馬清林 杜麗東 臧凱宏 孫敏 曹如冰 任遠(yuǎn)
[摘要]本文查閱近年來(lái)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥應(yīng)用方面的文獻(xiàn),對(duì)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥的靶點(diǎn)、藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制、病證結(jié)合、新適應(yīng)證、配伍規(guī)律、毒理學(xué)等方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述,并對(duì)其應(yīng)用研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行討論,以期為網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥研發(fā)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)和思路。
[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);中藥復(fù)方;應(yīng)用;問(wèn)題
[中圖分類號(hào)] R979.1 ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ? [文章編號(hào)] 1674-4721(2019)9(b)-0021-04
Application of network pharmacology in the research of compound Chinese medicine and its existing problems
MA Qing-lin1? ?DU Li-dong1,2? ?ZANG Kai-hong1,2? ?SUN Min1? ?CAO Ru-bing1? ?REN Yuan1,2
復(fù)方中藥的系統(tǒng)調(diào)控和協(xié)同作用特點(diǎn)使其在多因素復(fù)雜性疾病的防治上有特殊優(yōu)勢(shì)[1-2],但復(fù)方中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制和毒副作用研究仍不明確,藥材質(zhì)量難以控制,從整體到分子水平的研究困難[3]。因此,建立符合復(fù)方中藥整體性的研究方法是復(fù)方中藥發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題,近年來(lái)興起的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)(network pharmacology)從整體模式出發(fā)[4],通過(guò)多途徑調(diào)節(jié)信號(hào)通路來(lái)提高藥物療效,更貼合復(fù)方中藥的整體和系統(tǒng)的研究,因此,用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法詮釋復(fù)雜的傳統(tǒng)復(fù)方中藥基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究、臨床應(yīng)用和新藥研發(fā)等是未來(lái)復(fù)方中藥的發(fā)展方向之一。本文將對(duì)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥的應(yīng)用及其研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行綜述,以期為網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥研究提供基礎(chǔ)和思路。
1網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)簡(jiǎn)介
Yildirim等[5]于2007年將生物學(xué)與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合研究藥物,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)藥物是通過(guò)間接作用影響疾病。英國(guó)藥理學(xué)家Hopkins[6]在此基礎(chǔ)上于同年首次提出了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),并闡述其為“下一代藥物研究范式”[7],認(rèn)為藥物是作用于多個(gè)靶點(diǎn),并通過(guò)其相互間的作用而產(chǎn)生治療效果[6-7]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是基于系統(tǒng)生物學(xué)理論[8],融合藥理學(xué)、信息網(wǎng)絡(luò)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合學(xué)科,運(yùn)用高通量篩選、網(wǎng)絡(luò)可視化及網(wǎng)絡(luò)分析等技術(shù)揭示藥物、靶點(diǎn)與疾病之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,分析、預(yù)測(cè)藥物的作用機(jī)制,進(jìn)一步通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證藥物的效果,從而發(fā)現(xiàn)高效低毒的藥物[9]。這樣的藥物研究模式為目前藥物研究帶來(lái)了新突破。
2網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥研究的應(yīng)用
2.1基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥靶點(diǎn)研究
李稍[10]通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)”的概念對(duì)復(fù)方中藥復(fù)雜化學(xué)體系和病證的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行研究,能夠預(yù)測(cè)復(fù)方中藥活性成分及其作用的靶點(diǎn),因此,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)復(fù)方中藥的多靶點(diǎn)研究具有重要的意義。劉忠政等[11]運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法對(duì)復(fù)方血栓通膠囊的成分及其對(duì)血液的循環(huán)和凝血過(guò)程相關(guān)靶點(diǎn)的作用進(jìn)行了研究,分析發(fā)現(xiàn)該膠囊化學(xué)成分對(duì)多個(gè)靶點(diǎn)起作用,為揭示該藥治療視網(wǎng)膜靜脈阻塞多靶點(diǎn)調(diào)控機(jī)制提供依據(jù)。龐曉叢等[12]通過(guò)對(duì)治療阿爾茨海默病的中藥復(fù)方有效成分的靶點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)來(lái)解釋中藥復(fù)方多種活性成分的協(xié)同治療阿爾茨海默病作用機(jī)制,為設(shè)計(jì)治療阿爾茨海默病的多靶點(diǎn)藥物提供依據(jù)。史海龍等[13]利用藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法對(duì)麝香保心丸治療冠心病進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)該藥10個(gè)關(guān)鍵活性分子與冠心病密切相關(guān)的靶點(diǎn)有較強(qiáng)的結(jié)合能,推斷其可能通過(guò)協(xié)同作用來(lái)治療冠心病。
2.2基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機(jī)制研究
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過(guò)預(yù)測(cè)復(fù)方中藥有效活性成分及其對(duì)應(yīng)的潛在靶標(biāo),應(yīng)用分子對(duì)接跟生物網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)預(yù)測(cè)復(fù)方中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機(jī)制,再構(gòu)建藥物-基因-疾病間的網(wǎng)絡(luò),富集分析該網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)υ搹?fù)方調(diào)節(jié)疾病時(shí)的生物學(xué)過(guò)程、基因變化以及信號(hào)通路情況進(jìn)行展示,系統(tǒng)科學(xué)地解釋其防治復(fù)雜疾病的機(jī)制。袁文峰等[14]通過(guò)構(gòu)建復(fù)方成分-成分、靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò),分析發(fā)現(xiàn)復(fù)方丹參滴丸通過(guò)丹參素、原兒茶醛、丹參酮Ⅵ等主要成分所涉及的炎癥、免疫和氧化應(yīng)激作用機(jī)制發(fā)揮治療動(dòng)脈粥樣硬化的作用。Cheng等[15]通過(guò)對(duì)銀丹心腦通膠囊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)其可調(diào)節(jié)抗氧化、調(diào)血脂、血管內(nèi)皮保護(hù)和抗炎等多方面協(xié)同作用來(lái)發(fā)揮療效,并通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。程彬峰等[16]通過(guò)結(jié)合豚鼠哮喘模型和人支氣管上皮細(xì)胞炎癥模型探索清肺消炎丸抗炎的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制,結(jié)果表明,清肺消炎丸能通過(guò)干預(yù)5條通路參與抗炎反應(yīng),其中牛蒡子苷元、膽酸、芥子酸等為清肺消炎丸抗炎藥效代表性成分。
2.3基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥的病證結(jié)合
中醫(yī)學(xué)的診療模式是“病-證-方”的整體結(jié)合,復(fù)方中藥的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究融合了中醫(yī)學(xué)的病證理念,從系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等多層次角度理解疾病或證候表型與生物分子間的關(guān)系[17]。李梢[18]通過(guò)從寒性方劑中尋找具有抗血管新生協(xié)同作用的中藥組合,從網(wǎng)絡(luò)的角度解釋方證、病的關(guān)系。牛旭艷等[19]構(gòu)建熱證類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎對(duì)應(yīng)的分子網(wǎng)絡(luò)及藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò),篩選出治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎熱證常用的4味中藥(黃柏、知母、蒼術(shù)、牛膝)及4條生物學(xué)通路,推斷其可能是治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎熱證的“藥-證對(duì)應(yīng)”機(jī)制。李琳等[20]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法構(gòu)建冠心病痰瘀互結(jié)證“病-證-方”對(duì)應(yīng)關(guān)系的生物網(wǎng)絡(luò),通過(guò)分析揭示復(fù)方中藥與此病證的內(nèi)在聯(lián)系。劉忠第等[21]通過(guò)比較類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎寒證、熱證患者與健康人的差異性物質(zhì),構(gòu)建類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎寒證、熱證的生物分子網(wǎng)絡(luò),并分析烏頭湯、黃連解毒湯的分子藥理網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)明中醫(yī)寒熱證候的生物學(xué)基礎(chǔ)。
2.4基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥新適應(yīng)證的發(fā)現(xiàn)
復(fù)方中藥中多種化學(xué)成分對(duì)應(yīng)的多個(gè)靶點(diǎn)通過(guò)相互關(guān)聯(lián)的多種途徑而影響多種疾病,通過(guò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型推測(cè)復(fù)方中藥可能的新適應(yīng)證。Liang等[22]采用分子對(duì)接技術(shù)虛擬篩選六味地黃丸主要化學(xué)成分與靶標(biāo)分子,分析網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)通路發(fā)現(xiàn)六味地黃丸可能具有治療高脂血癥、膽結(jié)石、食管癌等的潛在靶點(diǎn)。也有研究[23]通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)該藥有阻止疾病從炎癥階段發(fā)展至癌癥的新功效。李翔等[24]通過(guò)網(wǎng)藥理學(xué)方法揭示了復(fù)方丹參方新的潛在適應(yīng)證,其中涉及到慢性病如2型糖尿病、心腦血管疾病等30種疾病,提示該方具有臨床新適應(yīng)證的研究前景。Sun等[25]發(fā)現(xiàn)抗阿爾茨海默病中藥成分同時(shí)有與炎癥、癌癥、糖尿病等疾病高度關(guān)聯(lián)的靶點(diǎn),為復(fù)雜疾病的改良策略提供了新思路。
2.5基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥新藥研發(fā)
傳統(tǒng)藥物研發(fā)的主要模式為“單一成分、單一靶點(diǎn)”,對(duì)于治療復(fù)雜疾的病效果不佳。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研發(fā)復(fù)方中藥的新藥,分析藥物治療疾病的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),有效發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵點(diǎn)和功能模塊,尋找、優(yōu)化或確認(rèn)治療疾病的靶點(diǎn),為新藥的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供重要依據(jù)[26]。肖智勇等[27]認(rèn)為傳統(tǒng)的一病一靶的藥物對(duì)腫瘤的治療效果不佳,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的新藥研發(fā)可為抗腫瘤新藥研發(fā)提供方法和思路。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)將在揭示腫瘤治療靶標(biāo)、治療藥物組合規(guī)律以及耐藥性的潛在機(jī)制等方面發(fā)揮重要作用。Tang等[28]通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)新型中藥治療急性皮膚炎的研究發(fā)現(xiàn)金絲梅、苔景天、雷公藤等能夠提升新藥物的治療效果。Hu等[29]用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)開(kāi)發(fā)治療2型糖尿病的中藥,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出28味中藥其有效成分和相關(guān)的作用靶點(diǎn)蛋白,為2型糖尿病治療提供新的組合方式。
2.6基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥配伍規(guī)律
復(fù)方中藥配伍組成的原則是“藥性”“七情配伍”“君臣佐使”,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)應(yīng)用,能夠有效地闡述復(fù)方中藥的配伍規(guī)律。陶瑾等[30]運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法對(duì)治療消渴方藥的性味理論化學(xué)及生物學(xué)的表征,分析消渴病藥方的用藥規(guī)律,發(fā)現(xiàn)“甘味”的皂苷類成分和“苦味”的黃酮和生物堿等成分是方藥發(fā)揮治療消渴的主要成分,為探索消渴的治療方案提供參考。Li等[31]分析復(fù)方中藥的成分對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)上的分布規(guī)律,研究藥物配伍的網(wǎng)絡(luò)特征。Tao等[32]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方研究郁金方治療心腦血管疾病的組方關(guān)系,指出該方發(fā)揮藥效的主要藥物是郁金,其他藥物則起到增效減毒的作用。楊麗平等[33]研究骨關(guān)節(jié)炎治療中藥的核心配伍及其可能作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)藥物配伍網(wǎng)絡(luò)中杜仲、白芍、牛膝、甘草和當(dāng)歸是治療骨關(guān)節(jié)炎的核心配伍。Sheng等[34]通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)藥理學(xué)的綜合模型研究治療心血管病的復(fù)方血栓通膠囊,發(fā)現(xiàn)該方單味藥的重要交叉靶標(biāo)從而解釋了復(fù)方中藥“君臣佐使”的配伍規(guī)律。
2.7基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥毒理學(xué)研究
中藥的毒性作用也可能是通過(guò)多途徑、多靶點(diǎn)起作用,基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)整理中藥毒性反應(yīng)(蛋白、基因)等相關(guān)信息并構(gòu)建分析有毒中藥-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),闡明有毒中藥的可能致毒機(jī)制[35-36]。陳秀芬[37]對(duì)歷代治療糖尿病的藥物結(jié)合現(xiàn)代藥理、毒理及不良反應(yīng)文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)進(jìn)行研究,篩選出治療糖尿病的常用藥物,為中醫(yī)藥治療糖尿病的臨床應(yīng)用和研發(fā)藥物篩選提供思路及方法。許可嘉等[38]對(duì)雷公藤可能的藥理及毒理機(jī)制進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究,為該藥物的合理使用和深度研發(fā)提供新的研究策略,結(jié)果間接顯示雷公藤化合物的脫靶效應(yīng)可能對(duì)應(yīng)其不良反應(yīng),其中脫靶效應(yīng)主要參與細(xì)胞增殖、凋亡、炎癥反應(yīng)等重要生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
3網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥研究中存在的問(wèn)題
利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)從整體角度為復(fù)方中藥的科學(xué)解釋提供了數(shù)據(jù),但作為新興學(xué)科,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥領(lǐng)域方面的運(yùn)用仍有很多局限性。①?gòu)?fù)方中藥的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究需要大量的數(shù)據(jù)信息,而目前緊缺復(fù)方中藥的網(wǎng)絡(luò)藥理數(shù)據(jù)庫(kù)[39],同時(shí)存在數(shù)據(jù)資源的可比性、準(zhǔn)確性、完整性、可靠性等問(wèn)題[1],不同來(lái)源的數(shù)據(jù)庫(kù)所得到的中藥化學(xué)成分及靶標(biāo)之間可能存在差異等問(wèn)題。故復(fù)方中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)(如中藥的標(biāo)準(zhǔn)化和鑒定的有效成分等中藥信息數(shù)據(jù)庫(kù))的建設(shè),加強(qiáng)對(duì)國(guó)際眾多公共數(shù)據(jù)庫(kù)的利用,不斷從各大數(shù)據(jù)中獲得有用的信息,提高對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)水平(如運(yùn)用多種組學(xué)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證等)。②目前中醫(yī)藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)主要是通過(guò)西醫(yī)疾病的名稱進(jìn)行檢索,而不是中醫(yī)病證,因此需要對(duì)疾病及癥候進(jìn)一步探索,以辨證為綱,深入理解病證的內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)和中醫(yī)臨床證候進(jìn)行整合,構(gòu)建病證結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)模型,為病證結(jié)合研究提供數(shù)據(jù)和新思路。③復(fù)方中藥由單味或多味中藥配伍組成,藥物劑量、藥味數(shù)量靈活多變,而中藥本身又成分復(fù)雜,對(duì)靶標(biāo)的親和力不穩(wěn)定、靶標(biāo)譜廣泛,藥效和毒效成分劃分不明確等[40],且在復(fù)方煎煮或制劑的過(guò)程以及服用入血再作用于靶點(diǎn)的過(guò)程中都有可能會(huì)發(fā)生化學(xué)成分種類和含量的變化,活性成分在體內(nèi)的分布及量、藥物靶點(diǎn)在不同組織中量的差別[41-42]等,均說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)缺乏對(duì)復(fù)方中藥的定量檢測(cè)和數(shù)學(xué)分析,需將網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與中藥藥動(dòng)學(xué)、中藥藥效學(xué)、中藥血清藥理學(xué)等結(jié)合[43],對(duì)復(fù)方中藥的進(jìn)行量的分析,進(jìn)一步探索復(fù)方中醫(yī)藥有效性和安全性的評(píng)價(jià)和優(yōu)化方法。
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)方中藥研究策略符合復(fù)方中藥在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下對(duì)疾病系統(tǒng)、整體的調(diào)控,但網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在復(fù)方中藥的研究還處于初級(jí)階段,也存在很多局限性和亟待解決的問(wèn)題,隨著未來(lái)多種技術(shù)的成熟和深入交叉,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)會(huì)使復(fù)方中藥的作用靶點(diǎn)、藥效成分、藥理作用機(jī)制、配伍規(guī)律、新藥研發(fā)以及更新的應(yīng)用等進(jìn)一步深入闡明。相信網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)將會(huì)推動(dòng)中醫(yī)藥的傳承與創(chuàng)新,促進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國(guó)際化。
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