韓 波 黃 維 謝 欣 彭 成

(成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,中藥材標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,成都,611137)

有毒烏頭類中藥的毒效網(wǎng)絡(luò)整合分析:思路與方法

韓 波 黃 維 謝 欣 彭 成

(成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,中藥材標(biāo)準(zhǔn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,成都,611137)

中藥的有效性和安全性不僅是中醫(yī)藥傳承和發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也是中醫(yī)藥服務(wù)于世界人民健康事業(yè)的根本前提。因此多學(xué)科交叉融合、整合分析中藥毒效的物質(zhì)基礎(chǔ)、作用原理、毒效關(guān)系,揭示“有故無殞、中病即止”的科學(xué)內(nèi)涵,是中藥進(jìn)入國(guó)際醫(yī)藥市場(chǎng)亟待解決的關(guān)鍵問題。利用復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)研究中藥系統(tǒng)藥理學(xué)和系統(tǒng)毒理學(xué),構(gòu)建可靠的中藥藥效物質(zhì)作用靶標(biāo)相關(guān)的分子效應(yīng)和毒理學(xué)性質(zhì)網(wǎng)絡(luò),反映特定疾病狀態(tài)的相關(guān)生物實(shí)體的分子網(wǎng)絡(luò)及毒性機(jī)制,整合效應(yīng)物質(zhì)作用靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)與疾病生物網(wǎng)絡(luò),通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)和動(dòng)力學(xué)等方法分析“藥物-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)和“藥物-靶點(diǎn)-活性/毒性”網(wǎng)絡(luò)中有效物質(zhì)與疾病、成分與毒性的相互作用關(guān)系,檢識(shí)出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的靶點(diǎn)組合、通路組合、子網(wǎng)組合、藥物組合等,大大提高了中藥復(fù)雜藥效物質(zhì)的研究效率。作者主要基于其研究團(tuán)隊(duì)近年來開展的烏頭類中藥研究工作,重點(diǎn)介紹開展有毒中藥的毒效網(wǎng)絡(luò)整合分析研究的思路和方法。

有毒中藥;烏頭類中藥;毒效網(wǎng)絡(luò);系統(tǒng)毒理學(xué);網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)

安全性和有效性是藥物必備的核心要素,換言之即藥品的“毒”與“效”是藥品發(fā)現(xiàn)、研發(fā)和應(yīng)用的根本。中醫(yī)藥對(duì)中藥“毒”與“效”的認(rèn)識(shí)源遠(yuǎn)流長(zhǎng),是中華民族在長(zhǎng)期與疾病作斗爭(zhēng)的醫(yī)療實(shí)踐和現(xiàn)代藥理毒理研究過程中,逐漸形成的知識(shí)和技術(shù)體系。繼《吳普本草》最早于藥品下標(biāo)注“毒性”后,歷代本草著作在其各藥物條目下,通常有“有毒”或“無毒”的記載,或按大毒、有毒、小毒或微毒以標(biāo)注其毒性的大小,以保證用藥安全。目前,有毒中藥是指藥性峻猛,對(duì)機(jī)體有毒性或不良反應(yīng),安全劑量小,用之不當(dāng)或藥量稍超,即可對(duì)機(jī)體產(chǎn)生危害的一類中藥。雖然中醫(yī)藥對(duì)有毒中藥的安全應(yīng)用有獨(dú)到的認(rèn)識(shí),中醫(yī)古籍和中藥主流本草中記載了許多“毒藥”“毒性”、有毒中藥毒性分級(jí)、藥材品種、藥材品質(zhì)、炮制制劑、劑量大小、給藥途徑、服藥方法、對(duì)證用藥、合理配伍、患者個(gè)體差異等方面的理論知識(shí)和臨床應(yīng)用實(shí)踐,已形成中藥毒性理論和有效控制有毒中藥毒性的方法體系。但繼比利時(shí)中藥減肥事件、新加坡黃連事件、日本柴胡事件、英國(guó)千柏鼻炎片和復(fù)方蘆薈膠囊事件、馬兜鈴酸事件、魚腥草注射液事件、何首烏事件之后,中藥材熏硫、漢森制藥“檳榔入藥”、云南白藥與“烏頭堿”、同仁堂多種中成藥含重金屬等成為國(guó)內(nèi)外公眾關(guān)注的熱點(diǎn),中藥的安全性和有效性備受質(zhì)疑[1]。

自古有云:“藥以治病,因毒為能”,“藥未有不偏者也,以偏救偏,故名曰藥”。砒霜、附子毒藥救人,人參雖補(bǔ)也能傷身。由此可見效與毒是辨證統(tǒng)一。有毒中藥在治療某些疑難疾病方面,效力強(qiáng),取效甚捷,為歷代醫(yī)家所習(xí)用?，F(xiàn)代中醫(yī)師也常將其用于腫瘤、風(fēng)濕病等疑難重癥及雜癥的治療,療效奇特。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代的到來,以及基礎(chǔ)生命科學(xué)新技術(shù)在中藥學(xué)科中不斷滲透融合,基于系統(tǒng)毒理學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究思路及手段,融合組學(xué)技術(shù),從而系統(tǒng)闡釋中藥的毒效關(guān)系,科學(xué)總結(jié)有毒中藥的作用規(guī)律,整合分析有毒中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制,闡明有毒性中藥治療疑難重癥的毒效機(jī)制,對(duì)于實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化具有重要意義。

1 基于系統(tǒng)毒理學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)開展烏頭類中藥毒效網(wǎng)絡(luò)的整合分析的思路

系統(tǒng)毒理學(xué)是伴隨著系統(tǒng)生物學(xué)和高通量分子檢測(cè)技術(shù)而發(fā)展起來的學(xué)科,是通過整合分子、細(xì)胞、組織等不同研究層次的高通量信息,系統(tǒng)研究外源性化學(xué)物和環(huán)境應(yīng)激等與機(jī)體相互作用的科學(xué)[2]。系統(tǒng)毒理學(xué)主要包括毒理組學(xué)技術(shù)及計(jì)算系統(tǒng)毒理學(xué)兩部分,而計(jì)算系統(tǒng)毒理學(xué)旨在整合毒理組學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),構(gòu)建多水平、多尺度的預(yù)測(cè)模型,定量評(píng)估化合物的安全性。計(jì)算系統(tǒng)毒理學(xué)雖然起步不久,但建立的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)模擬和有害結(jié)局路徑等研究方法,在全面解析毒理學(xué)機(jī)制、發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物及化合物安全性綜合評(píng)估等方面已表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[3]。其研究思路與方法,特別適合“毒性物質(zhì)基礎(chǔ)多樣-毒作用機(jī)制復(fù)雜-增效減毒方法多種”的有毒性中藥的系統(tǒng)研究。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是以藥物、靶點(diǎn)與疾病間相互作用的整體性和系統(tǒng)性為出發(fā)點(diǎn),利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型表達(dá)和分析研究藥物-靶點(diǎn)-疾病的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在方法學(xué)上整體性、系統(tǒng)性的特點(diǎn)與中醫(yī)藥整體觀、辨證論治的原則不謀而合,且能夠從分子水平和系統(tǒng)層次解析中藥藥效的科學(xué)內(nèi)涵。中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)主要是評(píng)價(jià)中藥的多個(gè)靶點(diǎn)的協(xié)同作用對(duì)疾病相關(guān)分子網(wǎng)絡(luò)的綜合影響?；谏锓肿泳W(wǎng)絡(luò)的中藥藥理學(xué)研究路線通常包括:1)探索活性成分的作用靶標(biāo);2)明確中藥所治療疾病的相關(guān)基因,并構(gòu)建疾病網(wǎng)絡(luò);3)整合并完善藥物-靶點(diǎn)-疾病,闡釋中藥多成分、多靶點(diǎn)、多途徑、多層次的協(xié)同作用規(guī)律。

通過構(gòu)建的藥物“成分-靶點(diǎn)-活性”網(wǎng)絡(luò)和“成分-靶點(diǎn)-毒性”網(wǎng)絡(luò)的整合分析,系統(tǒng)闡述有毒烏頭類中藥在臨床上“治療心力衰竭與心臟毒性”“治療風(fēng)濕痹痛與神經(jīng)毒性”“治療妊娠疾病與胚胎毒性”3個(gè)層面上的系統(tǒng)作用規(guī)律,揭示毒效整合作用的科學(xué)內(nèi)涵。

2 毒效網(wǎng)絡(luò)的整合分析的研究方法及關(guān)鍵技術(shù)

利用復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)研究中藥系統(tǒng)藥理學(xué)和系統(tǒng)毒理學(xué),構(gòu)建可靠的中藥藥效物質(zhì)作用靶標(biāo)相關(guān)的分子效應(yīng)和毒理學(xué)性質(zhì)網(wǎng)絡(luò),反映特定疾病狀態(tài)的相關(guān)生物實(shí)體的分子網(wǎng)絡(luò)及毒性機(jī)制,整合效應(yīng)物質(zhì)作用靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)與疾病生物網(wǎng)絡(luò),通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)和動(dòng)力學(xué)等方法分析“藥物-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)和“藥物-靶點(diǎn)-活性/毒性”網(wǎng)絡(luò)中有效物質(zhì)與疾病、成分與毒性的相互作用關(guān)系,檢識(shí)出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的靶點(diǎn)組合、通路組合、子網(wǎng)組合、藥物組合等,最終對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其基礎(chǔ)技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫檢索、藥效物質(zhì)的研究、計(jì)算機(jī)虛擬計(jì)算及高通量組學(xué)數(shù)據(jù)分析等。

2.1 烏頭類中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究 毛茛科(Ranuculaceae)烏頭屬(Aconitum L.)植物全世界約有300余種。烏頭屬植物雖然具有很強(qiáng)地毒性,但由于其顯著的藥理作用,越來越受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。《中華人民共和國(guó)藥典》所收錄的烏頭屬中藥主要有川烏、草烏及附子,具有止痛、抗炎、局部麻醉、強(qiáng)心、退熱等作用,臨床上可用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、跌打損傷、神經(jīng)性疼痛、休克等[4-6]。

圖2 烏頭類生物堿

烏頭屬藥材中含有多種化學(xué)成分,主要成分為二萜生物堿,是烏頭屬藥材的有效成分,又是最主要的毒性成分,包括C18型二萜生物堿、C19型二萜生物堿、C20型二萜生物堿及雙二萜生物堿(圖2)。在C19二萜類生物堿中的烏頭堿-牛扁堿型研究較多,其母核按C3、C8及C14位取代基結(jié)構(gòu)的不同,又分為三酯型生物堿、雙酯型生物堿、單酯型生物堿和醇胺型生物堿。目前,對(duì)于烏頭屬構(gòu)效關(guān)系的研究主要集中在C18及C19型二萜生物堿。

2.1.1 烏頭屬有效成分與鎮(zhèn)痛活性的構(gòu)效關(guān)系 自1981年起,就有學(xué)者開始研究烏頭屬植物的C18及C19二萜型生物堿的鎮(zhèn)痛活性。在所研究的化合物中,3-乙酰烏頭堿(3-acetylaconitine)、拉普烏頭堿(Lappaconitine)、粗頸烏頭堿 A(CrassicaulineA)、草烏甲素 A(Bulleyaconitine A)已經(jīng)表現(xiàn)出顯著的鎮(zhèn)痛活性,并且以應(yīng)用于臨床[7-11]。二萜類生物堿的鎮(zhèn)痛機(jī)制與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞膜Na+通道有關(guān)。根據(jù)對(duì)電壓依賴Na+通道的作用方式不同,具鎮(zhèn)痛作用的二萜生物堿分為3類:雙酯型(如烏頭堿、中烏頭堿、3-乙酰烏頭堿)對(duì)Na+通道結(jié)合位點(diǎn)2具有高親和力,激活電壓依賴性Na+通道導(dǎo)致去極化最終抑制疼痛傳導(dǎo);單酯型(如高烏甲素,N-去乙酰高烏甲素)能抑制Na+通道,具有鎮(zhèn)痛和抗癲癇作用;胺醇類由于失去了與Na+通道結(jié)合位點(diǎn)的苯甲酰酯基,鎮(zhèn)痛作用較弱。唐希燦等[12]通過對(duì)烏頭堿、3-乙酰烏頭堿和草烏甲素的鎮(zhèn)痛活性和毒性比較發(fā)現(xiàn),3位羥基的引入使鎮(zhèn)痛活性增大,毒性也增大;而羥基乙?；山档投拘院玩?zhèn)痛活性,但后者的下降幅度較小而加大了治療指數(shù)。同時(shí)發(fā)現(xiàn),8位、14位酯基的改變對(duì)活性和毒性的影響也很大,具有8、14位雙酯的烏頭堿毒性最大,而水解掉一個(gè)酯基變成單酯基化合物則毒性大大降低而鎮(zhèn)痛活性下降較小。Jutta Friese等[13]通過對(duì)一些高親和性生物堿和低親和性生物堿鎮(zhèn)痛活性以及毒性比較發(fā)現(xiàn),雙酯型二萜生物堿使神經(jīng)突觸鈉離子流以及鈣離子流增加(EC50,3 μM),鎮(zhèn)痛活性較強(qiáng)(ED50,25 μM),并可導(dǎo)致心率失常,有較大毒性(LD50,70 μg/kg)。單酯型和醇胺型二萜生物堿則減少鈣離子流,使心率降低且鎮(zhèn)痛活性較低(ED50,20 mg/kg),毒性也較低(LD50,30 mg/kg)。這也表明C-8位的乙氧基取代及C14位的芳香酯基取代對(duì)于鎮(zhèn)痛作用是重要的。Angélica M.Bello-Ramírez等[14]運(yùn)用了QSAR分析了烏頭屬植物根中已證明具有鎮(zhèn)痛活性的生物堿的結(jié)構(gòu)與活性之間的構(gòu)效關(guān)系。認(rèn)為在C-14位連接芳酯基或芳酰基的鎮(zhèn)痛活性強(qiáng)于在C-4位連接芳酯基的活性。其次,在芳香環(huán)上的C-5位的反應(yīng)活性系數(shù)對(duì)于鎮(zhèn)痛活性來說是一個(gè)最重要的因子。通過對(duì)3種二萜類烏頭屬生物堿高烏甲素(Lappaconitine)、滇烏頭堿(Yunaconitine)和粗頸烏頭堿(Crassicauline)的鎮(zhèn)痛活性進(jìn)行比較,Jianli Wang等認(rèn)為A環(huán)三價(jià)氮離子、8位碳連接的乙酰氧基或羥乙基、14位碳的芳香酯基以及D環(huán)的飽和度為影響該類生物堿鎮(zhèn)痛活性的重要因素[15]。

2.1.2 烏頭屬中藥成分與抗炎活性的構(gòu)效關(guān)系 目前,關(guān)于烏頭屬中藥成分的抗炎構(gòu)效關(guān)系的研究很少,只能通過已證明有明顯抗炎活性的化合物的結(jié)構(gòu)來推測(cè)與療效相對(duì)應(yīng)的必須結(jié)構(gòu)。由于煎煮,使得烏頭堿、中烏頭堿、次烏頭堿含量降低。然而,它們的水解產(chǎn)物,如苯甲酰烏頭堿、苯甲酰中烏頭堿、苯甲酰次烏頭堿含量相對(duì)較高,且實(shí)驗(yàn)表明具有顯著的抗炎活性[16-20],說明水解產(chǎn)物的抗炎活性強(qiáng)于原形烏頭型生物堿,即烏頭屬有效成分的抗炎活性可能與C-8位的乙酰氧基以及酯基的碳鏈長(zhǎng)度以及不飽和度有關(guān)。

2.1.3 烏頭屬中藥成分與局部麻醉活性的構(gòu)效關(guān)系 Angélica M.Bello-Ramírez等[21]應(yīng)用QSAR探討了烏頭型生物堿與局部麻醉之間的關(guān)系。研究認(rèn)為,烏頭型生物堿的局部麻醉作用的構(gòu)效不同于鎮(zhèn)痛作用的結(jié)構(gòu)特征,在C-14位上連接芳酯基最具有局部麻醉活性,而C-4位連接此基團(tuán)則活性相對(duì)較弱。此外,烏頭型生物堿的局部麻醉活性的ED50與分子量、核-核之間的排斥能量、空間的能量等具有顯著的聯(lián)系。其中,分子量是最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù),與其正相關(guān);其次是芳香環(huán)上C-5′及C-2′的反應(yīng)活性指數(shù),與其負(fù)相關(guān)。

2.1.4 烏頭屬中藥成分與毒性的構(gòu)效關(guān)系 研究表明,雙酯型烏頭堿類成分經(jīng)水解轉(zhuǎn)變?yōu)閱熙バ蜑躅^堿類,毒性減為雙酯型烏頭堿的1/200,繼續(xù)水解為胺醇類堿,毒性為雙酯型烏頭堿的1/2 000,毒性與其結(jié)構(gòu)關(guān)系極為密切,且療效也存在巨大差異,與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)也密切相關(guān),故研究效應(yīng)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系對(duì)減毒增效具有十分重要的價(jià)值[22]。Angélica M等[23]對(duì)烏頭型生物堿的結(jié)構(gòu)特征及毒性(LD50)之間的關(guān)系進(jìn)行了QSAR分析,他們把這些生物堿分成2組(圖3),組一為在C-14為連接芳?；蚍减セ?如滇烏頭堿(Yunaconitine)、烏頭堿(Aconitine)、3-乙?；鶠躅^堿(3-acetyl aconitine)等;組二為在C-4位連有芳酯基,如高烏甲素(Lappaconitine)、N-去乙酰高烏頭堿(N-deacetyllappaconitine)等。發(fā)現(xiàn)組一的LD50顯著低于組二,即在C-14位連有芳酰基或芳酯基毒性強(qiáng)于在C-4位連有芳酯基的烏頭型生物堿(表1)。表明C-14上連有的芳?；蚍减セ鶎?duì)毒性來說是很重要的。

圖3 Angélica M研究中被分為兩類的烏頭類生物堿

周遠(yuǎn)鵬的研究顯示,不含14位芳酯基的Pseudaconine和Pentaacetylaconine不會(huì)引起心律失常,且苯甲酰烏頭堿(benzoylaconine)毒性低于烏頭堿(aconitine)200倍[24]。進(jìn)一步說明了14位碳的芳酯基為烏頭類生物堿的重要毒性基團(tuán)。唐希燦等對(duì)烏頭堿、3-乙酰烏頭堿和草烏甲素的毒性進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)引入3位羥基可增加毒性,而對(duì)此羥基進(jìn)行乙酰化可降低毒性,且下降幅度較鎮(zhèn)痛活性下降大,因而增加了治療指數(shù)[25]。8位、14位酯基的改變對(duì)活性和毒性的影響也很大,具有8、14位雙酯的烏頭堿毒性最大,而水解掉一個(gè)酯基變成單酯基化合物則毒性大大降低而鎮(zhèn)痛活性下降較小[26]。

Malakhat A.Turabekova等[27]運(yùn)用GA-MLRA技術(shù)對(duì)19種烏頭屬和翠雀屬生物堿進(jìn)行了QSAR分析,結(jié)果顯示,化合物特征結(jié)構(gòu)中羰基的數(shù)量在生物堿活性中起著決定性的作用,同時(shí)決定著氫鍵形成能力。毒性的增加由參與氫鍵的原子數(shù)量決定,而不是大型基團(tuán)的增加。這一研究表明分子量越大、疏水性越強(qiáng)、氮原子形成分子內(nèi)氫鍵能力越強(qiáng),該烏頭類生物堿毒性越低,同時(shí)也進(jìn)一步證實(shí)了烏頭類生物堿是在Na+通道與受體結(jié)合,氫鍵在結(jié)合過程中發(fā)揮著重要作用。洪波等[28]采用密度泛函理論B3LYP/6-31G方法,對(duì)附子中的9種生物堿類成分進(jìn)行了量子化學(xué)理論研究,討論了該類生物堿的結(jié)構(gòu)和毒的關(guān)系。研究認(rèn)為,C-8位及C-14位上的酯基,特別是C-14上的Ph COO-在水解的過程中所發(fā)生的變化,影響了分子的構(gòu)型、電荷分布、前線分子軌道等性質(zhì),使分子與受體的作用減弱,從而使毒性降低。

表1 兩類烏頭類生物堿的毒性及其特征結(jié)構(gòu)的關(guān)系

本課題組采用微量熱法,研究3種烏頭類雙酯型生物堿對(duì)嗜熱四膜蟲生長(zhǎng)的毒性效應(yīng)。在不同給藥條件下,以表達(dá)功率-時(shí)間曲線(熱譜曲線)的特征參數(shù)生長(zhǎng)速率常數(shù)(k)、半數(shù)抑制濃度(IC50)、最大輸出功率(Pmax)及達(dá)峰時(shí)間(tp)和總產(chǎn)熱量(Qt)為指標(biāo),對(duì)嗜熱四膜蟲生長(zhǎng)代謝程度進(jìn)行客觀地量化評(píng)價(jià)。由半抑制濃度IC50得到3種烏頭類雙酯型生物堿毒性的大小順序:烏頭堿>新烏頭堿>次烏頭堿。構(gòu)效關(guān)系研究表明,在烏頭類雙酯型生物堿C(3)上引入羥基(OH)以及N原子上引入乙基(CH2CH3)更有助于增加雙酯型生物堿的毒性作用[29]。

2.2 基于系統(tǒng)毒理學(xué)研究中藥的毒性作用網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)毒理學(xué)旨在采用人源細(xì)胞系、細(xì)胞組分進(jìn)行體外高通量篩選實(shí)驗(yàn),整合計(jì)算預(yù)測(cè)模型,直接測(cè)試和模擬人體環(huán)境。其中主要的研究方法:通過生物信息學(xué)和計(jì)算毒理學(xué)技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)毒理學(xué)的研究參數(shù),建立“藥物-靶點(diǎn)-毒性”網(wǎng)絡(luò)模型推測(cè)各要素之間相互關(guān)系,并對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,從而研究中藥的毒理學(xué)性質(zhì)及致毒機(jī)制等,為藥物的安全性評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

2.2.1 利用系統(tǒng)毒理學(xué)開展中藥的毒性作用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù) 構(gòu)建毒性作用網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)工具主要包含數(shù)據(jù)庫、毒性預(yù)測(cè)工具和網(wǎng)絡(luò)可視化及分析軟件。

目前,可用于毒性作用網(wǎng)絡(luò)研究的相關(guān)數(shù)據(jù)庫主要有CTD,TOXNET,NTP,RTECS等。CTD(comparativetoxicogenomics database)[30]提供了環(huán)境化合物影響人類健康的數(shù)據(jù)信息,首次為全世界研究人員提供了多種毒理學(xué)信息,包括不同類型分子的毒理學(xué)數(shù)據(jù)以及來自各種生物體的毒理學(xué)數(shù)據(jù)等。TOXNET提供了一組毒性有關(guān)的數(shù)據(jù)庫,包括HSDB,IRIS,GENE-TOX,CCRIS等。其中,HSDB(hazardoussubstances data bank)主要提供人和動(dòng)物相關(guān)的毒性方面的數(shù)據(jù)等;IRIS(integrated risk information system)主要提供人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)數(shù)據(jù),如危害辯識(shí)、藥物劑量反應(yīng)評(píng)估等;GENE-TOX主要提供生化誘變測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù);CCRIS(chemical carcinogenesis research information system)主要提供化合物致癌性、誘變性等數(shù)據(jù)信息。NTP(national toxicology program)是由美國(guó)DHHS(Department of Health and HumanServices)于1978年創(chuàng)建,已為諸多化學(xué)品或藥物提供了系統(tǒng)的短期毒性、器官毒和三致等基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。RTECS(theregistry of toxic effects of chemical substances)是一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫,涵蓋了大量(超過130 000種)化合物的毒性信息,包括急性毒性、多劑量毒性、遺傳毒性、致癌性、生殖毒性、皮膚和眼睛刺激等[31]。

可用于毒性預(yù)測(cè)的工具主要有TOPKAT,HazardExpert,DEREK,M-CASE,ToxSYS等。TOPKAT(www.accelrys.com)由Accelrys公司開發(fā),主要預(yù)測(cè)外源物質(zhì)的致突變性、致癌性、敏感性、刺激性等。HazardExpert(www.compudrug.com)由Compudrug公司開發(fā),主要預(yù)測(cè)外源物質(zhì)的致突變性、致癌性、致畸性、皮膚敏感性、刺激性、免疫毒性、神經(jīng)毒性等。DEREK(www.chem.leeds.ac.uk)由Lhasa Limited公司開發(fā),主要預(yù)測(cè)外源物質(zhì)的致突變性、致癌性、致畸性、刺激性、神經(jīng)毒性、甲狀腺毒性、呼吸敏感性和皮膚敏感性等。M-CASE(www.multicase.com)由Multicase公司開發(fā),主要預(yù)測(cè)外源物質(zhì)的致癌性、致畸性、刺激性、短期毒性等。ToxSYS(www.scivision.com)由SciVision公司開發(fā),主要預(yù)測(cè)外源物質(zhì)的致突變性、急性毒性等。

網(wǎng)絡(luò)可視化工具可以把難以理解的關(guān)系表變得容易觀察和分析的網(wǎng)絡(luò)圖,網(wǎng)絡(luò)分析工具則用于對(duì)已建成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)鋵W(xué)等分析,以挖掘出隱含的知識(shí)、規(guī)律和新的知識(shí)。一般而言,網(wǎng)絡(luò)可視化和網(wǎng)絡(luò)分析工具大多集成在同一軟件中,以方便研究。該技術(shù)是指應(yīng)用可視化工具,將聯(lián)系表反映成一張相互聯(lián)系的可視網(wǎng)絡(luò)的過程。一般分為2個(gè)階段:①豐富網(wǎng)絡(luò)屬性,通過增添網(wǎng)絡(luò)本身、節(jié)點(diǎn)及連接的屬性,使節(jié)點(diǎn)聯(lián)系表擴(kuò)展為包含豐富信息的網(wǎng)絡(luò);②網(wǎng)絡(luò)描述,通過豐富的特征描述手段,使網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)更加直觀。目前,應(yīng)用較為廣泛的網(wǎng)絡(luò)可視化及分析軟件有Cytoscape,GUESS,Pajek等[32]。

2.2.1.1 基于CTD的藥-靶-毒性網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 美國(guó)比較毒理基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(Comparative Toxicogenomics Database,CTD)(http://ctdbase.org/)是一個(gè)由環(huán)境科學(xué)家和毒理學(xué)家手工創(chuàng)建的與毒理基因組學(xué)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)庫,目前數(shù)據(jù)庫中包含超過百萬條化合物基因疾病關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù),包括文獻(xiàn)報(bào)道的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算推理的數(shù)據(jù)。CTD中收集了目前成熟的3個(gè)2部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),包括化合物-基因相互作用(Chemical-Gene Interactions,CGI)、化合物-疾病關(guān)聯(lián)性(Chemical-Disease Associations,CDA)和基因-疾病關(guān)聯(lián)性(Gene-Disease Associations,GDA)用于計(jì)算系統(tǒng)毒理學(xué)方法的發(fā)展和模型構(gòu)建。Davis等[33]運(yùn)用CTD的導(dǎo)出和批量處理工具下載砷類化合物和基因的交互作用,分析基因序列以獲得分子間相互作用,KEGG通路注釋,并推斷疾病關(guān)系。CTD從文獻(xiàn)中得到了21個(gè)不同砷類化合物和1456個(gè)基因和蛋白的2738種治療關(guān)系,揭示了暴露在砷類化合物下時(shí)受影響的生理學(xué)功能和分子網(wǎng)絡(luò),包括應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期和具體的蛋白信號(hào)通路。整合砷類化合物-基因數(shù)據(jù)和基因疾病數(shù)據(jù)得到了可能與砷暴露相關(guān)的疾病清單和可能解釋這種關(guān)聯(lián)的基因。結(jié)果表明CTD數(shù)據(jù)整合和管理策略能夠揭示了環(huán)境化合物的作用機(jī)制,并為發(fā)展環(huán)境性疾病致病原下的分子機(jī)制假說奠定基礎(chǔ)。針對(duì)有關(guān)砷類化合物分子響應(yīng)的文獻(xiàn)報(bào)道,CTD將其與能夠幫助建立“化合物-基因-疾病”網(wǎng)絡(luò)的附加策劃數(shù)據(jù)集相整合,為考察砷相關(guān)疾病和毒性的分子基礎(chǔ)提供證據(jù)。

此外,CTD通過收集化合物和基因,基因和疾病,疾病和化合物之間相互關(guān)系的數(shù)據(jù),建立起化合物-基因-疾病的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。研究者不僅可以在數(shù)據(jù)庫中找到數(shù)據(jù),而且還可以從中推導(dǎo)出新的信息[34]。Allan等[35]還繼續(xù)開發(fā)了新的工具來幫助研究者更好地使用CTD數(shù)據(jù)庫。不僅如此,如果從細(xì)胞信號(hào)通路的角度入手,撇開單個(gè)基因的表達(dá)變化差異,而關(guān)注與信號(hào)通路的整體變化的比較分析,在某些研究中取得了更好的效果。這些成果使得毒理基因組學(xué)的研究向系統(tǒng)化前進(jìn)了一大步。此類分析適用于任何環(huán)境性化合物或治療性藥物的毒性網(wǎng)絡(luò)研究,中藥毒性成分也不例外。

2.2.1.2 基于MetaADEDB的藥-靶-毒性網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 藥物不良反應(yīng)的預(yù)測(cè)和識(shí)別在發(fā)展個(gè)性化診療中十分重要。許多不良反應(yīng)在臨床試用階段并未被發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致被批準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的不良發(fā)病率和死亡率在全世界都很常見。因此綜合性計(jì)算可得的藥物不良反應(yīng)數(shù)據(jù)庫(Comprehensive Computer-available ADEs Database,MetaADEDB)應(yīng)運(yùn)而生。MetaADEDB是由整合CTD、SIDER和OFFSIDES而得到的,能夠?qū)? 060個(gè)化合物(其中包含超過1 300個(gè)FDA批準(zhǔn)的藥物和試驗(yàn)藥物)和13 256種藥物不良反應(yīng)聯(lián)系起來。MetaADEDB中的所有藥物和疾病都由醫(yī)學(xué)主標(biāo)題和統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語言系統(tǒng)詞匯進(jìn)行標(biāo)注。目前已有527 216個(gè)藥物-藥物不良反應(yīng)關(guān)聯(lián)運(yùn)用MetaADEDB建立,研究者可運(yùn)用藥物名稱、藥物不良反應(yīng)名稱、醫(yī)學(xué)主題詞以及統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語言系統(tǒng)標(biāo)識(shí)符和相似性搜索在MetaADEDB搜索特定的藥物-藥物不良反應(yīng)相關(guān)性。Tang等[36]以MetaADEDB為基礎(chǔ),發(fā)展了預(yù)測(cè)能力可與結(jié)構(gòu)相似性推斷(Structural Similarity Inference,DSSI)方法和藥物治療作用相似性推斷(Drug Therapeutic Similarity Inference,DTSI)方法比較肩的藥物不良反應(yīng)相似性推斷(Drug Side Effect Similarity Inference,DSESI)方法,在由621個(gè)批準(zhǔn)藥物和893個(gè)靶蛋白連接而成的已知“藥物-靶點(diǎn)”相互作用(Drug Target Interaction,DTI)網(wǎng)絡(luò)對(duì)7個(gè)批準(zhǔn)藥物進(jìn)行藥物-靶點(diǎn)的預(yù)測(cè)。發(fā)現(xiàn)了關(guān)于多巴酚丁胺、菲洛特羅、酮替芬、洛沙平、曲馬多、匹莫齊特、舍曲林7種藥物的共44對(duì)新預(yù)測(cè)的DTI組合,其中7組DTI組合在已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。

此外,“藥物-靶點(diǎn)”和“靶點(diǎn)-不良反應(yīng)”關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)可視化可以為市售藥物提供新的作用機(jī)制(Mechanism-of-action,MOA)。在個(gè)案研究中,“藥物-靶點(diǎn)”關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)可視化和脫靶的不良反應(yīng)關(guān)聯(lián)為3種抗精神病藥物(菲洛特羅、匹莫齊特、洛沙平)提供了新的作用機(jī)制。

圖4 7種批準(zhǔn)藥物的DTI組合

圖5 利用Cytoscape軟件包制作的3種藥物脫靶不良反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

2.2.1.3 毒性作用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用 毒性作用網(wǎng)絡(luò)通過基因、蛋白、化合物和毒性反應(yīng)之間的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,可在復(fù)雜體系中尋找毒性物質(zhì)、預(yù)測(cè)已知化合物的不良反應(yīng),為解釋其致毒機(jī)制提供有價(jià)值的信息。毒性作用網(wǎng)絡(luò)在中藥研究中可以有以下幾方面的應(yīng)用[37]。1)尋找單味中藥或方劑中的潛在致毒成分:隨著中藥臨床應(yīng)用的增加,其不良反應(yīng)報(bào)道亦逐年增多。然而,受限于中藥化學(xué)組成的復(fù)雜性,目前仍缺乏有效辨識(shí)其致毒組分或成分的方法。網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)的提出為該問題的解決提供了新的思路。例如,根據(jù)某些毒性反應(yīng)(或不良反應(yīng))相關(guān)的毒性化合物結(jié)構(gòu)的相似性可構(gòu)建化合物-化合物網(wǎng)絡(luò),再在所建網(wǎng)絡(luò)中加入結(jié)構(gòu)明確的中藥成分,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析,與已知毒性化合物處于同一子簇的中藥成分可能就是該藥材的潛在毒性成分。對(duì)經(jīng)體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)的毒性成分,應(yīng)當(dāng)在中藥制劑中嚴(yán)格控制這些化合物的含量,并在臨床上謹(jǐn)慎使用含有這些成分的中藥。2)闡述有毒中藥或方劑的致毒機(jī)制:古人對(duì)有毒中藥的安全應(yīng)用已有獨(dú)特的見解,中醫(yī)古籍中也記載了許多有關(guān)有毒中藥(按其毒性強(qiáng)弱分為大毒、有毒以及小毒中藥)方面的理論知識(shí)和臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),逐漸形成了中藥毒性理論和有效控制有毒中藥毒性相關(guān)的方法體系,但關(guān)于有毒中藥的致毒機(jī)制尚未進(jìn)行詮釋。因此,揭示有毒中藥的致毒機(jī)制可為合理使用有毒中藥提供科學(xué)數(shù)據(jù)。有研究表明,中藥的毒性作用很可能也是通過多途徑、多靶點(diǎn)起作用,而解釋這種復(fù)雜毒性機(jī)制正是網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)的優(yōu)勢(shì)所在。如,可針對(duì)重要的毒性靶器官,從相關(guān)數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)中抽取整理中藥、蛋白、基因、毒性反應(yīng)等相關(guān)信息,采用前述軟件構(gòu)建有毒中藥-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而對(duì)所建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)分析,闡明有毒中藥的可能致毒機(jī)制。3)詮釋中藥配伍禁忌理論科學(xué)內(nèi)涵:“十八反”“十九畏”等配伍禁忌理論是中藥臨床使用的重要指導(dǎo)原則,但其科學(xué)內(nèi)涵尚未得到完全詮釋。如“甘草反甘遂”的研究實(shí)例表明[38],當(dāng)甘草、甘遂2種藥合用時(shí),毒性的大小主要取決于甘草與甘遂的用量比例:當(dāng)甘草的用量相等或大于甘遂的用量時(shí),所產(chǎn)生的毒性相對(duì)2味藥單用時(shí)所產(chǎn)生的毒性作用大;而“烏頭反貝母與半夏”的研究實(shí)例表明,烏頭配伍半夏、貝母后毒性增加并不大[39]。顯然,“十八反”和“十九畏”的現(xiàn)象,還有待進(jìn)一步深入研究,探討相畏和相反現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)制和規(guī)律。網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)為“十八反”和“十九畏”等傳統(tǒng)中醫(yī)配伍禁忌理論現(xiàn)代研究提供了新的思路。以“甘草反甘遂”為例,可通過文獻(xiàn)整理、數(shù)據(jù)庫查找、實(shí)驗(yàn)研究甚至計(jì)算預(yù)測(cè)等方法收集由甘草或甘遂引起的毒性反應(yīng)的相關(guān)蛋白、基因等,構(gòu)建蛋白-蛋白網(wǎng)絡(luò)、基因-基因網(wǎng)絡(luò)或基因-蛋白網(wǎng)絡(luò);其次,收集2味中藥(甘草和甘遂)所包含的盡可能全的成分;再者,通過網(wǎng)絡(luò)的方法構(gòu)建這2味中藥相關(guān)成分的化合物-蛋白網(wǎng)絡(luò)、化合物-基因網(wǎng)絡(luò)或化合物-蛋白-基因網(wǎng)絡(luò);最后,通過網(wǎng)絡(luò)分析推測(cè)2味中藥“相反”的作用的致毒機(jī)制。4)解釋中西藥相互作用:目前,中西藥結(jié)合治療復(fù)雜疾病的現(xiàn)象越來越普遍。合理的配伍有益于疾病的治療,而不合理的配伍,則會(huì)帶來許多不良反應(yīng)與配伍禁忌。有些中西藥均具有較強(qiáng)的藥理作用,合用后藥理作用相互加強(qiáng)產(chǎn)生不良反應(yīng)。如強(qiáng)心苷有較強(qiáng)的藥理效應(yīng),過量會(huì)引起中毒。因此,蟾酥、夾竹桃等含強(qiáng)心苷成分的中藥及其制劑不宜與強(qiáng)心苷類西藥合用[40]。與前述中藥配伍禁忌研究類似,同樣可以使用毒性作用網(wǎng)絡(luò)的研究方法,通過構(gòu)建化合物-蛋白網(wǎng)絡(luò)、化合物-基因網(wǎng)絡(luò)或化合物-蛋白-基因網(wǎng)絡(luò),通過系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)聯(lián)合用藥產(chǎn)生不良反應(yīng)的原因進(jìn)行科學(xué)的解釋。

2.3 基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥的活性作用網(wǎng)絡(luò) 中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)主要是評(píng)價(jià)中藥的多個(gè)靶點(diǎn)的協(xié)同作用對(duì)疾病相關(guān)分子網(wǎng)絡(luò)的綜合影響問題。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法包括:1)憑借公共的開放數(shù)據(jù)庫,模擬研究目標(biāo)成分的分子網(wǎng)絡(luò)模型,用于闡釋和預(yù)測(cè)成分-靶標(biāo)的相互作用規(guī)律;2)借助蛋白組學(xué)、基因組學(xué)及高內(nèi)涵/高通量篩選手段,獲得海量數(shù)據(jù)后運(yùn)用生物信息學(xué)進(jìn)行分析,構(gòu)建擬研究目標(biāo)成分-靶標(biāo)-疾病的分子網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而解析目標(biāo)藥效物質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制?；谏锓肿泳W(wǎng)絡(luò)的中藥藥理學(xué)研究路線通常包括:1)探索活性成分的作用靶標(biāo);2)明確中藥所治療疾病的相關(guān)基因,并構(gòu)建疾病網(wǎng)絡(luò);3)整合并完善藥物-靶點(diǎn)-疾病,闡釋中藥多成分、多靶點(diǎn)、多途徑、多層次的協(xié)同作用規(guī)律。常用的分子網(wǎng)絡(luò)歸為3大類:1)藥物組(drugome)網(wǎng)絡(luò),可用于預(yù)測(cè)脫靶效應(yīng)、藥物不良反應(yīng)及藥物作用機(jī)制的闡釋等;2)疾病組(diseaseome)網(wǎng)絡(luò),用于預(yù)測(cè)疾病相關(guān)的基因和闡釋疾病發(fā)病機(jī)制;3)相互作用組(interactome)網(wǎng)絡(luò),分析疾病相關(guān)基因和藥物相關(guān)靶標(biāo)在相互作用組中的關(guān)系,闡釋疾病發(fā)病機(jī)制和評(píng)估藥物的藥效及不良反應(yīng),指導(dǎo)設(shè)計(jì)高療效低毒性的新藥物。三者的關(guān)系如圖6所示。

2.3.1 利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥的活性作用機(jī)制的思路 1)探索活性成分的作用靶標(biāo):當(dāng)前計(jì)算預(yù)測(cè)方法主要有反向分子對(duì)接(Inverse Docking)、化學(xué)相似性搜索(Chemical Similarity Searching)等。反向分子對(duì)接以小分子化合物為探針,在已知結(jié)構(gòu)的候選靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫內(nèi),搜尋可能與之結(jié)合的生物大分子,通過空間和能量匹配,識(shí)別可能形成的分子復(fù)合物,進(jìn)而預(yù)測(cè)藥物潛在的作用靶點(diǎn)。2013年《Nature》報(bào)道,紐約大學(xué)朗格醫(yī)學(xué)中心的藥理學(xué)家Timothy Cardozo開展了史上最大規(guī)模的藥物對(duì)接計(jì)算機(jī)模擬工作[41]:從PubChem數(shù)據(jù)庫和ChEMBL數(shù)據(jù)庫中選擇了大約60萬種化合物分子,評(píng)價(jià)了這些分子與570種人類蛋白質(zhì)的7 000多個(gè)結(jié)構(gòu)“口袋”的結(jié)合能力的強(qiáng)弱,創(chuàng)建了名為Drugable的網(wǎng)站并對(duì)公眾開放。對(duì)于靶標(biāo)未知的化合物,通過搜索與其結(jié)構(gòu)相似而靶標(biāo)已知的化合物,來預(yù)測(cè)該化合物的靶標(biāo)。Lin Na課題組[42]在研究烏頭湯對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的作用機(jī)制時(shí),首先通過查詢TCMDatabase@Taiwan數(shù)據(jù)庫,獲得烏頭湯中化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu),然后使用TTD(Therapeutic Targets Database)數(shù)據(jù)庫所提供的藥物相似性搜索工具,搜索到烏頭湯中的化合物與153種藥物有相似結(jié)構(gòu),預(yù)測(cè)了潛在作用靶點(diǎn)。李梢課題組[43]提出的靶標(biāo)預(yù)測(cè)算法drugCIPHER將藥物的化學(xué)相似性、治療相似性相結(jié)合,預(yù)測(cè)了清絡(luò)飲中235種活性成分對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)。2)構(gòu)建疾病網(wǎng)絡(luò):對(duì)于疾病網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,相關(guān)研究小組設(shè)計(jì)了很多算法,在已知疾病基因的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)更多的疾病相關(guān)基因。其中,基于蛋白網(wǎng)絡(luò)的算法可用于疾病網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建:從背景網(wǎng)絡(luò)中將已知疾病基因、預(yù)測(cè)的疾病基因,以及這些基因間的相互作用全部提取出來,構(gòu)建成疾病網(wǎng)絡(luò)。近年來的算法主要包括隨機(jī)漫步法、Page Rank法、k步馬爾科夫法(k-step Markov method)、網(wǎng)絡(luò)傳播法、Katz-中心性法等。李梢課題組[44]提出的疾病基因預(yù)測(cè)算法CIPHER,將疾病間的相關(guān)性與網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的鄰近性相結(jié)合,利用此算法,他們以O(shè)MIM中類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎基因?yàn)榉N子,預(yù)測(cè)了更多類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎相關(guān)的基因,從而構(gòu)建了該疾病的網(wǎng)絡(luò)。3)研究協(xié)同作用:復(fù)方中藥中不同成分間通過多靶標(biāo)協(xié)同作用發(fā)揮療效,如何確定這種協(xié)同作用、量化評(píng)價(jià)藥物作用于多靶標(biāo)所達(dá)成的終極治療效應(yīng),仍是中藥藥理學(xué)研究中的難題。李梢課題組[45]提出的基于網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的多成分協(xié)同作用識(shí)別法NIMS,將不同成分的靶標(biāo)在疾病網(wǎng)絡(luò)上的位置關(guān)系、與靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的疾病譜的關(guān)系結(jié)合起來,確定存在協(xié)同作用的成分組合。趙靜和張衛(wèi)東課題組[46]在研究黃連解毒湯抗類風(fēng)濕作用機(jī)制時(shí),應(yīng)用隨機(jī)漫步算法,分別計(jì)算了類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的疾病基因和黃連解毒湯的靶標(biāo)蛋白對(duì)全基因組網(wǎng)絡(luò)中各蛋白的影響分,獲得疾病影響向量和藥物影響向量。

2.3.2 利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)開展中藥的活性作用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)

2.3.2.1 數(shù)據(jù)的獲取和驗(yàn)證 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的環(huán)節(jié)有2個(gè):一是基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)所需基本數(shù)據(jù)的獲取,二是對(duì)所建立的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,這2個(gè)環(huán)節(jié)涉及的技術(shù)均應(yīng)具有高通量、可定量、靈敏、快速、簡(jiǎn)便、可靠地獲取大量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。目前,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究所涉及的相關(guān)技術(shù)除了組學(xué)(基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組和元基因組等)技術(shù)外,主要包括高通量和高內(nèi)涵技術(shù)、雙高通量基因表達(dá)檢測(cè)技術(shù)和分子相互作用技術(shù)[47]。高通量/高內(nèi)涵技術(shù)是指在保持細(xì)胞、組織或整體動(dòng)物結(jié)構(gòu)和功能完整性的前提下,一次性檢測(cè)成百上千個(gè)處理且同時(shí)檢測(cè)被篩樣品對(duì)活細(xì)胞、組織或整體動(dòng)物多個(gè)表型的作用,具有均質(zhì)、多維表型檢測(cè)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和可視化的特點(diǎn)。雙高通量基因表達(dá)檢測(cè)技術(shù)是指應(yīng)用具有檢測(cè)樣品高通量、檢測(cè)目標(biāo)基因高通量的雙高通量技術(shù),具有對(duì)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行驗(yàn)證的作用。Fakhari等[48]在2002年提出的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)芯片技術(shù),具有操作流程簡(jiǎn)單、定量結(jié)果無需后期驗(yàn)證、特異性強(qiáng)、靈敏度高及重復(fù)性好等特點(diǎn)。分子相互作用技術(shù)是指從網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)角度揭示藥物作用原理,或?qū)λ鶚?gòu)建的藥物作用網(wǎng)絡(luò)或預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證,用來揭示藥物分子與機(jī)體生物大分子之間的相互作用關(guān)系。主要包括3種技術(shù):基于表面等離子共振的檢測(cè)技術(shù)、基于生物膜層干涉的檢測(cè)技術(shù)、納米液相層析一質(zhì)譜分析技術(shù)。這3種技術(shù)均具有高通量、高精度、無標(biāo)記且實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)[49-51]。

圖6 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)中的分子網(wǎng)絡(luò)

2.3.2.2 網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù) 同2.2.1項(xiàng)下利用系統(tǒng)毒理學(xué)開展中藥的毒性作用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù)。

2.3.2.3 網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù) 該技術(shù)是指采用相應(yīng)技術(shù)對(duì)構(gòu)建得到的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,從中提取出有用信息。主要分為3類:1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)信息計(jì)算,可以得到網(wǎng)絡(luò)本身的統(tǒng)計(jì)屬性,反映網(wǎng)絡(luò)中的隱藏信息;2)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)生成和比較,用來對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證;3)網(wǎng)絡(luò)分層和聚類,簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的重要算法,也是尋找網(wǎng)絡(luò)潛在信息的方法[52-54]。

2.3.2.4 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用 中醫(yī)藥的特色體現(xiàn)在中藥復(fù)方對(duì)復(fù)雜疾病整體上的辨證論治。強(qiáng)調(diào)從整體把握病因、病機(jī)的傳變規(guī)律及疾病的發(fā)展變化,同時(shí)方劑的配伍組方注重“君、臣、佐、使”,通過多味中藥的協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)體失衡紊亂狀態(tài)的調(diào)節(jié),這些理念充分體現(xiàn)了多成分、多靶點(diǎn)及系統(tǒng)調(diào)控的思想。借鑒并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)和方法,通過挖掘網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和功能模塊研發(fā)多分子、多靶點(diǎn)的復(fù)方制劑,有助于中醫(yī)藥整體和多途徑系統(tǒng)調(diào)控的作用及其機(jī)制的研究。1)中藥數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和應(yīng)用:建立中藥數(shù)據(jù)庫是開展中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的前提。Ye H等[55]通過文本挖掘技術(shù)結(jié)合嚴(yán)格的人工審核與注釋,并從PubMed等海量文獻(xiàn)中獲取中草藥有效成分蛋白靶點(diǎn)信息,建立了首個(gè)中草藥有效成分蛋白靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(Herbal Ingredients′targets Database,HIT),該數(shù)據(jù)庫提供了中草藥一活性成分一蛋白靶點(diǎn)一站式綜合信息,并且,提供了化合物結(jié)構(gòu)式及蛋白序列相似性的分析平臺(tái)。運(yùn)用HIT發(fā)現(xiàn)中藥成分經(jīng)常作用于多個(gè)已知的西藥靶點(diǎn),而其藥靶蛋白又具有明顯的網(wǎng)絡(luò)特征,如87%藥靶參與的pathway不超過4條[56]。

LiS等[57]整合中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫與基因芯片數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建了具有全球網(wǎng)絡(luò)特性的文獻(xiàn)和基因芯片數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)(LMMA),并運(yùn)用LMMA重建血管生成網(wǎng)絡(luò)。另外,疾病一藥物數(shù)據(jù)庫DrugBank和Therapeutic Target Database(TTD)等,也為我們研究中藥成分的藥物靶標(biāo)等提供了研究工具[58-59]。2)中藥靶點(diǎn)預(yù)測(cè):中藥靶點(diǎn)預(yù)測(cè)是通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù),虛擬篩選中藥有效物質(zhì)并發(fā)現(xiàn)其作用靶點(diǎn),為發(fā)現(xiàn)中藥及復(fù)方新的藥理作用提供實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。吳氏等[60]根據(jù)1 401個(gè)美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市藥物的分子結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)靶點(diǎn)數(shù)據(jù),采用隨機(jī)森林法建立靶點(diǎn)預(yù)測(cè)模型,進(jìn)而依據(jù)附子所含化學(xué)成分預(yù)測(cè)其作用靶點(diǎn),并據(jù)此構(gòu)建附子多成分一多靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),研究發(fā)現(xiàn)附子的22個(gè)化學(xué)成分預(yù)測(cè)出多個(gè)作用靶點(diǎn),預(yù)測(cè)結(jié)果得到文獻(xiàn)數(shù)據(jù)印證,反映出中藥“多成分、多靶點(diǎn)、多效應(yīng)”的特點(diǎn)。朱氏等[61]對(duì)小柴胡湯中甘草酸、黃芩苷、柴胡皂苷A、人參皂苷Re等38種化學(xué)成分進(jìn)行靶標(biāo)預(yù)測(cè)和分析。研究表明,38種化學(xué)成分中有21種被發(fā)現(xiàn)有預(yù)測(cè)靶標(biāo),提示了小柴胡湯多效應(yīng)的分子機(jī)制。張氏等[62]采用基因芯片檢測(cè)的高通量組學(xué)數(shù)據(jù),通過連通圖(C Map)對(duì)扶正化瘀膠囊療效的新藥理作用進(jìn)行了預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)扶正化瘀膠囊具有降血糖、降血脂和降血壓的作用。3)中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析:為了分析中藥及其復(fù)方復(fù)雜且多向的藥理作用,朱氏等[63]運(yùn)用分子對(duì)接和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)研究調(diào)脾護(hù)心方所含化學(xué)成分和靶標(biāo)之間的相互作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),調(diào)脾護(hù)心方所含化學(xué)成分一靶標(biāo)相互作用網(wǎng)絡(luò)屬于無尺度網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)的無尺度特性和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)可以較好地闡釋各化學(xué)成分的藥理作用。鄭氏等[64]利用生物網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù),對(duì)透骨消痛膠囊中分子配體一靶作用網(wǎng)絡(luò)和藥物庫中藥物分子配體一靶作用網(wǎng)絡(luò)對(duì)照研究透骨消痛膠囊的藥理學(xué)機(jī)制,研究發(fā)現(xiàn)透骨消痛膠囊和藥物分子配體一靶作用網(wǎng)絡(luò)中存在“一對(duì)多、多對(duì)一”復(fù)雜的非線性調(diào)控模式,揭示了透骨消痛膠囊的多向藥理學(xué)行為。4)中藥文本挖掘的網(wǎng)絡(luò)可視化:為了發(fā)掘文獻(xiàn)信息,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合,發(fā)現(xiàn)中藥新的功效,吳氏等運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法理念構(gòu)建中藥飲片網(wǎng)絡(luò),研究和詮釋飲片的主治、功能與歸經(jīng)等屬性間相互關(guān)系,以2010年版《中華人民共和國(guó)藥典》所載646種中藥飲片的相關(guān)信息,采用文本挖掘法將飲片主治信息梳理歸類,以主治來關(guān)聯(lián)各味飲片,建立飲片網(wǎng)絡(luò)模型,再對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和詮釋。結(jié)果梳理歸納出3 016對(duì)飲片一主治關(guān)聯(lián),據(jù)此建立飲片網(wǎng)絡(luò)[65]。5)中藥多成分相互作用的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究:為了發(fā)現(xiàn)中藥多成分相互作用的方式和潛在藥理作用,Yue QX等[66]研究發(fā)現(xiàn),中藥多成分協(xié)同機(jī)制主要以藥效動(dòng)力學(xué)為主,中藥多成分同時(shí)作用于生物網(wǎng)絡(luò)上的相同或不同靶點(diǎn)后,可以通過互補(bǔ)增強(qiáng)或拮抗抵消,網(wǎng)絡(luò)交叉相互協(xié)調(diào)來產(chǎn)生整體增強(qiáng)效果。Li S等[67]將篩選具有協(xié)同作用復(fù)方制劑的網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)中醫(yī)藥,并提出了以網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)為基礎(chǔ)鑒別多成分協(xié)同作用(NlidS)的算法,運(yùn)用NIMS算法發(fā)現(xiàn)中藥成分漢防己堿能與木樨草素、槲皮素、厚樸酚、苦參堿和芍藥苷5種成分產(chǎn)生增效協(xié)同作用。此外,Wu Z等[68]基于藥物相互作用分子網(wǎng)絡(luò)建立的多種藥物作用預(yù)測(cè)方法也可以用于中藥多成分相互作用的療效預(yù)測(cè)研究。6)基于中醫(yī)“病—證一效”結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究:辨證論治是中醫(yī)的特色所在,強(qiáng)調(diào)病證結(jié)合、方證合一。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)整合了“疾病-表型-基因-藥物”信息,建立了“疾病表型-生物分子”網(wǎng)絡(luò),能為具有中醫(yī)特色的“病-證-效”結(jié)合治療模式服務(wù)[69]。牛氏等[70]以熱證類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)為切入點(diǎn),通過構(gòu)建、分析其對(duì)應(yīng)的分子網(wǎng)絡(luò)及藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用定向文本挖掘等技術(shù)探討“藥-證對(duì)應(yīng)”的機(jī)制,結(jié)果發(fā)現(xiàn),RA熱證的分子網(wǎng)絡(luò)和對(duì)證中藥靶點(diǎn)的分子網(wǎng)絡(luò)所涉及的共同的生物學(xué)通路可能就是對(duì)證中藥治療RA熱證“藥-證對(duì)應(yīng)”的分子生物學(xué)機(jī)制之一。

2.4 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究烏頭類中藥毒-效整體作用規(guī)律 通過構(gòu)建的“成分-靶點(diǎn)-活性”網(wǎng)絡(luò)和“成分-靶點(diǎn)-毒性”網(wǎng)絡(luò)的整合分析,系統(tǒng)闡述烏頭類中藥在臨床上“治療心力衰竭與心臟毒性”“治療風(fēng)濕痹痛與神經(jīng)毒性”“治療妊娠疾病與胚胎毒性”3個(gè)層面上的系統(tǒng)作用規(guī)律,揭示烏頭類中藥毒效整合作用的科學(xué)內(nèi)涵。

3 開展有毒中藥毒效網(wǎng)絡(luò)整合分析的問題和展望

有毒中藥的毒效網(wǎng)絡(luò)研究已在方法與技術(shù)上取得了較大進(jìn)展,這類研究正逐步圍繞更多的有毒中藥開展,并對(duì)中藥的安全合理應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開展方法學(xué)研究,讓基于有毒中藥的毒效網(wǎng)絡(luò)研究從“探索”走向“規(guī)范化”。此外,圍繞有毒中藥的有效性和安全性研究,應(yīng)重視以下幾個(gè)方面,以取得更大的研究進(jìn)展。

3.1 重視有毒中藥毒/藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和毒效相關(guān)性的研究 首先,毒性物質(zhì)基礎(chǔ)及其機(jī)制研究是有毒中藥毒性研究的首要環(huán)節(jié),也是基于有毒中藥毒性成分開展中藥創(chuàng)新藥物研究的基礎(chǔ)。有毒中藥所含毒性成分的類型和含量決定毒性的大小,其使用劑量是決定有毒中藥是否毒害人體的重要因素。每一種中藥都有合理的使用劑量,有毒中藥也是如此,所以要客觀評(píng)價(jià)有毒中藥毒性成分的毒性作用與治療作用,充分認(rèn)識(shí)有毒中藥的毒性物質(zhì)基礎(chǔ)和藥效物質(zhì)基礎(chǔ),正確認(rèn)識(shí)和充分了解含毒中藥毒性成分的毒性作用機(jī)制,才能以此為依據(jù)采用化學(xué)、生物手段進(jìn)行中藥毒性成分的“存效減毒”或“增效減毒”。其次,中藥及其復(fù)方在臨床治療中有著“多成分、多靶標(biāo)”的優(yōu)勢(shì),能多通路對(duì)疾病狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)控,而在有毒中藥的運(yùn)用中,也可能存在“多成分、多靶點(diǎn)”產(chǎn)生毒性反應(yīng)的情況。因此,利用現(xiàn)代化學(xué)的提取、分離、純化技術(shù),分離出有毒中藥的毒性成分,確定其化學(xué)結(jié)構(gòu),分別研究其毒/效作用機(jī)制,對(duì)于毒性成分和藥效成分可通過分離手段一分為二的毒性中藥,可以采取精簡(jiǎn)成分的方法達(dá)到“存效減毒”的目的;對(duì)于毒效同時(shí)存在的成分,可以此作為先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾及構(gòu)效關(guān)系研究,尋找創(chuàng)新藥物,提高安全性和可控性。對(duì)于機(jī)制明確、靶點(diǎn)清楚的毒性成分,還可以借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)手段進(jìn)行創(chuàng)新藥物設(shè)計(jì),再結(jié)合不同的藥理、毒理模型評(píng)價(jià)其有效性和安全性。最后,由于中藥安全性事件的頻發(fā),當(dāng)下對(duì)有毒中藥的研究多集中在其毒性成分上,但之所以要對(duì)有毒中藥進(jìn)行研究,是因?yàn)槠溆辛己盟幮?。因?只開展毒性物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制研究,一則容易讓人誤認(rèn)為有毒中藥只有毒性或毒性被放大而不敢應(yīng)用,二則在應(yīng)用中容易讓人缺乏對(duì)其活性的認(rèn)識(shí)和指導(dǎo),用藥安全性提高了反而活性得不到應(yīng)有的保證。而在毒性/藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究基礎(chǔ)上,開展毒效相關(guān)性研究,有利于確定毒性成分與活性成分的差異,為確定減毒保留藥效的工藝或制定安全有效劑量范圍的研究奠定基礎(chǔ)。

3.2 重視中醫(yī)藥“整體觀”科學(xué)理論對(duì)有毒中藥研究的科學(xué)指導(dǎo) 隨著生命科學(xué)的發(fā)展,很多疾病的分子機(jī)制得以闡明,基于這些機(jī)制的體外篩選方法或細(xì)胞系得以建立,特別是高通量篩選技術(shù)的推廣應(yīng)用,大大提高了圍繞中藥活性成結(jié)構(gòu)修飾得到的新藥先導(dǎo)化合物的篩選速度,但隨之而來產(chǎn)生了過分重視或局限于體外篩選和計(jì)算機(jī)虛擬篩選的趨勢(shì),沒有再從整體水平進(jìn)一步證實(shí)其藥理作用,所得到的研究結(jié)果難以保證其有效性[71]?；谥嗅t(yī)“整體觀”對(duì)于有毒中藥藥效物質(zhì)代謝產(chǎn)物的研究有助于闡明中藥活性成分的毒性機(jī)制和藥理機(jī)制,如對(duì)烏頭堿的代謝產(chǎn)物分析有利于認(rèn)識(shí)其毒性發(fā)生機(jī)制及更好地利用其毒性與活性的雙刃劍作用。一些在中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究中具有很好臨床療效的中藥活性成分,在科研工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)提純的化合物單體沒有生物活性的問題,這說明這種單體可能需要體內(nèi)轉(zhuǎn)化激活才能具有生物活性;有些則是體外效果很好,但在被吸收之前就已被胃酸等破壞而失去作用。因此,在進(jìn)行該活性成分衍生物的研究中,也應(yīng)采用相應(yīng)的生物轉(zhuǎn)化過程進(jìn)一步研究其藥理活性和成藥性。否則,基于中藥的單體成分結(jié)構(gòu)改造和構(gòu)效關(guān)系研究的中藥新藥,與中藥比沒有特色,與化學(xué)藥比更沒有治療優(yōu)勢(shì),容易形成“中藥單體成分開發(fā)熱”的誤區(qū)。對(duì)于普通中藥成分來說,存在著有/無活性成分在進(jìn)入體內(nèi)代謝后的相互轉(zhuǎn)化,而對(duì)于有毒中藥毒效成分來說,也存在著藥、毒效物質(zhì)角色轉(zhuǎn)換機(jī)制:毒效成分/藥效成分進(jìn)入體內(nèi)代謝后可進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化,如苦杏仁苷口服給藥后在體內(nèi)分解,產(chǎn)生為一種強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性物質(zhì)氫氰酸,可導(dǎo)致死亡。因此,在基于有毒中藥毒效成分的新藥研究時(shí),也應(yīng)該通過對(duì)有毒中藥毒效成分衍生物在病理模型體內(nèi)代謝的研究,清楚藥物轉(zhuǎn)化過程,分析代謝機(jī)制,全面、客觀地進(jìn)行臨床前安全性評(píng)價(jià),為臨床上合理安全用藥提供足夠的理論依據(jù),減少不必要的不良反應(yīng)。

3.3 重視生理、病理模型在有毒中藥研究中的應(yīng)用 有毒中藥藥效與毒效成分之間存在著復(fù)雜的辨證關(guān)系,主要體現(xiàn)在以下幾方面:1)生、病理狀態(tài)對(duì)中藥“毒性”反應(yīng)存在差異:健康機(jī)體對(duì)藥物的反應(yīng),在質(zhì)或量上,往往與病理狀態(tài)機(jī)體的反應(yīng)不同;2)不同病理狀態(tài)下藥、毒效物質(zhì)基礎(chǔ)不同:有毒中藥在臨床上可治療不同的病證,也可導(dǎo)致不同的中毒表現(xiàn),其所含成分復(fù)雜是其原因之一,即在不同的病理狀態(tài)下發(fā)揮藥效(毒效)的成分可能不同;3)不同病理狀態(tài)下藥、毒效物質(zhì)能發(fā)生角色轉(zhuǎn)變:有毒中藥的大多數(shù)成分并不是起單一作用的,藥、毒效物質(zhì)也會(huì)根據(jù)應(yīng)用的狀態(tài)不同而發(fā)生角色轉(zhuǎn)換,應(yīng)用于不同生理病理狀態(tài)動(dòng)物,特別是寒與熱、虛與實(shí)之類互相對(duì)立的病理模型,可能顯示完全不同的藥物反應(yīng),如中藥附子在用于寒證時(shí)發(fā)揮治療作用,然而應(yīng)用于熱證時(shí),則產(chǎn)生毒性作用;4)毒效成分成為藥效成分發(fā)揮效應(yīng)的輔佐:有毒中藥的藥效成分在發(fā)揮治療作用時(shí),一定毒效成分的存在可使其藥用發(fā)揮更佳?；谟卸局兴幩幮С煞趾投拘猿煞值谋孀C統(tǒng)一關(guān)系,提示在有毒中藥研究的過程中也應(yīng)該重視生理、病理以及不同病理狀態(tài)下的藥/毒理模型對(duì)毒效成分及其衍生物的反應(yīng)。由于中藥毒性成分具有毒效雙重性的特點(diǎn),其發(fā)揮效、毒作用存在生、病理狀態(tài)的差異性,對(duì)毒性成分的評(píng)價(jià)也應(yīng)建立起符合中醫(yī)藥特色的有毒中藥的多項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),這一評(píng)價(jià)體系既應(yīng)體現(xiàn)對(duì)中藥毒效成分的毒性控制,亦應(yīng)注意到毒效成分藥效的正常發(fā)揮。

4 結(jié)語

中藥的毒性是客觀存在的,但根據(jù)藥物的毒性、機(jī)體的生理病理狀態(tài)在臨床上加以合理應(yīng)用則能獲得顯著的療效。如何通過有毒利用復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)研究中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和系統(tǒng)毒理學(xué),構(gòu)建可靠的中藥藥效物質(zhì)作用靶標(biāo)相關(guān)的分子效應(yīng)和毒性網(wǎng)絡(luò),反映特定疾病狀態(tài)的相關(guān)生物實(shí)體的分子網(wǎng)絡(luò)及毒性機(jī)制,整合效應(yīng)物質(zhì)作用靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)與疾病生物網(wǎng)絡(luò),通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)和動(dòng)力學(xué)等方法分析“藥物-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)和“藥物-靶點(diǎn)-活性/毒性”網(wǎng)絡(luò)中有效物質(zhì)與疾病、成分與毒性的相互作用關(guān)系,檢識(shí)出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的靶點(diǎn)組合、通路組合、子網(wǎng)組合、藥物組合等,并對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,是具有挑戰(zhàn)性和原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究工作,同時(shí)也為建立符合國(guó)際規(guī)范的有毒中藥的安全評(píng)價(jià)模式開拓了新思路。

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ThoughtandMethodologyofToxicity-efficacyNetworkIntegratedAnalysisofToxicAconitum

Han Bo, Huang Wei, Xie Xin, Peng Cheng

(CollegeofPharmacy,ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine;KeyLaboratoryofChineseHerbsStandardizationofMinistryofEducation;Co-constructKeyLaboratoryofSystematicResearch,DevelopmentandUtilizationofChineseMedicinalResources,Chengdu611137,China)

Efficacy and safety are not only the solid foundation of traditional Chinese medicine (TCM)′s heritage and development, but also the fundamental premise of TCM serving the health of people in the world. Therefore, integrated analyzing the material basis, action mechanism and toxicity-efficacy relationship of Chinese materia medica′s efficacy and safety through multidisciplinary, in addition to revealing the scientific connotation “There is no death, drugs should be removed after recover.”, are the key problems to be solved in the process Chinese materia medica becoming one of the most important industries in the international market. Studying systems pharmacology and systems toxicology by utilizing complex biological networks, constructing reliable molecular effect and toxicological property networks related to Chinese materia medica targets, reflecting molecular network and toxic mechanism of related biological entity under specific disease state, integrating effect material active target networks and disease biological networks, analyzing relationships between active substance and disease, components and toxicity in “drug-target-disease” networks and “drug-target-activity/toxicity” networks using network topology and dynamics methodology, identifying target combination, pathway combination, subnet combination, drug combination, have highly improved the researching efficiency of Chinese materia medica complex pharmacodynamic substances. Mainly based on studies of Aconitum by the author′s group, this article illustrated approach to and methodology of toxicity-activity networks integrated analysis research on toxic Chinese materia medica.

Toxic Chinese materia medica; Aconitum; Toxicity-efficacy networks; Systems toxicology; Network pharmacology

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(81630101);國(guó)家發(fā)改委標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目(ZYBZH-C-SC-51);國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金(J1310034);四川省中醫(yī)藥管理局“川產(chǎn)道地藥材綜合開發(fā)與區(qū)域發(fā)展”項(xiàng)目(2016ZY008)

韓波(1981.03—),男,博士,教授,博士研究生導(dǎo)師,研究方向：中藥及活性先導(dǎo)化合物的篩選、制備與構(gòu)效關(guān)系研究,E-mail:hanbo@cdutcm.edu.cn

彭成(1964.03—),男,博士,教授,博士研究生導(dǎo)師,研究方向：中藥毒效的系統(tǒng)評(píng)價(jià)與整合研究,E-mail:pengchengchengdu@126.com

R285.1

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.11.007

(2017-10-09收稿 責(zé)任編輯：王明)