基于数据挖掘和网络药理学的淫羊藿保健品组方规律及主要保健功能研究

2024-03-22 06:53刘永铭刘树森熊轶喆沈知彼齐卓操詹红生杜国庆
中草药 2024年6期
关键词:淫羊保健食品体力

刘永铭,刘树森,熊轶喆,沈知彼,王 翔,齐卓操,詹红生*,杜国庆*

1.上海中医药大学附属曙光医院 石氏伤科医学中心,上海 201203

2.上海市中医药研究院骨伤科研究所,上海 201203

3.哈尔滨商业大学药学院,黑龙江 哈尔滨 150076

4.上海中医药大学中医学院,上海 201203

淫羊藿又名“仙灵脾”,为小檗科淫羊藿属EpimediumLinn.植物,可用于保健食品的物品[1],性温,味辛、甘,归肝、肾经,具有补肾阳、强筋骨、祛风湿的功效[2]。淫羊藿中主要的化学成分包括黄酮类、木脂素类、多糖类、生物碱类、苯酚苷类、挥发油类、色原酮、蒽醌、鞣质、倍半萜、甾醇等[3]。淫羊藿的现代药理学研究主要集中在免疫系统、内分泌系统、生殖功能等方面,发现淫羊藿及其主要成分在增强免疫功能、抗氧化、抗衰老、保护心脑血管、抑制破骨细胞、促进成骨细胞生长等方面有显著作用[4-10]。在淫羊藿保健食品的研究中,发现其具有增强免疫力和缓解体力疲劳的功能[11]。同时研究发现,淫羊藿在增强骨密度的保健食品中占据重要地位[12]。

近年来,国家出台一系列的政策法规,对保健食品进行了系统化规范,促进保健食品市场良性发展。为了更加明确地解析淫羊藿保健品组方规律,探究淫羊藿保健功能的作用机制,本研究以含淫羊藿的保健食品为研究对象,运用数据挖掘、网络药理学及分子对接技术研究含淫羊藿保健食品的组方规律及其主要保健功能的作用机制,以期为淫羊藿相关产品的研发提供理论依据与参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源及检索方法

本研究以“淫羊藿”“仙灵脾”为检索词,检索国家市场监督管理总局特殊食品信息查询平台(http://ypzsx.gsxt.gov.cn/specialfood/#/food)及药智网(https://db.yaozh.com/),检索截至时间为2023 年12 月25 日。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准 ①明确保健功能的保健食品;②保健功能符合《允许保健食品声称的保健功能目录非营养素补充剂(2023 年版)》(https://www.samr.gov.cn/zw/zfxxgk/fdzdgknr/tssps/aar/2023/art_491d5c9de75e425c8cd0203027af1d93.html);③明确主要原料的保健食品;④同一产品,不同剂型,纳入1 条,保留不同剂型;⑤同一产品,不同浓度,纳入1 条;⑥重复注册的保健食品,纳入最后注册数据。

1.2.2 排除标准 ①未明确保健功能的保健食品;②未明确适宜人群的保健食品。

1.3 数据规范化

①保健功能参考《允许保健食品声称的保健功能目录非营养素补充剂(2023 年版)》进行规范,如“抗疲劳”“本品经动物实验评价,具有缓解体力疲劳保健功能”统一归类为“缓解体力疲劳”,“免疫调节”“增强免疫力”统一归类为“有助于增强免疫力”。②原料提取物统一规范为中药原料,参考《中国药典》2020 年版及《中华本草》对中药名称、功效、性味归经、剂型进行规范,如“淫羊藿提取物”“仙灵脾”统一规范为“淫羊藿”,“淮山药”统一规范为“山药”。③剔除配方中的辅料及化学成分,如“硫酸软骨素钠”“氨基葡萄糖盐酸盐”“葡萄糖酸锌”。④参考常见不适宜人群,进行不适宜人群数据规范,如“未成年”统一规范为“少年儿童”,“妊娠期妇女”统一规范为“孕妇”。

1.4 数据库构建

采取双人背靠背独立录入方法,且双人背靠背核对后,参考数据规范化原则对数据进行规范,分别将产品名称、注册年份、剂型、主要原料、保健功能、适宜人群、不适宜人群统一录入IBM SPSS Statistics 23.0、中医传承计算平台V3.5,由第3 人进行数据的整合和处理,确保数据准确,形成含淫羊藿的保健食品数据库。

1.5 组方规律分析

①采用中医传承计算平台V3.5 软件中的中药分析模块,对中药频次、功效、四气、五味、归经进行分析;使用方剂分析模块,进行组方规律分析。②采用IBM SPSS Statistics 23.0 分析剂型、保健功能、适宜人群与不适宜人群。

1.6 网络药理学研究

1.6.1 淫羊藿活性成分及靶点的收集与筛选 以“淫羊藿”为关键词,在TCMSP 数据库(https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)、SymMap 数据库(http://www.symmap.org/)、TCMID 数据库(https://bidd.group/TCMID/)、HERB 数据库(http://herb.ac.cn/)、ETCM 数据库(http://www.tcmip.cn/ETCM/index.php/)、HIT 数据库(http://hit2.badd-cao.net/)、TCMIP数据库(http://www.tcmip.cn/TCMIP/index.php/)中检索收集淫羊藿的化学成分和作用靶点信息,在中国知网、PubMed 等网站检索淫羊藿相关文献补充上述数据库未收录的化学成分和作用靶点信息。删除重复的化学成分,收录不完整的信息通过化学专业数据库(https://organchem.csdb.cn)和PubChem 数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)进行补充。使用SwissTargetPrediction 平台(http://www.Swisstargetprediction.ch/)获取淫羊藿活性成分的作用靶点,整理删除重复靶点后,通过 Uniprot 数据库(https://www.uniprot.org/)获得标准化基因名。

1.6.2 保健功能潜在靶点的筛选 以“1.5”项数据挖掘研究得到的最主要的保健功能作为关键词,分别在 GeneCards 数据库(https://www.genecards.org/)、PathCards 数据库(https://pathcards.genecards.org/)、DrugBank 数据库(https://go.drugbank.com/)检索与保健功能相关的疾病蛋白靶点。将上述数据库中收集到的靶点合并去重后,通过Uniprot 数据库获得标准化基因名,作为保健功能潜在靶点。

1.6.3 淫羊藿保健功能关键靶点的获取 将淫羊藿活性成分潜在靶点与保健功能潜在靶点取交集获得共同靶点,作为淫羊藿保健功能的关键靶点。使用R 语言的VennDiagram 软件包[13]绘制韦恩图,获得淫羊藿保健功能交集靶点图。

1.6.4 蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络构建及核心靶点筛选 将淫羊藿保健功能关键靶点基因导入STRING 网站(https://cn.stringdb.org/),选择蛋白种类为“homo sapiens”,设置required score 为medium confidence(0.400),并去除游离节点,在线预测各基因间的相互关系。使用Cytoscape 3.10.0 软件中的CytoHubba 插件[14]对PPI网络进行可视化,然后根据度(degree)值大小筛选核心靶点。

1.6.5 基因本体(gene ontology,GO)功能注释和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)信号通路富集分析 使用R 语言的clusterProfiler[15]软件包,对淫羊藿保健功能关键靶点基因分别进行 GO 生物学过程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)和细胞成分(cellular component,CC)分析和KEGG 信号通路富集分析,借助ggplot2 软件包[16]进行可视化处理。

1.6.6 分子对接验证 结合实验结果并参考现有文献,选取淫羊藿中含量最高和最主要的成分,从PubChem 数据库( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pccompound)中下载相应的sdf 格式文件。从PDB数据库(https://www.rcsb.org/)和Uniprot 数据库(http://www.uni-prot.org/)下载核心靶点的高解析精度(<0.250 nm)蛋白质三维结构数据;通过去除原始配体、去除水分子、分离蛋白质、添加氢原子对蛋白质三维结构进行优化。将筛选的关键成分和核心靶点信息输入AutoDock Vina 2.0(美国加州分子生物学斯克里普斯研究所)软件,进行分子对接,结合能负值越大,对接构象越稳定,自发结合能力越强。

2 结果

通过检索共得到553 种含淫羊藿的保健食品,其中国产保健食品544 种,进口保健食品9种;根据纳入与排除标准,剔除重复注册35 种,未明确保健功能3 种,未明确适宜人群4 种,同一厂家不同浓度相同剂型1 种,同一厂家同一产品不同剂型9 种,共计501 种保健食品纳入统计分析,其中剂型共计510 种,主要原料单独为淫羊藿的17 种。

2.1 中药频次及药性统计分析

纳入的501 种保健食品涉及116 种中药原料,共计频次为2 341 次,使用频次≥40 次的分别为淫羊藿(501 次)、枸杞子(255 次)、人参(159 次)、西洋参(118 次)、鹿茸(104 次)、黄芪(92 次)、黄精(80 次)、山药(58 次)、红景天(48 次)、骨碎补(44 次)、杜仲(42 次)、茯苓(42 次)、刺五加(40 次)。将使用频次大于20 次的中药作为高频原料,共计26 味,具体结果见表1。

表1 含淫羊藿的保健食品配方中原料频数统计 (频次>20)Table 1 Frequency statistics of raw materials in health foods containing Epimedii Folium (frequency > 20)

中药功效分类包括补虚药(1 893 次)、收涩药(83 次)、活血化瘀药(83 次)、利水渗湿药(50 次)、安神药(35 次)、温里药(34 次)、解表药(31 次)、平肝熄风药(30 次)、清热药(20 次)、止血药(15次)、消食药(11 次)、祛风湿药(11 次)、理气药(10次)、化湿药(7 次)、化痰止咳平喘药(3 次)、泻下药(3 次),共计16 个种类。四气以温(1 342 次)、平(644 次)为主;五味以甘(2 052 次)、苦(736次)为主;归经以肾经(1 860 次)、肝经(1 401 次)、肺经(837 次)为主,具体见图1。

图1 含淫羊藿的保健食品配方中原料四气、五味、归经雷达图Fig.1 Radar plot of four qi, five flavors, meridian distribution of raw materials in health foods containing Epimedii Folium

2.2 剂型

纳入的含淫羊藿的保健食品中,涉及9 种剂型,以胶囊(291 次)、酒剂(89 次)为主,也包括片剂(69 次)、口服溶液(30 次)、茶剂(11 次)、颗粒(10次)、丸剂(6 次)、煎膏(2 次)、散剂(2 次)。

2.3 保健功能

纳入的501 种保健食品各保健功能出现的频次共计618 次,其中频次≥80 的分别为缓解体力疲劳(343 次)、有助于增强免疫力(140 次)、有助于改善骨密度(87 次),具体见图2。

图2 含淫羊藿的保健食品的保健功能频数统计Fig.2 Frequency statistics of health-care functions of health foods containing Epimedii Folium

2.4 适宜人群与不适宜人群

纳入的501 种保健食品适宜人群累计618 次,包括易疲劳者(343 次)、免疫力低下者(140 次)、中老年人(112 次)、睡眠状况不佳者(7 次)、处于缺氧环境者(6 次)、有黄褐斑者(3 次)、需改善记忆者(2 次)、有化学性肝损伤危险者(2 次)、营养性贫血者(1 次)、血脂偏高者(1 次)、缺铁性贫血者(1 次)。不适宜人群累计1 433 次,包括少年儿童(501 次)、孕妇(412 次)、乳母(366 次)、酒精过敏者(49 次)、肝肾功能不全者(23 次)、心脑血管疾病患者(22 次)、妇科肿瘤患者(11 次)、有妇科肿瘤家族病史者(11 次)、慢性腹泻者(9 次)、肝病家族史者(6 次)、月经过多者(5 次)、蜂产品过敏者(3 次)、糖尿病患者(2 次)、妇女(2 次)、过敏体质者(2 次)、花粉过敏者(2 次)、月经期妇女(2 次)、失眠者(1 次)、肾功能不全者(1 次)、食用真菌过敏者(1 次)、有出血倾向者(1 次)、异体蛋白过敏者(1 次)。

2.5 含淫羊藿的保健食品及不同保健功能的保健食品中核心原料组合

因单味淫羊藿不具有分析价值,故剔除单味淫羊藿组成的保健食品,共纳入484 种含淫羊藿保健食品。使用中医传承计算平台V3.5 方剂分析-关联规则模块,设置支持度为48、置信度为0.7,进行关联规则分析,见表2;同时使用网络拓扑模块绘制原料关系图,见图3-a。其中,缓解体力疲劳的保健食品共计335 种,使用中医传承计算平台V3.5 方剂分析-关联规则模块,设置支持度为45,置信度为0.65,进行关联规则分析,见表2;同时使用网络拓扑模块绘制原料关系图,见图3-b。有助于增强免疫力的保健食品共计137 种,使用中医传承计算平台V3.5 方剂分析-关联规则模块,设置支持度为10,置信度为0.75,进行关联规则分析,见表2;同时使用网络拓扑模块绘制药物关系图,见图3-c。有助于改善骨密度的保健食品共计80 种,使用中医传承计算平台V3.5 方剂分析-关联规则模块,设置支持度为10,置信度为1,进行关联规则分析,见表2;同时使用网络拓扑模块绘制药物关系图,见图3-d。

图3 含淫羊藿的保健食品 (a) 及其不同保健功能缓解体力疲劳 (b)、有助于增强免疫力 (c)、有助于改善骨密度 (d) 的保健食品中高频原料关系网络Fig.3 Network relationship of high-frequency raw materials in health foods containing Epimedii Folium (a) and health foods with different health functions to relieve physical fatigue (b), enhance immunity (c), improve bone density (d)

表2 含淫羊藿的保健食品及其不同保健功能的保健食品中高频原料关联规则分析Table 2 Analysis of association rules of high-frequency raw materials in health foods containing Epimedii Folium and health foods with different health functions

2.6 网络药理学研究结果

2.6.1 淫羊藿活性成分及靶基因的收集与筛选 通过各数据库及检索到的淫羊藿相关文献,共收集到淫羊藿相关化学成分205 个,去除不规范名称、SwissTargetPrediction 平台无法识别信息的数据后,得到139 个淫羊藿有效成分,并且获得淫羊藿有效成分的预测靶标1 677 个。

2.6.2 保健功能潜在靶点的筛选 上述“2.3”项中得到的保健功能中频次排名前3 位的是缓解体力疲劳(343 次)、有助于增强免疫力(140 次)、有助于改善骨密度(87 次)。考虑到其他的保健功能频次均小于平均值51.5 次,故本研究选择淫羊藿保健功能中频次排名前3 位的保健功能进行网络药理学研究。在GeneCards 数据库、PathCards 数据库及DrugBank 数据库中分别检索体力疲劳、免疫力、骨质疏松相关靶点,然后去除重复靶点,通过Uniprot 数据库规范和标准化靶点的基因名,获得体力疲劳相关的潜在靶点849 个,获得免疫力相关的潜在靶点2 076 个,获得骨质疏松相关的潜在靶点1 440 个。

2.6.3 关键靶基因筛选和PPI 网络分析 将淫羊藿靶基因与体力疲劳、免疫力和骨质疏松相关靶基因取交集,绘制Venn 图,见图4。获得淫羊藿缓解体力疲劳的关键靶点227 个,获得淫羊藿增强免疫力的关键靶点358 个,获得淫羊藿改善骨密度的关键靶点332 个。采用淫羊藿缓解体力疲劳的227 个靶点构建PPI 网络图,共有219 个节点和3 307 条边,见图5-a;采用淫羊藿有助于增强免疫力的358 个靶点构建的PPI 网络图,共有357 个节点和8 699条边,见图5-b;采用淫羊藿改善骨密度的332 个共同靶点构建PPI 网络图,共有328 个节点和7 573条边,见图5-c。针对上述3 个PPI 网络,通过Cytoscape 软件的中的cytoHubba 插件进行拓扑学参数筛选,以度值排序得到淫羊藿缓解体力疲劳的10 个核心靶点,分别为白蛋白(albumin,ALB)、细胞肿瘤抗原p53(cellular tumor antigen p53,TP53)、胰岛素(insulin,INS)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL6)、β-连环蛋白1(catenin beta-1,CTNNB1)、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)、信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)、白细胞介素-1β(interleukin-1 beta,IL1B);淫羊藿增强免疫力的10 个核心靶点,分别为蛋白激酶B1(protein kinase B1,AKT1)、TNF、IL6、TP53、STAT3、IL1B、原癌基因酪氨酸蛋白激酶Src(proto-oncogene tyrosine-protein kinase Src,SRC)、丝裂原活化蛋白激酶3(mitogen-activated protein kinase 3,MAPK3)、T 细胞表面糖蛋白CD4(T-cell surface glycoprotein CD4,CD4)、转录因子Jun(transcription factor Jun,JUN);淫羊藿改善骨密度的10 个核心靶点,分别为甘油醛-3-磷酸脱氢酶( glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)、AKT1、INS、ALB、IL6、TNF、TP53、VEGFA、IL1B、STAT3。

图4 淫羊藿与体力疲劳、免疫力、骨质疏松相关靶基因的交集基因的Venn 图Fig.4 Venn diagram of intersection genes of target genes related to physical fatigue, immunity, osteoporosis and Epimedii Folium

2.6.4 关键靶点基因GO 功能及KEGG 通路富集分析 在GO 富集分析结果中,淫羊藿缓解体力疲劳从BP 方面得到2 796 个条目,主要富集在激酶活性的正向调节(positive regulation of kinase activity)、对缺氧的反应(response to hypoxia)、对异生物刺激的反应(response to xenobiotic stimulus)等方面;在MF 方面得到249 个条目,涉及蛋白丝氨酸/ 苏氨酸/ 酪氨酸激酶活性( protein serine/threonine/tyrosine kinase activity)、蛋白酪氨酸激酶活性(protein tyrosine kinase activity)、细胞因子受体结合(cytokine receptor binding)等方面;在CC 中得到126 个条目,涉及到膜筏(membrane raft)、膜微域(membrane microdomain)、囊泡腔(vesicle lumen)等;各功能结果按照排序选取前10条,具体见图6-a;淫羊藿增强免疫力从BP 方面得到2 931 个条目,主要富集在细胞因子产生的正调控(positive regulation of cytokine production)、对细菌来源分子的反应(response to molecule of bacterial origin)、对脂多糖的反应(response to lipopolysaccharide)等方面;在MF 方面得到241个条目,涉及蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、细胞因子受体结合(cytokine receptor binding)、蛋白质丝氨酸/ 苏氨酸激酶活性( protein serine/threonine kinase activity)等方面;在CC 中得到119 个条目,涉及到囊泡腔、细胞质囊泡腔(cytoplasmic vesicle lumen)、分泌颗粒腔(secretory granule lumen)等;各功能结果按照排序选取前10条,具体见图6-b;淫羊藿改善骨密度从BP 方面得到3 462 个条目,主要富集在肽的反应(response to peptide)、细胞外刺激的反应(response to extracellular stimulus)、营养水平的反应(response to nutrient levels)等方面;在MF 方面得到325个条目,涉及蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、蛋白质酪氨酸激酶活性(protein tyrosine kinase activity)、受体配体活性(receptor ligand activity)等方面;在CC 中得到140 个条目,涉及到膜筏、膜微域(membrane microdomain)、洞穴(caveola)等;各功能结果按照排序选取前10条,具体见图6-c。

图6 淫羊藿缓解体力疲劳 (a),有助于增强免疫力 (b),有助于改善骨密度 (c) 关键靶点GO 富集分析 (前10)Fig.6 GO enrichment analysis (top 10) of key targets for Epimedii Folium relieves physical fatigue (a), helps enhance immunity (b), and helps improve bone density (c)

对淫羊藿缓解体力疲劳、增强免疫力、提高骨密度的关键靶点基因进行KEGG 通路分析,分别得到177 条、192 条和188 条KEGG 通路;去除如癌症中的蛋白聚糖(proteoglycans in cancer)、前列腺癌(prostate cancer)、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染(Kaposi sarcoma-associated herpesvirus infection)、脂质与动脉粥样硬化(lipid and atherosclerosis)、糖尿病并发症中晚期糖基化终产物及其受体(advanced glycation endproduct-receptor of advanced glycation endproduct,AGE-RAGE)信号通路(AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications)、乙型肝炎(hepatitis B)等与淫羊藿缓解体力疲劳、增强免疫力、提高骨密度不相关的通路。排序前30 的核心通路如图7 所示。

图7 淫羊藿缓解体力疲劳 (a),有助于增强免疫力 (b),有助于改善骨密度 (c) 关键靶点KEGG 通路富集分析 (前30)Fig.7 KEGG pathway enrichment analysis (top 30) of key targets for Epimedii Folium relieves physical fatigue (a), helps enhance immunity (b), and helps improve bone density (c)

2.7 分子对接验证结果

根据文献检索与数据库的整理结果,参考《中国药典》2020 年版,选择淫羊藿定量指标的4 个成分朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷作为淫羊藿关键成分[2]。采用分子对接技术对淫羊藿关键成分与淫羊藿缓解体力疲劳、增强免疫力、改善骨密度的排名前5 的核心靶点(合并重复靶点后ALB、TP53、INS、TNF、GAPDH、AKT1、IL6、STAT3)的结合情况进行验证。如图8 所示,朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷与核心靶点亲和力较好,能自发结合。在最佳模式下,淫羊藿关键成分与核心靶点的结合能见表3。

图8 淫羊藿关键成分与核心靶点分子对接热图Fig.8 Molecular docking heat map of key components in Epimedii Folium and core targets

表3 淫羊藿关键成分与核心靶点的结合能Table 3 Binding energy between key components of Epimedii Folium and core target points

3 讨论

本研究纳入统计的501 种含淫羊藿的保健食品中,有17 种是单独使用淫羊藿作为主要原料的保健品,其余的保健食品中中药原料中以补虚药、收涩药和活血化瘀药为主;药性以温、平为主;药味以甘、苦为主,归经以肾、肝、肺经为主。含淫羊藿的保健食品的保健功能排名前3 分别为缓解体力疲劳、有助于增强免疫力、有助于改善骨密度。基于中医基础理论,上述适应证均以虚证居多,补虚药属于对症治疗。相关代谢组学研究表明,补虚药可能通过调节机体能量代谢稳态,从而产生补虚的作用[17]。

淫羊藿的保健食品中剂型以胶囊、酒剂为主。由于该类产品的主功效成分大多是主要原料的总提取物或者总多糖,遇湿热不稳定,故选择密封严密、用量精确、生物利用度高的胶囊剂型,便于使用者服用及吸收[18]。中医认为,酒性温,味甘、苦、辛,与药结合引药入经,具有通经活络、温补阳气、祛寒止痛等功效,淫羊藿与酒配伍相得益彰,有助于其发挥补肾阳、强筋骨、祛风湿的功效[19]。不适宜人群中,少年儿童的比例达到100%,因淫羊藿其有效成分淫羊藿苷有性激素样作用,故不建议少年儿童服用相关保健食品,避免性早熟等一系列并发症[20-21]。

中医认为,体力疲劳、免疫力下降均属于“虚”“虚劳”“虚损”的范畴,疲劳的产生与气、血、阴、阳的损伤有关,五脏六腑均受影响,故治疗应整体辨证论治,以气血为纲、调和阴阳为主[22]。从药物关联看,含淫羊藿“缓解体力疲劳”“有助于增强免疫力”的保健食品中常用中药组合均含有淫羊藿、枸杞子、西洋参、人参、鹿茸、黄芪、黄精、山药,以上中药均为高频中药,可归属为补虚药[23]。枸杞子滋补肝肾、益精明目;西洋参补气养阴、清热生津;黄精补气养阴、健脾、润肺、益肾;山药补脾养胃、生津益肺、补肾涩精,5 味中药均属补阴药,具有益气健脾、补益肝肾、补气养阴的功效。淫羊藿补肾阳、强筋骨、祛风湿;人参大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津养血、安神益智;鹿茸壮肾阳、益精血、强筋骨、调冲任、托疮毒,3 味中药均属补阳药,具有补肾强筋、温阳补血的功效。上述8 味中药配伍符合中医治疗体力疲劳的治则,故根据患者不同体质进行保健食品选用,有助于提高保健食品的有效率及价值。

中医认为“骨密度降低”归属为“骨痿”“骨痹”“骨枯”等范畴,以肾精亏虚、骨枯髓减为本,以瘀血痹阻、骨络失荣为标,治则以补益气血、调和阴阳、祛瘀生新为主[24]。从药物关联看,含淫羊藿的“有助于改善骨密度”的保健食品中常用中药组合为淫羊藿、骨碎补、杜仲、补骨脂、丹参。淫羊藿、骨碎补、杜仲、补骨脂均属于补肾中药,现代药理学研究发现补肾中药主要通过骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein-smads pathway,BMP)-Smads 通路、Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路、MAPK、PI3K/AKT 等信号通路,促进成骨细胞的骨形成作用;通过骨保护素/核因子-κB 配体受体活化因子/核因子-κB 受体活化因子(osteoprotegerin/receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand/receptor activator of nuclear factor-kappaB,OPG/RANKL/RANK)信号通路、雌激素、胰蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)通路等信号通路抑制破骨细胞的骨吸收作用,达到治疗骨质疏松症的目的[25]。丹参属于活血化瘀中药,近年来研究发现丹参及其主要有效成分能抗骨质疏松、促进骨形成、促进间充质干细胞向成骨细胞及软骨细胞分化,具有促进骨折愈合、促进成骨细胞和软骨细胞增殖、抑制破骨细胞和抗骨组织无机元素代谢紊乱的作用[26]。5药配伍,共奏活血化瘀、补益肝肾功效,促进体内骨代谢达到平衡状态。

本研究通过检索各数据库及淫羊藿相关文献获得淫羊藿化学成分205 个,其中有效成分139 个及靶基因1 677 个。另外,从GeneCards 数据库、PathCards 数据库及DrugBank 数据库中筛选体力疲劳相关的潜在靶点849 个,免疫力相关的潜在靶点2 076 个,骨质疏松相关的潜在靶点1 440 个;通过淫羊藿和体力疲劳、免疫力、和骨质疏松相关共同靶基因Venn 图分析,获得淫羊藿缓解体力疲劳的关键靶点227 个,增强免疫力的关键靶点358 个,改善骨密度的关键靶点332 个;依据PPI 网络的度值排序,淫羊藿缓解体力疲劳的10 个核心靶点为ALB、TP53、INS、TNF、IL6、CTNNB1、EGFR、VEGFA、STAT3、IL1B;增强免疫力的10 个核心靶点为AKT1、TNF、IL6、TP53、STAT3、IL1B、SRC、MAPK3、CD4、JUN;改善骨密度的10 个核心靶点为GAPDH、AKT1、INS、ALB、IL6、TNF、TP53、VEGFA、IL1B、STAT3。同时,获得淫羊藿缓解体力疲劳的关键靶点在3 171 个GO 条目和177 条KEGG 通路中显著富集(P<0.05);增强免疫力的关键靶点在3 291 个GO 条目和192 条KEGG 通路中显著富集(P<0.05);改善骨密度的关键靶点在3 927 个GO 条目和188 条KEGG 通路中显著富集(P<0.05)。

已有研究证明,淫羊藿的醇提物能显著提高羟甲基戊二酰辅酶A 蛋白(hydroxymethylglutaryl-CoA protein,HMG-CoA)和致类固醇急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)的相对表达水平,从而影响大鼠内源性胆固醇合成和睾酮合成,提高身体的运动能力,缓解体力疲劳[27]。淫羊藿中多糖类成分也具有多种药理活性,包括抗疲劳、免疫增强和抗骨质疏松等方面[28-31]。同时,多项研究表明淫羊藿及其提取物均有延长小鼠负重游泳时间、降低小鼠运动后血清尿素氮水平、降低小鼠运动后血乳酸水平、升高小鼠肝糖原含量的作用[32-37]。淫羊藿黄酮能显著降低疲劳小鼠血清中肌酐和尿素氮含量,显著抑制小鼠肝组织丙二醛(malonaldehyde,MDA)的产生,起到抗疲劳的作用[38-39]。

对于淫羊藿增强免疫力方面,研究表明淫羊藿苷及其代谢物能调节免疫细胞的功能和炎症因子的释放,并修复异常的信号通路[5];淫羊藿苷具有抗炎作用,对类风湿性关节炎、支气管哮喘、多发性硬化症和系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病有一定应用价值,此外,淫羊藿苷还参与调节淋巴细胞、及核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)和细胞外信号调节激酶-p38-c-Jun N 端激酶(extracellular signal-regulated kinase-p38-c-junN-terminal kinase,ERK-p38-JNK)等信号通路发挥增强免疫的作用[40]。也有研究证实了淫羊藿多糖和黄酮类成分具有良好的免疫增强的活性[41-42]。

对于淫羊藿改善骨密度治疗骨质疏松症方面,有大量研究证实淫羊藿黄酮类化合物可以作用于间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞系中的雌激素信号传导和其他骨形态发生途径,可对雌激素缺乏或其他原因导致的骨质疏松症有改善作用[7,43-47];淫羊藿类中成药能有效治疗绝经后骨质疏松[48]。

分子对接结果也证明,淫羊藿的关键成分朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷可与核心靶点自发结合且结合良好。由于淫羊藿的新成分和新靶点仍在不断被报道,扩展数据分析范围并完善计算机算法显得尤为重要;免疫力作为一个广泛的概念,本研究的数据收集整理较少,样本量稍显不足,今后将进一步深入研究。

4 结论

本研究利用数据挖掘技术,分析了含淫羊藿的保健食品中相关中药频次、功效、四气、五味、归经、剂型和不同保健功能的保健食品中常用原料的组合,为淫羊藿后续保健食品的研发提供思路。同时进行了网络药理学和分子对接研究,初步揭示淫羊藿主要保健功能的潜在靶点与机制通路,为淫羊藿后续保健食品的研发提供理论依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

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