基于网络药理学的瓜蒌红花甘草汤治疗带状疱疹作用机制研究

吴燕瑜，邱桂荣，齐俊南

江西中医药大学附属医院，江西 南昌 330006

带状疱疹（herpes zoster，HZ）是因潜藏在脊髓后根神经节中的水痘-带状疱疹病毒被激活引起的急性炎症性皮肤疾病，主要表现为局部皮肤损害和神经痛［1］,老年人及免疫缺陷者易感［2］。由HZ引起的疼痛十分影响人们的正常生活，甚至会带来焦虑抑郁的负面情绪，严重影响生活质量［3］。目前其西医治疗方式包括口服药物（如抗病毒药、镇痛药、营养神经药等）、微创介入治疗等，但仍不乏报道显示其存在有效率低或疗效欠佳者［4］。同时中医药对该病也早有认识，治疗方式众多，包括中药、针灸、火针等治疗，不仅拓宽了该病的治疗思路，也能够提高治疗效果［5］。

瓜蒌红花甘草汤出自《赤水玄珠·医旨绪余》，用于治疗肋间疱疹，由瓜蒌、红花、甘草三味药组成，具有清热解毒止痛之功。现代药理研究也表明，三味药均具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等作用［6-8］，其中甘草更能有效抑制病毒［9］。蔚志仁等［10］采用口服瓜蒌红花甘草汤和阿昔洛韦片、甲钴胺胶囊治疗带状疱疹，发现联合治疗能够加快患者症状的改善，降低带状疱疹后遗神经痛的发生。故本研究采用网络药理学的方法进一步探究该方治疗带状疱疹的作用机制。

1 材料与方法

1.1 瓜蒌红花甘草汤中药活性成分的筛选

通过中药系统药理学数据库及分析平台（TCMSP）检索瓜蒌红花甘草汤三味中药的化合物，以口服生物利用度（OB）≥30%，化合物类药性（DL）≥0.18作为筛选条件，筛选出三味中药的主要活性成分。

1.2 中药靶点的获取

在TCMSP 分析平台的Related Targets 一栏中找出药物有效成分相关的靶点，并通过Uniprot 数据库进行规范。在Uniprot数据库中下载人类蛋白靶点，使用perl 语言查找出药物有效成分相关对应的人类蛋白靶点，若未能对应到人类靶点，则将该活性成分删除，从而建立药物靶点的数据集合。

1.3 疾病靶点的筛选

以“Herpes Zoster”为检索词，在GeneCards 和OMIM 2 个数据平台中查找与带状疱疹相关的作用靶点，并检索DrugBank数据库对疾病靶点进行补充。删除重复值，得到疾病靶点数据集合。

1.4 药物靶点与疾病靶点韦恩图的构建

将药物靶点与疾病靶点的数据分别导入Venny软件，得出共同靶点信息，并绘制韦恩图（Venn）。

1.5 蛋白互作网络的构建

将“1.4”中得到的共同靶点导入STRING 数据库，物种（organism）选定为人类（homo sapiens），设置highest confidence>0.9 且删除游离节点，构建PPI 网络图，并导出网络相关信息的TSV 文件。

1.6 中药对带状疱疹可视化网络的构建

将“1.4”中获取的共同靶点及与之对应的药物活性成分导入Cytoscape3.8.0 中，用于构建药物-活性成分-靶点的可视化网络。

1.7 药物活性成分-疾病靶点的GO 和KEGG 通路富集分析

GO 富集分析从生物过程（biological process，BP）、细胞组分（cellular component，CC）、分子功能（molecular function，MF）三个层面对基因的参与度进行评判。KEGG 通路富集分析用于探究调控网络中的基因主要参与的通路和该通路中基因参与的显著性。使用R 语言程序进行GO 富集分析和KEGG 通路富集分析，设定P值过滤条件为0.05，得出富集分析文件，并绘制图形。

2 结果

2.1 中药化合物筛选结果

在TCMSP 分析平台检索出药物活性成分分别为瓜蒌80 种、红花189 种、甘草280 种。经过筛选得到瓜蒌主要活性成分为11 种，红花为22 种，甘草为92 种，列举其中主要成分，见表1。

表1 瓜蒌红花甘草汤主要活性成分表

表1 （续）

2.2 中药活性成分-作用靶点的获取

通过Uniprot 数据库对中药靶点进行统一规范，共获取靶点1 922 个，甘草活性成分对应靶点有1 500 个，瓜蒌为31 个，红花为391 个，删除重复值后最终得到瓜蒌红花甘草汤作用靶点238 个。

2.3 疾病靶点获取

检索与带状疱疹相关的作用靶点，其中GeneCards 数据库查找靶点399 个，OMIM 数据库为9 个，DrugBank 数据库为35 个。合并去重得到434 个作用靶点。

2.4 药物靶点与疾病靶点的韦恩图

将中药作用的靶点与疾病靶点导入Venny 软件绘制出的韦恩图见图1。获取两者的交集基因为38 个，包 括PGR、MAPK14、IL4、CDK2、JUN、IKBKB、AKT1、TNF、CASP3、MAPK8 等。

图1 瓜蒌红花甘草汤-带状疱疹的韦恩图

2.5 蛋白互作网络图的构建

交集基因导入STRING 数据平台绘制PPI 网络。该网络中节点数为38 个，共计148 条边，平均度值为7.79。节点与节点之间连接的边越多，说明两靶点之间互作关系越强。并分析TSV 文件中Degree值，该值越大，说明与该节点相互作用的靶点越多。如STAT3 节点的Degree 值为20，TNF 节点的Degree 值为17，具体分析见图2。

图2 瓜蒌红花甘草汤治疗带状疱疹的作用靶点与节点Degree值前20的柱状图

2.6 中药对带状疱疹的可视化网络

使用Cytoscape3.8.0 构建瓜蒌红花甘草汤活性成分-疾病靶点的可视化网络，具体见图3。

图3 瓜蒌红花甘草汤治疗带状疱疹的药物-活性成分-靶点可视化网络图

2.7 GO 和KEGG 通路富集分析

通过R 语言程序对靶点进行GO 富集分析，获取生物过程1 726 个，主要包括对脂多糖的反应（response to lipopolysaccharide）、对细菌起源分子的反应（response to molecule of bacterial origin）、对肿瘤坏死因子的反应（response to tumor necrosis factor）等；获取细胞组分27 个，主要包括膜筏（membrane raft）、膜微区（membrane microdomain）、膜区（membrane region）等；获取分子功能98 个，主要包括细胞因子受体结合（cytokine receptor binding）、磷酸酶结合（phosphatase binding）、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性（protein serine/threonine kinase activity）具体见图4。

图4 GO富集分析

KEGG 通路富集为153 条，包括TNF 信号通路、IL-17信号通路、MAPK信号通路、Toll样受体信号通路、T 细胞受体信号通路等。具体见图5。KEGG 富集的通路中，MAPK 信号通路与神经损伤相关，具体见图6。

图5 KEGG通路富集分析

图6 MAPK信号通路

3 讨论

带状疱疹，又称“蛇串疮”“缠腰火龙”等，《诸病源候论·甑带疮候》曰：“甑带疮者缠腰生，状如甑带，因此为名。”《外科大成》称此证“俗名蛇串疮，初生于腰，紫赤如疹，或起水疱，痛如火燎。”程宏斌等［11］研究认为蛇串疮为毒邪所致，治疗应“解毒、攻毒”；李响等［12］研究认为张从正的“攻邪学说”贯穿蛇串疮的各个阶段，要将治病首重攻邪与攻邪不伤正灵活应用；赵莉莉［13］研究认为该病的主要病机为气滞血瘀，治以活血化瘀止痛。

瓜蒌红花甘草汤中瓜蒌清热润燥、宽胸散结，红花活血散瘀、通经止痛，甘草清热解毒、缓急止痛，故整方能清热、解毒、止痛。通过网络药理学的探究，发现瓜蒌红花甘草汤对带状疱疹的治疗是通过多个靶点、多条通路发挥作用。该方的重要活性成分包括山柰酚、槲皮素、菠菜甾醇等。山柰酚具有较强的抗氧化活性，抑制细菌和病毒感染引起的炎症，改善神经性疼痛［14-15］。槲皮素可减少IL-1β和IL-6 等促炎性因子的释放、清除氧自由基［16］。菠菜甾醇能够抑制PEG2、缓激肽等炎症递质的释放发挥抗炎作用［17］。通过可视化网络发现药物主要通过CDK2、MAPK14 等靶点发挥作用。研究表明，CDK2 参与病毒的复制，通过对其抑制可减少病毒感染［18］。p38α/MAPK14 的激活能够促进IL6、TNFα 等促炎性因子的释放，导致外周疼痛敏化的发生和维持［19-21］。KEGG 通路富集分析发现，瓜蒌红花甘草汤主要通过TNF、IL-17、MAPK 等信号通路发挥对带状疱疹发挥治疗作用。MAPK 信号通路包含ERK1/2、JNK、p38 等通路［22］。研究表明，NF-κB 和ERK1/2 通路的抑制对原发性大鼠星形细胞的中缺氧/再氧化诱发损伤有神经保护作用［23］。张敏等［24］通过小鼠实验发现抑制JNK 通路能够缓解CXCL13 诱导的痛敏反应。陈春生等［25］发现抑制炎症痛大鼠模型的CCR2 活性可降低p-p38MAPK的表达，从而缓解炎性疼痛。

综上所述，瓜蒌红花甘草汤可从多个靶点、多条通路发挥对带状疱疹的治疗作用。本研究为瓜蒌红花甘草汤治疗带状疱疹的临床应用提供了一定的理论依据，同时本研究仅对潜在治疗通路进行预测，实际情况仍需通过实验进一步验证。