基于网络药理学探讨小承气汤治疗术后肠梗阻作用机制.pdf

收稿日期:作者单位:中国医科大学附属盛京医院辽宁 沈阳 基金项目:辽宁省中医药临床学(专)科能力建设项目()通信作者 :./.基于网络药理学探讨小承气汤治疗术后肠梗阻作用机制戚 运陈苏宁 摘 要 目的基于网络药理学方法探讨小承气汤治疗术后肠梗阻的潜在分子机制方法从中药系统药理学数据库()中筛选出小承气汤的活性成分和作用靶点从、和 数据库中检索与术后肠梗阻相关的靶点通过映射药物和疾病靶点得到预测靶点利用 平台构建预测靶点的蛋白质蛋白质相互作用 网络使用 数据库对预测靶点进行 富集分析和 通路分析运用 软件构建活性成分靶点信号通路网络图结果预测结果显示共为小承气汤鉴定了 种活性成分和 个相应的靶点 注释分析揭示了 个生物学过程主要涉及对药物的反应、一氧化氮生物合成过程的正向调节、平滑肌细胞增殖的正向调节、趋化因子生物合成过程的正向调节等 个细胞组分主要涉及细胞外空间、细胞外区域、质膜外侧 个分子功能主要涉及细胞因子活性、酶结合、生长因子活性、蛋白质同二聚活性等 富集分析结果表明有 条通路与术后肠梗阻相关主要包括肿瘤坏死因子信号通路、信号通路、细胞受体信号通路等结论小承气汤可能通过调节免疫炎症反应、生理应激、细胞凋亡等机制发挥治疗术后肠梗阻的作用 本研究为小承气汤的进一步基础研究和临床应用提供了理论依据关键词 小承气汤术后肠梗阻网络药理学 ()()().()().()()().:引言术后肠梗阻()是腹部手术后的常见并发症 常以腹胀、进食后呕吐、无排气排便为主要临床表现约占腹部手术患者的 其发生与术中麻醉用药、神经反射抑制、炎症反应、应激等多种因素有关 术后肠梗阻不仅会延长患者的住院时间增加围手术期费用而且影响患者手术后恢复增加再次手术和术后感染的风险 小承气汤()源自伤寒论由大黄、枳实、厚朴三味药组成具有轻下热结、除满消痞之功效 小承气汤作为一种常用的中药方剂在国内各医疗机构得到广泛应用既有成方或颗粒剂可供选择也可根据患者具体情况调配 小承气汤对术后肠梗阻有显著的治疗效果但其作用机制尚不明确网络药理学是一种新兴的药物分析方法其基于系统生物学、多向药理学和网络分析能够构建“有效成分靶点基因疾病”网络从整体角度揭示药物与疾病的相互作用这种方法对于复杂实用药物与临床 年第 卷第 期 .成分药物特别是中药复方的作用机制分析具有明显优势 本文运用网络药理学方法从有效成分、靶点、信号通路等方面分析了小承气汤治疗术后肠梗阻的可能机制并为后续的实验和临床研究提供了理论依据 材料与方法 小承气汤有效成分及靶点的筛选 从中药系统药理学数据库(:/)中检索小承气汤中大黄、枳实、厚朴三味中药的全部化学成分并根据药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄性质(、)筛选出口服生物利用度()和类药性()的化学成分及其相应靶点 术后肠梗阻相关靶点的筛选以“”为关键词分别在(:/./)、(:/./)、(:/./)和(:/./)个数据库中检索术后肠梗阻的相关靶点并综合各个数据库的结果得出术后肠梗阻的可能作用靶点 小承气汤与术后肠梗阻靶点的标准化及映射 将筛选出的小承气汤和术后肠梗阻相关靶点分别在(:/)中进行标准化选择“”作为种属条件得到统一的基因名称 然后将这些基因名称在 平台(:/)中进行映射找出小承气汤和术后肠梗阻共有的靶点并用韦恩图表示 蛋白质相互作用()网络的构建 将小承气汤和术后肠梗阻的共有靶点基因输入 数据库(:/)应用多重蛋白分析功能选择“”作为物种设定相互作用阈值为“()”构建了蛋白质相互作用网络图 在该图中节点表示由单个蛋白编码基因产生的所有蛋白质边表示蛋白质之间的相互作用证据 功能富集分析及 通路富集分析 将小承气汤和术后肠梗阻的共有靶点基因输入 数据库(:/)并设置 为“”为“”为“”然后选择 中的“”“”“”和 中的“”进行 功能富集分析和 通路富集分析并对结果进行数据可视化 有效成分靶点通路网络图 将小承气汤的有效成分、靶点和通路的预测结果进行整合并用 软件绘制了“有效成分靶点信号通路”的网络图 结果 小承气汤有效成分及靶点的筛选本文从 数据库中检索了小承气汤的全部化学成分共计 种其中大黄 种枳实 种厚朴 种 然后根据 标准以 和 为筛选条件剔除了没有靶点的化学成分最终得到了 种有效化合物和 个相关靶点 这些化合物包括大黄 种枳实 种厚朴 种 按照 值的大小排序 种化合物的来源、值和 值如表 所示表 小承气汤部分有效成分基本信息化合物代码化合物名称 值()值来源.大黄.枳实.枳实.枳实.枳实.厚朴.枳实.厚朴.枳实.大黄()().枳实.枳实().大黄().枳实实用药物与临床 年第 卷第 期 .续表 化合物代码化合物名称 值()值来源.大黄.大黄.大黄.枳实.枳实().大黄.大黄().枳实.枳实.枳实.枳实.枳实.大黄.枳实.大黄.枳实.枳实 注:口服生物利用度:类药性 术后肠梗阻相关靶点的筛选及药物与疾病靶点的映射 在、和 个数据库中以“”为关键词检索术后肠梗阻的相关靶点并去除重复项共得到 个靶点 然后将这些靶点在 数据库中进行标准化得到统一的基因名称 将这些基因名称在 平台中进行映射找出小承气汤和术后肠梗阻共有的靶点共计 个并用韦恩图表示如图 所示图 小承气汤治疗术后肠梗阻靶点韦恩图 网络的构建 将小承气汤和术后肠梗阻的 个共有靶点输入 数据库构建了蛋白质相互作用网络图并在图 中展示 在该图中节点表示蛋白质边表示蛋白质之间的相互作用关系 该网络包含 个节点和 个边平均节点度为 图 小承气汤治疗术后肠梗阻靶点 网络图 功能富集分析及 通路富集分析将小承气汤和术后肠梗阻的共有靶点基因输入 数据库进行 功能富集分析和 通路富集分析 结果显示共有 个生物学过程被富集主要包括对药物的反应、一氧化氮生物合成过程的正向调节、平滑肌细胞增殖的正向调节、趋化因子生物合成过程的正向调节等 个分子生物学功能被富集主要包括细胞因子活性、酶结合、生长因子活性、蛋白质同二聚活性等 个细实用药物与临床 年第 卷第 期 .胞学组分被富集主要包括细胞外空间、细胞外区域、质膜外侧等(见图)此外共有 条 信号通路被富集按照 值从小到大排序主要包括肿瘤坏死因子信号通路、信号通路、细胞受体信号通路等(见图)这些结果在图 中用气泡图表示其中气泡的大小反映了该通路涉及的基因数量颜色反映了富集显著性 有效成分靶点信号通路网络图构建 采用 软件绘制小承气汤和术后肠梗阻的“有效成分核心靶点信号通路”网络图(见图)图 清晰地显示了小承气汤的 种有效成分、个靶点蛋白和 条作用通路与术后肠梗阻的关联图 小承气汤治疗术后肠梗阻靶点 基因注释分析图图 小承气汤治疗术后肠梗阻靶点 富集分析图图 小承气汤治疗术后肠梗阻“有效成分靶点信号通路”网络 讨论术后肠梗阻是指腹部手术后肠道运动功能障碍或机械性阻塞导致肠内容物不能正常通过的一种常见并发症 术后肠梗阻的治疗原则是及时诊断、纠正水电解质和酸碱平衡紊乱、消除感染和炎症、解除梗阻和恢复肠道功能 治疗方法主要分为保守治疗和手术治疗 保守治疗适用于部分或不完全性梗阻无绞窄或坏死的肠段无明显腹膜炎体征或全身中毒症状的患者 保守治疗包括禁食水、胃肠减压、营养支持、维持水电解质、酸碱平衡、促进肠道蠕动、生长抑素、糖皮质激素、抗菌药物等西医措施以及行气通腑、消积化滞等中药措施 西医保守治疗可以为患者提供生命支持纠正水电解质和酸碱平衡紊乱消除感染和炎症减少并发症 然而其不能直接解除梗阻原实用药物与临床 年第 卷第 期 .因可能延长肠道功能恢复时间增加住院费用部分患者可能需要再次手术 中药保守治疗可以根据患者的体质和证型进行个体化治疗通过多途径给药能够促进肠道功能恢复 然而中药研究显示小承气汤能够抗菌、抗炎、抗氧化、保肝、降低血管通透性、保护胃肠功能等 本文运用网络药理学方法从有效成分、靶点、信号通路等方面分析了小承气汤治疗 的可能机制从 数据库得到的小承气汤治疗术后肠梗阻的核心化合物有大黄酸()、大黄素()、芦荟大黄素()、枸橼苦素()、异枸橼苦素()、新橙皮苷()等 现代药理学研究表明大黄中富含大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等蒽醌类成分 大黄素具有胆碱样作用可兴奋平滑肌 胆碱受体加快肠蠕动同时可通过抑制巨噬细胞分泌的 抑制过度的炎症反应 大黄酸可显著抑制巨噬细胞内 和 的生物合成同时抑制内毒素激发的巨噬细胞内钙离子升高并提高细胞内 水平从而达到减轻或阻断炎症介质所导致的瀑布样效应 此外大黄酸、大黄素和芦荟大黄素均可通过抑制细菌的核酸和蛋白质的合成达到抗菌目的 厚朴的主要成分为酚类物质酚类含量最高、起主要药效的为厚朴酚与和厚朴酚 厚朴酚是一种具有糖皮质激素样非选择性抗炎活性的化合物 药理研究发现厚朴酚能够直接抑制、和 的活性从而阻断、和 的合成和释放厚朴酚还能够抑制组胺释放进而发挥广谱的抗炎效果 枳实中含有新橙皮苷等黄酮类成分可改善 大鼠的胃排空和肠蠕动同时显著抑制、的表达从而发挥抗炎作用从 网络分析结果发现小承气汤通过、等靶点共同发挥治疗作用 白介素()是一种重要的抗炎细胞因子可抑制过度的免疫反应以及炎症细胞因子的释放 研究表明 在术后肠功能恢复中起着不可替代的作用外源性 可阻止其发生 预防性应用外源性重组人白细胞介素 可作为预防临床术后肠梗阻的一种治疗方法 肿瘤坏死因子()是炎症反应的关键调节因子可通过 和 等通路 促进、等炎性因子的激活 研究表明电针足三里()或足三里()联合天舒()可改善 小鼠肠道运动其机制可能与抑制 表达有关 基质金属蛋白酶 ()是一类蛋白酶负责调控细胞外基质蛋白()的降解和重构 在炎症过程中介导白细胞的迁移 研究发现 介导 小鼠和大鼠肠肌内细胞炎症反应 抑制 活性可减少免疫细胞向肠肌的聚集防止平滑肌收缩功能的丧失 功能富集分析结果显示小承气汤对术后肠梗阻的作用主要体现在以下方面:生物学过程包括趋化因子生物合成过程的正向调节、一氧化氮生物合成过程的正向调节、缺乏配体时的外源性凋亡信号通路、平滑肌细胞增殖的正向调节等分子功能包括细胞因子活性、酶结合、生长因子活性等细胞组分包括细胞外空间、细胞外区域、质膜外侧等 通路富集分析结果显示小承气汤对术后肠梗阻的作用主要涉及以下信号通路:肿瘤坏死因子信号通路()是急性和慢性系统炎症反应的关键环节能够通过激活下游的/和 诱导免疫和炎症反应 研究表明加味小承气汤能够显著降低硫代乙酰胺()所致肝损伤小鼠 水平发挥细胞保护作用 细胞受体信号通路()是免疫系统有效应答的关键事件能够在 细胞受体特异性识别抗原提呈细胞表面 提呈的抗原肽后通过蛋白激酶、衔接蛋白等多种分子相互作用形成一系列级联反应激活并诱导 细胞增殖和分化参与免疫反应 信号通路()由缺氧诱导因子 调 节 是细胞代谢和缺氧所致细胞应激反应的重要转录调节因子在炎症反应、生理应激等过程中发挥重要作用 与天然免疫的中枢调节因子 之间具有密切协同关系 能够介导缺氧中性粒细胞 的活化并以 依赖的方式促进 刺激巨噬细胞中 调节细胞因子的表达本研究采用网络药理学方法初步探讨了小承气汤治疗术后肠梗阻的可能机制 通过数据整合分析发现小承气汤的多个成分作用于、等靶点从而调节肿瘤坏死因子信号通路、细胞受体信号通路等与免疫和炎症相关的信号通路 这一结果与以往的实用药物与临床 年第 卷第 期 .临床观察相符支持了小承气汤治疗术后肠梗阻的有效性 此外本研究还发现小承气汤的部分靶点涉及细胞氧化应激和凋亡等过程这为进一步揭示小承气汤的作用机制提供了新的线索 然而网络药理学方法也存在一些不足 首先该方法依赖于数据库和算法的质量可能存在数据缺失、错误或过时的问题其次该方法只能进行定性分析无法反映成分和靶点之间的定量关系最后该方法只能进行预测和推断并不能取代实验验证和临床试验 因此在后续的工作中我们将对筛选出的关键靶点和通路进行实验验证并进行更大规模和更长期的临床试验以提高预测的精确度和可信度参考文献:.:.():.:.():.王李童卫东.术后肠梗阻的发生机制研究进展.中国普外基础与临床杂志():.李焐仪孟岩陈欢等.小承气汤的研究概况.中国实验方剂学杂志():.刘志华孙晓波.网络药理学:中医药现代化的新机遇.药学学报():.冷锦红李建付海超等.黄杞复方治疗 型糖尿病合并重症肌无力的网络药理学研究.中华中医药学刊():.王子雯许孟月王海燕等.基于网络药理学和分子对接对当归饮子治疗特应性皮炎的作用机制研究.郑州大学学报(医学版)():.:.():.李源程家平.术后早期炎性肠梗阻的发病机制及治疗进展.医学综述():.宋晓彤季旭明于华芸等.小承气汤“成分靶点通路”的网络药理学研究.世界科学技术中医药现代化():.傅兴圣陈菲刘训红等.大黄化学成分与药理作用研究新进展.中国新药杂志():.:.():.徐翔郦柏平张慧芬.大黄的研究进展.上海中医药杂志():.王玉杨雪夏鹏飞等.大黄化学成分、药理作用研究进展及质量标志物的预测分析.中草药():.张淑洁钟凌云.厚朴化学成分及其现代药理研究进展.中药材():.张明发沈雅琴.厚朴提取物、厚朴酚及和厚朴酚的抗炎作用及其机制研究进展.药物评价研究():.()().():.():.():.:.():.():.郑洋杨娜娜杨静雯等.电针“足三里”及其腹部配穴对术后肠麻痹小鼠肠动力的影响.中国针灸():.():.():.:().():.高连印付修文谭勇等.加味小承气汤对慢性肝损伤大鼠肠源性内毒素血症的影响.中国中医药信息杂志():.():.():.王苹苹孔繁平陈学群等.低氧细胞应激的 信号通路.浙江大学学报(医学版)():.():.(本文编辑:梁丽)实用药物与临床 年第 卷第 期 .