基于网络药理学的桂枝甘草汤治疗心律失常的作用机制研究

郝俊杰，王 涛

（成都中医药大学药学院，成都 611137）

基于网络药理学的桂枝甘草汤治疗心律失常的作用机制研究

郝俊杰，王 涛

（成都中医药大学药学院，成都 611137）

目的：利用网络药理学技术预测中药复方桂枝甘草汤治疗心律失常的作用机制。方法：通过TDT数据库获取桂枝甘草汤相关活性成分的化学结构；通过HIT和TTD数据库筛选桂枝甘草汤的作用靶点，建立靶点数据集；OMIM数据库筛选心律失常相关的靶标；PPI数据库构建桂枝甘草汤和心律失常的交互靶标；用Cytoscape软件构建“成分-靶点-疾病”交互网络图。结果：筛选出桂枝甘草汤中41个活性成分和共同直接作用的45个蛋白靶点；通过度、介度中心度、接近中心度等网络拓扑特征评价筛选出与桂枝甘草汤在心律失常方面作用最相关靶标，利用KEGG数据库对入选靶标进行相关通路富集，筛选出37条通路在心律失常方面具有作用。结论：通过网络药理学预测了桂枝甘草汤中桂枝和甘草配伍治疗心律失常的体内作用机制，为其活性成分研究和临床应用提供理论依据。

网络药理学；桂枝甘草汤；心律失常；机制

桂枝甘草汤出自张仲景《伤寒论》“发汗过多，其人叉手自冒心，心下悸，欲得按者，桂枝甘草汤主之”。桂枝甘草汤用于治疗“心悸”等相关病证的基础方，该方现代临床多应用于心血管系统疾病中凡经中医辨证分型属于心阳虚证候者，以该方为基础方加减使用，可获满意疗效。临床报道和药理研究表明本方对不同类型心律失常具有较好的疗效〔1-3〕。

桂枝甘草汤由甘草和桂枝两味中药配伍组成，由于其化学成分复杂，治疗心律失常的作用机制尚不明确，网络药理学通过分析基因、蛋白、疾病、药物等数据库与实验室获得的真实数据，融合系统生物学、多向药理学、计算生物学、网络分析等多学科的技术和内容，从系统、整体的角度构建多层次网络，去探索药物与疾病间的关联性〔4-6〕。利用网络药理学来预测多成分、多途径、多靶点、协同作用的中药复方及配伍作用机制具有天然的优势。本研究利用网络药理学研究方法构建桂枝甘草汤的“疾病-基因-药物”网络，对桂枝与甘草配伍治疗心律失常的作用机制及活性成分进行预测，以期为寻找其有效成分和作用机制及临床应用奠定基础。

1 方法

1．1数据的建立通过中药台湾数据库（TDT，http：∕tcm．cmu．edu．tw∕）获得桂枝和甘草所含的化学成分结构，再依据相似性比较通过中草药活性成分数据库（HIT，http：∕lifecenter．sgst．cn∕hit∕）和治疗靶点 数 据 库（TTD，http：∕bidd．nus．edu．sg∕group∕cjttd∕）筛选靶点，建立桂枝甘草汤中药靶点数据集。通过人类基因和基因表型综合数据库（OMIM，http：∕∕www．omim．org∕）筛选其治疗心律失常的基因和蛋白靶点，建立心律失常靶点数据集。人类的靶点连接蛋白通过交互蛋白数据库（http：∕dip．doe-mbi．ucla．edu）获得。为了便于统一分析，以上所有靶点均转化成蛋白编号ID格式。

1．2网络的构建为了更合理地阐明桂枝甘草汤中化学成分与心律失常靶点之间的关系，我们对其进行网络药理学分析。通过PPI（http：∕www．genome．jp∕kegg∕）分析，将桂枝甘草汤中桂枝和甘草的化学成分、成分对应的靶点、心律失常对应的靶点和交互蛋白对应的靶点连接成“成分-靶点-疾病”网络。利用Cytoscape 2．8．3软件将以上网络进行可视化分析，每个点的度、接近中心度两个拓扑参数通过CentiScaPe 1．2进行评估，选择以上两个拓扑参数值满足分别大于所有点中位数值2倍的靶点，作为桂枝甘草汤治疗心律失常的目的靶点。

2 结果

2．1药物靶点和疾病靶点数据的筛选基于数据库构建方法，共筛选出桂枝甘草汤中41个化学成分和45个共同作用靶点蛋白，1 146个交互蛋白。

2．2“药物-靶点-疾病”之间交互网络的构建网络药理学预测出桂枝甘草汤治疗心律失常的交互网络，采用不同的形状图形使其可视化后，让我们更清晰直观地看出化合物与疾病靶点之间的网络关系。其中方形代表药物与疾病共同作用的靶点，也是桂枝甘草汤治疗心律失常的最重要的靶点蛋白；圆点代表药物与疾病潜在的交互作用靶点；三角形代表桂枝甘草汤中的被预测出的活性化合物。见图1。

图1“成分-靶点-疾病”交互网络图

2．3桂枝甘草汤治疗心律失常的直接作用靶点拓扑参数分析通过对Cytoscape 2．8．3软件整合的“成分-靶点-疾病”交互网络分析，得出在桂枝甘草汤活性成分和心律失常相关的334个直接作用靶点和45个共有蛋白靶点，这45个靶点可能是桂枝甘草汤治疗心律失常的最相关蛋白靶点。对这45个蛋白靶标进行拓扑参数计算。见表1。2．4桂枝甘草汤中药物治疗相关疾病的KEGG通路分析经CentiScaPe 1．2对网络中所有点的拓扑参数（度、介度中心度和接近中心度）进行分析，得出 3 个拓扑参数中位数分别为：1．000、0．000 和0．196。我们选择靶点中每个靶点的度拓扑参数值大于中位数2倍的靶点作为桂枝甘草汤治疗心律失常的重要靶点蛋白，对满足条件的靶点在KEGG通路富集分析中，筛选出37条通路与桂枝甘草汤中药物治疗相关疾病相关。见表2。

表1 桂枝甘草汤治疗心律失常的直接作用靶点相关拓扑参数

表2 桂枝甘草汤治疗心律失常的相关通路富集

3 讨论

中药复方药味较多，成分复杂，具有多靶点、多作用途径、多功能的特点。复方作用机制和配伍机制较难分析，本研究通过网络药理学分析构建了“成分-靶点-疾病”交互网络图，筛选出桂枝甘草汤的41个活性成分和45个共同作用的蛋白，37条通路与心律失常有关，这些结果反映了桂枝甘草汤中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的作用机制，通过进一步文献调研，我们发现相关度较高的预测通路均得到实验证实，如NF-kappa B信号通路〔7〕，TNF信号通路〔8〕，MAPK 信号通路〔9〕，Toll样受体〔10〕和PI3K-Akt信号通路〔11〕等，在心律失常中发挥了重要作用。进一步寻找其活性成分和研究复方的作用机制及其配伍机制。本文初步揭示了桂枝甘草汤中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的多维调控作用，以期为寻找其有效成分和作用机制及临床应用奠定基础。

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（责任编辑 李 杨）

A Network Pharmacology-based Study on the Mechanism of Guizhi Gancao Soup for the Treatment of Arrhythmia

Hao Junjie,Wang Tao
（College of Pharmacy,Chengdu University of TCM,Chengdu 611137,China）

Objective:To predict the mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia by using the technique of network pharmacology．Methods:TDT database was used to screen the chemical composition of Guizhi Gancao Soup．The HIT and TTD database was used to predict the targets of the Soup;OMIM database was applied to screen the targets of arrhythmia;PPI database established the interaction between the drug target and the disease target．The“compound-target-disease”complex network diagram was constructed by the use of the Cytoscape software．Results:We screened 41 active ingredients in Guizhi Gancao Soup which had a direct effect on 45 targets．Targets of Guizhi Gancao Soup were selected,which played an important role in the anti-arrhythmia process by using such network topological parameters as Degree,Betweenness Centrality and Closeness Centrality．In the“component-targetdisease”network of Guizhi Gancao Soup,the targets which achieve the standard were enriched by the KEGG database;37 signal pathways were connected with the anti-arrhythmia effects．Conclusion:The mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia is predicted by the use of the network pharmacology,which provides the theoretical basis for its clinical application．

network pharmacology;Guizhi Gancao Soup;anti-arrhythmia;mechanism

R96

A

2096-2266（2017）10-0001-04

10．3969 ∕j．issn．2096-2266．2017．10．001

2017-09-11

2017-09-24

郝俊杰，博士研究生，主要从事中药品种鉴定和质量控制研究．