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应中央军委要求,2022年9月起,《药学实践杂志》将更名为《药学实践与服务》,双月刊,正文96页;2023年1月起,拟出版月刊,正文64页,数据库收录情况与原《药学实践杂志》相同。欢迎作者踊跃投稿!

基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究

柯刚 董清科 肖世容 龚茜 李荣 汪代杰

柯刚, 董清科, 肖世容, 龚茜, 李荣, 汪代杰. 基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究[J]. 药学实践与服务. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
引用本文: 柯刚, 董清科, 肖世容, 龚茜, 李荣, 汪代杰. 基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究[J]. 药学实践与服务. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
KE Gang, DONG Qingke, XIAO Shirong, GONG Qian, LI Rong, WANG Daijie. Molecular mechanism of Shenling Baizhu powder in treatment of cancer cachexia based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
Citation: KE Gang, DONG Qingke, XIAO Shirong, GONG Qian, LI Rong, WANG Daijie. Molecular mechanism of Shenling Baizhu powder in treatment of cancer cachexia based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115

基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
基金项目: 泸州市科技计划项目(编号:2022-SYF-65);泸州市卫生健康委科研项目
详细信息
    作者简介:

    柯 刚,硕士,主管药师,研究方向:临床中药学,Email:464723234@qq.com

Molecular mechanism of Shenling Baizhu powder in treatment of cancer cachexia based on network pharmacology

  • 摘要:   目的  基于网络药理学方法分析参苓白术散治疗肿瘤恶病质的药理机制,为经典方剂临床拓展运用提供参考。  方法  通过TCMSP和BATMAN-TCM数据库获取参苓白术散处方中药的主要化学成分及其靶点,根据ADME筛选中药活性组分;通过OMIM、Genecards、Disgenet、DRUGBANK数据库获取肿瘤恶病质主要靶点,利用String平台进行蛋白质相互作用分析,构建PPI网络。采用Cytoscape3.7.2软件构建参苓白术散“药物-活性成分-靶点”网络,而后采用Metascape平台分析其参与的生物过程及通路,最后通过Discovery Studio进行分子对接验证。  结果  参苓白术散治疗肿瘤恶病质的核心活性成分为槲皮素、山柰酚、木蜡酸、豆甾醇、木犀草素、β谷甾醇等,核心靶点有AKT1、TP53、TNF、IL-6、MAPK3、CASP3、JUN、CTNNB1、HIF1A、EGFR等,分子对接验证亦显示,排名前10的活性成分中木蜡酸、豆甾醇、β谷甾醇与靶点大部分的结合活性较好。参苓白术散治疗肿瘤恶病质生物学通路主要是调节肿瘤相关通路、代谢相关通路及炎症因子和食欲相关通路等方面。  结论  本研究初步揭示了参苓白术散治疗肿瘤恶病质的多成分、多靶点、多通路的作用机制,为参苓白术散的临床开发利用提供理论基础。
  • 图  1  参苓白术散化学成分作用靶点与恶病质相关靶点的交集靶点

    图  2  参苓白术散中“药物-活性成分-治疗靶点”网络

    注:三角形为中药,圆形为药物的活性成分,不同颜色为不同药物的,菱形为靶点,每个节点面积和颜色透明度代表度值,面积越大、颜色越深表明该节点越重要。

    图  3  参苓白术散-肿瘤恶病质靶点PPI网络

    图  4  GO和KEGG富集结果

    图  5  分子对接结果

    图  6  参苓白术散部分活性化合物分子对接模式

    A. 木蜡酸-ATK1; B. β谷甾醇-TP53; C. 木蜡酸-CASP3

    表  1  参苓白术散排名前10的活性成分拓扑参数

    编号Mol ID活性成分连接度介度紧密度来源
    GC1MOL000098quercetin810.271 1140.436 767甘草
    K1MOL000422kaempferol580.053 660.389 082人参、甘草
    LZ2MOL000663pyrolignous acid550.274 9460.394 582莲子
    S2MOL000449stigmasterol400.031 1010.381 115人参、砂仁、山药、薏苡仁
    JG1MOL000006luteolin370.058 7710.380 25桔梗
    B1MOL000358beta-sitosterol340.039 9250.391 813人参、砂仁
    GC5MOL000392formononetin190.009 3760.374 302甘草
    GC14MOL0038967-methoxy-2-methyl isoflavone190.010 0220.378 531甘草
    GC7MOL000497licochalcone a170.013 4090.375 14甘草
    JG2MOL001689acacetin160.015 6870.359 828桔梗
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    表  2  “药物-活性成分-治疗靶点”网络排名前10治疗靶点拓扑参数分析

    靶点连接度介度紧密度
    PTGS21110.155 870.448 461
    ESR1820.063 5340.355 249
    HSP90AA1760.054 2540.406 061
    AR740.133 1020.453 315
    PPARG690.028 9010.389 988
    NOS2690.014 5260.350 785
    SCN5A610.140 3820.442 536
    GSK3B570.006 3280.319 962
    CHEK1470.004 5780.311 628
    MAPK14470.003 9120.309 898
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    表  3  PPI排名前10治疗靶点拓扑参数分析

    靶点连接度介度紧密度
    AKT11280.086 7920.765 957
    TP531050.035 5490.674 157
    TNF1020.022 3260.671 642
    IL-61000.020 9580.669 145
    MAPK3980.017 9360.664 207
    CASP3980.024 5220.661 765
    JUN960.017 3240.654 545
    CTNNB1930.033 2660.654 545
    HIF1A930.031 810.640 569
    EGFR920.019 3490.652 174
    下载: 导出CSV
  • [1] CSCO肿瘤营养治疗专家委员会. 恶性肿瘤患者的营养治疗专家共识[J]. 临床肿瘤学杂志, 2012, 17(1):59-73.
    [2] 杜红珍, 魏雨佳, 张玲玲, 等. 肿瘤患者食欲的评价及药物干预[J]. 肿瘤代谢与营养电子杂志, 2017, 4(1):120-124.
    [3] TAZI E, ERRIHANI H. Treatment of cachexia in oncology[J]. Indian J Palliat Care, 2010, 16(3):129-137. doi:  10.4103/0973-1075.73643
    [4] 吴国豪. 恶性肿瘤患者营养不良的原因及防治对策[J]. 中华胃肠外科杂志, 2010(3):170-172.
    [5] 周竞峥, 付玲, 罗玲, 等. 癌症恶病质的中西医诊治现状[J]. 中医肿瘤学杂志, 2019, 1(5):82-85,77.
    [6] 北京中医药学会脾胃病专业委员会, 张声生, 周强. 参苓白术散和补中益气方临床应用专家共识意见[J]. 北京中医药, 2018, 37(7):590-597.
    [7] 金军. 益气健脾法治疗癌症恶病质临床观察[J]. 中国中医药信息杂志, 2011, 18(11):80-81.
    [8] RU J L, LI P, WANG J N, et al. TCMSP: a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines[J]. J Cheminform, 2014, 6:13. doi:  10.1186/1758-2946-6-13
    [9] LIU Z Y, GUO F F, WANG Y, et al. BATMAN-TCM: a bioinformatics analysis tool for molecular mechANism of traditional Chinese medicine[J]. Sci Rep, 2016, 6:21146. doi:  10.1038/srep21146
    [10] WISHART D S, FEUNANG Y D, GUO A C, et al. DrugBank 5.0: a major update to the DrugBank database for 2018[J]. Nucleic Acids Res, 2018, 46(D1):D1074-D1082. doi:  10.1093/nar/gkx1037
    [11] SZKLARCZYK D, GABLE A L, LYON D, et al. STRING v11: protein-protein association networks with increased coverage, supporting functional discovery in genome-wide experimental datasets[J]. Nucleic Acids Res, 2019, 47(D1):D607-D613. doi:  10.1093/nar/gky1131
    [12] ZHOU Y Y, ZHOU B, PACHE L, et al. Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets[J]. Nat Commun, 2019, 10(1):1523. doi:  10.1038/s41467-019-09234-6
    [13] FEARON K, STRASSER F, ANKER SD, et al. Definition and classification of cancer cachexia: an international consensus[J]. Lancet Oncol, 2011, 12(5): 489-495.
    [14] BISWAS A K, ACHARYYA S. Understanding cachexia in the context of metastatic progression[J]. Nat Rev Cancer, 2020, 20(5):274-284.
    [15] BARACOS VE, MARTIN L, KORC M, et al. Cancer-associated cachexia[J]. Nat Rev Dis Primers, 2018, 4: 17105.
    [16] SCHMIDT SF, ROHM M, HERZIG S, et al. Cancer Cachexia: More Than Skeletal Muscle Wasting[J]. Trends Cancer, 2018, 4(12): 849-860.
    [17] SCHCOLNIK-CABRERA A, CHÁVEZ-BLANCO A, DOMÍNGUEZ-GÓMEZ G, et al. Understanding tumor anabolism and patient catabolism in cancer-associated cachexia[J]. Am J Cancer Res, 2017, 7(5):1107-1135.
    [18] ARGILÉS J M, BUSQUETS S, STEMMLER B, et al. Cancer cachexia: understanding the molecular basis[J]. Nat Rev Cancer, 2014, 14(11):754-762. doi:  10.1038/nrc3829
    [19] PETRUZZELLI M, WAGNER E F. Mechanisms of metabolic dysfunction in cancer-associated cachexia[J]. Genes Dev, 2016, 30(5):489-501. doi:  10.1101/gad.276733.115
    [20] 郭东霖, 覃凤飞, 邓凯烽, 等. 中药汤剂治疗癌症恶病质疗效的meta分析[J]. 重庆医学, 2020, 49(22):3823-3828.
    [21] 张俊杰, 张跃强. 参苓白术散对结直肠癌患者术后mFOLFOX6化疗的减毒增效及增强免疫力的作用[J]. 湖北中医杂志, 2020, 42(6):9-11.
    [22] 王浩咏, 刘国荣. 参苓白术散联合化疗对结直肠癌免疫功能及生活质量的影响[J]. 中国当代医药, 2020, 27(9):78-80.
    [23] 陈冬平, 陈晓凡, 周旭等. 参苓白术散加减辅助治疗胃癌疗效和安全性的Meta分析[J]. 中国循证医学杂志, 2019, 19(4):457-463.
    [24] 邵帅, 陈梦利, 冯保荣, 等. 基于Meta分析的参苓白术散加减辅助治疗肺癌综合疗效系统评价[J]. 辽宁中医杂志, 2021, 48(5):23-28.
    [25] JIANG X Y, YU J Y, WANG X, et al. Quercetin improves lipid metabolism via SCAP-SREBP2-LDLr signaling pathway in early stage diabetic nephropathy[J]. Diabetes Metab Syndr Obes, 2019, 12:827-839. doi:  10.2147/DMSO.S195456
    [26] WANG R Q, LV J H, JIA C S. Revelation and reflection of overseas acupuncture to acupuncture in China[J]. Zhongguo Zhenjiu, 2020, 40(10):1123-1127.
    [27] ALKHALIDY H, MOORE W, ZHANG Y L, et al. Small molecule kaempferol promotes insulin sensitivity and preserved pancreatic β-cell mass in middle-aged obese diabetic mice[J]. J Diabetes Res, 2015, 2015:532984.
    [28] 程笑, 杨滢霖, 李伟瀚, 等. 山柰酚对LPS诱导小鼠急性肾损伤作用及机制探讨[J]. 中国药学杂志, 2020, 55(17):1439-1443.
    [29] AHMAD KHAN M, SARWAR A H M G, RAHAT R, et al. Stigmasterol protects rats from collagen induced arthritis by inhibiting proinflammatory cytokines[J]. Int Immunopharmacol, 2020, 85:106642. doi:  10.1016/j.intimp.2020.106642
    [30] LI J, DONG J Z, REN Y L, et al. Luteolin decreases atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice via a mechanism including decreasing AMPK-SIRT1 signaling in macrophages[J]. Exp Ther Med, 2018, 16(3):2593-2599.
    [31] MURAKAMI A, ASHIDA H, TERAO J. Multitargeted cancer prevention by quercetin[J]. Cancer Lett, 2008, 269:315-325. doi:  10.1016/j.canlet.2008.03.046
    [32] HU K, MIAO L, GOODWIN T J, et al. Quercetin remodels the tumor microenvironment to improve the permeation, retention, and antitumor effects of nanoparticles[J]. ACS Nano, 2017, 11:4916-4925. doi:  10.1021/acsnano.7b01522
    [33] RAJENDRAN P, RENGARAJAN T, NANDAKUMAR N, et al. Kaempferol, a potential cytostatic and cure for inflammatory disorders[J]. Eur J Med Chem, 2014, 86:103-112. doi:  10.1016/j.ejmech.2014.08.011
    [34] WANG J L, SKOLNIK S. Mitigating permeability-mediated risks in drug discovery[J]. Expert Opin Drug Metab Toxicol, 2010, 6:171-187. doi:  10.1517/17425250903436486
    [35] GROSSBERG A J, SCARLETT J M, MARKS D L. Hypothalamic mechanisms in cachexia[J]. Physiol Behav, 2010, 100(5):478-489. doi:  10.1016/j.physbeh.2010.03.011
    [36] McNAIR E, QURESHI M, PRASAD K, et al. Atherosclerosis and the hypercholesterolemic AGE-RAGE axis[J]. Int J Angiol, 2016, 25(2):110-116. doi:  10.1055/s-0035-1570754
    [37] WANG J Y, HE L Y, YAN W Z, et al. The role of hypertriglyceridemia and treatment patterns in the progression of IgA nephropathy with a high proportion of global glomerulosclerosis[J]. Int Urol Nephrol, 2020, 52(2):325-335. doi:  10.1007/s11255-019-02371-3
    [38] WANG H, ZHAO L, ZHU L T, et al. Wogonin reverses hypoxia resistance of human colon cancer HCT116 cells via downregulation of HIF-1α and glycolysis, by inhibiting PI3K/Akt signaling pathway[J]. Mol Carcinog, 2014, 53(Suppl 1):E107-E118.
    [39] HU Y, LIU L, CHEN Y, et al. Cancer-cell-secreted miR-204-5p induces leptin signalling pathway in white adipose tissue to promote cancer-associated cachexia[J]. Nat Commun. 2023, 14(1): 5179.
    [40] 刘羽茜, 王艳杰, 张林, 等. 基于网络药理学和分子对接法探讨参苓白术散治疗肺癌分子机制[J]. 辽宁中医药大学学报, 2022, 24(3):53-59.
    [41] 田婷婷, 刘璇, 叶涛, 等. 参苓白术散治疗结直肠癌的网络药理学机制及分子靶点探讨[J]. 天然产物研究与开发, 2021, 33(08):1401-1414.
    [42] 陈江锋, 林芝娴, 郭勇. 基于网络药理学策略探讨四君子汤治疗癌性恶病质的潜在机制[J]. 浙江中西医结合杂志, 2022, 32(2):122-128.
  • [1] 张林晨, 张小琴, 张俊平.  山楂酸药理作用的研究进展 . 药学实践与服务, doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202307052
    [2] 徐飞, 陈瑾, 鲁育含, 李志勇.  肠道菌群参与糖尿病肾病的机制研究进展 . 药学实践与服务, doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202312023
    [3] 张成中, 朱雪艳, 卜其涛, 王宏瑞, 黄宝康.  基于网络药理学与分子对接预测鸡骨草特征图谱研究 . 药学实践与服务, doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202303048
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-31
  • 修回日期:  2023-09-22
  • 网络出版日期:  2024-02-26

基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
    基金项目:  泸州市科技计划项目(编号:2022-SYF-65);泸州市卫生健康委科研项目
    作者简介:

    柯 刚,硕士,主管药师,研究方向:临床中药学,Email:464723234@qq.com

摘要:   目的  基于网络药理学方法分析参苓白术散治疗肿瘤恶病质的药理机制,为经典方剂临床拓展运用提供参考。  方法  通过TCMSP和BATMAN-TCM数据库获取参苓白术散处方中药的主要化学成分及其靶点,根据ADME筛选中药活性组分;通过OMIM、Genecards、Disgenet、DRUGBANK数据库获取肿瘤恶病质主要靶点,利用String平台进行蛋白质相互作用分析,构建PPI网络。采用Cytoscape3.7.2软件构建参苓白术散“药物-活性成分-靶点”网络,而后采用Metascape平台分析其参与的生物过程及通路,最后通过Discovery Studio进行分子对接验证。  结果  参苓白术散治疗肿瘤恶病质的核心活性成分为槲皮素、山柰酚、木蜡酸、豆甾醇、木犀草素、β谷甾醇等,核心靶点有AKT1、TP53、TNF、IL-6、MAPK3、CASP3、JUN、CTNNB1、HIF1A、EGFR等,分子对接验证亦显示,排名前10的活性成分中木蜡酸、豆甾醇、β谷甾醇与靶点大部分的结合活性较好。参苓白术散治疗肿瘤恶病质生物学通路主要是调节肿瘤相关通路、代谢相关通路及炎症因子和食欲相关通路等方面。  结论  本研究初步揭示了参苓白术散治疗肿瘤恶病质的多成分、多靶点、多通路的作用机制,为参苓白术散的临床开发利用提供理论基础。

English Abstract

柯刚, 董清科, 肖世容, 龚茜, 李荣, 汪代杰. 基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究[J]. 药学实践与服务. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
引用本文: 柯刚, 董清科, 肖世容, 龚茜, 李荣, 汪代杰. 基于网络药理学探讨参苓白术散治疗肿瘤恶病质的作用机制研究[J]. 药学实践与服务. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
KE Gang, DONG Qingke, XIAO Shirong, GONG Qian, LI Rong, WANG Daijie. Molecular mechanism of Shenling Baizhu powder in treatment of cancer cachexia based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
Citation: KE Gang, DONG Qingke, XIAO Shirong, GONG Qian, LI Rong, WANG Daijie. Molecular mechanism of Shenling Baizhu powder in treatment of cancer cachexia based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202208115
  • 肿瘤恶病质是肿瘤患者较为常见且复杂的并发症,主要表现为厌食、严重的体力和体重下降、虚弱、贫血、水肿等症状。患者机体出现糖、脂、蛋白质代谢的异常反应变化,进行性的骨骼肌量减少,从而引起功能性障碍,对肿瘤患者的心理健康、社会功能产生极大的负面影响,严重影响肿瘤患者的生活质量[1-2]。研究表明50%~80%的肿瘤患者会发生不同程度的恶病质,影响患者放化疗的进行和生活质量,甚至超过20%患者死于恶病质[3]。目前,针对肿瘤恶病质的标准治疗方案主要是在营养支持基础上加用孕激素类药物,如醋酸甲羟孕酮。由于恶病质期单纯营养支持疗效欠佳[4],且孕激素类药物存在一些药物不良反应,因此,仍需更多治疗手段解决肿瘤恶病质带来的一系列临床医学问题。

    相关研究显示,中药由于多成分、多靶点的作用,能对肿瘤恶病质进行整体干预,起到较好的疗效。中医药在改善恶病质患者体重、体力情况、食欲等方面可能有一定疗效[5],其中以参苓白术散为代表的益气健脾法在临床实践中取得了较好的疗效,得到专家共同的推荐,被用于减少肿瘤患者化疗和术后的不良反应,恢复胃肠道功能,提高生活质量[6],但其具体作用机制仍不明确[7]。参苓白术散首载于《太平惠民和剂局方》,由人参、茯苓、白术、白扁豆、山药、甘草、莲子、砂仁、薏苡仁、桔梗10味中药组成,方中以人参、白术、茯苓为君药,人参补益脏器,白术健脾燥湿,茯苓既善健脾补虚,又兼利水渗湿,三者共达益气健脾之效;另加山药补脾养胃,薏苡仁健脾渗湿,白扁豆补脾化湿,莲子补脾止泻,共为臣药,加强健脾益气、渗湿止泻之功。砂仁为佐,醒脾和胃,行气化滞,桔梗和甘草为佐使,桔梗以宣肺利气,通调水道,引气上升,甘草则健脾和中,调和诸药。诸药合用,共奏健脾益气、和胃渗湿之效。脾胃健运,湿滞得化,水谷精微生化恢复,使患者衰弱的机体可以逐步好转。因此,本研究借助网络药理学对参苓白术散治疗肿瘤恶病质的有效成分及靶点进行预测,探讨其作用机制。

    • 检索中药系统药理学数据库和分析平台[8](TCMSP;https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)获取人参、茯苓、白术、山药、白扁豆、薏苡仁、砂仁、桔梗、甘草9味中药的化学成分,根据口服利用度(OB)≥30%且类药性(DL)≥ 0.18进行活性成分初步筛选,以获得活性化合物及其作用的蛋白质靶点。检索BATMAN-TCM数据库(http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/)[9],设置Score cutoff ≥20,P≤0.05,获取莲子的化学成分和靶点信息。筛选结束后,统一在Uniprot蛋白质数据库(https://www.uniprot.org)将化合物作用的蛋白质靶点进行规范。

    • 以“Cancer cachexia”为关键词,在OMIM(https://omim.org/)、Genecards(https://www.genecards.org/)、Disgenet(https://www.disgenet.org/)三个基因数据库寻找肿瘤恶病质的潜在靶点(检索时间为2021年8月27日),在DRUGBANK数据库(https://go.drugbank.com/)中检索改善肿瘤恶病质临床一线用药作用靶点进行补充[10]。合并检索的4个数据库靶点后,删除重复值,并使用Uniprot蛋白质数据库进行规范。然后将肿瘤恶病质相关靶点与参苓白术散处方活性成分潜在作用靶点导入Venny 2.1.0,筛选出共同靶点,生成韦恩图。

    • 通过Cytoscape3.7.2软件来构建“药物-活性成分-靶点”网络,其中用节点表示成分或靶点,用边表示两者之间的关系;采用Cytoscape3.7.2软件内置的Network Analyzer分析工具分析网络特征参数,包括连接度、介度及紧密度等,研究参苓白术散中较为重要的成分和靶点及它们之间的关系。

    • 为进一步研究参苓白术散治疗肿瘤恶病质靶点蛋白在系统水平的作用,将筛选出来的共同靶点导入STRINGv11数据库[11](https://string-db.org),选择物种为“Homo sapiens”,使用默认设置,以获得PPI网络关系,通过CytoScape3.7.2软件制作PPI网络图,并使用Network Analyzer分析工具进行网络拓扑属性分析。

    • 采用整合多个权威数据库的Metascape平台(http://metascape.org/gp/index.html)[12],将筛选后的靶点导入Metascape 平台进行GO及KEGG分析,保存结果并通过R软件进行可视化。

    • 通过pubchem(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库下载“药物-活性成分-治疗靶点”网络图中度值排前10的化学成分结构(.sdf),PDB(http://www.rcsb.org/)数据库下载PPI中度值排前10的靶点的结构。用Discovery Studio软件分别对靶点结构进行去除结晶水、加氢等处理,将其进行对接,以libdockscore值作为对接程度的评判标准。

    • 从TCMSP数据库初步获取参苓白术散中人参、茯苓、白术、山药、白扁豆、薏苡仁、砂仁、桔梗、甘草成分949个,通过ADME参数筛选后获得179种活性成分,从BATMAN-TCM数据库筛选获取莲子17种活性成分。将靶点预测结果合并重复值,共获得544个靶点。

    • 检索Genecards、OMIM、Disgenet、DRUGBANK数据库,获得肿瘤恶病质相关靶点个数分别为1 792、499、110、9,筛选并去重后得到2 281个靶点。药物与疾病靶点交集得到181个共有靶点(图1),作为参苓白术散治疗肿瘤恶病质的潜在靶点。

      图  1  参苓白术散化学成分作用靶点与恶病质相关靶点的交集靶点

    • 运用CytoScape 3.7.2构建参苓白术散的“药物-活性成分-靶点”网络图,见图2。图中共有336个节点(10个中药节点,145个活性成分节点,181个潜在靶点节点),1 385条边。通过Cytoscape 3.7.2内置的Network Analyzer功能分析参苓白术散治疗肿瘤恶病质的网络拓扑学参数,筛选网络中关键节点,排前10的活性成分节点拓扑参数见表1,排前10的靶点节点拓扑参数见表2

      图  2  参苓白术散中“药物-活性成分-治疗靶点”网络

      表 1  参苓白术散排名前10的活性成分拓扑参数

      编号Mol ID活性成分连接度介度紧密度来源
      GC1MOL000098quercetin810.271 1140.436 767甘草
      K1MOL000422kaempferol580.053 660.389 082人参、甘草
      LZ2MOL000663pyrolignous acid550.274 9460.394 582莲子
      S2MOL000449stigmasterol400.031 1010.381 115人参、砂仁、山药、薏苡仁
      JG1MOL000006luteolin370.058 7710.380 25桔梗
      B1MOL000358beta-sitosterol340.039 9250.391 813人参、砂仁
      GC5MOL000392formononetin190.009 3760.374 302甘草
      GC14MOL0038967-methoxy-2-methyl isoflavone190.010 0220.378 531甘草
      GC7MOL000497licochalcone a170.013 4090.375 14甘草
      JG2MOL001689acacetin160.015 6870.359 828桔梗

      表 2  “药物-活性成分-治疗靶点”网络排名前10治疗靶点拓扑参数分析

      靶点连接度介度紧密度
      PTGS21110.155 870.448 461
      ESR1820.063 5340.355 249
      HSP90AA1760.054 2540.406 061
      AR740.133 1020.453 315
      PPARG690.028 9010.389 988
      NOS2690.014 5260.350 785
      SCN5A610.140 3820.442 536
      GSK3B570.006 3280.319 962
      CHEK1470.004 5780.311 628
      MAPK14470.003 9120.309 898
    • 将在STRING构建的蛋白互作网络导入Cytoscape 3.7.2进行可视化,见图3。图中42个治疗靶点存在362条相互作用。对网络中的节点进行拓扑分析得出节点的平均度中心性(degree centrality,DC)为36.143 7,平均中介中心性(betweenness centrality,BC)为0.000 57,平均紧密中心性(closeness centrality,CC)为0.507 1,其中以上3个参数都大于平均值的节点有30个,其排名前10的参数详见表3

      图  3  参苓白术散-肿瘤恶病质靶点PPI网络

      表 3  PPI排名前10治疗靶点拓扑参数分析

      靶点连接度介度紧密度
      AKT11280.086 7920.765 957
      TP531050.035 5490.674 157
      TNF1020.022 3260.671 642
      IL-61000.020 9580.669 145
      MAPK3980.017 9360.664 207
      CASP3980.024 5220.661 765
      JUN960.017 3240.654 545
      CTNNB1930.033 2660.654 545
      HIF1A930.031 810.640 569
      EGFR920.019 3490.652 174
    • 应用Metascape数据平台对参苓白术散治疗肿瘤恶病质的相关靶点进行信号通路分析,选择富集计数和-lgP 排名前20的与肿瘤恶病质相关结果,借助R语言将其进行可视化,结果见图4A。共同靶点主要参与的生物学过程,包括对有机环状化合物的细胞反应、对脂多糖的反应、对无机物质的反应、对生长因子的反应、凋亡信号通路、蛋白质磷酸化的正调控等;细胞的组成主要包括轴突、膜筏细胞质核周区;分子功能方面涉及蛋白质结构域特异性结合、RNA特异性聚合酶IIDNA-结合转录因子结合、氧化还原酶活性、激酶结合、磷酸酶结合、蛋白激酶活性等。

      图  4  GO和KEGG富集结果

      KEGG富集显示,参与的相关通路主要有癌症的途径、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、癌症中的蛋白多糖、HIF-1信号通路、多巴胺能突触、5-羟色胺能突触、癌症中的转录失调、雌激素信号通路等,结果见图4B

    • 运用Discovery Studio软件对靶点和化学成分进行分子对接,进一步说明靶点与化合物之间的结合性,其结合度越高,得分越高,对接结果见图5,图中横坐标代表靶蛋白,纵轴为参苓白术散活性成分,图中颜色越紫代表结合能越低,颜色越黄代表结合能越高,每个靶点均有活性成分与其对接,最低libdockscore>79。木蜡酸、豆甾醇、β谷甾醇与靶点对接值较高,ATK1、TP53、MAPK3、CASP3、JUN、EGFR等靶点与活性成分均有较高的对接值,选择部分活性成分绘制对接模式图见图6,可见活性成分与靶点之间形成氢键,结合稳定。

      图  5  分子对接结果

      图  6  参苓白术散部分活性化合物分子对接模式

    • 肿瘤相关恶病质会使患者虚弱,难以接受进一步的治疗,且几乎没有有效的治疗方法[13]。恶病质不仅发生在癌症晚期,许多早期癌症也可能发生恶病质。恶病质降低了患者机体对药物、射线等抗肿瘤治疗反应的敏感性与耐受性,直接影响肿瘤治疗效果,且会增加并发症,缩短癌症患者的生存期[14]。恶病质的特征是全身炎症和多器官消耗紊乱,伴随着体重减轻,特别是脂肪组织和骨骼肌的质量减少[15-16]。目前尚不清楚恶病质的发病机制,多认为是由于厌食症、全身系统性炎症、能量代谢异常和信号通路等相互作用造成的[17-19]。中医药辅助治疗不仅可以针对肿瘤进行治疗,同时可改善晚期恶性肿瘤患者体倦乏力、食少纳呆等脾虚现象,以及放、化疗引起的胃肠道不适等不良反应。郭东霖等[20]对中药汤剂治疗肿瘤恶病质疗效进行meta分析,结果显示,中药汤剂对肿瘤恶病质的治疗有一定的疗效,且不良反应较小。

      以益气健脾为治法的参苓白术散联合放、化疗治疗肺癌、胃癌、结直肠癌,不仅能提高对肿瘤的治疗效果,还能增强机体免疫力,改善化疗后的毒副作用,提高患者生活质量[21-24]。本研究通过网络药理学初步筛选出参苓白术散治疗肿瘤恶病质的主要活性成分为槲皮素、山奈酚、木蜡酸、豆甾醇、木犀草素、β谷甾醇等。相关研究表明,槲皮素可能通过影响脂肪的消化吸收、甘油磷脂代谢、SCAP-SREBP2-LDLr信号通路等改善脂质代谢[25],同时可以直接或间接作用于脂多糖,抑制脂多糖诱导产生TNF-α,进而抑制机体炎症[26]。山柰酚可增强脂肪分解并减少高级脂肪酸及受损葡萄糖的摄取、糖原合成、AMPK活性以及葡萄糖转运蛋白4的表达[27],可下调炎症通路蛋白的表达[28]。豆甾醇通过下调NF-κB P65的表达来抑制促炎介质(TNF-α,IL-6,IL-1β等)的表达,增加抗炎细胞因子(IL-10)的表达[29]。木犀草素能借助AMP活化蛋白激酶1信号传导,降低THP-1细胞衍生的巨噬细胞中总胆固醇水平,同时抑制巨噬细胞趋化因子和炎性细胞因子表达[30]。研究表明,槲皮素、山奈酚、豆甾醇三种成分作为抗癌候选药,可通过调节多种生物途径,以诱导和促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤血管新生、防止肿瘤细胞增殖的方式抑制肿瘤的发展[31-34]

      KEGG通路富集分析发现,参苓白术散治疗肿瘤恶病质作用的通路可分为3个方面。一是抑制炎症,改善食欲。肿瘤生长增加了血浆色氨酸浓度,大脑中色氨酸浓度增加可引起下丘脑腹内侧核5-羟色胺能神经元活性增强,从而增强下丘脑厌食神经元的活性[35]。IL-1β、TNF-α、IL-6等细胞因子在厌食症发病过程中起到重要作用,促进了厌食症的发生和发展。参苓白术散可能通过作用于血清学突触、多巴胺能突触、HIF-1信号通路、雌激素信号等通路,抑制炎症因子产生,降低5-羟色胺能神经元活性,从而促进食欲。二是作用于代谢相关通路,纠正肿瘤恶病质机体能量恶性消耗、代谢紊乱的状态。如糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、脂肪细胞脂解调节、PPAR信号通路等与脂肪代谢有关的通路。糖化应激通过AGEs与RAGE结合,诱导炎症和氧化应激,研究表明,AGE-RAGE可介导高胆固醇血症引起的动脉粥样硬化等多种病变,并且sRAGE水平与HDL呈正相关[36]。PPAR通路中,PPAR家族调控参与细胞增殖、分化以及炎症和免疫相关蛋白的表达,同时也是参与调控脂肪细胞分化和葡萄糖稳态的关键细胞因子[37]。推测参苓白术散通过这些通路修复肿瘤恶病质所致的高甘油三酯和低胆固醇症等。HIF-1 信号通路是治疗肿瘤具有潜在价值的通路,抑制PIK3/Akt-HIF-1α途径能够显著减少多种细胞的糖酵解[38],而糖酵解正是恶性肿瘤细胞获取能量的主要方式,也是造成糖代谢紊乱的原因。HIF-1α蛋白升高诱导瘦素信号通路,从而增强白色脂肪组织储存的脂肪分解[39]。三是直接作用于肿瘤相关的通路(癌症中的通路、癌症中的蛋白多糖、Wnt信号通路),抑制肿瘤活性。刘羽茜等[40]通过网络药理学研究发现,参苓白术散作用涉及到肺癌的多种信号通路,其通过调节相关信号通路从而抑制炎症因子的活化,缓解机体过激的免疫反应,发挥对肺癌的治疗作用。田婷婷等[41]运用网络药理学探索参苓白术散治疗结直肠癌作用机制,发现其可能通过调节炎性反应、优化肠道菌群结构发挥治疗作用。参苓白术散基础方四君子汤治疗恶病质的作用[42]与本研究中参苓白术散调节代谢和抑制肿瘤的作用基本一致,参苓白术散在四君子汤基础上添加的药物,增加了抗击炎症和增强食欲的作用。

      研究结果表明,参苓白术散同一活性成分可调控不同靶点,而同一靶点可干预不同的生物学过程及信号通路。分子对接结果显示,排名前10的活性成分和靶点之间存在较好的结合活性,具有良好的相互作用,体现了参苓白术散多通路、多靶点联合作用的特点,为参苓白术散临床运用提供了科学依据,也为挖掘参苓白术散潜在作用机制提供新方向。本研究主要是以生物信息学与海量数据计算的结果为基础,后续将在此基础上进一步进行动物或细胞实验验证,进而明晰参苓白术散的主要调控靶点。

参考文献 (42)

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