學是一種綜合了系統生物學和網絡生物學的研究方法，注重從整體上闡明方劑、藥物對疾病的治療機制，與中醫治療疾病辯證論治整體觀有著相似之處[11]。因此，本研究基于網絡藥理學對補中益氣湯治療SNDS可能的分子生物學機制進行探討，并通過分子對接技術進行驗證，旨在為本課題組后期進一步研究及本科室的臨床應用提供理論基礎。

1資料與方法

1.1補中益氣湯活性成分和靶點蛋白的獲取" 在TCMSP數據庫（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）中獲取補中益氣湯中黃芪、人參、白術、甘草、陳皮、當歸、升麻、柴胡8味中藥的活性成分，并以“口服生物利用度≥0.30，藥物相似性≥0.18”篩選活性成分[12]。將所有活性成分導入SwissADME（http：//www.swissadme.ch/）進行篩選，篩選同時滿足腸胃吸收度為“高”，且5種類藥性中有2個以上的條件符合的有效活性成分。靶點蛋白的獲取是通過Pubchem（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/），TargetNet（http：//targetnet.scbdd.com/homeer），SwissTargetPrediction（http：//www.swisstargetprediction.ch/）完成的，以TargetNet Prob≥1、SwissTargetPrediction Prob≥0.10為條件篩選預測補中益氣湯有效活性成分的靶點。

1.2骶神經功能障礙綜合征疾病靶點的獲取" 以“sacral nerve dysfunction syndrome”為關鍵詞，種屬限定為“Homo sapiens”，搜索PharmGKB（https：//www.pharmgkb.org/）、GeneCards（https：//www.genecards.org/）、DisGeNET（https：//www.disgenet.org/）、TTD數據庫（http：//bidd.nus.edu.sg/group/ttd/ttd），匯總刪除重復靶點得到骶神經功能障礙綜合征的疾病靶點。

1.3補中益氣湯-骶神經功能障礙綜合征交集靶點的構建" 用Venny2.1.0繪制補中益氣湯有效活性成分的靶點與骶神經功能障礙綜合征疾病相關靶點的韋恩圖，并記錄“Results”中的交集靶點。

1.4 PPI的構建" 將藥物-疾病交集靶點，導入STRING數據庫，限定物種為“Homo sapiens”，篩選互作蛋白評分≥0.9的互作關系，將互作網絡導入到Cytoscape 3.9.1進行可視化，利用CytoNCA計算各節點的度值，節點的大小和顏色深淺按照靶點度值大小分布。使用MCODE模塊進行基因簇的分析。

1.5補中益氣湯-骶神經功能障礙綜合征共同靶點GO生物功能分析和KEGG通路富集分析" 利用Metascape數據庫（http：//metascape.org）對交集靶點進行基因本體（GO）功能富集分析和京都基因與基因組百科全書（KEGG）的通路富集分析，并以P-value值小于0.01為臨界值對結果進行篩選。

1.6“中藥-活性成分-交集靶點-疾病”拓撲分析與關鍵成分的篩選" 將中藥-活性成分-交集靶點-疾病，導入STRING數據庫，限定物種為人，篩選互作蛋白評分≥0.9的互作關系，將互作網絡導入到Cytoscape 3.9.1進行可視化。利用CytoNCA計算各節點的度值，依據度值篩選出關鍵成分。

1.7分子對接" 在Pubchem數據庫下載活性成分的SDF文件后，用Open Babel（v3.1.1）轉換為mol2文件。在PDB數據庫（https：//www.rcsb.org/）下載蛋白的pdb文件，PDB下載蛋白結構文件時有以下條件：①人源蛋白；②分辨率在0.5～3.5 A；③蛋白內有小分子配體。利用Autodock Vinav1.1.2對關鍵成分與核心靶點進行分子對接。對接完成后，利用PyMOL2.3.0做結合能較低的對接組合的3D可視化圖。

2結果

2.1補中益氣湯的活性成分和靶點蛋白" 通過TCMSP數據庫的收集與篩選，得到潛在活性成分情況如下：黃芪20個、人參22個、白術7個、甘草92個、陳皮5個、當歸2個、升麻17個、柴胡17個。經過SwissADME篩選，可以收集到活性成分情況如下：黃芪13個、人參13個、白術4個、甘草84個、陳皮4個、當歸0個、升麻6個、柴胡10個。將潛在活性成分通過Pubchem收集smiles號或2D結構并導入TargetNet、SwissTargetPrediction預測其靶點蛋白，去除重復值后，共收集到了1020個靶點蛋白。骶神經功能障礙綜合征的靶點在PharmGKB、GeneCards、DisGeNET、TTD數據庫檢索整合后，共收集到骶神經功能障礙綜合征的靶點2217個，刪除重復項后，得到作用靶點1440個。補中益氣湯-骶神經功能障礙綜合征交集靶點將骶神經功能障礙綜合征的1440個靶點與補中益氣湯成分的作用靶點導入Venny2.1.0整合后，得到交集靶點123個，見圖1。

2.2 PPI的構建" 通過STRING平臺和Cytoscape3.9.1軟件得到123個補中益氣湯-骶神經功能障礙綜合征共同靶點的PPI網絡圖，共112個節點，1524條邊，其中節點的大小和顏色深淺根據度值調整，節點越大，顏色越深，表示度值越大，見圖2。將PPI網絡數據導入Cytoscape 3.9.1 中，用MCODE算法進行分析，共計篩選得到4個基因簇和52個基因，其中節點的顏色深淺根據度值調整，節點顏色越深，表示度值越大，見圖3。

2.3補中益氣湯-骶神經功能障礙綜合征共同靶點GO分析與KEGG通路分析" 在Metascape數據庫中做GO和KEGG富集分析，并以P-valuelt;0.01作為臨界值篩選后，GO分析共篩選出生物過程445個，細胞組分84個，分子功能129個。KEGG通路分析則收集到142條通路。GO和KEGG結果中分別選取排列最靠前的20個條目，以氣泡圖形式展示，見圖4。

2.4“中藥-活性成分-交集靶點-疾病”拓撲分析與關鍵成分" 用交集靶點與其活性成分進行分析“中藥-活性成分-交集靶點-疾病”網絡圖見圖5，包括113個活性成分，123個交集靶點，1個疾病節點，共244個節點，1274條邊。篩選出度值排名前10位的活性成分，這10個活性成分被認為是補中益氣湯治療骶神經功能障礙綜合征的關鍵成分，用于后續分子對接操作。

2.5分子對接結果" 目前認為，分子對接結合能≤-5 kcal/mol，表示小分子配體與受體結合較好[13]。將PPI網絡中聚類得分最高的子簇A中度值排名前5的靶點作為本研究的核心靶點。將關鍵成分與核心靶點進行兩兩對接，得到的結合能均≤-5 kcal/mol，見圖6。其中結合能最低的3組分別為光甘草定-ERBB2，異補骨脂黃酮-HSP90AA1，異補骨脂黃酮-mTOR。這些對接結果的可視化圖見圖7A～圖7C。

3討論

目前，SNDS的臨床治療方式主要包含手術治療、中醫藥治療和神經阻滯療法等，其中，中醫藥治療SNDS取得了較為理想的療效。Zhang W等[14]認為SNDS的病機以氣血不足為主，扶正益氣活血是治療SNDS的重要思路。補中益氣湯由黃芪、人參、白術、甘草、陳皮、當歸、升麻、柴胡組成，方中黃芪為君藥，歸肺脾經，升陽固表，補中益氣；白術、人參、炙甘草為臣藥，助黃芪增強其補中益氣之功效；陳皮理氣和胃，可助升陽散滯，當歸養血和營，防止溫燥傷陰，柴胡、升麻升提中氣，兼疏肝解郁，共為佐使，諸藥合用，補氣健脾，升陽舉陷，養血活血。本研究采用網絡藥理方法，初步挖掘補中益氣湯治療SNDS的潛在物質基礎及治療機制[15]。

本研究結果顯示，PPI網絡中存在4個主要功能子簇，其中聚類得分最高的子簇中度值排名前5的CTNNB1、TNF、ERBB2、HSP90AA1、mTOR被認為是補中益氣湯治療SNDS的核心靶點。通過“中藥-活性成分-交集靶點-疾病”網絡圖分析篩選出度值排名前10的有效成分，再通過分子對接結果可知，核心靶點與關鍵成分結合能均lt;-5 kcal/mol，顯示出良好的結合能力；其中光甘草定與ERBB2、異補骨脂黃酮與HSP90AA1、異補骨脂黃酮與mTOR的結合具有較低的結合能，這提示ERBB2、HSP90AA1、mTOR可能是補中益氣湯治療SNDS的關鍵靶點。

為了更深層次地探討補中益氣湯治療SNDS的作用機制，對123個共同靶點進行了GO和KEGG分析。其中GO分析結果主要涉及磷酸化的正調控、細胞死亡和分化、類固醇代謝等生物過程，蛋白結合和酶結合等分子功能，KEGG則提示了治療過程主要涉及神經活性配體-受體相互作用、NF-κβ信號通路、AMPK信號通路和PPAR信號通路。近年來有研究者在神經興奮性毒性模型中發現，阻斷NF-κβ/p53信號通路可以對神經元損傷起保護作用[16]；抑制NF-κβ信號通路也可以對減少創傷性腦損傷大鼠模型神經元自噬和炎癥反應，從而發揮保護作用[17]。此外，許多研究表明激活AMPK信號通路中的AMPK可間接抑制炎癥因子的表達，進而發揮改善疼痛作用[18]。這些研究表明補中益氣湯對SNDS神經的保護作用和對疼痛的緩解可能與抑制NF-κβ信號通路激活和激活AMPK信號通路有關。NF-κβ、AMPK、TNF是炎癥通路中關鍵參與者，PPAR對三者均有調節作用。PPAR通路相關因子可以抑制NF-κβ的促炎作用[19]；還可以與AMPK雙向調控，抑制促炎通路和降低炎癥因子水平[20]。這表明補中益氣湯治療SNDS可能與NF-κβ信號通路、AMPK信號通路和PPAR信號通路中的NF-κβ、AMPK、PPAR密切相關。

綜上所述，補中益氣湯可能通過光甘草定等關鍵的活性成分調控ERBB2、HSP90AA1、mTOR等核心基因的表達以及NF-κβ等重要信號通路，減緩組織炎癥反應，調節自噬，減輕周圍神經的神經性疼痛反應，多靶點的發揮治療SNDS作用。

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收稿日期：2023-10-25；修回日期：2023-11-06

編輯/肖婷婷

基金項目：四川省中醫藥管理局科學技術研究專項課題（編號：2023MS410）

作者簡介：伏紅穎（1995.1-），女，四川成都人，碩士，住院醫師，主要從事臨床常見疾病的中醫藥防治研究

通訊作者：李剛（1983.9-），男，四川成都人，碩士，副主任醫師，主要從事臨床常見疾病的中醫藥研究