网络药理学在中药治疗消化系疾病领域的应用进展*

郑 雪，王 培，严展鹏，朱方石△

1 南京中医药大学第三临床医学院，江苏 南京 210028； 2 江苏省中医药研究院，江苏 南京 210028

中医诊治疾病以整体观念和辨证论治为基本特点，有独特的理论体系和方法。学术界普遍认为，中医药发挥疗效的功效理论建立在辨证立法准确、证机相合、方证相应等传统理论和实践的基础上。随着中药药理学的研究发展，从药理学角度研究中药发挥疗效的作用机制、药物组成的多种有效成分、发挥作用的有效部位、作用的多靶点效应及系统调控的网络结构，引起了广大学者的关注。2007 年英国药理学家HOPKINS 在《Nature Biotechnology》上首次提出了“网络药理学”的概念，其认为药物疗效是由多靶点相互作用而产生的减毒增效的结果。通过建立“药物-疾病-靶点-通路”的网络关系，可以从多角度探讨药物发挥防治疾病作用的分子基础，预测相应药物的药理学机制，并通过相关研究进行验证，进而评估药物的疗效优势、作用机制及毒副作用，最终发现低毒、高效的药物［1］。“网络药理学”研究理念与传统中医诊治的系统论、信息论及辨证论治体系的整体观具有一定的吻合性［2］。近年来，有不少学者将网络药理学与中医药研究相结合［3-6］，在探索中医药治疗消化系统疾病的作用机制研究中取得了一定的进展。现就近五年来网络药理学在中医消化系统疾病治疗领域中的应用情况综述如下：

1 食管癌

近年来，不少学者运用网络药理学方法，从活性成分的种类、靶点、对相关蛋白通道的调节作用、细胞因子的影响等方面对单味中药、药对及复方中药治疗食管癌的作用机制进行了探讨。如范文斌等［7］就运用网络药理学方法对苦丁茶防治食管鳞癌的作用进行了研究，通过数据挖掘，筛选出了相应的有效成分、蛋白作用靶点及主要活性成分，分析出食管鳞癌的相关基因与苦丁茶有多个关键基因相吻合，与其活性成分靶点关键交叉节点有37 个，并推测其有效成分可通过影响蛋白激酶信号通路、蛋白的转录和肿瘤细胞的代谢等多个方面来发挥防治食管鳞癌的药理作用。研究认为，苦丁茶主要有效成分的相关靶点与食管鳞癌的发生、发展有关，这为进一步探讨苦丁茶防治食管鳞癌的潜在功效提供了依据。雪菊被认为有抗癌作用，有研究发现其治疗食管癌有效，其作用机制可能与其含有雪菊总黄酮有关［8］。有学者［9］就雪菊总黄酮对食管癌相关靶点进行了研究，在中药系统药理学数据库与分析平台数据库中找到总黄酮2个，主要活性化合物靶点78个，在人类孟德尔遗传数据库找到食管癌相关靶点141 个。并在此基础上运用网络药理学方法研究分析了雪菊总黄酮提取物的抑瘤作用机制，建立了食管癌的雪菊总黄酮两个主要有效成分的靶点网络、总黄酮-食管癌的靶点网络及分子生物网络，证实雪菊总黄酮可明显下调B 淋巴细胞瘤2 的表达，抑制Eca 109 细胞的生长，诱导细胞的凋亡，从而发现雪菊总黄酮对食管癌的抗瘤作用是多途径、多靶点的，此外磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide-3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信号转导通路可能在肿瘤细胞的增殖、凋亡等方面起关键作用。方崇锴等［10］研究发现，丁香-柿蒂药对中有11 个活性成分，包括槲皮素、山柰酚、齐墩果酸等，主要作用靶点有丝氨酸/苏氨酸激酶1（serine/threonine K1，AKT1）、类固醇受体共激活因子、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）三个，涉及的F 信号通路有oxO、Relaxin、PI3K/Akt、Rap1 等，初步分析了药物与疾病靶点的相互关系，一定程度上揭示了丁香-柿蒂药对治疗食管癌的科学内涵。刘子提等［11］也应用网络药理学方法，借助有关数据库和软件对启膈散治疗食管癌的作用机制进行研究，发现启膈散有88 个候选活性成分，有潜在作用靶点142个，包含肿瘤蛋白p53、半胱氨酸蛋白酶3、白细胞介素1β、AKT1、血管内皮生长因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）等；发现主要通路有PI3K-Akt、重组人信号转导与转录激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）Jak-STAT、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）等信号通路；发现对食管癌有治疗作用的主要活性成分有木犀草素、β-谷甾醇、丹参酮ⅡA、槲皮素、柚皮素等。此项研究认为启膈散治疗食管癌的作用机制可能与这些活性成分作用于AKT1、TP53、白细胞介素6、胱天蛋白酶3、VEGFA等靶标及调节Jak-STAT、PI3K-Akt、MAPK、NF-kappa B、肿瘤蛋白p53 等信号通路有关。上述研究解释和分析了中药治疗食管癌的疗效作用及机制，证实了中药治疗食管癌的生物学效应。

2 胃癌及慢性胃炎

目前运用网络药理学方法研究中医药对胃肠道疾病的作用机制多有报道，韦颖等［12］就吴茱萸汤治疗胃癌的靶点进行了研究，并建立了吴茱萸对胃癌的“成分-靶点-疾病”交互网络，通过可视化分析、网络中各节点的拓扑参数分析，对各作用靶点进行了基因本体（gene ontology，GO）富集分析及京都基因和基因百科全书（kyoto encyclopedia of genes and gnomes，KEGG）通路富集分析，筛选出吴茱萸的3 个主要活性成分，6 个共同的直接作用蛋白靶点及8 条参与吴茱萸治疗胃癌的通路，包括甲状腺激素信号通路、恶性肿瘤通路和病毒致癌作用等，初步揭示了吴茱萸治疗胃癌可能的作用通路。也有学者［13］借助中药系统药理学分析平台，收集半夏泻心汤全方7 味中药的化合物，并对进行活性成分进行了筛选，籍以揭示对胃癌的疗效作用。其运用Cytoscape 软件构建化合物-靶点网络，集合CTD、GeneCards、在线人类孟德尔遗传等数据库筛选的疾病靶点，对中药的有效成分进行韦恩分析，确定交集靶点的靶向关系。通过构建靶点蛋白互作网络并进行GO 功能分析和KEGG通路分析，获得164个活性化合物，143个药物靶点，911个疾病靶点，84个交集靶点，靶点蛋白互作网络涉及84 个蛋白质节点，关键靶点包括Jun 原癌基因（Jun proto-oncogene，JUN）、TP53、丝裂原活化蛋白激酶1（mitogenactivated protein kinase 1，MAPK1）、丝裂原活化蛋白激酶14（mitogen-activated protein kinase 14，MAPK14）、丝裂原活化蛋白激酶3（mitogen-activated protein kinase 3，MAPK3）、VEGFA、白细胞介素6、雌激素受体1（strogen receptor alpha gene-1，ESR1）、前列腺素-内过氧化物合酶2（prostaglandin-endoperoxide synthase 2，PTGS2）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF））。GO 功能分析主要与RNA 聚合酶Ⅱ启动子、缺氧诱导过程、药物级联反应、细胞转录的调控相关。KEGG 通路主要涉及癌症信号通路、肿瘤坏死因子α 信号通路、低氧诱导因子1信号通路、PI3K-Akt 信号通路等。通过研究推测半夏泻心汤活性成分可能靶向作用于上述信号通路中的关键因子，故能在缺氧诱导，细胞凋亡、周期、分化、增殖、迁移、侵袭和血管生成等环境中发挥显著的药效，从而达到治疗胃癌的目的。

此外，运用网络药理学就中药对Hp 相关性胃炎（慢性胃炎）的疗效作用进行了分析研究，如林道斌等［14］对三黄清胃丸治疗幽门螺旋杆菌相关性胃 炎（helicobacter pylori associated gastritis，HAG）进行了相关研究，他采用中药系统药理分析平台对三黄清胃丸有效成分进行筛选，反向分子对接服务器和Unipro 数据库，对药物作用靶点进行筛选并通过Gene Cards 数据库获取相关靶点和三黄清胃丸治疗HAG 的潜在作用靶点，构建了活性成分-靶点相互作用网络。通过研究分析得到直接作用于HAG 靶点的活性成分140种及作用靶点94个。KEGG通路富集分析确定了作用通路89 条，GO 功能富集分析发现条目350个。研究认为，三黄清胃丸对HAG 诱发的慢性胃炎进行调控的作用机制可能与上述信号通路或者其他相关通路有关。此外，也有学者［15］运用网络药理学方法就四君子汤对胃炎的作用机制进行研究，他们从四君子汤中筛选出68 个化学成分，涉及治疗胃炎的10个靶点；同时GO分析结果表明其涉及杂环代谢过程、药物代谢过程、类单孢素代谢过程、药物分解过程、固醇代谢过程等9 个生物过程，涉及单加氧酶活性、氧结合、氧化还原酶活性等10个分子功能，包括内质网膜、细胞器膜等6个细胞组成。KEGG 分析结果表明，其可能通过亚油酸代谢、细胞色素P450 对外源性物质代谢的影响、视黄醇代谢等7 个信号通路治疗胃炎，其为进一步深入探讨四君子汤抗胃炎的作用机制奠定基础。

上述研究就探究中药对胃癌及慢性胃炎等疾病发挥作用的靶点进行了微观探索和努力，为客观阐释中医药发挥疗效作用机制的研究提供了新的思路。

3 慢性肝病及肝癌

研究表明，中药复方对慢性肝病具有疗效优势，从网络药理学角度来揭示其疗效机制引起了许多学者的研究兴趣。李硕熙等［16］探讨了芪参汤对非酒精性脂肪性肝病的作用机制，其通过3 个数据库共筛选到芪参汤活性化合物207 个，药物靶点246 个，并通过网络药理学预测了芪参汤是通过抑制胰岛素信号的激活，从而改善胰岛素抵抗和糖脂代谢，发挥对非酒精性脂肪性肝病的治疗作用。张元元等［17］对具有保肝作用的中药郁金治疗肝癌的作用进行了网络药理学研究，发现其活性成分15 个，靶基因45 个，“药物-成分-靶点-疾病”网络显示关键基因主要包括：MAPK1、MAPK3、AKT1、JUN、ESR1、B细胞淋巴瘤2等；GO富集分析显示生物学过程和功能集中在辅因子结合、磷酸酶结合、酰胺结合、抗氧化活性、类固醇激素受体活性等方面。KEGG通路富集分析显示主要有乙型肝炎、人类免疫缺陷病毒1感染、细胞凋亡、丙型肝炎及一些癌症信号通路，通过对郁金相关成分、靶点进行分析，初步验证了郁金治疗肝癌的基本药理学作用和作用机制，为郁金治疗肝癌的进一步研究提供思路。同时，有学者［18］基于网络药理学研究方法对加味茵陈四逆汤作用于肝纤维化/肝硬化的作用靶点及通路进行了探讨，共获得有效活性成分132个，共同靶点93个；核心蛋白主要包括过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARG）、RELA/NFκB、MAPK8/JNK 等；GO 功能富集分析涉及影响基因转录、核受体活性等过程101个；KEGG 通路富集分析获得条涉及肝细胞性肝癌、细胞凋亡、乙型肝炎、丙型肝炎等114 条通路，涵盖了PPAR、NF-κB、Wnt、MAPK 等肝纤维化重要通路。因此可以预测加味茵陈四逆汤防治肝纤维化/肝硬化的潜在作用机制，可为今后基础及临床研究提供参考依据。此外，还有学者［19］通过网络药理学虚拟预测的方法，从DrugBank、TCMSP 数据库筛选出茵陈蒿汤的化学成分41 种，其中预测到靶点186 个，通过Gene-Cards、CTD 数据库预测与原发性肝癌相关的靶点200个，韦恩图显示潜在靶标186个。结果显示茵陈蒿汤可通过蛋白质磷酸化的正调控、RNA 聚合酶Ⅱ启动子转录的负调控、成纤维细胞增殖的正调控、转录DNA 模板等生物过程发挥治疗原发性肝癌的作用。并由此推测茵陈蒿汤对原发性肝癌的作用机制可能与PI3K/Akt、MAPK 信号通路有关。可见，通过网络药理学研究方法，能够揭示中药治疗慢性肝病的作用微观机制和现代药理作用的可能靶点。

4 胰腺炎及胰腺癌

孙凯滨等［20］在中医理论的指导下，运用网络药理学研究方法，通过预测靶点的证候归类、分析，构建了大柴胡汤治疗肝郁气滞型胰腺炎的疏肝理气“中药方剂-活性成分-关键靶点”多维关系网络和功效作用网络，并进行研究分析，获得59个相关功效的靶点，发现其中的PTGS2、肿瘤坏死因子、白细胞介素6、VEGFA 等18 个靶点与治疗肝郁气滞型胰腺炎相关；认为大柴胡汤中木犀草素、槲皮素、山柰酚、黄芩素、汉黄芩素等83 个活性成分作用于与胰腺炎相关的18 个靶点，从而发挥其防治肝郁气滞型胰腺炎的作用。也有学者［21］通过网络药理学研究方法对清胰汤防治急性胰腺炎的作用机制进行预测，发现清胰汤可能作用于急性胰腺炎的相关靶点有103 个，其中潜在作用靶点数排序前5 位的有大黄素、小檗碱、槲皮素、芹菜素和黄芩苷。实验研究证实清胰汤可能通过抗氧化、抗炎、抵抗钙超载等多靶点、多途径发挥抗急性胰腺炎的作用，为进一步对清胰汤的药代动力学、分子药理学机制及其与其他药物的相互作用等方面的基础研究提供了一定依据。

此外，亦有对中药活性成分对胰腺癌作用靶点的探索。王一休等［22］运用网络药理学研究方法，对具有抗癌作用的黄芪的活性成分和其对防治胰腺癌过程中的多种特性进行了筛选，得到黄芪活性成分20种，作用于胰腺癌的靶点56个。通过对分子功能和通路的分析，发现黄芪作用的靶点主要与癌症的调控、对类固醇激素的反应、细胞凋亡、对无机物和有机物的反应等生物过程相关，并通过调节PI3K-Akt、MAPK 等通路而影响胰腺癌的发生、发展。徐宵宵等［23］则利用网络药理学发现EGFR、TP53、AKT1、PTGS2、MAPK3 及MYC 这7 个白藜芦醇治疗胰腺癌的核心靶点；并通过研究分析，发现白藜芦醇治疗胰腺癌主要与RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、细胞凋亡过程的负调控、调节细胞增殖正调控、细胞对表皮生长因子刺激的反应等生物过程，进而调控各类癌症相关信号通路有关。

5 便秘

中医药治疗多种原因引起的便秘具有一定疗效优势，不少学者就其发挥疗效的有效成分、关键靶点等运用药理学进行了分析。如石佳勇等［24］运用网络药理学方法探讨补中益气汤治疗老年功能性便秘的作用靶点，其筛选出槲皮素、山柰酚、芒柄花黄素、柚皮素、川陈皮素5 个主要化学成分和PTGS2、ESR1、AR、NOS2、PPARG 等5 个关键靶点，基因富集分析得到622条GO功能条目和125 条KEGG通路，表明补中益气汤能改善老年功能性便秘的作用机制可能与其通过多成分、多靶点、多通路发挥作用有关。王梁凤等［25］以芳香类中药治疗便秘高频次使用药对“陈皮-木香”为研究对象，通过数据挖掘及网络药理学研究方法，分析了其作用机制，得出陈皮-木香药治疗便秘的共同作用靶点有180 个，关键靶点胆固醇7α-羟化酶、过氧化物酶体增殖活化受体A、真性胆碱酯酶等；GO 富集分析显示该药对挥发油的活性主要涉及循环系统、血液循环、固醇类激素结合等生物学过程；KEGG 富集通路中神经活性配体-受体相互作用、内分泌抵抗、白细胞介素17 等信号通路对便秘有显著作用。这一研究为芳香类中药治疗便秘的深入研究提供了新的思路。此外，HUANG 等［26］基于网络药理学研究方法，系统分析了麻子仁丸的生物活性化合物和作用机制生物靶标，共鉴定筛选出活性化合物97 种，其中在大鼠血浆中发现了34 种，在大鼠粪便中发现了10 种。研究发现其中的大黄素、苦杏仁苷、百花素、厚朴酚和柚皮苷作为相应组分的代表性化合物，均能在体外诱导大鼠结肠平滑肌进行自发性收缩；乙酰胆碱、雌激素、前列腺素、大麻素和嘌呤信号通路中的生物学靶标能够促进代表性化合物和相应组分的促动力作用。结果推测麻子仁丸可能通过作用于多靶点、多途径来增强结肠运动力。同时，宗阳等［27］运用网络药理学研究了白术-枳实药对治疗慢性传输型便秘的作用机制，筛选出了相应活性化合物，其中化合物-靶点（基因）网络包含活性化合物21 个和相应靶点142 个，核心靶点涉及PTGS2、PTGS1 等。PPICN 包含蛋白302 个，关键蛋白涉及抑癌基因TP53、帕金森基因PARK2、融合基因NTRK1等。GO功能富集分析得到741个GO条目，其中有细胞组成相关条目、分子功能条目、生物过程条目。KEGG通路富集筛选得到的信号通路包括病毒致癌作用通路、丝裂原活化蛋白激酶通路、EB病毒感染通路等，证实白术-枳实药对可通过多靶点、多通路来治疗慢性传输型便秘，为进一步深入探讨其作用机制和物质基础提供了参考。

6 小结

综上所述，运用网络药理学方法，从系统视角解释中药的成分-靶标关系、药理机制及配伍规律，取得了显著的成效，其研究对揭示中医药治疗食管癌、胃癌及胃炎、胰腺癌、胰腺炎、肝癌及脂肪性肝病、老年性便秘等发挥疗效作用的科学内涵发挥了重要作用，也为探究中药有效成分、阐述分子机制等提供了思路和依据［1，28］。然而，运用网络药理学研究尚存在以下问题：1）网络药理学研究中的分子对接结果仅提供了化学物质与相应靶基因之间的联系，仍具有不确定性［29］；2）化学品与目标基因之间的准确作用方式（如激活或抑制）仍不清楚［30］，而中药的化学组分复杂，难以明确某一准确的化合物；3）数据库的数据有待完善，现有文献对于挖掘药物的作用靶点、相关化合物数量有所局限，因此仍不能完全揭示其作用机制［1］。4）缺少专属于中医药的网络药理数据库［31］。因此，研发具有中医特色的分析软件、进一步归纳和筛选中医药有效活性成分、明确成分与作用靶点的相互关联性在未来的研究中显得尤为重要；此外，网络药理学不仅仅是为了解释其作用机制的靶点及药物成分和靶标的关系，更重要的是强调治疗药物对信号通路的多途径调节，以提高药物的治疗效果，降低毒副作用，形成药物分子设计新模式。故我们认为，在确认中医药效方或药对或单味中药对消化系统疾病的临床基础上，运用网络药理学方法是研发中药创新药物的重要途径之一。