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基于网络药理学的青风藤治疗类风湿关节炎的作用机制研究

姚茹冰 彭浩 蔡孟成 李霞

李莹, 钱皎, 朱全刚. 临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者的药学服务实践与体会[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
引用本文: 姚茹冰, 彭浩, 蔡孟成, 李霞. 基于网络药理学的青风藤治疗类风湿关节炎的作用机制研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(1): 17-22. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117
LI Ying, QIAN Jiao, ZHU Quangang. Practice and experience of clinical pharmacists participating in pharmaceutical care for patients after heart valve replacement[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
Citation: YAO Rubing, PENG Hao, CAI Mengcheng, LI Xia. Mechanism of Sinomenii caulis in the treatment of rheumatoid arthritis based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(1): 17-22. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117

基于网络药理学的青风藤治疗类风湿关节炎的作用机制研究

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117
基金项目: 国家自然科学基金项目(81873273)
详细信息
    作者简介:

    姚茹冰,副主任医师,研究方向:中西医结合风湿免疫病的基础和临床研究,Email:yaorubing@sina.com, Tel: (021) 81871562

    通讯作者: 李 霞,副教授,研究方向:中医经典理论的临床应用研究,Email:ccnjkc@163.com, Tel:(021) 81871562
  • 中图分类号: R285

Mechanism of Sinomenii caulis in the treatment of rheumatoid arthritis based on network pharmacology

  • 摘要:   目的  应用网络药理学研究方法,探讨青风藤治疗类风湿关节炎(RA)的可能作用机制。  方法  使用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选青风藤的化学成分,并依据TCMSP数据库的口服生物利用度(OB)和类药性指数(DL)筛选出主要有效活性成分。借助DRAR-CPI分子对接服务器得到有效活性成分的潜在作用靶点。通过Genecards、OMIM数据库筛选出RA的靶点,利用Venn软件获取药物与疾病的共同靶点,运用Cytoscape软件构建“化合物-靶点-疾病”网络图。使用String数据库绘制靶蛋白相互作用(PPI)网络,利用clusterProfiler程序包对有效作用靶点进行GO功能、KEGG通路富集分析。  结果  该研究共筛选出青风藤有效活性成分6个,作用靶点176个;RA靶点305个;青风藤治疗RA的靶点15个。GO功能富集分析显示500个生物过程(BP)、18个细胞组成(CC)、28个分子功能(MF)。KEGG通路富集分析显示77条通路。  结论  该研究初步揭示了青风藤中以青藤碱为主的6种有效活性成分发挥了抗RA的作用,治疗的关键靶点与IL-10、IL-4、INS、MAPK8、ELANE、MAPK1、MAPK14有关,涉及的生物学过程及信号通路主要与感染、炎症及免疫相关,为进一步的分子生物学实验研究奠定了基础。
  • 心脏瓣膜病为由多种病因引起的瓣膜狭窄或/和关闭不全所致的心脏病,是引起心力衰竭甚至心源性猝死的一个重要原因。人工瓣膜置换术是中-重度心脏瓣膜病的主要治疗手段之一,获得了良好而持久的临床结果,可有效改善患者心脏功能,提高生活质量[1]。人工心脏瓣膜分为机械瓣和生物瓣两大类。机械瓣具有较高的耐力和持久性,临床应用广泛,但最大的难题是患者必须终身抗凝且易发生血栓栓塞和出血,给患者的工作、生活带来诸多不变;生物瓣置换患者不必终身抗凝,但生物瓣寿命问题未获得满意解决,多数患者需面临二次手术。由于心脏瓣膜置换术后患者易出现血栓、感染、应激性溃疡(SU)等多种并发症,需同时使用多种药物,药物相互作用复杂[2]。患者术后需服用华法林进行抗凝治疗,该药个体用药差异大,需根据凝血指标调整剂量。尤其对于机械瓣膜置换者更要终身进行抗凝治疗,患者常因对抗凝治疗认识不足而影响用药依从性。鉴于此,临床药师通过协助医生对该类患者进行用药方案的制订、调整,及时发现患者出现的并发症、药物不良反应,对患者进行药学监护及抗凝治疗的用药教育对保证患者治疗的有效性及安全性具有重要意义。本文结合典型案例,提出临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者药学服务的5个切入点,为临床提供参考。

    心脏瓣膜置换术后患者需服用抗凝药物华法林,临床药师应协助医师根据凝血酶原时间(PT)和国际标准化比值(INR)监测值对华法林的剂量进行调整,并对患者进行密切的药学监护。关于此类患者的INR目标范围,参考国际相关标准并结合当前我国抗凝研究结果,我们建议:对于机械瓣置换患者的INR监测值,主动脉瓣单瓣置换为1.8~2.2,二尖瓣单瓣置换为2.0~2.5,主动脉瓣与二尖瓣双瓣置换为2.0~2.5,三尖瓣机械瓣置换为2.5~3.0;生物瓣置换患者为1.8~2.2[3-4]

    病例1:患者,男,50岁,因主动脉瓣钙化伴重度狭窄入院后行主动脉瓣置换(机械瓣)+升主动脉成形术,术后予华法林进行抗凝治疗,临床药师协助医师根据PT及INR值监测结果对华法林剂量进行调整。患者主动脉瓣机械瓣置换术,INR目标范围为1.8~2.2,术后PT、INR监测结果及华法林用量见表1。患者术后5天INR为1.04,医师予华法林片4.5 mg qd。根据《华法林抗凝治疗的中国专家共识》[5],中国人华法林的初始剂量为1~3 mg,而该患者初始给予4.5 mg的负荷剂量,初期可能会因过度抗凝而加大栓塞风险,临床药师建议给予华法林片3 mg qd,医师接受。华法林作用发生缓慢,当日PT及INR复查结果反映的是2天前服药的效果,应根据凝血指标监测结果及时调整华法林剂量,INR<目标值下限:华法林加量,每次增加1/4片;INR>目标值上限:华法林减量,每次减少1/4片。该患者术后9天时INR2.65,超过目标值上限,临床药师建议医师将剂量减为2.25 mg qd,继续监测PT和INR,嘱患者住院期间出现皮下瘀斑、紫癜、牙龈出血、鼻衄、便血、黑便等症状及时告知医师及药师,并密切关注患者粪隐血、粪转铁蛋白、血小板计数、血红蛋白含量等化验指标的变化情况。患者术后11天INR2.79,仍未达标,华法林片继续减量至1.5 mg qd,患者术后13天INR2.01达标,抗凝治疗期间未出现出血相关症状。

    表  1  病例1凝血功能监测及华法林剂量调整情况
    术后天数剂量(m/mg)PT(t/s)INR
    d54.513.81.04
    d63
    d7321.01.85
    d83
    d92.2527.92.65
    d102.25
    d111.528.62.79
    d121.5
    d131.522.52.01
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    病例2:患者,女,69岁,因三尖瓣重度关闭不全;二尖瓣置换术后入院拟行介入下三尖瓣置换术。患者12年前行二尖瓣机械瓣置换术,入院前长期服用华法林抗凝,考虑到此次入院计划行三尖瓣置换术,故入院后停用华法林,根据《华法林抗凝治疗的中国专家共识》[5],行外科手术患者可不采用桥接,华法林停药后术前INR可恢复至接近正常范围(INR<1.5),患者查INR为1.89,因计划次日手术,为减少患者出血风险临床药师建议临时给予维生素K120 mg im,降低INR,医师接受。患者次日行经导管三尖瓣介入置换术,术后予华法林进行抗凝治疗,患者术后PT、INR值监测结果及华法林用量见表2。患者三尖瓣介入置换术,INR目标范围为2.5~3.0,术后8天INR2.19,华法林1.5 mg qd,已使用4 d,仍在目标值下限,临床药师建议医师华法林加量0.75 mg,医师接受,予华法林2.25 mg qd,继续监测PT、INR值及患者抗凝过程中可能出现的出血症状及指标。患者术后10天INR达3.38,考虑到INR>3.0,临床药师协助医师调整抗凝治疗方案:停用华法林2 d,拟于第3天减量0.75 mg,医师按照此方案给药。患者于术后16天INR2.70达标,继续予以华法林1.5 mg qd,至术后18天患者INR维持在目标范围内,患者出院继续予华法林抗凝治疗。

    表  2  病例2凝血功能监测及华法林剂量调整情况
    术后天数剂量(m/mg)PT(t/s)INR
    d41.513.61.04
    d51.5
    d61.515.01.17
    d71.5
    d82.2524.32.19
    d92.25
    d102.2528.22.67
    d112.25
    d1235.03.38
    d13
    d141.515.51.22
    d151.5
    d161.528.52.70
    d171.5
    d181.528.02.65
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    心脏瓣膜置换术后患者感染预防与控制至关重要,临床药师可从以下几方面进行监护:① 围手术期抗菌药物的合理应用:心脏瓣膜置换术围手术期应预防性应用抗菌药物,可能的污染菌为凝固酶阴性葡萄球菌或金黄色葡萄球菌[6],临床药师应提醒医生于术前0.5~1 h应用第一、二代头孢菌素,预防用药疗程要覆盖整个手术过程,可根据情况延至术后一段时间,如48 h[6]。②术后感染监测:心脏瓣膜置换术后患者易发生肺部感染、手术切口感染、心内膜感染等感染[7],临床药师应关注患者是否有咳嗽、发热、创面脓性分泌物及白细胞、中性粒细胞升高等提示感染发生的症状及指标,及时提醒医师进行相关标本微生物送检、胸部X线等检查,发生感染时在抗菌药物治疗方案制订与调整方面为医师提供建议。③注意抗菌药物联用的影响:某些抗菌药物与华法林合用可能会存在相互作用,如头孢哌酮、红霉素、甲硝唑、喹诺酮类抗菌药可增强华法林的抗凝作用;利福平可抑制其抗凝作用[8],因此临床药师应对患者进行全面的药学监护,减少抗菌药物与华法林联用对抗凝治疗的影响,同时注意应用抗菌药物可能出现的胃肠道反应、皮疹、肝酶升高等不良反应。

    病例3:患者,男,60岁,因主动脉瓣重度狭窄入院后行主动脉瓣置换术。患者心脏瓣膜置换术术前1 h,使用第二代头孢菌素类抗菌药物头孢呋辛钠注射剂1.5 g预防感染,围手术期抗菌药物种类选择及给药时机合理。术后1天患者体温37.5 ℃,双肺呼吸音清晰,血白细胞计数18.76×109/L、中性粒细胞计数17.86×109/L、中性粒细胞95.2%,怀疑感染可能,取血、痰标本培养,继续予头孢呋辛钠注射剂1.5 g bid ivgtt。术后3天体温37.8 ℃,血白细胞计数22.65×109/L,中性粒细胞96.8%,考虑头孢呋辛钠已用3 d,白细胞计数、中性粒细胞等指标仍较高,协助医师调整治疗方案,换用头孢美唑钠注射剂1 g bid ivgtt联合盐酸莫西沙星氯化钠注射液0.4 g qd ivgtt,患者术后应用华法林抗凝,临床药师提醒医师盐酸莫西沙星可增强华法林的抗凝作用,需严密监控患者的PT/INR值,同时密切监测患者的感染相关症状及指标变化。术后5天患者体温36.6 ℃,痰培养、血培养结果无致病菌生长,血白细胞计数18.61×109/L、中性粒细胞85.7%,指标有所下降,继续原用药方案。术后6天体温36.6 ℃,血白细胞计数17.97×109/L、中性粒细胞80.4%。术后9天体温36.5 ℃,血白细胞计数9.17×109/L、中性粒细胞64.0%,指标正常。抗菌药物应用期间临床药师对药物不良反应进行监测,同时注意对华法林的抗凝作用的影响,并根据患者情况协助医师适时停用抗菌药物。患者术后13天(出院)无相关感染症状,血常规正常,期间未出现相关不良反应。

    心脏瓣膜置换术围手术期气道管理可减少并发症、缩短患者住院时间,布地奈德等糖皮质激素雾化吸入给药是常用药之一,与支气管舒张剂联用可协同增效,推荐术前3~7 d、术后3~7 d应用[9]。临床药师应对患者进行用药教育:吸气时手指按住出气口并紧闭口唇以使药液尽可能进入肺部,用力深吸气并屏气3~5 s以吸入完全;呼气时手指从出气口移开,并将喷气口移开口唇以减少痰液喷射到药液中,缓慢呼气。雾化吸入糖皮质激素可能导致患者出现口腔真菌感染、声音嘶哑,临床药师应教育患者注意用药后漱口以减少不良反应的发生。

    应激性溃疡(SU)为机体在严重创伤,各种困难、复杂的手术,危重疾病等应激状态下发生的急性胃肠道黏膜溃疡病变,严重者可并发消化道出血、甚至穿孔,使病死率增加。机械通气超过48 h或接受体外生命支持、凝血机制障碍或使用抗凝或抗血小板药、原有消化道溃疡或出血病史、大剂量使用糖皮质激素或合并使用非甾体类抗炎药、急性肝肾功能衰竭等危险因素会增加SU发生及并发出血的风险[10]。心脏瓣膜置换术属于复杂手术,且涉及到接受体外生命支持、机械通气超过48 h、使用抗凝药等危险因素,因此心脏瓣膜置换术后患者应进行SU预防,制定合适的SU预防用药方案、及时判断消化道出血发生并选择有效治疗措施是临床药师关注的重点。SU预防方案建议将质子泵抑制剂(PPI)作为首选预防药物,在原发病发生后应用标准剂量,q12h,ivgtt,至少连续3 d[11]。临床药师应嘱患者留意是否有呕血、黑便等消化道出血症状发生,并监测血常规、大便常规等,及时发现消化道出血等提示SU并发出血的情况,以采取及时有效的措施治疗,同时协助医师权衡患者出血及不良事件风险,把握停药指征,避免过度使用SU预防药物。

    病例4:患者,男,53岁,因二尖瓣关闭不全入院行二尖瓣置换术+三尖瓣成形术。术后返回监护病房,予注射用泮托拉唑钠40 mg bid ivgtt预防SU。临床药师叮嘱护士注意泮托拉唑钠溶解和稀释后应在4 h内用完,滴注时要求15~60 min内滴完。术后3 d,患者一般情况可,转入普通病房,临床医师继续予注射用泮托拉唑钠40 mg bid ivgtt。根据相关文献及指南,当患者病情好转或转入普通病房,可耐受肠内营养或已进食,应将SU预防药物静脉给药换为口服给药,并逐渐停药[10,12]。考虑到该患者病情平稳,已转至普通病房,能正常进食,经前期监护患者未出现提示SU并发出血的情况,临床药师建议医师将PPI由静脉用药调整为口服用药,医师接受,更改医嘱:停用泮托拉唑钠注射剂,予雷贝拉唑钠肠溶片20 mg qd po,继续监测出血相关症状及指标,至患者出院情况稳定。

    心脏瓣膜置换术后患者需长期服用华法林,华法林与多种药物、食物存在相互作用,其抗凝作用的个体差异也与患者的依从性相关[8],临床药师对患者进行详尽的用药教育有助于提高患者华法林的正确使用及自我监测意识,可从以下几方面进行教育:①使患者了解术后长期服用华法林抗凝的重要性,强调每天需按时服用华法林,如忘记,当晚12:00之前想起可补吃,若第2天想起则不可再吃。②告知患者需定期监测PT和INR值使其保持在目标范围内,出院后第一周每3天检查一次,以后每周检查一次,结果连续3次在目标范围内可再延长至每2周一次,以此类推,最长不可超过3个月检查一次,若不在目标范围应咨询医师或药师进行剂量调整。③叮嘱患者日常留意是否出现牙龈易出血、皮肤瘀斑、黑便等出血症状及无缘由剧烈头痛、四肢麻木、肢端水肿等血栓症状,如出现上述症状应立即复查PT、INR,并向医师或药师咨询。④使患者知晓华法林与多种药物有相互作用,出现其他疾病需用药时应咨询医师或药师进行药物选择;叮嘱患者避免大量摄入菠菜、西芹、卷心菜、动物肝脏等富含维生素K的食物而影响华法林的抗凝效果。⑤使患者知晓外伤、感染、发热、呕吐、腹泻等异常的生理状态会影响华法林的治疗,若发生上述情况需及时就诊;如需行创伤性手术或检查(如拔牙、胃镜等)需告知医生正在服用华法林。

    总之,心脏瓣膜置换术后患者需同时使用多种药物,且华法林等药物个体用药差异大、需根据监测指标调整剂量,临床药学服务十分必要。临床药师可从心脏瓣膜置换术患者PT、INR值监测及华法林的剂量调整,感染监测及抗菌药物的合理应用,围手术期气道管理,应激性溃疡预防与药学监护,出院患者华法林用药教育等方面入手,加强与医生、患者的沟通,对患者进行个体化的药学服务,以促进药物的合理使用,保障患者用药安全、有效。

  • 图  1  “青风藤-化合物-靶点-RA”可视化网络图

    图  2  靶蛋白PPI网络图

    图  3  靶点的GO分析(含BP、CC及MF)柱状图

    图  4  靶点KEGG通路富集分析图

    表  1  青风藤有效成分

    成分代码化合物名称OB (%)DL
    MOL000358β-谷固醇(beta-sitosterol)36.910.75
    MOL000621拉兹马宁碱(16-epi-Isositsirikine)49.520.59
    MOL000627千金藤啶碱(stepholidine)33.110.54
    MOL000625青藤碱(sinomenine)46.090.53
    MOL000623乌心石环氧内酯(michelenolide)47.540.25
    MOL000622甘露聚糖(magnograndiolide)63.710.19
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    [10] 陈金涛, 乔子婴, 马明华, 张若曦, 王振伟, 年华.  基于网络药理学和分子对接技术研究金芪清疏颗粒治疗社区获得性肺炎的潜在机制 . 药学实践与服务, 2024, 42(11): 471-478. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202312014
    [11] 姜涛, 徐卫凡, 蒋益萍, 夏天爽, 辛海量.  巴戟天丸组方对Aβ损伤成骨细胞的作用及基于网络药理学的机制研究 . 药学实践与服务, 2024, 42(7): 285-290, 296. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202305011
    [12] 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, 2024, 42(8): 350-358. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202303048
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-26
  • 修回日期:  2020-07-15
  • 刊出日期:  2021-01-25

基于网络药理学的青风藤治疗类风湿关节炎的作用机制研究

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117
    基金项目:  国家自然科学基金项目(81873273)
    作者简介:

    姚茹冰,副主任医师,研究方向:中西医结合风湿免疫病的基础和临床研究,Email:yaorubing@sina.com, Tel: (021) 81871562

    通讯作者: 李 霞,副教授,研究方向:中医经典理论的临床应用研究,Email:ccnjkc@163.com, Tel:(021) 81871562
  • 中图分类号: R285

摘要:   目的  应用网络药理学研究方法,探讨青风藤治疗类风湿关节炎(RA)的可能作用机制。  方法  使用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选青风藤的化学成分,并依据TCMSP数据库的口服生物利用度(OB)和类药性指数(DL)筛选出主要有效活性成分。借助DRAR-CPI分子对接服务器得到有效活性成分的潜在作用靶点。通过Genecards、OMIM数据库筛选出RA的靶点,利用Venn软件获取药物与疾病的共同靶点,运用Cytoscape软件构建“化合物-靶点-疾病”网络图。使用String数据库绘制靶蛋白相互作用(PPI)网络,利用clusterProfiler程序包对有效作用靶点进行GO功能、KEGG通路富集分析。  结果  该研究共筛选出青风藤有效活性成分6个,作用靶点176个;RA靶点305个;青风藤治疗RA的靶点15个。GO功能富集分析显示500个生物过程(BP)、18个细胞组成(CC)、28个分子功能(MF)。KEGG通路富集分析显示77条通路。  结论  该研究初步揭示了青风藤中以青藤碱为主的6种有效活性成分发挥了抗RA的作用,治疗的关键靶点与IL-10、IL-4、INS、MAPK8、ELANE、MAPK1、MAPK14有关,涉及的生物学过程及信号通路主要与感染、炎症及免疫相关,为进一步的分子生物学实验研究奠定了基础。

English Abstract

李莹, 钱皎, 朱全刚. 临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者的药学服务实践与体会[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
引用本文: 姚茹冰, 彭浩, 蔡孟成, 李霞. 基于网络药理学的青风藤治疗类风湿关节炎的作用机制研究[J]. 药学实践与服务, 2021, 39(1): 17-22. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117
LI Ying, QIAN Jiao, ZHU Quangang. Practice and experience of clinical pharmacists participating in pharmaceutical care for patients after heart valve replacement[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
Citation: YAO Rubing, PENG Hao, CAI Mengcheng, LI Xia. Mechanism of Sinomenii caulis in the treatment of rheumatoid arthritis based on network pharmacology[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2021, 39(1): 17-22. doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202004117
  • 类风湿关节炎(RA)以对称性多关节滑膜炎为主要临床表现,具有异质性、系统性,呈慢性、进行性、侵袭性,如无恰当治疗,则病情逐渐加重而形成永久性骨质破坏并最终出现残疾,甚至累及脏器和神经系统而危及生命。通过早诊断、早治疗,阻止关节炎症病变发展成不可逆的骨破坏至关重要。目前常用的治疗RA药物如非甾体抗炎药、糖皮质激素、改善病情的抗风湿药、免疫抑制剂及生物制剂等,可在较短的时间改善患者的临床症状,但长期使用存在不良反应增多、费用较高、单一靶向作用疗效受限等问题,因此寻找有效、低毒、价廉及适合长期服用的RA药物,成为研究热点。

    RA属于中医学“历节风”、“顽痹”、“骨痹”、“鹤膝风”等范畴。《素问•痹论》云:“风寒湿三气杂至,合而为痹”,治疗以祛风散寒除湿,通络止痛为主。青风藤为防己科植物青藤Sinomenium acutum(Thunb.)Rehd. et Wils.和毛青藤Sinomenium acutum(Thunb.)Rehd. et Wils. var. cinereum Rehd. et Wils.的干燥藤茎(《中国药典》2020年版),其性味苦、辛、平,归肝、脾经,能有效祛风除湿,通络止痛。《本草汇言》载“青风藤,散风寒湿痹之药,能舒筋活血,正骨利髓。”《本草纲目》认为有“治风湿流注,历节鹤膝”之功。现代研究显示以青风藤为主要药物的汤剂,可有效延缓疾病发展,改善患者临床症状[1-2];青风藤的有效成分青藤碱也具有较好的抗炎镇痛和抑制自身抗体产生的作用,在治疗RA方面,具有较好的临床疗效和较低的副作用[3]。本文旨在通过对青风藤进行网络药理学分析,以期探索其物质基础及可能的作用机制,为进一步研究青风藤治疗RA提供理论依据。

    • 中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)是国内相对完善的中药成分靶点数据库,收录了中药502味,相关靶点3 339个,同时对每个成分的药动学参数进行了详细的描述。通过TCMSP获取青风藤的化学成分。再根据化合物口服生物利用度(OB)与类药性指数(DL)筛选活性成分,其中OB阈值设为OB≥30%,DL阈值设为DL≥0.18[4-5]。下载活性成分的结构,将活性成分的结构保存为mol2格式。

    • DRAR-CPI(https://cpi.bio-x.cn/drar/)是基于DOCK分子对接程序开发的反向分子对接服务器,可对接药物分子和蛋白的三维结构和特征,并通过蛋白-配体相互作用能的亲和性以函数打分并排序。对接分数(Z-score)代表药物分子与蛋白的相互作用强度。服务器研发者认为,Z-score <−1的蛋白质是良好的潜在靶点。通过DRAR-CPI服务器筛选出青风藤有效成分的蛋白靶点后,利用UniProt数据库对靶点处理,得到标准名称,获取基因靶点。

    • 通过对Geencards数据库、OMIM数据库进行检索,得到RA的相关靶点。

    • 为明确青风藤与RA潜在靶点间的相互作用,利用Venn在线软件将药物与疾病靶点取交集,通过Venn图的形式展现药物靶点与疾病靶点间存在的交集靶点,运用Cytoscape软件进行可视化分析。

    • 将筛选得到的药物-疾病共同靶点上传至String在线平台数据库,构建蛋白质相互作用网络模型,获得PPI网络。

    • 利用clusterProfiler程序包(3.6版)对药物-疾病共同靶点进行GO分析和KEGG通路分析,设定阈值P<0.05,并按照涉及的靶点数目多少进行排序,筛选GO富集分析中分子功能、细胞组成和生物过程的前10个条目以及KEGG富集的前10个信号通路,进一步筛选与RA相关的信号通路,探讨青风藤抗RA的生物学过程及信号通路。

    • 从TCMSP共获得青风藤16个化学成分,以OB>30%,DL>0.18为筛选条件,共筛选出有效活性成分6个(表1)。

      表 1  青风藤有效成分

      成分代码化合物名称OB (%)DL
      MOL000358β-谷固醇(beta-sitosterol)36.910.75
      MOL000621拉兹马宁碱(16-epi-Isositsirikine)49.520.59
      MOL000627千金藤啶碱(stepholidine)33.110.54
      MOL000625青藤碱(sinomenine)46.090.53
      MOL000623乌心石环氧内酯(michelenolide)47.540.25
      MOL000622甘露聚糖(magnograndiolide)63.710.19
    • 登陆DRAR-CPI服务器并上传青风藤有效活性成分结构的mol2格式文件,筛选Z-score <−1的蛋白靶点的PDB ID导入Uniprot数据库,获取6个有效活性成分的潜在基因靶点合计383个。其中,存在多个有效成分对应同一基因靶点的情况,经去重处理后,共获得青风藤潜在基因靶点176个。

    • 通过Geencards数据库得到RA相关靶点4329个,通过筛选设置relevance score≥15,最终获得305个相关靶点,OMIM数据库得到与RA相关靶点13个,筛重后获得疾病相关靶点305个。

    • 利用Venn 2.1软件将“青风藤”活性成分对应的176个靶点与RA对应的305个靶点进行交集,获得15个共有靶点(图1)。将15个共有靶点导入Cytoscape 3.7.2软件,构建“青风藤-化合物-靶点-RA”的网络图并进行可视化分析(图1)。该网络包含了23个节点,100条边,其中,三角形代表药物;燕尾形代表疾病;菱形代表活性成分;椭圆形代表靶点;连接化合物与靶点的边表示它们之间有作用关系。依据网络拓扑学性质可知,靶点度值(degree)是拓扑结构中的重要参数,其表示网络中和节点相连的路线的条数,度值高的节点很可能在整个网络中起到桥梁作用,有较多节点的化合物或药物靶点在整个网络中可能起到关键的作用。本研究筛选度值较大的节点进行分析,排名前3位的化合物分别为青藤碱(sinomenine)、拉兹马宁碱(16-epi-isositsirikine)及乌心石环氧内酯(michelenolide),其分别能与8、6及6个靶点蛋白发生作用。从靶点的角度看,排名前4位的是IL-10、B2M、NR3C1及S100A9,分别能与4、4、3及3个化合物发生相互作用,体现了中药多靶点的特性。

      图  1  “青风藤-化合物-靶点-RA”可视化网络图

    • 将Venn图获得的15个药物-疾病共同靶点上传至String在线数据库平台得到PPI网络(图2),同时得到网络中相关节点的度值。在此网络中包含节点15个,边55条,度值均值7.33。根据“度值>均值”筛选出关键靶点7个,包括:IL-10、IL-4、INS、MAPK8、ELANE、MAPK1、MAPK14。度值最高的是IL-10,为14;其次为IL-4,度值为13;INS度值为12。度值大的靶点提示在网络调控中起着关键作用,度值大的靶点很可能是青风藤治疗RA的关键靶点。

      图  2  靶蛋白PPI网络图

    • GO是Gene Ontology的简称,主要包括生物过程(BP)、细胞组成(CC)及分子功能(MF)3个部分。本研究GO功能富集分析显示500个生物过程(BP)、18个细胞组成(CC)、28个分子功能(MF),分别对BP、CC及MF前10个条目进行可视化分析,得到图3,其中纵坐标表示富集条目,横坐标表示富集个数。图4显示共同作用靶点在BP中,主要富集条目为对细菌起源分子的反应、细胞对生物刺激的反应,调节DNA结合转录因子活性、积极调节细胞因子的产生、调节炎症反应,以及对中性粒细胞活化的调节、对脂多糖的反应等;共同作用靶点在CC中主要富集条目为分泌颗粒内腔、细胞质囊泡腔、内体腔、液泡腔等;共同作用靶点在MF中主要富集条目为MAP激酶活性、Toll样受体结合、细胞因子受体结合、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性、磷酸酶结合、细胞因子活性等。

      图  3  靶点的GO分析(含BP、CC及MF)柱状图

      图  4  靶点KEGG通路富集分析图

    • KEGG通路富集分析显示77条通路,对前10条通路进行可视化分析,得到图4,其中纵坐标表示富集通路的名称,横坐标表示富集基因个数。前10条通路显示,靶点主要富集于FcεRI信号通路、百日咳、利什曼病、结核、IL-17信号通路、恰加斯病(美国锥虫病)、C型凝集素受体信号通路、T细胞受体信号通路、弓形虫病、FoxO信号通路等,多为感染、炎症和免疫相关通路。其中涉及到的靶点基因,出现频次较高的是MAPK1、MAPK14、MAPK8、IL-10及IL-4。

    • 痹病,是人体正气不足或脏腑功能失调,风寒湿热等邪为患,痰浊瘀血滞留,引起经脉气血不通,出现肢体关节疼痛肿胀及活动不利等为特征的疾病。中药青风藤功能祛风除湿,通络止痛,在痹病治疗中应用较多,疗效可靠。由于中药是一个多成分多靶标并且可以调节机体内多个生物学途径的复杂混合物系统,中药中的化学成分可以作用于机体内多个靶标从而发挥协同作用来治疗疾病,给中药作用机制的研究带来了一定的挑战。近年来,网络药理学发展十分迅速,已成为在药理学研究中一个很有价值的工具,现今也逐渐应用到中医药研究领域,对单位中药及中药复方中活性药物成分的预测和分析、阐述复方的分子作用机制有重要意义[6-9]

      本研究通过TCMSP筛选青风藤有效活性成分6个,分别是β-谷固醇、拉兹马宁碱、千金藤啶碱、青藤碱、乌心石环氧内酯、甘露聚糖。通过DRAR-CPI服务器筛选出青风藤靶点176个。使用GeenCards及OMIM数据库得到与RA相关靶点305个。药物靶点与疾病靶点进行Venn图绘制,获得共同相关的15个靶点。将这15个共同靶点上传至String在线数据库平台得到PPI网络,根据“度值>均值”筛选出关键靶点7个,包括:IL-10、IL-4、INS、MAPK8、ELANE、MAPK1、MAPK14。GO功能富集分析显示500个BP、18个CC、28个MF。KEGG通路富集分析显示77条通路,排名前10的信号通路集中在感染、炎症和免疫等相关通路。

      已有的研究提示,β-谷甾醇是植物甾醇的重要组成成分,具有抗炎、调节人体甾体激素、抗氧化及抗肿瘤等作用[10]。Kripa等研究发现,含有β-谷甾醇的白术醇提物可明显降低佐剂型关节炎大鼠血清和组织中的TNF-α、C-反应蛋白和IL-2的含量,证明含有β-谷甾醇的白术具有显著的抗炎作用[11]。拉兹马宁碱可调节COX-2表达[12]。千金藤啶碱不仅具有镇痛及对多巴胺D1激动、D2拮抗、D3拮抗等多重作用,对心脏也具有较强的生物活性[13]。青藤碱具有免疫抑制、抗炎、镇痛、抗心律失常、降血压等多种药理作用,已经被证明在治疗多种疾病中有药理学活性[12]

      本研究中药物与疾病共同的15个靶点,主要参与对细菌起源分子的反应、细胞对生物刺激的反应、调节DNA结合转录因子活性、调节细胞因子的产生、调节炎症反应、对中性粒细胞活化的调节、对脂多糖的反应等生物学过程。主要参与FcεRI信号通路、百日咳、利什曼病、结核、IL-17信号通路、恰加斯病(美国锥虫病)、C型凝集素受体信号通路、T细胞受体信号通路、弓形虫病、FoxO信号通路等感染、炎症和免疫相关通路。这些通路中涉及次数较多的靶基因依次为MAPK1、MAPK14、MAPK8、IL-10及IL-4。总之,提示青风藤具有多成分、多靶点、多通路、多途径的作用特点,通过不同靶点和通路发挥药效以治疗RA。

      RA特征性的病理改变包括关节滑膜组织炎性细胞浸润、血管翳形成及对关节骨和软骨以及周围组织造成破坏与侵蚀,在免疫介导的RA的炎症、增生和骨破坏三大病理过程中,MAPK都起着重要的调节作用。IL-10、IL-4作为抑炎和抗炎因子,参与了RA的炎症过程,高水平的细胞因子不断刺激T细胞、破骨细胞、滑膜细胞,导致细胞内的蛋白激酶异常激活和过度的信号传导,从而调控相关基因的过量表达。研究表明,对胶原诱导的关节炎大鼠给予MAPK信号转导通路抑制剂后,在抑制滑膜炎症、骨质破坏和关节软骨的破坏方面,与未给信号通路抑制剂组相比有显著性差异[14]。以MAPK信号通路作为治疗靶点,然后针对其信号传递中的各个阶段抑制其活化,已经成为治疗RA的一个热点。研究显示,用青藤碱与针刺联合治疗大鼠胶原性关节炎,关节炎评分降低,症状好转。同时,核因子κB和磷酸化的p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)蛋白表达被抑制,提示可能通过核因子κB和MAPK信号通路发挥作用[15]

      本研究通过中药活性成分的筛选、靶点预测、网络构建与分析,从“药物-化合物-靶点-疾病”的关联性对青风藤治疗RA的相关作用机制进行分析,找出了关键靶点和通路,MAPK信号通路也可作为后续研究的参考。为中药青风藤治疗RA的临床和实验研究提供了部分依据和理论支持。同时,本研究尚存在一些局限性,如数据库中数据可能不完全,获取小分子化合物及作用靶标数量有限,不能完全揭示中药药理作用;依托网络构建的数据来源中存在对某些研究热点倾向性,可能对本研究结果产生影响,但仍需进一步做验证实验,以准确揭示中药抗RA有效成分及作用机制。

参考文献 (15)

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