半夏泻心汤 “异病同治”肠易激综合征和抑郁症网络药理学机制研究

尹令迪，王立友，张翠云，王永刚

（鲁南制药集团股份有限公司中药制药共性技术国家重点实验室，山东 临沂 276006）

肠易激综合征是一种常见的慢性胃肠道疾病，虽不危及生命，但它严重影响生活质量，分为腹泻、便秘、混合、不定型等四种亚型[1]，发病机制包括肠动力紊乱、内脏超敏反应、粘膜和免疫功能改变、肠道菌群改变和脑-肠轴改变[2]，多种发病机制往往引发其他非胃肠道疾病，大多数患者患有社会心理问题，以焦虑抑郁为主[3]。抑郁症，中医学称之为“郁证”“脏躁”等，多因情绪刺激导致脏腑功能失调，脾胃失调。临床抑郁症患者除心情低落，情绪低迷等心理问题，还常表现出胃肠道功能紊乱，腹痛、腹胀、腹泻或便秘等症状。半夏泻心汤源于《伤寒论》，是以治疗肠胃寒热错杂为主的名方，全方由半夏、干姜、黄芩、黄连、人参、甘草、大枣7 味药物组成，辛开苦降、平调寒热、调理气机、攻补兼施。近年来，随着对半夏泻心汤研究不断深入，临床应用已不再局限于胃肠道疾病，在多种疾病的治疗中均有确切疗效。本研究通过网络药理学探究半夏泻心汤“异病同治”肠易激综合征和抑郁症，阐明其在这两个疾病领域的作用机制，为临床系统发挥半夏泻心汤的治疗作用提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

TCMSP 数 据 库[4]（https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）；Uniprot 数 据 库[5]（https://www.uniprot.org/）；OMIM 数 据 库[6]（https://omim.org/）；DisGeNET 数 据库[7]（https://www.disgenet.org/）； GeneCards 数据库[8]（https://www.genecards.org/）；GeneMap 数 据 库[6]（https://omim.org/search/advanced/geneMap）；RCSBPDB 数据库[9]（https://www.rcsb.org/）；String 数据 库（https://cn.string-db.org/）；Metascape 数 据 库（https://metascape.org/gp/index.html#/main/step1）；Pubchem 数 据 库[10]（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）；Cytoscape 3.8.2 软 件；Autoduck 4.2.6 软 件；Pymol 2.4.0 软件；Autodock Tools 1.5.6 软件。

1.2 方法

1.2.1 半夏泻心汤活性成分及其潜在靶点预测与筛选 半夏泻心汤由半夏、黄连、黄芩、人参、大枣、干姜、甘草七味药组成，通过TCMSP 数据库分别查找七味中药的化学成分，并以OB ≥30%，DL ≥0.18 为条件筛选出潜在的活性化学成分。再通过TCMSP 数据库预测筛选出的活性成分的潜在作用靶点蛋白，利用Uniprot 数据库，物种设置为Human，将靶点蛋白与基因信息进行比对匹配，获得潜在靶点的基因名。

1.2.2 肠易激综合征及抑郁症相关靶点筛选 以“irritable bowel syndrome”“depressive disorder”为关键词，在OMIM、DisGeNET、Gene Cards 和GeneMap数据库中检索与疾病相关的靶点，合并所有数据库的靶点结果，删除重复靶点，汇总肠易激综合征及抑郁症疾病靶点数据。

1.2.3 药物-活性成分-靶点网络及共有靶点蛋白互作网络图的构建 将半夏泻心汤药物活性成分对应的靶点基因与肠易激综合征和抑郁症相关疾病靶点基因进行交集匹配，通过InteractiVenn 平台绘制韦恩图，获得三者共同靶点，即半夏泻心汤治疗肠易激综合征和抑郁症的相关靶点基因，再通过Cytoscape 3.8.2 软件构建“半夏泻心汤-活性成分-交集靶点”网络图。

将共同靶点基因导入String 数据库构建共有靶点蛋白互作（PPI）网络，再通过Cytoscape 3.8.2 软件对PPI 网络进行网络拓扑分析。

1.2.4 GO 功能分析及KEGG 通路富集分析 将半夏泻心汤与肠易激综合征及抑郁症的共同靶点基因导入Metascape 数据库，对这些靶点进行GO 功能富集分析及KEGG 通路富集分析，并进行可视化。

对相关KEGG 通路涉及基因进行分析，同时构建共同基因关键网络模块，筛选半夏泻心汤治疗肠易激综合征和抑郁症的关键靶点。

1.2.5 构建靶点的组织分布及亚细胞网络图 将半夏泻心汤治疗疾病的关键靶点导入BioGPS 平台获取靶点组织分布信息，将基因表达量排序前5 的组织导入Cystocape 绘制关键靶点组织分布网络图；将半夏泻心汤治疗疾病的关键靶点导入GeneCards 数据库以获取各关键靶点的亚细胞分布数据，将每个基因表达量排序前五的亚细胞分布表导入Cytoscape 软件绘制关键靶点亚细胞分布图。

1.2.6 分子对接验证 采用Autoduck4.2.6 软件和Pymol 软件将关键靶点蛋白与半夏泻心汤中的潜在活性成分进行分子对接，比较活性成分与疾病靶点之间的结合活性。具体方法为：通过RCSBPDB 数据库[9]（https://www.rcsb.org/）、Pubchem 数 据 库[10]（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）及TCMSP 数据库下载靶点蛋白的三维晶体结构及半夏泻心汤关键成分的分子结构；使用Pymol、AutoDock Vina 进行分子对接，分析蛋白和成分之间结合能最低的组合并可视化处理。

2 结果

2.1 半夏泻心汤活性成分及其潜在靶点筛选

以半夏泻心汤七味中药名为关键词在TCMSP 数据库中检索其化学成分，通过筛选后共获得192 个活性成分，其中半夏13 个、黄芩36 个、黄连14 个、人参15 个、干姜5 个、大枣15 个、甘草94 个。利用Uniprot 数据库将靶点蛋白与转换为基因名，去重后，共获得潜在靶点的基因215 个，即半夏泻心汤可通过该215 个基因靶点发挥作用。

2.2 药物-活性成分-靶点网络构建

通过OMIM 数据库、DisGeNET 数据库、Gene Cards 数据库和GeneMap 数据库，检索肠易激综合征和抑郁症，得到肠易激综合征靶点基因1 493 个，抑郁症靶点基因1 892 个。通过InteractiVenn 平台绘制韦恩图，见图1，获得半夏泻心汤与疾病共同靶点60个。将药物与疾病共同靶点导入Cytoscape 中进行可视化操作，其结果见图2。

图1 半夏泻心汤对肠易激综合征和抑郁症的药物-疾病交集靶点韦恩图Fig. 1 Venn diagram of the drug-disease intersection target of Banxia Xiexin decoction on irritable bowel syndrome and depressive disorder

图2 半夏泻心汤-活性成分-交集靶点网络图Fig. 2 Banxia Xiexin decoction -active ingredient-intersection target network diagram

2.3 共有靶点蛋白互作网络图的构建

将60 个交集靶点导入String 数据库，限定物种为人，对交集靶点进行分析，获得半夏泻心汤治疗肠易激综合征及抑郁症的相关靶点蛋白互作网络，见图3A，该网络中有60 个节点，567 条边，平均节点度是18.9，平均局部聚类系数是0.655。利用Cytoscape中Network Analyzer 工具分析网络中节点的度值（Degree），构建PPI 蛋白互作网络图，见图3B。

图3 PPI蛋白相互作用网络图（A）和PPI蛋白相互作用网络拓扑学分析网络（B）Fig. 3 PPI protein interaction network diagram (A) and PPI protein interaction network topology analysis network(B)

2.4 GO 功能分析结果

将60 个交集靶点导入Metascape 数据库进行GO功能富集分析,主要包含分子功能（MF），生物过程（BP）和细胞组成（CC）三个部分的分析。将GO数据进行整理作图，见图4，其中分子功能主要涉及神经递质受体活性，儿茶酚胺结合，蛋白偶联受体活性及乙酰胆碱结合活性等过程；生物过程主要涉及蛋白磷酸化，氧化代谢，化学突触传递，对外源性物质刺激的反应以及对脂多糖的调节反应等过程；细胞过程涉及突触后膜，细胞受体及内吞小泡等过程。

图4 半夏泻心汤对肠易激综合征和抑郁症共同作用靶点的GO 功能分析Fig. 4 GO function analysis of the target of the combined effect of Banxia Xiexin decoction on irritable bowel syndrome and depression

2.5 KEGG 通路分析

利用Metascape 数据库对60 个交集靶点进行KEGG 通路富集分析，选择P＜0.01 的前20 KEGG通路进行分析筛选，结果见图5，半夏泻心汤主要通过HIF-1 信号通路、神经活性配体-受体相互作用、NF-κB 信号通路、T 细胞受体信号通路、5-羟色胺突触、多巴胺突触、突触囊泡周期以及VEGF 信号通路发挥作用。

图5 半夏泻心汤对肠易激综合征和抑郁症共同作用靶点的KEGG 通路富集分析Fig. 5 KEGG pathway enrichment analysis of the combined effect of Banxia Xiexin decoction on the combined effects of irritable bowel syndrome and depression

将KEGG富集分析所得通路及靶点导入Cytoscape中，构建KEGG 靶点网络图，见图6，由图可知各通路与各自靶点之间的相互作用关系。

图6 KEGG 通路作用靶点网络图Fig. 6 KEGG pathway target network diagram

2.6 关键靶点的组织分布

将关键靶点导入BioGPS 平台来获取组织分布信息，将每个基因表达量排序前5 的组织导入Cystocape 绘制关键靶点组织分布网络图，见图7，其中，杏仁核、结肠、小肠、扣带皮质、前额叶皮质、枕叶、丘脑下核在半夏泻心汤治疗肠易激综合征和抑郁症过程中发挥着极为重要的作用，同时也可以看出，CD33+、CD44+、淋巴母细胞等炎性细胞也发挥着不可忽视的作用。

图7 核心靶点的组织分布网络图Fig. 7 Tissue distribution network diagram

2.7 分子对接

通过Autoduck4.2.6 软件和Pymol 软件对筛选出的疾病相关靶点与药物潜在活性成分进行分子对接，记录靶点和成分的对接结合能，对接结果以热图形式展示，见图8，红色越浅，结合能越低，意味着药物分子与靶点结合所需能量越少，预测其在体内结合产生作用的可能性更大。

图8 半夏泻心汤活性成分与核心靶点蛋白分子对接结合能热图Fig. 8 Heat map of the binding energy of the active ingredient of Banxia Xiexin decoction with the core target protein molecule

部分分子对接结合方式见图9，活性成分与关键靶点蛋白的氨基酸残基主要通过氢键和范德华力结合，分子对接结果显示半夏泻心汤活性成分与通过网络药理学筛选出的关键蛋白靶点对接结果较好。

图9 部分分子对接示意图Fig. 9 Schematic diagram of partial molecular docking

3 讨论

半夏泻心汤源于东汉张仲景所著《伤寒论》，主要由七味中药构成，半夏、干姜辛温通阳开痞，黄连、黄芩寒苦降泄邪热，人参、甘草、大枣甘温扶中。历代医家对半夏泻心汤的主治病症记载绝大多数为心下痞证， 如仲景《伤寒论》中对该方的记述“若心下满而硬痛者，此为结胸也，大陷胸汤主之。但满而不痛者，此为痞，柴胡不中与之，宜半夏泻心汤”。刘爽等[11]认为半夏泻心汤中半夏开郁散结而助气之出，黄芩清泄半里而助气之入，人参、甘草、大枣益气，气足则清气自升，黄连通泄三焦，助气之降，干姜为佐，一则制半夏之毒，一则制芩连之寒，诸药协同，发挥疗效。因此，半夏泻心汤以调节胃肠道功能为主，同时可调节气机升降出入，缓解失眠[12]和抑郁[13]，其治疗范围远远超出了张仲景的“心下痞”的病症。因此本文欲通过网络药理学和分子对接探究半夏泻心汤“异病同治”肠易激综合征和抑郁症的机制。

半夏泻心汤七味中药所含化学成分较多，筛选出具有临床意义的活性化学成分192 个，其中能作用于肠易激综合征和抑郁症疾病靶点的成分有60 个，对多重靶点发挥作用的成分有6 个，分别是槲皮素、山柰酚、黄芩素、β-谷甾醇、豆甾醇、小檗碱。

研究报道槲皮素可以促进淋巴细胞的增殖，又能抑制T 细胞和B 细胞的增殖，抑制机体TNF-α、IL-6等炎症因子的表达[14]；LIN R 等[15]研究表明槲皮素通过减少氧化应激因子的表达发挥抗炎作用，维持相对有效的针对大肠癌的抗肿瘤活性； SADIGHPARVAR S 等[16]实验结果发现槲皮素可以通过抑制炎症上调前额叶皮质中的BDNF（脑源性神经营养因子） /TRKβ（酪氨酸受体激酶B）/β-Catenin（β-连环蛋白），发挥有效的抗肿瘤和抗抑郁作用。小檗碱以及其它化合物都被证明有抗炎及抗抑郁的作用[17]。

肠易激综合征作为一种多因素导致的胃肠道功能紊乱性疾病，与肠道感染、肠道炎症、胃肠动力异常、肠道菌群紊乱及精神心理障碍等因素有关[2]。抑郁症的社会转导理论认为社会环境逆境会作用于机体心理及激素水平，上调炎症过程，不仅会诱发抑郁症状，同时会伴有焦虑症、哮喘、胃肠炎疾病以及心血管病等疾病[18]。因此，可将肠易激综合征和抑郁症协同治疗，异病同治，提高临床患者依从性。本研究对半夏泻心汤与肠易激综合征及抑郁症的共同作用靶点进行KEGG 通路富集分析，主要涉及HIF-1 信号通路、神经活性配体-受体相互作用、NF-κB 信号通路、T 细胞受体信号通路、5-羟色胺突触、多巴胺突触、突触囊泡周期以及VEGF 信号通路有关，这些通路皆与炎症和信号传导有关，尤其5-羟色胺作为一类抗抑郁成分，促进机体大脑产生愉悦感，缓解抑郁情绪[19]。关键靶点以分布在杏仁核、结肠、小肠、扣带皮质、前额叶皮质、枕叶、丘脑下核等部位为主，意味着半夏泻心汤通过对大脑部分部位及肠道部位的靶点发挥抗炎及兴奋刺激的功能，从而“异病同治”肠易激综合征和抑郁症。

对疾病相关通路对应的靶点进行分析，筛选得到10 个关键靶点，对关键活性成分及靶点蛋白进行分子对接，对接结果预测该化合物成分在机体内的结合作用方式用分子对接热图显示，6 个活性化学成分与关键靶点结合能力较好，推断其能够在机体内作用于关键靶点发挥抗炎或抗抑郁的作用。

4 结论

本研究通过网络药理学及分子对接，预测半夏泻心汤“异病同治”肠易激综合征及抑郁症的作用及机制通路，以整体化思路探究方剂组合通过多靶点、多通路、多效应所发挥的作用，恰与疾病发病机制的多环节、多因素契合。将中医“异病同治”传统理念与现代网络药理学及分子对接技术相融合，以现代理论技术传承中医经典名方与系统性整体性分析古方药效发挥治疗作用的通路机制，为探索中医药经典名方治疗不同疾病时所发挥协同作用的药理学机制提供新的研究思路。