基于中药整合药理学平台探究大黄附子汤治疗重症急性胰腺炎的物质基础与作用机制＊

侯圣林，战丽彬＊＊，朱博冉，路晓光

（1.南京中医药大学基础医学院南京中医药大学中医脾藏象现代研究实验室 南京 210023；2.大连大学附属中山医院 大连 116001）

重症急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）是多种病因导致胰酶激活，以胰腺出血、坏死为主要特征的临床急症，因其起病急，病情复杂，易引发全身炎症反应综合症（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）以及肺、肝、肾等多器官功能衰竭综合征（multiple organ dysfunctionsyndrome，MODS）等并发症，甚至死亡而被广泛重视[1]。近年来的临床与实验研究表明，中西医结合治疗能显著降低SAP并发症的发生率、手术率及病死率[2]。因此，在SAP非手术治疗方案中，中医治疗承担了相当重要的角色。中医既往将其归于“胃脘痛”“腹痛”“胁痛”等范畴，多为阳明腑实证，因饮食不节、嗜食膏粱厚味、情志郁结、外感六淫等引起，致肝郁气滞，温热蕴结于内[3]。大黄附子汤是汉代张仲景所创，由大黄、附子、细辛三味药组成。方中大黄性苦寒，可荡涤肠胃，有泻下通便之功效；附子、细辛性温热，附子即入气分又入血分，与大黄相配伍，寒热并用，促进气血的并调，既充分发挥大黄的泻下功效，又保护了病体的阳气不被破坏，三者合用，寒热并投，刚柔共济，使脏腑通畅、气血调和、邪去正安，是中医临床治疗SAP等急危重症的常用方剂[4]。现代研究表明，大黄附子汤能保护腺泡细胞、减轻胰腺及肺脏等器官损伤[5,6]。大黄附子汤对SAP的防治作用的靶点研究方面取得了一些进展，但其作用机制尚不完全明确，不同通路之间相互交叉和整合作用机制仍需深入研究。

中医学理论体系的特点是整体观念和辨证论治，中药方剂是多成分、多靶点、多途径相互作用的复杂体系，在治疗复杂疾病方面具有自身所特有的优势。但因其成分复杂，系统庞大，使得中药的深入研究呈现巨大困难，因此，需要适合的技术和方法来探讨中药方剂的复杂作用机制[7]，而网络药理学则为复杂中药系统的研究提供了新的思路和视角[8]。网络药理学基于“药物-靶标-通路”相互作用网络，采用复杂网络模型表达和分析研究对象的药理学性质，其研究方式的整体性、系统性特点与中医药的特点不谋而合。因此，本研究采用网络药理学研究方法，以分子对接、药物-靶点网络构建以及网络特征分析为基的多靶点整体调控的思维方法，来深入探究大黄附子汤治疗SAP多成分、多靶点和多途径的物质基础和作用机制，以期更好的揭示该方治疗SAP的科学实质与内涵，为临床运用提供参考。

表1 “中药-成分-靶标”基本信息

表2 大黄附子汤治疗疾病的关键靶标及其相关网络拓扑特征参数值

1 材料与方法

1.1 材料

本研究所使用的工具是中药整合药理学计算平台（TCM-IP，www.tcmip.cn）v1.0版本，平台由中国中医科学院中药研究所提供，目前整合了中药方剂数据库、中药材数据库、中药成分数据库、疾病靶标数据库四大数据库。

1.2 大黄附子汤数据收集

登录TCM-IP v1.0工作界面，新建任务列表，点击信息设定，以大黄附子汤的组成“大黄”、“附子”、“细辛”为中药名称，在整合的数据库中进行数据检索。并添加“severe acute pancreatitis”为自定义“重症急性胰腺炎”靶标。

1.3 中药靶标预测

在中药整合药理学平台中，选择“网络药理学-中药靶标预测”模块，与美国食品药品监督管理局（FDA）上市药物进行相似性打分，将相似性分数值调整至0.8（Score≥0.8），进行筛选获取作用靶标。

1.4 网络构建与分析

通过TCM-IP创建中药成分与疾病靶标之间的相互对接网络图。以“节点连接度（degree）”的2倍中位数为卡值，选取“中药靶标-疾病基因”互作网络的核心节点即Hub节点以及相关通路（Pathway），并进一步获取Hub节点GO（Gene Ontology）富集分析结果和KEGG富集分析结果。

1.5 关键靶标及通路分析

利用该平台对网络预测出的关键靶标所涉及的基因功能和相关通路进行富集分析，最终获得“中药-有效成分-关键药靶-通路”的网络图。

2 结果

2.1 大黄附子汤中所含成分及其预测靶标概况

通过该平台，并将相似性分数值调整至≥0.8时，大黄附子汤三味中药共含有158种成分，659个预测靶标（表1）。

2.2 大黄附子汤化学成分靶标预测及分析

将候选靶标按照“节点连接度（degree）”、“节点紧密度（closeness）”和“节点介度（betweenness）”三个拓扑特征参数值进行筛选，经过筛选后可得到34个关键靶标。其中按节点连接度、紧密度、节度值排名前10位显示在列表中（表2）。关键靶标对应的化合物、中文名称及所参与主要信号通路显示（表3），大黄附子汤可能通过调节葡萄糖激酶（CGK）、氨基端激酶（JUN）、人鸟嘌呤核苷结合蛋白G（GNB1）等关键靶标来调节重症急性胰腺炎的发生与发展。这些靶标与方中大黄化学成分1-O-没食子酰基-葡萄糖、2-O-肉桂-β葡萄糖、2-肉桂酰葡萄糖、白藜芦醇苷等，以及和附子化学成分去甲基棱砂贝母碱、细辛化学成分α-异松油烯密切相关。

表3 大黄附子汤治疗SAP关键靶标对应的化合物及所参与主要信号通路

图1 大黄附子汤调节疾病失衡网络的候选靶标网络图

2.3 大黄附子汤调节疾病失衡网络的候选靶标网络

在未进行关键靶标筛选的情况下，通过该平台，可构建一个大黄附子汤治疗SAP疾病失衡网络的候选靶标网络可视图（图1）。

2.4 大黄附子汤治疗SAP关键靶标的GO和KEGG通路富集分析

根据该平台计算得出的关键靶标的基因功能富集分析结果显示，一共含有包括参与调控表皮生长因子受体信号通路、MAPK级联激活和白细胞介素-2结合等577个基因功能，彼此相互或交叉作用于111条信号通路。根据P-Value排名前10位显示在结果中（表4，表5）。

2.5 大黄附子汤治疗SAP“核心成分-关键靶标-主要通路”多维网络关系图的建立

通过TCM-IP v1.0建立大黄附子汤中治疗SAP“核心成分-关键靶标-主要通路”多维网络关系图，探讨12个核心药效成分6个关键预测药物靶点和30条主要通路之间的相互关系（图2）。

表4 大黄附子汤治疗SAP关键靶标GO富集分析列表

表5 大黄附子汤治疗SAP关键靶标所参与的通路信息列表

3 讨论

SAP的发病机制是一个相对复杂，并且有多因素参与的病理生理过程，所以其发病机制至今尚未得到相应统一。大量国内外学者研究发现，发生SAP时血液中的促炎性细胞因子浓度与病情的严重程度和预后密切相关[9]。因此炎症发生发展及免疫系统的严重失衡始终影响着疾病的发展与转归，若及时调节整个免疫系统使其维持平稳，则是防止疾病重症化、减少感染及脓毒血症发生率、降低SAP死亡率的关键[10,11]。本研究是运用TCM-IP v1.0进行药物成分分析及对应的相关靶点，并对靶点进行GO富集分析和KEGG通路分析。整合药理学的概念及其研究思路是由中国中医科学院中药研究所许海玉团队首先提出的[12]，该平台运用人工智能、数据挖掘、网络计算等方法，是中药方剂与机体相互作用研究的有力技术手段[13]。我们借助这个平台对大黄附子汤治疗SAP的作用机制进行探讨，不仅进一步发现其多靶点、多通路作用特点，还获得不同通路之间相互交叉和整合作用机制的深入研究。

通过“核心成分-关键靶标-主要通路”网路图分析发现，大黄附子汤中大部分核心药效成分可通过不同的靶点与同一信号通路相连接，而同一靶点也可以与不同的信号通路相连接，说明不同成分的作用靶点之间具有协同作用；大黄附子汤具有多成分、多靶点和多途径的整体调节特点，其作用的靶点包括CGK、JUN、ATP1A1和KRAS等，作用的信号通路涉及炎症−内分泌−细胞−肿瘤−免疫−信号传导等多条代谢通路。目前实验研究已经证实了大黄附子汤能抑制胰酶释放，保护腺泡细胞，抑制多种细胞因子释放[14]。我们通过TCM-IP v1.0的研究可以推断出，大黄附子汤可通过降低SAP患者IL-2水平，减少胰腺STAT3蛋白表达，减轻胰腺过度的炎症反应，进而发挥其保护胰腺作用。

图2 大黄附子汤治疗SAP“核心成分-关键靶标-主要通路”多维网络关系图

综上所述，通过中药整合药理学平台，应用网络药理学的研究方法，可以高效的对大黄附子汤中12个核心药效成分进行靶标预测和通路分析，通过建立“核心成分−关键靶标−主要通路”网络图，发现大黄附子汤药效成分可能通过抑制多种炎性因子和细胞因子产生、抑制氨基端激酶磷酸化，并调节内分泌系统和免疫活性发挥抗SAP作用，提示这些可能是该方治疗SAP的潜在机制和物质基础。当然，中药化学成分及其作用靶点的复杂性，以及中医药强调辨证论治的特色优势，尚需新的技术和进一步的研究来探明其分子机制，以便更好的为人类医学服务。