网络药理学在中药治疗痛风中的应用研究进展

来源:用户上传      作者:海云翔 宋敏 田杰祥 董万涛 王凯 文皓楠

　　 【摘 要】 近年来，生活水平不断提高促使人们膳食结构发生了改变，高嘌呤、高蛋白质、高脂肪的过多摄入使痛风患病率逐年攀升。传统中医药在治疗痛风方面具有确切的疗效、较小的不良反应等优势，但中药成分及作用机制复杂。网络药理学的兴起为阐明传统中医药作用机制提供了新思路和新途径。现通过综述网络药理学在中医药治疗痛风中的应用，为后期中医药在痛风中的深入研究提供新思路、新方法。
　　 【关键词】 痛风;网络药理学;中医药;应用进展
　　 痛风是由单钠尿酸盐沉积于关节及周围组织导致的以反复发作炎症为主的反应性关节病，发病主要与嘌呤代谢紊乱、肾脏尿酸排泄障碍所引发的高尿酸血症相关，严重者可致关节破坏、变形[1-2]。研究表明，约3.9%的人群患有痛风，每年痛风男、女新发病率约为0.4%、0.14%[3-4]。痛风的发病主要与性别、生活方式、遗传、代谢综合征、饮酒、职业等因素有关[5-6]。中医药治疗痛风历史悠久，尤在减轻患者疼痛、降酸排石及减缓发作频率等方面疗效显著[7]。网络药理学（Network pharmacology）是利用现代信息技术，建立“药物-疾病-靶点-通路”的网络关系，从而预测并富集中药治疗痛风的潜在靶点和通路，为研究中药对痛风的作用机制提供新思路和新途径[8]。
　　1 网络药理学概述
　　 网络药理学是融合了系统生物学、现代计算机信息技术、多向药理学而形成的一门新型学科，由英国药理学家HOPKINS于2007年在Nature Biotechnology首次提出[9]。网络药理学综合运用各类组学、高通量筛选、分子交换验证、网络可视化等技术[10-11]，建立“成分-疾病-靶点”的网络[12]，揭示药物治疗疾病的作用机制。
　　 网络药理学的研究过程主要包括4个部分：①利用数据库和文献检索的方式获取中药及复方的成分及其作用靶点，构建“活性成分-靶点”网络，主要包括中药系统药理数据库和分析平台（TCMSP）、中药成分靶标数据库（HIT）等。②疾病相关基因和蛋白靶点的获取及构建“疾病-靶点”网络，主要包括孟德尔疾病基因数据库（OMIM）、人类基因数据库（GeneCards）等。③将预测的中药及复方成分靶点、疾病靶点进行映射，采用蛋白互作网络（PPI）对潜在靶点进行网络互作分析。④通过生物学信息注释数据库（DAVID）对靶点进行靶点基因本体（GO）功能注释和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集，并利用Cytoscape软件构建“成分-靶点-通路”网络[13]。见表1。
　　2 网络药理学在中药治疗痛風中的应用
　　 痛风属中医学“痹证”范畴[14]，多因过食肥甘厚腻，致脾失健运，酿湿成痰，痰滞经络，使气血瘀滞;或久病失治，损及肝肾，致肝肾亏虚。《素问·痹论篇》曰：“痹证或痛或不痛，或麻木不仁，或寒或热，或燥或湿。”《丹溪心法》提及：“肥人肢体痛……若肢节肿痛，此为瘀血。”指出寒湿、湿热、痰瘀、肝肾亏虚均可致痹病，症见关节疼痛、局部红肿发热、屈伸不利等[15]。近年来，中医药治疗痛风疗效确切，尤在抗炎、镇痛及降尿酸方面具有明显优势[16]。网络药理学新技术的引入可对中药治疗痛风的活性成分、靶点进行预测，进一步阐明中药治疗痛风的作用机制。
　　2.1 单味中药治疗痛风的作用机制 刘丹等[17]通过网络药理学研究银杏叶提取物治疗痛风的作用机制，通过Google学术、美国国家生物技术信息中心（NCBI）、TCMSP和Science direct等数据库，以“银杏叶”“化学成分”“结构”等为关键词检索，总结得到银杏叶中化学成分158种，设置类药性（DL）≥0.18和口服生物利用度（OB）≥30，筛选出银杏叶39个活性化合物，主要包括11个黄铜类化合物及11个萜类化合物。利用药物数据库（DrugBank）、治疗靶点数据库（TTD）等数据库获取疾病靶点，富集相关通路，采用Cytoscape 2.8.3软件构建“化合物-靶点-通路”网络，结果显示：24个活性化合物对应靶点关联着49个痛风致病基因，得到银杏叶提取物可能通过减少尿酸的产生、增加尿酸的排泄和抑制NALP3（核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3）炎症引起的紊乱等3种途径治疗痛风。
　　 郭璐等[18]利用网络药理学研究土茯苓治疗痛风的机制，通过TCMSP、Drugbank、TTD、OMIM等数据库筛选土茯苓的活性成分，预测成分靶点及疾病靶点，并建立“药物-成分-靶点-疾病”网络，得到土茯苓治疗痛风有效成分11个及有效靶点39个，经过GO分类富集及KEGG通路分析，推测出土茯苓治疗痛风与丝裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、核转录因子65（RELA）、前列素内环氧化物合成酶2（PTGS2）等关键性靶点及脂肪细胞因子、表皮生长因子（ERb B）、Toll样受体等关键信号通路有关。
　　2.2 中药复方治疗痛风的作用机制 ZHAO等[19]
　　应用网络药理学探讨四妙丸治疗痛风的机制，构建四妙丸中活性成分-靶点-通络网络图，筛选出四妙丸中活性成分30个，25种炎症细胞因子及尿酸合成酶转运体。结果表明，四妙丸中活性成分可提高人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC）的活力，降低细胞间黏附分子-1（ICAM-1）的表达，其中，清热祛湿类中药主要刺激炎症并有效降低尿酸，从而治疗痛风。严瑶琦等[20]通过网络药理学并数据挖掘研究痛风湿热壅结证用药规律及作用机制，建立“各药物活性成分-靶点-疾病”网络。结果表明，黄柏、牛膝、苍术为临床治疗湿热壅结型痛风的核心中药配伍，涉及潜在信号通路为嘌呤代谢、神经活性配体受体相互作用等。张思旋等[21]探讨“苍术-黄柏”治疗痛风的机制，通过网络药理学建立“活性成分-潜在靶点”网络，发现17个靶点中包括雌激素受体1（ESR1）、前列腺素内过氧化物合酶1（PTGS1）、前列腺素内过氧化物合酶2（PTGS2）和磷脂酰肌醇3-激酶（PIK3CG）在内的4个关键靶点及肿瘤坏死因子信号通路、破骨细胞分化在内的23条信号通路。肖楠等[22]利用网络药理学预测降酸除痹方治疗痛风作用靶点与通路，结果表明，295个药物-疾病核心靶蛋白主要富集在EB病毒感染、癌症、病毒致癌、磷脂酰肌醇3激酶-苏氨酸蛋白激酶（PI3K-Akt）通路、MAPK通路等方面来发挥抗痛风作用。柯志鹏等[23]利用网络药理学阐释芪桂痛风片中的主要活性化合物群为黄酮类及生物碱类化合物，其通过影响嘌呤代谢、炎症和免疫调节相关靶点发挥治疗痛风的作用。 　　2.3 中药治疗痛风致潜在肝损伤机制 中药、天然药物在治疗疾病的同时引起的肝损伤称为中草药相关肝损伤[24]。研究表明，中药相比于化学药物所致肝损伤程度较轻，但也呈逐年升高趋势[25]。目前报道中常见的中药可致肝损伤的成分包括蒽醌、生物碱、萜、挥发油及毒蛋白等，其通过氧化应激，细胞膜、线粒体损伤及细胞钙超载等多途径致肝细胞、肝血管损伤[26]。因此，阐明治疗痛风中药潜在肝损伤的成分及毒性机制可为临床安全用药筛查提供参考依据。
　　 李凡等[27]对治疗痛风中药的潜在肝损伤成分及机制进行了研究，通过文献检索，分别查出用于治疗痛风的中药成分171种，可造成潜在肝损伤的成分32种。利用TCMSP、综合药效基因匹配平台（PharmMapper）数据库预测成分对应靶点，并在OMIM、TTD、遗传药理学与药物基因组学数据库（PharmGkB）、比较毒物遗传学数据库（CTD）等查找肝损伤相关靶点，利用Cytoscape软件建立“潜在肝损伤成分靶点-肝损伤相关靶点”网络，经拓扑学分析及分子对接法分析后得到可造成肝损伤的潜在靶点为丝裂原活化蛋白激酶14（MAPK14）、过氧化物酶体增殖因子活化受体γ（PPARG）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS2）、肿瘤坏死因子（TNF）等，以MAPK14蛋白最为关键，核心通路为MAPK信号转导通路，其中薯蓣皂苷、黄芩苷、柴胡皂苷D等治疗痛风的中药成分皆通过影响MAPK14蛋白造成潜在肝损伤。
　　3 小 结
　　 中药治疗痛风具有独特的优势，但中药成分复杂、作用靶点多、作用部位难以阐明，因此，明确靶点是药效评价的重要环节。网络药理学利用现代生物信息学及网络分析技术，从多靶点与复杂疾病、宏观与微观、模糊与可视化等层面探讨药物与痛风的关系，进而阐明其治疗痛风的作用机制[28]。通过综述网络药理学在中药治疗痛风的应用，得出中药治疗痛风遣方用药以四妙散、二妙丸、薏苡仁汤、蠲痹汤等作为基础方进行加减，中药以茯苓、薏苡仁、黄柏、牛膝、威灵仙、土茯苓、桃仁、红花为主，治则多为清热利湿、活血通络、补肝益肾[29]。抗痛风中药的活性成分主要以黄酮类、生物碱类、萜类及酚类为主，作用机制主要与影响嘌呤代谢、炎症和免疫调节有关。生物碱可有效抑制尿酸的生成，酚类化合物和黄酮类化合物不仅能抑制尿酸生成，亦可发挥抗炎及促进尿酸排泄等作用[30]。
　　 网络药理学作为新兴学科，利用計算机信息技术对资源进行了有效的整合，在预测引发痛风的基因及确定新的中药靶点方面有了创新性突破，并在中药新药开发、药效评价、安全性评价、质量评价等方面提供了有力的依据。随着各类数据库的不断完善、网络可视化程度的不断提高及软件算法的不断优化，网络药理学必将在中医药的各个领域发挥重要作用，从而推动中医药的现代化进程。
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　　收稿日期：2019-11-21;修回日期：2020-01-03
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