基于网络药理学探讨温中益气方抗胃溃疡的作用机制

马宝柱，马晨曦，周国兴，迟文成*

(1.黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

胃溃疡(Gastric ulcer，GU)是消化系统常见病，以长期反复发作的节律性、周期性的上腹疼痛为主要临床表现，其发生是一种或者多种侵袭损害因素对黏膜破坏超过黏膜抵御损伤和自身修复能力所引起的综合结果，是发生于贲门与幽门之间的炎性坏死性病变[1]。

温中益气方是由人参、白术、大枣、茯苓、黄连、黄芩、半夏、干姜和甘草组成，是临床治疗胃溃疡的有效经验方剂，临床疗效确切，前期实验研究，也证明该方具有明显的防治胃溃疡作用。中医学认为胃溃疡属“胃脘痛”范畴，脾胃亏虚是发病的根本因素，外感邪气、饮食不节、情绪不畅为主要病因，主要病机为本虚标实，以脾胃亏虚为本，痰湿、瘀血、寒热等为标，发病部位多在脾、胃、肝。临床治疗常用补益药、理气药、清热药、止血药、活血化瘀药。温中益气方具有温中益气、清热燥湿之功效,用于胃炎、胃溃疡等属脾胃虚弱证者。

西药在治疗疾病的过程中，具有药物作用效果明显、作用途径单一的特点。随着系统生物学的发展和药物研究的深入，发现阻断单一通路，生物信号可以通过旁路进行传导，往往只能收效甚微。胃溃疡的发病因素和致病机制繁琐复杂，单一的西药就无法达到临床上满意的治疗效果。中药复方现对于西药的单一治疗效果来说，具有针对病症多成分起效、多靶点作用、多通路调节的整体作用。中药复方在中医理论的整体观和辨证观的指导思想下，能够做到因人制宜、因时制宜、因地制宜，将理法方药与整体观念和辨证论治相结合，从而取得良好的治疗效果[2]。

1 方法

1.1 温中益气方主要化学成分收集

参考文献[3]和[4]进行收集。温中益气方中人参、大枣、甘草、半夏、白术、干姜、茯苓、黄连、黄芩九味中药，以生物利用度(OB)≥30%，类药性(DL)≥0.18筛选TCMSP数据库，并将初次筛选的温中益气方生物活性成分与PubChem数据库一一查阅对比，最终得到唯一的温中益气方有效成份数据集。

1.2 胃溃疡潜在靶点提取

通过Drug Bank数据库，结合温中益气方初步研究成果，逐个验证之前筛选的有效成分分子结构相对应的潜在靶点，剔除重复或非人源以及不规范的靶点，最终得到温中益气方不同活性成分潜在的作用靶点编号(Gene Symbol)。通过对OMIM数据库与GeneCards数据库检索筛选胃溃疡的疾病靶点。以“Gastric ulcer”为检索关键词，筛选检索OMIM数据库和GeneCards数据库，获取基因数据综合汇总后去除重复基因。利用R3.5.2制作药物靶点与疾病基因靶点交互的Venn图，获得汇总相关靶点的结果。

1.3 构建调控网络

通过对温中益气方中药物所有有效成分分析结果以及所有获得的预测靶点进行汇总，并用Cytoscape3.7.1构建温中益气方-靶点-效应通路的模型网络，通过该模型网络阐述温中益气方治疗胃溃疡的多成分作用、多靶点、多个相关信号通路的作用特点。

1.4 构建温中益气方与胃溃疡蛋白互作网络

温中益气方与胃溃疡的蛋白互作网络图(protein-protei ninteraction，PPI)采用STRING数据库构建，研究过程中，利用STRING数据库探索温中益气方与胃溃疡之间已证实的蛋白质互作关系网络，下载制作蛋白互作关系网络图，从而揭示疾病与药物之间的蛋白互作关系。

1.5 生物信息分析

本研究中采用R3.5.2(依托于“clusterProfiler”“org.Hs.eg.db”以及“pathview”程序包)进行GO与KEGG基因功能富集分析。

2 结果

2.1 温中益气方主要化学成分筛选与靶点获取结果

基于西北农林科技大学王永华教授开发的TCMSP数据库，本研究以生物利用度(OB)≥30%，类药性(DL)≥0.18筛选TCMSP数据库，筛选出人参、大枣、甘草、半夏、白术、干姜、茯苓、黄连、黄芩九味中药中OB≥30%并且DL≥0.18的活性成分。将初次筛选的温中益气方生物活性成分与PubChem数据库一一查阅对比，最终得到唯一的温中益气方有效成份数据集，共筛选出233个生物活性成分。

TCMSP数据库获取了温中益气方对应活性成分潜在靶点的全集合，再通过DrugBank数据平台逐一验证之前筛选获得的有效成分分子结构相对应的潜在靶点，剔除非人源或重复以及不规范的靶点。最终得到温中益气方活性成分的潜在作用靶点编号(Gene Symbol)。再检索GeneCards数据库与OMIM数据库，以“gastric ulcer”为关键词，最后将搜索所得的基因数据综合汇总后去除重复靶点，利用R3.5.2绘制疾病基因靶点与药物靶点之间的Venn图，并得到相关靶点的汇总结果，结果见图1。

2.2 调控网络构建

根据获得的药物有效成分与疾病相关基因靶点之间的关联汇总结果以及靶点预测结果，采用Cytoscape3.7.1构建温中益气方-靶点-效应通路的模型网络，用不同的节点分别表示温中益气方、筛选得到的温中益气方有效成分、温中益气方潜在抗胃溃疡基因靶点以及胃溃疡的病理改变。通过药物-活性成分-基因靶点-胃溃疡的相应连线表示温中益气方中的多种有效成分通过多个靶点对胃溃疡的进展造成不同的影响。并利用该网络结构阐明温中益气方治疗胃溃疡多成分起效、多靶点作用、多通路调节作用机制和特点，结果见图2。

图2 温中益气方-靶点-效应通路的网络模型

2.3 温中益气方与胃溃疡蛋白互作网络构建

本研究中温中益气方与胃溃疡的蛋白互作网络图采用STRING数据库平台构建。利用STRING数据库探索温中益气方与胃溃疡之间已验证的蛋白质互作网络，并下载绘制蛋白互作网络图，揭示疾病与药物之间的蛋白互作关系以及与其他蛋白互作关系，结果见图3。

图3 温中益气方与胃溃疡的蛋白互作网络

2.4 GO与KEGG富集分析

根据GO功能富集分析显示，温中益气方抗胃溃疡的作用机制主要集中于多种细胞核因子调控，细胞内氧化还原反应与氧化应激损伤，泛素/泛素样蛋白连接酶系统，RNA聚合酶Ⅱ近端启动子序列等多个细胞内生命活动密切相关。KEGG功能富集分析主要集中NF-κB等信号通路，与炎症、细胞内应激反应、自噬、细胞凋亡、纤维化信号通路、抗氧化应激，白细胞募集等密切相关，结果见图4、图5。

图4 温中益气方抗胃溃疡GO富集分析

图5 温中益气方抗胃溃疡KEGG通路富集分析

3 讨论

网络药理学(network pharmacology)认为药物和疾病的作用是一个复杂体系，涉及多成分起效、多靶点作用、多通路调节的分子功能网络相互作用的过程，不同疾病更具有不同的复杂体系又相互联系。因此，应该针对不同疾病采用多成分药物协同作用才能达到更佳的治疗效果，这与中医药理论中的整体观和辨证观不谋而合，把网络药理学与中医理论各自的优势充分结合，发挥各自最大的优势[5-6]。

所以，网络药理学和中医药的研究相互渗透，两者共同为中医药的现代化研究服务，共同推动中药现代药理学的发展[7-8]。现代中药具有“多向药理学”的特性，能够作用于多个靶点和多个信号通路，达到更好的疗效。网络药理学是基于网络的构建和分析技术为一体，在系统生物学和多向药理学的指导下，推动中药现代药理学发展[9-12]。本研究从温中益气方类药性、口服利用度较好的有效成分，并预测了这些成分治疗胃溃疡的靶点及相关通路，为温中益气方的深入研究提供参考。