基于网络药理学探讨三七——莪术药对缓解肺纤维化的作用机制

许真源　张晓梅　许雅青　乔波　吴月滢　李小雅　袁嘉丽

（云南中医药大学）

（本论文荣获“第六届兰茂论坛”优秀论文二等奖）

　　【摘要】目的：基于网络药理学方法初步探讨云南省名中医李庆生教授的临床验方－益肺散结方中的活血祛瘀药对“三七－莪术”缓解肺纤维化的作用机制。方法：通过中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）检索三七、莪术的化学成分，并以口服利用度（OB）≥30%，类药性（DL）≥0.18作为条件筛选出三七、莪术的主要活性成分。经SwissTargetPrediction 数据库检索主要活性成分相关的潜在作用靶点蛋白，通过Uniprot数据库将靶点蛋白名称转换成官方基因名称，并构建活性成分－靶点网络和疾病靶点相互作用网络。利用Cytoscape 3.7.1软件中的Merge功能将上述两个网络合并得到交集网络，再进行网络拓扑分析筛选出核心靶点，然后对核心靶点进行KEGG通路富集分析。结果：从200个化学成分中筛选得到11个活性成分，8个核心靶点， KEGG通路富集分析以错误发现率( false discovery rate，FDR) ＜0.05为筛选标准，确定了KEGG 富集通路44条。结论：三七－莪术药对中的活性成分能通过多靶点、多通路起到缓解肺纤维化的作用，为中药复方的进一步研究和开发提供了理论依据和新思路。

　　【关键词】三七－莪术；肺纤维化；网络药理学

　　肺纤维化(pulmonary fibrosis，PF) 是多种致病因素引起的慢性进行性肺部损伤，也是多种肺部慢性疾病的最终病理结局。目前其发病机制尚未阐明，治疗手段亦十分有限，临床上多选择吡非尼酮、尼达尼布等药物治疗[1]，但存在明显的不良反应且价格较为昂贵，而中医临床治疗肺纤维化具有独特的优势。目前多数中医学者基于肺纤维化的病因病机和临床表现将其归属于“肺痹”“肺痿”范畴，对其病机的认识主要集中在虚、瘀、痰几个方面，治法多围绕益气、化瘀、祛痰[2]。云南省名中医李庆生教授基于此治法自拟益肺散结方，验之临床，疗效显著。然而中药多途径多靶点的特点给该方缓解肺纤维化的作用机制研究带来一定的难度。

　　近年来网络药理学的应用越来越广泛，其是基于系统生物学并从整体水平观察“药物－靶点－疾病”复杂的网络关系，进而指导新药研发及药理作用研究[3]，在探讨研究中药复杂的作用机制方面更具有不可替代的作用。因此，本研究选取益肺散结方中的逐瘀药对三七、莪术两种药物并运用网络药理学的方法进行探讨，以期从逐瘀功效的角度探讨该方缓解肺纤维化的部分可能作用机制，为中医药的机制研究、临床治疗和药物研发提供新思路。

　　1材料与方法

　　1.1材料

　　中药系统药理学数据库和分析平台 (Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, TCMSP, http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP / tcmsp.php) ，PubChem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)，SwissTargetPrediction数据库（http://www.swisstargetpredition.ch/），UniProt 数据库(Universal Protein, http://www.uniprot.org/)，DisGeNET数据库（http://www.disgenet.org/），STRING 在线分析平台（https://string－db.org/），Cytoscape 3.7. 1软件。

　　1.2方法

　　1.2.1活性成分的获取

　　以“三七”“莪术”为检索词，在中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）中进行检索获取三七－莪术药对的所有相关的化学成分。并以口服生物利用度（OB）≥30%，类药性（DL）≥0.18作为活性化合物的筛选标准[4]，以此筛选出这一药对可能的活性成分。

　　1.2.2活性成分靶点筛选及活性成分－靶点网络构建

　　将“1.2.1”中筛选出的活性化合物输入PubChem数据库获取活性化合物的Canonical SMILES格式，再通过SwissTargetPrediction 数据库检索三七－莪术活性化合物相关的潜在作用靶点蛋白，并通过UniProt 数据库将所得到的蛋白名称转换成官方的基因名称（Official Symbol）。然后将三七－莪术筛选出的活性成分和UniProt 数据库获得的人源靶点输入Cytoscape 3.7.1软件构建活性成分－靶点网络图。

　　1.2.3疾病靶点的获取及疾病靶点蛋白互作（Protein- Protein Interaction, PPI）网络图构建

　　运用DisGeNET数据库，以“Pulmonary Fibrosis”为检索词，获取与肺纤维化相关的靶点基因。再将导出的靶点基因输入STRING 在线分析平台，构建与肺纤维化相关的靶点的PPI 网络图。

　　1.2.4网络合并及交集靶点PPI网络构建

　　运用Cytoscape 3.7.1 软件中的Merge工具将三七－莪术药对活性成分－靶点网络图和疾病相关靶点PPI网络图合并，获得交集靶点。将相交集的关键靶点输入输入STRING 在线分析平台构建交集靶点PPI网络图，接着导入到Cytoscape 3.7.1 软件中，并运用该软件的Centiscape 2.2 插件进行网络拓扑分析，根据度（degree）、介度中心性（betweenness centrality，BC）、接近中心性（closeness centrality，CC）三个指标进行筛选[5]，首先以DC值大于所有节点DC值中位数的2倍的进行筛选获得网络中的重要节点，即“Big hubs”，再筛选其他几个指标大于所有节点中位数的节点，最终获得核心靶点。

　　1.2.5通路富集分析

　　运用Cytoscape 3.7. 1中的ClueGO工具对53个核心靶点进行KEGG 通路富集分析，采用错误发现率( false discovery rate，FDR) ＜0.05为筛选标准，获得核心靶点的代谢通路。

　　2结果

　　2.1主要活性成分的获取

　　通过TCMSP平台检索三七、莪术所有有效成分。对从上述数据库中检索所得三七、莪术有效成分200个，然后进行阈值筛选，筛选标准：化合物口服生物利用度（OB）≥30%，化合物类药性（DL）≥0.18。经筛选后，共检出符合条件的候选化合物11个（表1），其中来源于三七的候选化合物8 个，来源于莪术的候选化合物3个。

　　表1 三七-莪术中含有的11个活性化合物