基于网络药理学的“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的作用机制研究.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：左永杰（1989），女，汉族，河南项城人，初级职称，在读博士研究生，研究方向为皮肤病的中西医结合治疗。-14-基于网络药理学的“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的作用机制研究 左永杰1 许孟月1 姚文汇1 刘红霞2（通讯作者）1.新疆医科大学第四临床医学院，新疆 乌鲁木齐 830000 2.新疆医科大学附属中医医院，新疆 乌鲁木齐 830000 摘要：摘要：目的 利用网络药理学的方法研究“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的作用机制。方法 通过中药系统药理学技术平台筛选“土茯苓-蛇床子”药对的潜在活性成分，并通过检索 Gene Cards 和 OMIM 数据库获得银屑病相关靶点，将二者利用 Venny 2.1 取交集得到“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的交集靶点，利用 AutoDock 对重要成分和重要靶点进行分子对接。结果 共获得药物潜在靶点 216 个，疾病潜在靶点 1926 个，119 个交集靶点。通过构建 PPI 网络并进一步筛选，获得“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的 25 个核心靶点。GO 分析核心靶点提示涉及生物学过程 236 个、细胞组分 34 个和分子功能 44 个，KEGG 分析结果表明“土茯苓-蛇床子”药对可能通过 PI3K-AKT、MAPK、TNF 等与炎症、细胞增值相关的信号通路而发挥治疗银屑病的作用，重要成分和重要靶点的分子对接提示有较好的结合活性。结论 本研究初步明确了“土茯苓-蛇床子”药对多成分、多靶点、多通路治疗银屑病的复杂过程，为系统研究其治疗银屑病的作用机制奠定基础。关键词：关键词：银屑病；土茯苓；蛇床子；网络药理学；信号通路 中图分类号：中图分类号：R758.63 Exploring the Mechanism of Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii in the Treatment of Psoriasis Based on Network Pharmacology ZUO Yongjie1 XU Mengyue1 YAO Wenhui1 LIU Hongxia2 1.The Fourth Clinic Medical College of Xinjiang Medical University,Xinjiang Urumqi 830000 2.Traditional Chinese Medicine Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Xinjiang Urumqi 830000 Abstract:Objective:To investigate the mechanism of Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii in the treatment of psoriasis using a network pharmacology approach.Methods:The potential active ingredients of the Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii was screened by the TCM systemic pharmacology platform,and the psoriasis related targets obtained by searching the GeneCards and OMIM databases were intersected by using Venny 2.1 to obtain the potential active ingredients of the Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii.The intersection of the Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii for the treatment of psoriasis was obtained by searching the GeneCards and OMIM databases,and the molecular docking of the important components and important targets was performed by using AutoDock.The results showed that there were 216 potential drug targets,1926 potential disease targets,and 119 intersecting targets.By constructing PPI network and further screening,25 core targets and of Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii were obtained for the treatment of psoriasis.236 core targets,34 cellular components and 44 molecular functions were 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-15-suggested by GO analysis,and the results of KEGG analysis showed that The results of KEGG analysis indicated that the Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii may play a role in the treatment of psoriasis through PI3K-AKT,MAPK,TNF and other signaling pathways related to inflammation and cellular value-added,and the molecular docking of important components and targets suggested good binding activity.Conclusion:This study initially clarified the complex process of multi-component,multi-target and multi-pathway treatment of psoriasis by Rhizoma Smilacis Glabrae and fructus cnidii,and laid the foundation for the systematic study of its mechanism of action in the treatment of psoriasis.Keywords:psoriasis;Rhizoma Smilacis Glabrae;fructus cnidii;Network pharmacology;Signal pathway 银屑病（psoriasis）是一种免疫介导的以鳞状丘疹斑块为特征的皮肤病。银屑病可累及患者甲、黏膜和关节，甚至出现内脏损害，严重危害患者的身心健康1。中医称银屑病为“白庀”、“松皮癣”、“蛇虱”，历代医家通过“审症求因”、“辨证求因”，根据银屑病的症状、证候、发病季节、地理分布等因素，提出了诸多中医诊治银屑病的思路，其中以“血分辨证”的理论最为推崇2。新疆地处西北，年降水量少，气候干燥，燥邪伤津耗气，脾为后天之本，为气血津液生化之源，故燥邪易伤及脾胃，新疆冬季漫长，饮食以肉食为主，易生湿化热，伤及脾胃，形成“外燥内湿”的体质特征3。“土茯苓-蛇床子”是刘红霞教授基于新疆地区银屑病患者体质特点提出的特色药对，常用于中药内服、外洗方中。研究表明，土茯苓、蛇床子及其有效成分具有抗炎、抗血管生成的作用4-6。本研究采用网络药理学的方法，筛选获得“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的关键靶点，探讨“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的协同网络机制，以期为其作用机制的深入研究提供思路。1 材料与方法 1.1“土茯苓-蛇床子”药对活性成分靶点的筛选 通过 TCMSP（https:/tcmsp- 和口服生物利用度（OB）30%为标准对中药活性成分进行筛选，应用 Uniprot蛋白质数据库标准化处理活性成分相应的作用靶点，将其转化为基因名，对筛选得到的活性成分对应靶点进行预测。1.2“土茯苓-蛇床子”药对活性成分-靶点网络的构建 将“土茯苓-蛇床子”药对潜在活性成分及其对应的靶点导入 Cytoscape 3.9.1 软件，构建活性成分-靶点网络。1.3“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的核心靶点筛选 以银屑病为关键词检索OMIM（https:/www.omim.org/）和GeneCards（https:/www.genecards.org/）数据库及查阅文献筛选出寻常型银屑病高度相关的靶点。通过 Venny2.1（https:/b.csic.es/tools/venny/index.html）将“土茯苓-蛇床子”靶点与银屑病靶点进行映射，将交集靶点导入 Cytoscape 3.9.1 软件中构建“土茯苓-蛇床子”药对活性成分-靶点网络，应用Network Analyzer 插件计算各节点的度数(Degree)、中介中心性(betweenness centrality,BC)和接近中心性(closeness centrality,CC)，获得“土茯苓-蛇床子”药治疗银屑病的核心靶点。1.4 PPI 网络构建 为进一步挖掘药物疾病作用靶点间相互作用关系，利用 STRING 网络平台，构建 PPI 网络图，再利用 R 软件对靶点的节点进行统计分析。1.5 GO 功能富集与 KEGG 通路富集分析 运用DAVID数据库(https:/david.ncifcrf.gov/tools.jsp)对“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的核心靶点进行 GO 注释分析和 KEGG 通路分析，并以 P0.05 为筛选条件，获得核心靶点所涉及的生物学过程、细胞组分、分子功能及 KEGG 通路条目，并结合国内外文献筛选与银屑病相关的通路进行分析。1.6“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病“活性成分-核心靶点-通路”网络的构建 应用 Cytoscape 3.9.1 软件将“土茯苓-蛇床子”药对、核心靶点及 KEGG 通路富集结果关联，构建“活中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-16-性成分-核心靶点-通路”网络，明确“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的重要活性成分、重要靶点及通路，进一步阐述“土茯苓-蛇床子”治疗银屑病的作用机制。2 结果 2.1“土茯苓-蛇床子”药对活性成分靶点的筛选 通过 TCMSP 数据库筛选得到有效化学成分 32 个，其中土茯苓 15 个、蛇床子 18 个，靶点共 216 个，其中土茯苓 208 个、蛇床子 57 个，并通过 Uniprot 蛋白质数据库标准化处理活性成分相应的作用靶点，将其转化为基因名。2.2“土茯苓、蛇床子”药对活性成分-靶点网络分析 将预测得到的 216 个靶点导入 Cytoscape 3.9.1软件构建“土茯苓-蛇床子”药对活性成分-靶点网络，网络包含 250 个节点和 529 条边。蓝色矩形节点代表药对靶点，外圈代表药对活性成分，见图 1，图中体现了“土茯苓-蛇床子”药对多成分、多靶点的协同作用特点。网络图分析得到度值排名前三的药对活性成分为槲皮素（quercetin）、-谷甾醇（beta-sitosterol）、豆甾醇（Stigmasterol），度值排名前三的靶点为前列腺素 G/H 合成酶 2（PTGS2）、前列腺素 G/H 合成酶 1（PTGS1）、cAMP 依赖性蛋白激酶 催化亚基(PRKACA)。上述活性成分在土茯苓、蛇床子药对发挥药效作用的关键活性成分和关键靶点。图 1 “土茯苓-蛇床子”药对活性成分-靶点网络图 2.3“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病核心靶点的筛选 通过检索 GeneCards 数据库、OMIM 数据库，数据库合并去重后共获得靶点 1926 个。将“土茯苓-蛇床子”药对活性成分靶点与银屑病靶点映射取交集，得到 119 个“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的潜在作用靶点，见图 2。通过 STRING 数据库构建 PPI 网络，并导入Cytoscape 3.9.1软件后，该网络由2369条边、119 个节点构成，以中位数（Degree36)为筛选条件，得出重要节点，进一步选取 Degree（Degree42.5)、BC（BC5.8410-3)和 CC（CC0.66)均大于等于中位 图 2 韦恩图 表 1 “土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的核心靶点信息 基因 蛋白名称 基因 蛋白名称 AKT1 Potassium channel AKT1 HSP90AA1 Cytosolic heat shock protein 90 alpha CASP3 Caspase-3 IL-6 Interleukin-6 CCL2 C-C motif chemokine 2 MAPK3 Mitogen-activated protein kinase 3 CAT Catalase MMP9 Matrix metalloproteinase-9 CCND1 G1/S-specific cyclin-D1 MYC Myc proto-oncogene protein CXCL8 Interleukin-8 JUN Transcription factor Jun ERBB2 Receptor tyrosine-protein kinase erbB-2 PPARG Peroxisome proliferator-activated receptor gamma EGF Pro-epidermal growth factor PTGS2 Prostaglandin G/H synthase 2 EGFR Epidermal growth factor receptor PTEN Phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate 3-phosphatase and dual-specificity protein phosphatase PTEN FOS Proto-oncogene c-Fos TNF Tumor necrosis factor HIF1A Hypoxia-inducible factor 1-alpha TP53 Cellular tumor antigen p53 HMOX1 Heme oxygenase 1 VEGFA Vascular endothelial growth factor A IL1B Interleukin-1 beta 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-17-图 3 PPI 网络图 图 4 “土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病 GO 分析 图 5 “土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病 KEGG 分析 数的 25 个节点为核心靶点，见表 2。因此，上述核心靶点在“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病中可能具有重要作用。2.4 PPI 网络构建 将核心靶点 PPI 网络数据导入 Cytoscape 3.9.1软件，提示 PTEN、MY、MAPK3、IL-1)、HIF1A、FOS等，这些靶点可能是“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的关键靶点，如图 3。2.4“GO 功能及 KEGG 通路富集分析“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病潜在作用靶点的 GO 功能富集结果，见图 4。共富集到 273 个生物学过程（BP）条目，涉及含氧化合物反应、细胞化学刺激反应、脂质反应、伤口愈合等；细胞组分（CC）共富集到 33 个条目，涉及细胞间隙、分泌颗粒腔、细胞质囊泡腔等；分子功能（MF）共富集到 43 个条目，涉及受体配体结合、酶结合、细胞因子活性等。KEGG 富集分析得到 131 条信号通路，见图 5，涉及 PI3K-AKT、MAPK、TNF、IL-17 等与炎症、细胞增值等相关的信号通路。2.5“活性成分-核心靶点-通路”网络分析 基于核心靶点所富集的与银屑病相关的信号通路，构建“活性成分-核心靶点-通路”网络，见图 7。“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的核心靶点分布及不同信号通路，进一步体现了“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病多成分、多靶点、多通路特点。3 讨论 银屑病是皮肤科常见疾病，中医治疗银屑病以“血分辨证”最为推崇。近代医家进一步拓展“以血论治银屑病”的思想，提出许多不同的致病原因2。新疆地区特殊的气候、人群饮食特点使寻常型银屑病患者多为斑块型银屑病，病程长治疗难度大。本草纲目记载：“土茯苓，治恶疮痈肿”，本草新编记载：蛇床子，内外俱可施治，而外治尤良。”二药合用具有健脾祛湿，祛风止痒的功效。土茯苓、蛇床子是刘红霞教授治疗银屑病的常用中药药对，可根证型选用中药口服或外洗基础方后加上土茯苓、蛇床子，在临床运用中疗效较好。为此，本文通过网络药理学探索“土茯苓-蛇床子”治疗银屑病的潜在作用机制。图 7 “土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病“活性成分-核心靶点-通路”网络图 该研究通过拓扑分析得到“土茯苓-蛇床子”药对涉及的活性成分包括槲皮素、蛇床子素、-谷甾醇等。槲皮素是天然植物中的一种多黄酮类化合物，具有生物活性，可调节许多与疾病进展相关的细胞内和细胞外信号通路。槲皮素的抗银屑病机制可能与其抗中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-18-氧化和抗炎作用、抑制核因子（NF）-B 信号通路激活以及下调在 PSO 中高度表达的 miR-155 有关7。蛇床子素对咪喹莫特诱导的银屑病样小鼠模型的病症表现有一定抑制缓解作用，还可以抑制 HaCaT 细胞的增殖并诱导 HaCaT 细胞的凋亡8。-谷甾醇减轻了银屑病样小鼠模型中的表皮增生和免疫细胞浸润9。本研究通过构建潜在作用靶点的 PPI 网络，获得“土茯苓-蛇床子”药治疗银屑病的核心靶点。VEGFA在银屑病患者皮肤中过表达，在银屑病的发病过程中起到重要作用9。MYC 是一种参与多种细胞过程（包括细胞生长、增殖和凋亡）的原癌基因 10。MYC 的这些作用与银屑病上皮细胞增生异常、分化不完全和真皮血管增生异常的病理特点是一致的。PTGS2 可促进角质形成细胞增殖、抑制细胞凋亡11。银屑病属于炎症性皮肤病，炎症相关因素如 IL6、IL1 在银屑病的整个发病机制中均异常12。免疫细胞的持续募集和激活受细胞因子和趋化因子的联合调控，而趋化因子又受转录因子的调控，如 AP-1(FOS/JUN)、PTEN、和 MAPK13。角质形成细胞的过度增殖导致局部环境缺氧，银屑病皮损处真皮乳头附近的免疫反应性角质形成细胞中的HIF-1表达的增加14，而 HIF-1的增加又促进血管生成，加重皮肤炎症15，并且，HIF-1表达与患者银屑病皮损严重程度呈正相关16。综上，这些基因需要进一步研究以阐明其作用机制，并为银屑病的防治提供新的思路。KEGG 通路分析结果表明“土茯苓-蛇床子”药对可能通过 PI3K-AKT、MAPK、TNF、IL-17 等与炎症、免疫、细胞增殖、分化相关的信号通路而发挥治疗银屑病的作用，充分体现了“土茯苓-蛇床子”药对多通路治疗的作用特点。TNF/IL-23/Th17 炎症通路是银屑病的经典通路。目前，临床相关的银屑病信号通路主要由IL-17 介导，导致一系列细胞内激酶的激活（如细胞外信号调节激酶、p38MAPK、转化生长因子-活化激酶 1等）17。这些内部激酶增强信号通路，如 NF-B 通路，从而促进促炎细胞因子、趋化因子和抗菌肽的表达。PI3K/AKT 信号通路参与银屑病角质形成细胞过度增殖和异常分化。银屑病皮损中 PTEN 的 mRNA 表达和蛋白水平均降低18，PI3K 和 AKT 蛋白水平高于正常皮肤19。PTEN 表达降低引起的 AKT 过度激活可能通过促进角质形成细胞的异常增殖和凋亡而参与银屑病皮损的形成。AKT 不仅调节细胞增殖和蛋白合成，还抑制促凋亡蛋白，包括 BAD 和 caspase-9，这是细胞死亡机制中两个重要的促凋亡成分，以及 FOXO 转录因子，这是增殖和细胞存活的负调控因子20。AKT 还可 NF-B 间接诱导抗凋亡基因的转录，阻止细胞因子诱导的细胞凋亡，抑制银屑病表皮增生21。因此，PI3K/AKT 信号通路是与银屑病密切相关的信号通路。本研究发现，“土茯苓-蛇床子”药对相关活性成分与 PI3K/AKT 信号通路中靶点AKT 具有较好的结合活性，表明 PI3K/AKT 信号通路或为“土茯苓-蛇床子”药对治疗银屑病的关键信号通路，为后续研究提供实验方向及理论依据。参考文献 1中华医学会皮肤性病学分会银屑病专业委员会.中国银屑病诊疗指南(2018 完整版)J.中华皮肤科杂志,2019,52(10):667-710.2刘宇超,白彦萍,王磊.银屑病的中医证候研究进展J.贵州中医药大学学报,2021,43(5):90-94.3李斌,张成会,刘红霞.583 例寻常型银屑病患者中医体质特征研究J.四川中医,2010,28(10):62-64.4 都 梦 帆,向 汝,范 妤,等.蛇 床 子 素 的 药 理 作 用 及 抗 炎 活 性 机 制 研 究 进 展 J.云 南 中 医 学 院 学报,2020,43(6):92-98.5程双,彭财英,潘玲玲,等.中药土茯苓的现代研究进展J.江西中医药,2021,52(3):69-76.6李秀云,章新友,吴地尧,等.中药复方网络药理学研究的文献分析J.中国药房,2021,32(2):182-189.7Vijayalakshmi A,Ravichandiran V,Velraj M,et al.Screening of flavonoid“quercetin”from the rhizome of Smilax china Linn.for antipsoriatic activityJ.Asian Pacific journal of tropical biomedicine,2012,2(4):269-275.8王可,苑振亭,王金海,等.蛇床子素抑制 HaCaT 细胞增殖及诱导凋亡的影响J.中国现代医药杂志,2009,11(2):53-55.中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-19-9Chang Z Y,Chen C W,Tsai M J,et al.The elucidation of structureactivity and structure-permeation relationships for the cutaneous delivery of phytosterols to attenuate psoriasiform inflammationJ.International Immunopharmacology,2023(119):110202.10Feller J K,Mahalingam M.C-Myc and cutaneous vascular neoplasmsJ.The American Journal of Dermatopathology,2013,35(3):364-369.11Shou Y,Yang L,Yang Y,et al.Inhibition of keratinocyte ferroptosis suppresses psoriatic inflammationJ.Cell death&disease,2021,12(11):1009.12周艳梅,李徽徽,邹维艳,等.咪喹莫特诱导的银屑病小鼠脾脏调节性T细胞数量增加且血清相关细胞因子水平升高J.细胞与分子免疫学杂志,2022,38(10):893-897.13Helliwell P S.Assessment of disease activity in psoriatic arthritisJ.Clin Exp Rheumatol,2015,33(93):44-7.14Li W,Man X Y,Chen J Q,et al.Targeting VEGF/VEGFR in the treatment of psoriasisJ.Discovery medicine,2014,18(98):97-104.15Hawwam S A,Shareef M M.Immunohistochemical expression of hypoxia-inducible factor-1 alpha in psoriatic patientsJ.Egyptian Journal of Dermatology and Venerology,2020,40(2):76.16 Rosenberger C,Solovan C,Rosenberger A D,et al.Upregulation of hypoxia-inducible factors in normal and psoriatic skinJ.Journal of Investigative Dermatology,2007,127(10):2445-2452.17Rendon A,Schkel K.Psoriasis pathogenesis and treatmentJ.International journal of molecular sciences,2019,20(6):1475.18Li Y,Man X,You L,et al.Downregulation of PTEN expression in psoriatic lesionsJ.International Journal of Dermatology,2014,53(7):855-860.19王昊,冉立伟,惠珂等.Survivin 和 PI3K、AKT 在寻常型银屑病皮损角质形成细胞中的表达及其相关性J.南方医科大学学报,2017,37(11):1512-1516.20Zhang M,Zhang X.The role of PI3K/AKT/FOXO signaling in psoriasisJ.Archives of Dermatological Research,2019(311):83-91.21Teng Y,Fan Y,Ma J,et al.The PI3K/AKT Pathway:Emerging Roles in Skin Homeostasis and a Group of Non-Malignant Skin DisordersJ.Cells,2021,10(5):1219.基金项目：新疆维吾尔自治区重点研发计划项目（2021B03001-2）。