Exploring the mechanism of Yuchang granule on ulcerative colitis based on network pharmacology and molecular docking

应用TCMSP 数据库（http://tcmspw.com/tcmsp.php）^[4]和Herbal Ingredients' Targets Platform（HIT，http://www.badd-cao.net:2345/）^[5-6]数据库检索愈肠颗粒八味主要中药豆蔻、大血藤、党参、黄柏、羌活、乌梅、乌药和薏苡仁的活性成分，其中赤石脂为矿物质，未进入研究范围。以参数口服吸收利用度（OB）≥ 30%、药物相似性（DL）≥ 0.18为标准，筛选获得愈肠颗粒的活性成分。使用TCMSP和HIT两个数据库研究愈肠颗粒作用靶点，应用UniProt 数据库（https://www.uniprot.org）确认、规范靶点信息，最终获取愈肠颗粒的作用靶点信息。

以ulcerative colitis为关键词在Gene Cards 数据库（https://www.genecards.org）、CTD数据库（https://ctdbase.org/）和DisGeNET 数 据 库 （http://www.disgenet.org）检索UC疾病相关靶点，整理、合并结果，删去重复值，获得UC的疾病靶点。

应用Venny 2.1.0 可视化平台（https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）获取愈肠颗粒作用靶点与UC疾病靶点的交集靶点，其为愈肠颗粒治疗UC的潜在作用靶点。将愈肠颗粒的组方中药、活性成分及交集靶点导入到Cytoscape3.10.1软件，绘制中药-活性成分-交集靶点可视化网络。应用Network Analyzer插件对该网络进行拓扑分析，研究愈肠颗粒治疗UC的核心活性成分。

应用STRING（https://string-db.org）数据库分析交集靶点，以蛋白质种类为“Homo sapiens”，置信度（medium confidence）≥0.4为筛选条件，隐藏游离节点，构建交集靶点的潜在作用靶点蛋白互作（PPI）网络。利用Cytoscape3.10软件的CytoNCA插件工具对交集靶点进行拓扑学分析，研究愈肠颗粒治疗UC的关键靶点。

应用David数据库（https://david.ncifcrf.gov）对交集靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。利用微生信在线工具（http://www.bioinformatics.com.cn/）绘制GO条形图与KEGG气泡图，并进行可视化分析。

将“中药-活性成分-交集靶点”网络中介中心度值排名前5位的核心活性成分和PPI 网络中介中心度值排名前5位关键靶点进行分子对接。应用PubChem 数据库（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov）下载核心活性成分2D结构的sdf格式文件，利用PDB数据库（https：//www.rcsb.org）下载关键靶点三维晶体结构，应用MOE软件进行分子对接，根据Score打分结果进行分析。

应用TCMSP和HIT数据库检索愈肠颗粒活性成分和作用靶点，基于OB、DL条件筛选，删去重复值，共获取98个活性成分及 237个作用靶点；使用GeneCards、CTD和DisGeNET数据库检索筛选共获得UC疾病靶点1061个；应用Venny2.1.0可视化平台绘制维恩图，获取二者交集靶点。结果如图1所示，愈肠颗粒与UC的交集靶点共94个，这表明愈肠颗粒可通过多靶点作用于UC。

应用Cytoscape3.10.1软件绘制中药-活性成分-交集靶点网络，通过Network Analyzer插件的中介中心度值分析该网络。中介中心度值越大，网络节点面积越大，相关性越强。该网络共有8味中药羌活、党参、黄柏、乌药、乌梅、薏苡仁、白豆蔻和大血藤（绿色棱形），46味中药成分（橙色方形）和94个交集靶点（红色圆形）。结果表明，羌活、党参、黄柏3味中药面积相对较大，中介中心度值较高，其可能为愈肠颗粒治疗UC的主要活性成分；槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、豆甾醇、山奈酚的面积相对较大，其可能为愈肠颗粒治疗UC的核心活性成分（图2）。进一步研究发现，每味中药对应多个活性成分，每个活性成分作用于多个靶点，这表明愈肠颗粒可通过多成分、多靶点治疗UC。其中，槲皮素的面积最大、颜色最深、链接最多，可能是愈肠颗粒治疗UC最关键的核心活性成分。

应用STRING网站分析交集靶点，绘制PPI网络图，并使用Cytoscape3.10.1软件根据中介中心度值分析PPI关系网络。中介中心度值越大，该节点面积越大、连线越多、颜色越深、相关性越强。如图3所示，TNF、AKT1、TP53、IL6和IL1β面积相对较大，颜色相对较深，相关性相对较强，为愈肠颗粒治疗UC的核心靶点；其中以TNF面积最大，颜色最深，相关性最强，可能为愈肠颗粒治疗UC最重要的关键靶点。

应用David网站对交集靶点进行GO和KEGG通路富集分析，共获得611个生物过程、50个细胞组分、104 个分子功能和158 条信号通路。利用微生信在线平台分析P值前10位BP、CC、MF条目，并进行可视化。结果如图4所示，BP主要涉及基因表达正向调控、应激、细胞凋亡的负向调控等条目，CC主要涉及细胞外隙、细胞外区域、大分子复合物等条目，MF主要涉及酶结合位点、相同蛋白质结合、蛋白结合等条目。同理，选取P值取前20位KEGG的条目进行可视化分析，结果表明癌症、AGE-RAGE在糖尿病并发症中的作用、脂质和动脉粥样硬化、IL-17和TNF信号通路等条目是愈肠颗粒治疗UC的主要通路等条目，具体见图5。这表明，愈肠颗粒可以通过多细胞组分、多分子功能、多生物学过程和多信号通路作用于UC。

根据中介中心度值，将核心活性成分槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、豆甾醇和山奈酚与关键靶点TNF、AKT1、TP53、IL6和IL1β分别进行分子对接，以Score评分研究其相互作用的活性。结果表明，核心活性成分与关键靶点均能对接成功，且亲和力较好，具体见表1。槲皮素与TNF、AKT1和TP53，豆甾醇与AKT1的Score评分均<−7 kcal/mol，相对较低，选择其绘制“靶蛋白-活性分子”对接模式图，具体见图6。这进一步表明，愈肠颗粒可以通过多靶点、多活性成分缓解UC，其中，槲皮素可能是其治疗UC的最关键活性成分。且，槲皮素可能通过影响TNF、AKT1和TP53作用于UC。

中医认为，UC属于“肠痈”、“痢疾”、“肛痈”等范畴，与肝、脾、肾等脏腑紧密相关，其在治疗时应注意健脾补肾^[7-10]。愈肠颗粒源于（《医学正传》卷三）的“愈肠方”，由白豆蔻、大血藤、党参、黄柏、羌活、乌梅、乌药、薏苡仁和赤石脂9味中药配伍而成。白豆蔻化湿行气，温中止呕，开胃消食，缓解湿阻气滞；大血藤清热解毒，祛风止痛，用于肠痈腹痛；党参补脾益肺，生津养血，治疗脾胃虚弱；黄柏清热燥湿，泻火解毒，缓解湿热泻痢、疮疡肿毒；羌活解表散寒，祛风胜湿，解除风寒湿痹；乌梅涩肠止泻，用于久泻，久痢，腹痛；乌药行气止痛，温肾散寒，治疗寒凝气滞胸腹诸痛证；薏苡仁利水，健脾止泻，除痹，排脓，解毒散结，治疗脾虚泄泻、湿痹拘挛、肠痈。9味中药相互配伍，协同作用，发挥健脾益气，涩肠止泻的作用，然而其具体作用机制尚不明确。

分析中药-活性成分-潜在作用靶点的网络图可知，槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、豆甾醇、山奈酚等活性成分可能是愈肠颗粒治疗UC的核心活性成分，其中槲皮素可能为最关键的核心活性成分。目前研究表明，槲皮素可以减缓UC疾病进程^[11]。王小菁等^[12]研究表明槲皮素可以通过增强多环芳烃受体介导的紧密连接修复肠屏障功能障碍，减轻UC的症状。在DSS处理的UC小鼠中，槲皮素可以通过影响STAT1/PPARγ的平衡改善UC^[13]。木犀草素可用于治疗UC^[14]。其可以减轻DSS处理的UC大鼠的炎症状态，并调节微生态^[15]。Li等^[16]研究发现，木犀草素可能通过SHP-1抑制STAT3来保护UC大鼠肠上皮屏障功能。通过抑制巨噬细胞活化和趋化，木犀草素可改善UC小鼠状态^[17]。木犀草素可以通过维持NCR-ILC3/NCR⁺ILC3平衡来修复受损的肠屏障，从而减轻UC^[18]。通过调节免疫反应、氧化应激和代谢谱，木犀草素在大鼠UC中发挥重要作用^[19]。木犀草素也通过抑制ERK介导的炎症反应、细胞凋亡和自噬，缓解UC小鼠疾病状态^[20]。β-谷甾醇对致病菌的多重作用是治疗结肠炎症的一种新方法^[21]。β-谷甾醇可显著缓解UC小鼠的体质量减轻、改善UC小鼠结肠长度和镜下外观。该化合物可依赖浓度降低UC小鼠肠组织中TNF-α、IL-6和IL-1β的水平。其处理肠上皮细胞显著增加抗菌肽的表达并降低细胞内鼠伤寒沙门菌的存活率。β-谷甾醇可以通过抑制NLRP3/Caspase-1/gsdmd介导的细胞焦亡减轻DSS诱导的实验性结肠炎^[22]。山奈酚通过恢复肠道菌群和抑制LPS - TLR4-NF-KB轴减轻UC小鼠疾病状态^[23]。饮食山奈酚可抑制DSS诱导的UC小鼠的炎症状态^[24]。5种核心活性成分在UC的治疗中发挥重要作用，这表明愈肠颗粒可能通过多种活性成分治疗UC，然而具体的机制仍需生物学实验验证。

PPI网络表明，TNF、AKT1、TP53、IL6和IL1B可能为愈肠颗粒治疗UC的关键靶点。TNF-α是UC发病机制中重要的促炎细胞因子。英夫利西单抗等TNF-α单克隆单抗已被用于治疗UC。半夏泻心汤通过抑制丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（Akt）/丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路改善DSS诱导的UC^[25]。日本人群中UC黏膜发展为早期结直肠肿瘤的基因组图谱显示，UC患者TP53基因突变是导致结直肠癌的一条途径^[26]。Mariann等^[27]研究发现，UC患者的TP53基因出现突变。IL6与IL1B是常见促炎细胞因子，多种中西药物、小分子都可以通过降低IL6和IL1B的水平缓解UC的状态。关键活性成分槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、豆甾醇、山奈酚与关键靶点TNF、AKT1、TP53、IL6和IL1B分子对接分值较高，这为我们进一步的研究提供了参考。本研究表明愈肠颗粒可通过多活性成分和多靶点治疗UC，具体的机制仍需生物学验证。