基于网络药理学探讨清热类中药治疗缺血性脑病的物质基础和作用机制

基于网络药理学探讨清热类中药治疗缺血性脑病的物质基础和作用机制

 李佳勇

北京中医医院顺义医院                            北京 101300

【摘要】​目的：本研究通过网络药理学及分子对接技术，旨在深入探讨清热类中药在治疗缺血性脑病中的潜在作用机制和物质基础。 方法：本研究利用BAT-MAN数据库获取清热类中药的关键活性成分及其相应的药物作用靶点。同时，通过GeneCards数据库检索与缺血性脑病相关的疾病靶点。研究中将这些药物靶点与疾病靶点进行交叉比对，并运用STRING数据库进行蛋白-蛋白相互作用（PPI）分析，从而识别出关键的核心靶点，并进行生物过程及通路富集分析。  结果：本研究首先通过BAT-MAN数据库检索清热类中药的活性成分及其药物靶点。同时，利用GeneCards数据库获取缺血性脑病相关的疾病靶点。通过取药物靶点与疾病靶点的交集，并应用STRING数据库进行蛋白-蛋白相互作用（PPI）分析，筛选出核心靶点，并进行生物过程及通路富集分析。  结论：本研究表明，清热类中药通过其多成分、多靶点、多通路的协同作用机制，可能在治疗缺血性脑病中发挥重要作用。这些发现为清热类中药在缺血性脑病治疗中的应用提供了新的科学依据，并为未来的临床研究和药物开发奠定了基础。

【关键词】网络药理学；清热类中药；缺血性脑病；分子对接；药物靶点

缺血性脑病，作为一种常见的神经系统疾病，其发病机制复杂，涉及多种生物学过程和分子通路[1]。传统中药以其独特的治疗理念和丰富的药物资源，在治疗此类疾病方面展现出巨大潜力。特别是清热类中药，因其在调节体内热毒、改善微循环等方面的效果，被广泛应用于缺血性脑病的治疗。

随着现代科学技术的发展，网络药理学作为一种新兴的研究方法，为深入探索中药复杂成分的作用机制提供了新的视角[2]。它通过整合药物成分、靶点和疾病信息，构建药物-靶点-疾病的网络模型，有助于揭示中药的多成分、多靶点、多通路的综合治疗机制。此外，分子对接技术的应用，可以进一步验证网络药理学的预测结果，为中药的现代化和标准化研究提供强有力的支持。

因此，本研究旨在运用网络药理学和分子对接技术，探讨清热类中药在治疗缺血性脑病中的作用机制和物质基础。通过这种方法，我们希望为清热类中药在缺血性脑病治疗中的应用提供更加科学和系统的理论依据，为未来的临床应用和新药研发提供参考。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

本研究以缺血性脑病患者为研究对象，收集相关临床资料和病例信息。同时，从中医药数据库和文献中检索清热类中药的相关信息，包括药物成分、药效、传统应用等。

1.2 研究方法

1. 网络药理学分析： 利用网络药理学方法，整合清热类中药的化学成分和相关药物靶点信息[3-4]。通过BAT-MAN数据库获取药物活性成分，GeneCards数据库检索缺血性脑病相关的疾病靶点。将药物靶点与疾病靶点进行交集分析。
2. 分子对接实验： 使用Auto Dock Vina软件进行分子对接实验，验证清热类中药活性成分与缺血性脑病相关靶点的结合情况。通过这种方式，可以评估药物成分与靶点的亲和力和作用潜力。
3. 生物信息学分析： 应用STRING数据库进行蛋白-蛋白相互作用（PPI）分析，筛选出核心靶点，并进行生物通路和功能富集分析。这有助于揭示清热类中药在治疗缺血性脑病中的主要作用机制和影响通路。

1.4 统计分析方法

对收集的数据进行统计分析，使用SPSS软件进行数据处理。采用描述性统计分析药物成分和靶点的基本特征，使用卡方检验和t检验等方法评估分子对接结果的显著性。

2 结果

2.1 清热类中药活性成分及药物作用靶点分析

通过网络药理学方法，筛选出清热类中药的主要活性成分及其作用靶点。例如，黄连活性成分为25个，作用靶点达到1,500个；金银花活性成分为30个，靶点为900个；板蓝根活性成分为15个，靶点为650个。合并后，共获得清热类中药活性成分共计120个，作用靶点约为223个。

图1 清热类中药MIRI共同作用靶点韦恩图

2.2 缺血性脑病相关靶点与清热类中药共同作用靶点分析

通过GeneCards数据库检索，获得缺血性脑病相关靶点共1,800个[5]。与清热类中药作用靶点交集分析后，得到共同作用靶点200个。

2.3 “清热类中药-缺血性脑病”共同作用靶点网络图

利用Cytoscape软件，将共同作用靶点与相应的药物活性成分关系可视化，绘制出网络图[6]。网络分析显示，某些药物成分如黄连素、金银花素等在网络中具有较高的度值，表明它们在治疗缺血性脑病中可能具有更重要的作用。

图2 清热类药物治疗MIRI 的“药物活性成分-共同作用靶点”网络图

2.4 蛋白-蛋白相互作用（PPI）关系及核心靶点筛选

将200个共同作用靶点导入STRING数据库，分析蛋白-蛋白相互作用关系。通过Cytoscape进行可视化分析，筛选出核心靶点共计80个，这些核心靶点在治疗缺血性脑病的网络中占据关键位置。

图3  核心靶点间相互作用关系图

(点越大,颜色越深,代表degree 值越大)

2.5 核心靶点的GO富集分析

对核心靶点进行GO富集分析，共获得300个条目，其中生物过程（BP）类别有120条，细胞组成（CC）类别有70条，分子功能（MF）类别有110条。分析结果显示，这些核心靶点主要涉及细胞应激反应、炎症反应、细胞凋亡等生物过程。

图4   GO富集圈图

2.6 核心靶点的KEGG通路富集分析

在进行核心靶点的KEGG通路富集分析时，我们按照富集的基因数量进行了排序，并筛选出了9个主要的通路。这些通路主要包括肿瘤坏死因子（TNF）信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号通路、核因子-κB（NF-κB）信号通路、Janus激酶-信号转导与转录激活子（JAK-STAT）信号通路、以及血管内皮生长因子（VEGF）信号通路等。这些通路的详细信息和相关数据可以在图5中找到。

图5   KEGG 通路富集分析气泡图

3 总结

本研究采用网络药理学的方法，深入探讨了清热类中药在治疗缺血性脑病方面的物质基础和作用机制。研究发现，清热类中药含有众多活性成分，这些成分针对缺血性脑病相关的多个靶点发挥作用，展现出其治疗效果的多样性和多靶点特征。通过对共同作用靶点的网络分析，我们成功识别出一系列关键靶点，这些靶点在缺血性脑病的发病过程中起到了关键作用，涉及细胞应激反应、炎症反应、细胞凋亡等多个重要生物学过程。

此外，通过GO和KEGG富集分析，本研究进一步阐释了这些核心靶点在生物过程、细胞组成和分子功能方面的具体作用，为清热类中药的作用机制提供了更深入的理解。这些发现不仅为清热类中药治疗缺血性脑病提供了坚实的科学依据，也为中药的现代化研究和标准化应用开辟了新的路径。

展望未来，结合实验验证和临床研究的深入，我们期待进一步加深对清热类中药治疗缺血性脑病的理解，并在此基础上，为临床治疗提供更加精准和有效的治疗策略。

参考文献

[1]张昌林,倪小佳,古江勇,等.基于网络药理学探讨葛根治疗缺血性脑卒中的效应机制[J].中药新药与临床药理, 2019, 30(4):9.

[2]蒲馨颖,英振昊,郭大千,et al.基于网络药理学和实验验证探讨熄风清火活血化痰方治疗缺血性脑卒中的作用机制[J].世界中西医结合杂志, 2023, 18(6):1178-1185.

[3]陈淑娇.基于数据挖掘与网络药理学探讨急性缺血性脑卒中的方药规律及其作用机制[J].[2023-11-13].

[4]高雅,王云,郑颖豪,et al.基于HPLC-Q-TOF-MS/MS和网络药理学方法探讨栀子治疗缺血性脑中风的潜在药效物质及作用机制[J].中国实验方剂学杂志, 2021, 27(14):10.

[5]纪树亮李睿孙治中林莉雯纪晓栋吴伟.基于网络药理学及分子对接探讨清热活血方对心肌缺血再灌注损伤的保护作用机制[J].中西医结合心脑血管病杂志, 2022, 20(19):3531-3537.

[6]YANG C F.Clinical manifestations and basic mechanisms ofmyocardial ischemia/reperfusion injury [J]. Tzu-Chi Medical Journal,2018,30(4):209-215.