聶 佳,楊文娟,澤翁擁忠,張 藝

（成都中醫(yī)藥大學(xué)民族醫(yī)藥學(xué)院 成都 611137）

應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究藏成藥干預(yù)HAPC機(jī)制的模式探討＊

聶 佳,楊文娟,澤翁擁忠,張 藝＊＊

（成都中醫(yī)藥大學(xué)民族醫(yī)藥學(xué)院 成都 611137）

高原紅細(xì)胞增多癥（HAPC）屬于藏醫(yī)多血癥范疇，在高原地區(qū)發(fā)病率高，嚴(yán)重危害人體健康。藏醫(yī)治療“隆”、“血”紊亂引起的HAPC療效確切，三果湯散具有平衡隆、血作用，是藏醫(yī)干預(yù)HAPC的要方。目前，藏成藥干預(yù)HAPC整體藥效機(jī)制尚不明確，本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，通過(guò)PubMed、OMIM等數(shù)據(jù)庫(kù)及Cytoscape軟件，構(gòu)建三果湯散主要活性成分群，對(duì)HPAC的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型，旨在獲得該方有效成分群干預(yù)HAPC主要生物學(xué)通路和關(guān)鍵靶標(biāo)，揭示三果湯散調(diào)和HAPC“隆”、“血”機(jī)制及治療HAPC多血癥的科學(xué)內(nèi)涵，為高原病藏成藥現(xiàn)代化研發(fā)提供有益參考。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué) 藏成藥 HAPC 干預(yù)機(jī)制 模式

1 藏成藥干預(yù)HAPC機(jī)制研究現(xiàn)狀

與西醫(yī)和中醫(yī)抗缺氧藥物不同，藏醫(yī)藥通過(guò)治療高原紅細(xì)胞增多癥（High Altitude Polycythemia，HAPC）能有效緩解高原缺氧環(huán)境下的各種不適反應(yīng)，具有療效獨(dú)特、標(biāo)本兼治的效果。近年來(lái)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，紅景天、余甘子、雪蓮、 紫堇、沙棘、枸杞、唐古特青蘭、手掌參、列香杜鵑等不少單味藏藥對(duì)多血癥病情具有不同程度的改善作用。此外，藏藥復(fù)方三果湯散、 二十五味余甘子丸、十八味檀香丸和十五味沉香丸治療多血癥的治療亦有悠久的歷史，其中主要含余甘子的三果湯散是藏醫(yī)治療多血癥的經(jīng)典基礎(chǔ)方，該方來(lái)源于公元7世紀(jì)的藏醫(yī)經(jīng)典《月王藥診》，由藏藥訶子、毛訶子和余甘子組成，是藏醫(yī)用于多血癥放血治療前必需的內(nèi)服藥方，收載于《衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)藏藥第一冊(cè)（1995年）》，其通過(guò)調(diào)和氣血而達(dá)到抗缺氧、抗疲勞的功效[1-10]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)HAPC的基礎(chǔ)研究，雖取得了一定的進(jìn)展,如從HAPC與實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)如血液功能、細(xì)胞組織學(xué)、氧化應(yīng)激等的相關(guān)性進(jìn)行了探索，但尚無(wú)藏成藥對(duì)HAPC藏醫(yī)多血癥系統(tǒng)性干預(yù)機(jī)制的研究。

2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法的先進(jìn)性

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是在系統(tǒng)生物學(xué)的理論指導(dǎo)下，對(duì)生物系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析，選取特定信號(hào)節(jié)點(diǎn)（Nodes）進(jìn)行多靶點(diǎn)藥物分子設(shè)計(jì)的新學(xué)科[11]。與以前“一個(gè)藥物、一個(gè)基因、一種疾病”的藥物研發(fā)模式不同，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)主要是研究對(duì)信號(hào)通路的多途徑調(diào)節(jié)，提高藥物的治療效果，降低毒副作用，從而提高新藥臨床試驗(yàn)的成功率，節(jié)省藥物的研發(fā)費(fèi)用[12，13]。目前，臨床上多種慢性病的治療僅根據(jù)單一作用靶點(diǎn)難以達(dá)到良好治療的效果，因?yàn)槠涠际嵌嗷?、多因素作用的疾病如腫瘤、心腦血管疾病、糖尿病等 。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究方法是發(fā)展創(chuàng)新藥物的重要途徑，由此可以形成藥物分子設(shè)計(jì)新模式[14-16]。

3 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究總思路

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是集整體、動(dòng)態(tài)、分析于一體的全面系統(tǒng)的研究技術(shù)，旨在從生物網(wǎng)絡(luò)的角度系統(tǒng)地揭示藥物和機(jī)體相互作用的規(guī)律和原理，本文以藏藥三果湯散為例，使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，即通過(guò)檢索PUBMED數(shù)據(jù)庫(kù)、人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳數(shù)據(jù)庫(kù)等，利用Cytoscape軟件生物信息學(xué)方法（MCODE算法）構(gòu)建三果湯主要活性成分的“藥物-靶標(biāo)-效應(yīng)”網(wǎng)絡(luò)，分析活性成分、HAPC、基因、蛋白之間的相關(guān)性，闡明不同層面信息的內(nèi)在聯(lián)系，獲得HAPC主要的生物學(xué)通路及關(guān)鍵靶標(biāo)，為三果湯散干預(yù)HAPC多血癥主要機(jī)制及臨床治療研究提供方法支持[17]。

3.1 具體方法示范

3.1.1 搜索代表性活性成分的主要靶點(diǎn)

前期研究已證明[17-22]藏藥復(fù)方三果湯散主要包含：鞣質(zhì)類(lèi)（訶子酸、訶黎勒酸、訶子次酸、余甘子酚等）、三萜類(lèi)（阿江欖 仁素、阿江欖仁酸、馬斯里酸等）、酚酸類(lèi)（沒(méi)食子酸、3-乙基沒(méi)食子 酸、鞣花酸等）、黃酮類(lèi)（槲皮素、山萘酚等）4大類(lèi)活性成分[18-22]。本研究針對(duì)HAPC主要發(fā)病機(jī)制，從PubMed（http:// www. ncbi. nlm. nih. gov /pubmed）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索出與三果湯散上述主要活性成分相關(guān)的所有文獻(xiàn)，檢索時(shí)間范圍為2015年9月1日止，剔除不含靶點(diǎn)信息的文獻(xiàn)，從中提取與HAPC發(fā)病密切相關(guān)的靶點(diǎn)信息[11]（表1）。

3.1.2 獲取三果湯散主要活性成分相關(guān)的基因信息

本研究為了對(duì)蛋白與基因信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)避文獻(xiàn)檢索過(guò)程中可能存在的命名不規(guī)范、包含其他物種蛋白與基因信息等問(wèn)題，研究時(shí)通過(guò)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的Gene基因搜索功能（http: //www. ncbi. nlm. nih. gov/gene），輸入蛋白與基因名稱(chēng)并限定物種為人，將檢索得到的所有基因校正為其官方名稱(chēng)( official symbol) ，具有多個(gè)亞型的基因信息也一并列入。搜索的輸入格式為: （Homo sapiens［organism］）AND protein name［protein fullname］。經(jīng)上述數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和轉(zhuǎn)化操作，獲取與這些主要活性成分相關(guān)的基因信息[11]。

表1 三果湯散活性成分靶點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)示范

3.1.3 提取HAPC相關(guān)基因信息

本研究使用的人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳數(shù)據(jù)庫(kù)（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）（ftp: //ftp. ncbi. nih. gov /repository /OMIM/morbidmap）是一個(gè)連接相關(guān)的人類(lèi)基因組中的基因，將現(xiàn)時(shí)所知的常染色體顯隱性疾病、性染色體顯隱性疾病和線(xiàn)粒體染色體疾病分類(lèi)描述的數(shù)據(jù)庫(kù)。檢研究時(shí)擬將索時(shí)間范圍截止到2015年9月1日，檢索與HAPC相關(guān)的所有基因，用于比對(duì)來(lái)源于文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)信息[11]。

3.1.4 建立網(wǎng)絡(luò)模型及分析

經(jīng)過(guò)上述研究步驟后，采用Cytoscape 2.7.0軟件建立包括活性成分、基因、蛋白質(zhì)以及疾病等節(jié)點(diǎn)信息的三果湯散與HAPC多成分-基因-蛋白-疾病網(wǎng)絡(luò)模型。當(dāng)活性成分作用靶點(diǎn)與所研究疾病相關(guān)靶點(diǎn)相同時(shí)，則將活性成分與疾病關(guān)聯(lián)起來(lái)，以此構(gòu)建起完整的網(wǎng)絡(luò)圖，相關(guān)連接如疾病-基因-活性成分、疾病-蛋白質(zhì)-活性成分、疾病-基因-疾病、活性成分-基因-活性成分、基因-活性成分-基因以及基因-疾病-基因等。網(wǎng)絡(luò)模型建立后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析插件Clusterviz 1.2中的MCODE算法對(duì)構(gòu)建的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)中區(qū)域的活性成分、疾病、基因、蛋白進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，梳理針對(duì)HAPC的HIF-1α等作用靶點(diǎn)作用機(jī)制，以及作用強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)和系統(tǒng)性，發(fā)現(xiàn)三果湯散主要活性成分可調(diào)控HAPC疾病相關(guān)的基因信息及疾病關(guān)聯(lián)。篩選關(guān)聯(lián)積分值高的區(qū)域作為分子復(fù)合物，將其中所含基因/蛋白質(zhì)名稱(chēng)在線(xiàn)提交The Database for Annotation，Visualization and Integrated Discovery，通過(guò)檢索Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes 等數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得HAPC所涉及的主要生物學(xué)通路。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析三果湯散主要活性成分的多靶點(diǎn)作用及其潛在的治療作用，以揭示三果湯散干預(yù)HAPC主要作用機(jī)制及其臨床治療前景[11]。

3.1.5 技術(shù)路線(xiàn)

圖1 技術(shù)路線(xiàn)圖

4 討論

HAPC發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，目前仍未完全明了?？傮w來(lái)說(shuō)，是由于低氧誘導(dǎo)因子（HIF）、部分炎癥因子和 EPO受高原機(jī)體低 PaO、低 SaOz、高 PaCO、高碳酸血質(zhì)等引發(fā)細(xì)胞內(nèi)超微病理變化的刺激后高表達(dá)，誘發(fā)造血干細(xì)胞增殖、分化，致使血液中Hb、RBC、HCT升高，滿(mǎn)足組織器官耗氧，以適應(yīng)對(duì)外界低氧低壓環(huán)境的惡劣。當(dāng)機(jī)體內(nèi)在的代償平衡因低氧長(zhǎng)期不能改善而打破，引發(fā)組織器官的病理生理退變，并進(jìn)一步引起機(jī)體各系統(tǒng)損傷[17]。本文提出通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究三果湯散主要活性成分作用于HAPC的多靶標(biāo)關(guān)聯(lián)及潛在治療作用的模式，旨在藏醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究手段，為揭示藏醫(yī)藥治療高原病豐富的現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵開(kāi)發(fā)藏成藥等提供有益參考。

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Mechanisms of Tibetan Medicine for High Altitude Polycythemia: A Mode Study Based on Network Pharmacology

Nie Jia,Yang Wenjuan, Ze Weng Yong Zhong, Zhang Yi
(College of National Medicine, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China)

High altitude polycythemia (HAPC), belonging to Tibetan plethora, has severe impacts on the people in Tibet with its high morbidity in plateau areas. Lung and blood disorder was the pathology of HAPC in Tibetan medicine. The representative treatment of Sanguo Tangsan (SGTS, or Three Fruit Soup) was effective in balancing lung and blood with a curative effect. However, the pharmacodynamics of SGTS remained to be clarified. In this article, mode study was performed through network pharmacology method. Network of relationships between main active components of SGTS and HAPC was constructed by PubMed, OMIM and Cytoscape software. Therefore, main biological pathways and targets was screened out for elucidating effects of SGTS, regulations of lung and blood, and mechanisms of treatments for HAPC, in hoping of laying a fundamental for the research and development of Tibetan medicine.

Network pharmacology, Tibetan medicine, HAPC, intervention mechanism, mode

10.11842/wst.2016.04.006

R283.6

A

（責(zé)任編輯：馬雅靜，責(zé)任譯審：朱黎婷）

2015-05-27

修回日期：2015-11-28

＊ 國(guó)家自然科學(xué)基金委青年基金項(xiàng)目（81503362）：基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的藏藥三果湯散有效成分群與HAPC網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)相關(guān)性研究，負(fù)責(zé)人：聶佳；四川省教育廳省屬高?？蒲袆?chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃（編號(hào)：11TD004）：中藏藥資源保護(hù)與利用，負(fù)責(zé)人：張藝。

＊＊ 通訊作者：張藝，本刊編委，研究員，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：民族藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。