益胃汤治疗慢性萎缩性胃炎作用机制的网络药理学研究

刘少玲 谢梅娟 谭雪群 严冰凤 徐国良

广东省佛山市高明区中医院,广东 佛山 528500

慢性萎缩性胃炎(Chronic atrophic gastritis，CAG)是以胃黏膜上皮和腺体萎缩，数目减少，胃黏膜变薄，黏膜基层增厚，或伴幽门腺化生和肠腺化生，或有不典型增生为特征的慢性消化系统疾病，是一种多致病因素性疾病及癌前病变。目前认为该疾病的发生发展与幽门螺旋杆菌感染、胃肠动力下降，胆汁返流等因素密切相关[1]。世界卫生组织将CAG定义为胃癌前病变，其一般演变模式为“正常粘膜→慢性胃炎→CAG肠化生→不典型增生→胃癌”，因此及时地治疗CAG是防止胃癌发生的重要策略[2]。CAG属于中医“胃痞”“痞满”范畴，证候分型分别为胃阴不足、肝胃气滞、脾胃虚弱等六种证型，其中胃阴不足证型代表方剂为益胃汤。益胃汤(YiWei Soup，YWS)出自清代吴鞠通《温病条辨》，其方药组成为沙参、麦冬、生地黄、玉竹，冰糖，具有养阴益胃功效。根据相关文献报道，YWS治疗CAG的临床疗效显著[3-4]。目前YWS治疗CAG作用机制尚未完全阐述清楚。

网络药理学“多成分-多靶点-多通路”的研究方法，与具有整体性、系统性特点的中医药理论不谋而合，因此适用于中医药疗效作用机制研究[5]。本文采用网络药理学研究方法对YWS治疗CAG进行分析，预测其潜在作用机制，为其进一步研究提高理论基础。

1 材料与方法

1.1 YWS药物活性成分筛选 将YWS中沙参、麦冬、生地黄、玉竹，冰糖5味药物导入中药系统药理学数据库(TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/)，取得YWS药物成分信息。基于口服生物利用度(Oral bioavailability，OB)大于30%和药物相似性(Drug-likeness，DL)大于 0.18的筛选条件，筛选出YWS药物活性成分。

1.2 YWS药物活性成分的靶点预测 通过PubChem 数据库(https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)，获得YWS药物活性成分的“Canonical SMILES”，接着将每个成分“Canonical SMILES”输入到入Swiss Target Prediction平台(http：//www.swisstarget prediction.ch/)，预测YWS药物活性成分的作用靶点。

1.3 YWS治疗CAG相关靶点收集 通过人类孟德尔遗传数据库(OMIM，http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim)和Gene Cards数据库(http://www.genecards.org/)，以“chronic atrophic gastritis”为关键词进行搜索，收集与CAG相关的疾病靶点，去除重复靶点，然和与1.2项获得的YWS药物活性成分作用靶点进行比对，取交集，最终获得YWS治疗CAG相关靶点。

1.4 YWS治疗CAG相关靶点相互作用网络建立 将1.3项下获得的YWS治疗CAG相关靶点输入到Sring数据库(https：//string-db.org/)，设置参数如下：物种为“人类(Homo sapiens)”，最低相互作用阈值为中等置信度(medium confidence)，其余参数保持默认，得到靶点间相互作用数据，利用Cytoscape 3.2.1软件建立YWS治疗CAG相关靶点相互作用网络(Protein Protein Interaction， PPI)

1.5 YWS治疗CAG相关靶点的KEGG通路富集分析 通过Metascape平台，导入YWS治疗CAG相关靶点，参数“Input as species”和“Analysis as species” 均 选 择 “人类(Homo sapiens) ”，P值设置为小于 0.01，对YWS治疗CAG相关靶点进行KEGG通路富集分析，根据每条通路P值，从小到大进行排序，筛选出前10条通路，并进行可视化处理。

1.6 YWS治疗CAG作用机制的“成分-靶点-通路”网络构建 基于YWS药物活性成分、YWS治疗CAG相关靶点以及靶点参与的KEGG通路数据，使用Cytoscape 3.2.1软件构建“成分-靶点-通路”网络。

2 结果

2.1 YWS药物活性成分收集 按OB>30%，DL>0.18的筛选条件，总共收集13个药物活性成分，其中沙参7个、麦冬5个、生地2个、玉竹3个、冰糖0个，成分详细信息见于表1。

表1 YWS活性化合物基本信息

续表1

2.2 YWS治疗CAG相关靶点 通过Swiss Target Prediction平台，一共获得327个基因靶点，删除重复靶点后得到208个YWS药物活性成分靶点，与OMIM、Gene Cards两个数据库收集到的CAG疾病相关靶点进行比对，取交集，最终得到62个YWS治疗CAG相关靶点，见表2。

表2 YWS治CAG的62个相关靶点

2.3 62个YWS治疗CAG相关靶点PPI网络分析 通过Sring数据库取得YWS治疗CAG相关靶点相互作用数据，使用Cytoscape 3.2.1软件PPI网络，见图1。该网络一共包括62个节点，334条线(若两个靶点之间存在相互作用关系，则用边连接两个靶点)。靶点degree值越大则节点越大，使用软件中的网络分析工具，挑出网络中degree值排名前10的靶点，分别为SRC、AKT1、EGFR、HSP90AA1、MAPK14、MTOR、MMP9、AR、PIK3CA、MMP2。

图1 YWS治疗CAG相关靶点PPI网络

2.4 KEGG通路富集分析 通过Metascape平台对YWS治疗CAG的62个相关靶点进行KEGG通路富集分析，根据P值大小，从小到大进行排序，筛选出前10条通路，结果见图2。主要通路有内分泌耐药、PI3K-Akt信号通路、ERBB信号通路、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药、雌激素信号通路、松弛素信号通路等。

图2 YWS治疗CAG相关靶点的KEGG通路富集分析

2.5 YWS治疗CAG作用机制的“成分-靶点-通路”网络构建 基于收集到的数据，绘制YWS治疗CAG作用机制的“成分-靶点-通路”网络，结果见图3。图3中圆圈节点代表YWS药物活性成分(用表1中的编号代替成分名称)，三角形节点代表YWS治疗CAG相关靶点，四边形节点代表相关靶点参与的KEGG通路。若某一药物活性成分与某一作用靶点以边相连，则说明该靶点为此成分的潜在作用靶点；若某一作用靶点与某条通路以边相连，则说明该作用靶点能调节此通路。YWS不是以单个药物成分、单个作用蛋白、单个信号通路来发挥治疗CAG的，而是以多成分-多靶点-多途径的形式来达到治疗CAG作用，体现了YWS治疗CAG作用机制的系统性与复杂性。

图3 YWS治疗CAG“成分靶点KEGG通路”网络

3 讨论

3.1 YWS治疗CAG涉及的重要药物成分 本研究通过网络药理学研究方法探索益胃汤(YiWei Tang，YWS)治疗慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis，CAG)的作用机制。结果显示欧前胡素(Ammidin)、β-谷甾醇(Beta-sitosterol)、槲皮素(Quercetin)、豆甾醇(Stigmasterol)等是YWS药物活性成分。欧前胡素属于呋喃香豆素，主要来源于蛇床子、白芷、沙参等传统中药植物，具有抗肿瘤、抗菌、消炎、镇痛等功效[6]。β-谷甾醇可以上调超氧化物歧化酶(SOD)活性，增加血清中NO含量，降低血清中炎症因子水平，通过增加胃肠道血流量和抗炎等途径治疗阿司匹林引起的小鼠胃黏膜损伤[7]。槲皮素具有良好的抗炎、抗菌的作用[8]，有学者通过动物实验发现槲皮素能够通过降低胃酸，发挥抗溃疡、胃黏膜保护的作用，进而抑制大鼠反流性食管炎和胃炎[9]。亦有研究[10]发现槲皮素可有效地抑制幽门螺旋杆菌，而幽门螺旋杆菌与CAG的发生发展有着密切联系。

3.2 YWS治疗CAG涉及的重要作用靶点 YWS治疗CAG作用靶点PPI网络数据显示，AKT1、EGFR、AR、MMP2、MMP9等10个靶点的Degree值排在62个YWS治疗CAG作用靶点前10位。AKT是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，一共有3亚型：AKT1、AKT2，AKT3。AKT1和AKT2在炎症过程中的作用已有研究，已知AKT信号通路在各种炎症介导的疾病，如动脉粥样硬化、多发性硬化症、哮喘，类风湿性关节炎中发挥重要作用[11-12]。国外有学者研究发现人参可通过降低AKT1与AKT2活性在胃炎、肝炎、结肠炎等多种炎性疾病中发挥抗炎作用[13]。表皮生长因子(EGF)高度参与胃肠上皮细胞的增生及分化成熟，受损的胃肠粘膜的修复、调节肠道的生长发育等重要生理过程，而EGFR广泛分布于各种上皮细胞的细胞膜上。在胃溃疡以及萎缩性胃炎受损粘膜愈合过程中，EGF和EGFR的正常表达对胃黏膜增殖有着重要意义，但其一旦过度表达则会引起细胞过度增生，进而导致细胞变异甚至不典型增生。实验中慢性萎缩性胃炎大鼠体内EGF、EGFR表达水平过高，这与慢性萎缩性胃炎患者体内EGF、EGFR过度表达情况相吻，提示EGF、EGFR与慢性萎缩性胃炎的发生发展有着密切联系[14-15]。MMPs是一组内源性蛋白水解酶，其主要功能是降解细胞外基质膜有效成分，作用于细胞外其他蛋白质而发挥其潜在的生物学功能，参与组织模型再塑以及创伤修复等生理过程[16]。许升等[17-18]实验发现，黄芪建中汤通过下调MMP9、MMP2表达水平，修复胃黏膜损伤。

3.3 YWS治疗CAG涉及的重要生物通路 KEGG通路富集分析结果显示，YWS治疗CAG主要涉及内分泌耐药、PI3K-Akt信号通路、ERBB信号通路、雌激素信号通路、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药，松弛素信号通路等多条信号通路。PI3K-Akt信号通路是哺乳动物中广泛存在的经典通路，在细胞分化、增殖、凋亡过程中有着重要作用[19]。研究表明，PI3K-Akt信号通路与慢性萎缩性胃炎的发生发展有着密切关系，PI3K-Akt信号通路过度激活会诱导慢性萎缩性胃炎癌变化，此外其还可以上调NF-κB、TNF-α等促炎因子表达水平，加重炎症反应，进而使胃黏膜进一步受损[20]。表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR)酪氨酸激酶活性，对表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)具有高亲和力和特异性，EGFR活性大小主要受到EGF浓度影响，胃黏膜受损后会分泌大量的EGF来修复胃黏膜，因此胃黏膜EGFR是评估粘膜愈合质量的指标，其表达水平上升能够有效地促进胃黏膜的修复与重建[21]。

4 结论与展望

本研究利用网络药理学研究方法初步预测了YWS治疗CAG的作用机制，发现YWS主要通过抗炎、抗幽门螺旋杆菌和促进胃黏膜修复等方面发挥治疗CAG作用，为其进一步的研究初步奠定理论基础。由于本研究仅是依靠数据库信息在理论层面上对YWS治疗CAG作用机制进行探索，具有一定的局限性，预测结果虽与目前一些已报道的研究相吻合，但后期仍需要通过临床实验和动物实验进一步验证结果的可靠性。