賈成軍　衛(wèi)子皎　公雯　喬偉利　賈貝西

【摘 要】 目的：基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)方法分析探討崗松揮發(fā)油藥理作用。方法：采用文獻(xiàn)挖掘結(jié)合TCMSP、BATMAN-TCM、SEA、SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫(kù)收集崗松油化學(xué)成分及相關(guān)靶點(diǎn)，通過(guò)STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建靶蛋白相互作用關(guān)系，利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)鍵靶標(biāo)的GO分析、KEGG通路富集、疾病及組織分布分析，并將分析結(jié)果導(dǎo)入Cytoscape軟件進(jìn)行可視化處理。結(jié)果：獲取崗松油化學(xué)成分66個(gè)，對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)542個(gè)，篩選關(guān)鍵靶標(biāo)46個(gè)，分布于32個(gè)器官組織，涉及相關(guān)疾病266種;GO和KEGG分析結(jié)果提示，崗松油可通過(guò)參與脂多糖相關(guān)反應(yīng)、蛋白質(zhì)定位建立的調(diào)控、細(xì)菌源分子相關(guān)反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等生物過(guò)程，作用于包括糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號(hào)通路、癌癥中的蛋白多糖通路、內(nèi)分泌抵抗通路、IL-17信號(hào)通路在內(nèi)的多種癌癥、傳染病、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、內(nèi)分泌和代謝相關(guān)通路等發(fā)揮作用。結(jié)論：本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)崗松油其發(fā)揮藥理作用的活性成分、作用靶點(diǎn)及通路進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，為崗松油在醫(yī)藥方面的系統(tǒng)深入研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 崗松;揮發(fā)油;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);藥效組分;藥理作用;作用機(jī)制

【中圖分類號(hào)】R285?? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A??? 【文章編號(hào)】1007-8517（2020）18-0066-07

Network Pharmacology Based-study on Pharmacological Effects and Mechanisms of Essential Oil from Baeckea frutescens

JIA Chengjun1 WEI Zijiao2 GONG Wen2 QIAO Weili2 JIA Beixi2*

1.Department of Pharmacy， Henan Province Hospital of TCM， Zhengzhou 450002， China;2.College of Pharmacy， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China

Abstract：Objective To study the bioactive ingredients， pharmacological effects， and mechanisms of essential oil in Baeckea frutescens L. by network pharmacology. Methods Chemical components and related targets were collected by literature and databases such as TCMSP， BATMAN-TCM， SEA and SwissTargetPrediction， and PPI network for key targets were constructed by STRING database， and analyses for GO， KEGG pathway， disease and tissue distribution were performed by the database DAVID. Results 66 chemical constituents of Baeckea frutescens essential oil and 542 corresponding targets were obtained. 46 key targets were selected， which referred to 266 diseases and distributed among 32 tissues. Results of GO and KEGG suggested the essential oil of Baeckea frutescens could participate in the response to lipopoly -saccharide， the regulation of establishment of protein localization， and the response to molecule of bacterial origin. The biological processes such as sub-related reactions and inflammatory reactions played roles in cancer， infectious diseases， signal trans -duction， endocrine， and metabolism， related to pathways including the AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications， the proteoglycans in cancer， endocrine resistance， and the IL-17 signaling pathway.Conclusions The bioactive ingredients， pharmacological effects， key targets， and pathways were analysed and predicted based on network pharmacology， which provided scientific basis in medicinal purpose for further research and development of the essential oil of Baeckea frutescens.

Keywords：Baeckea frutescens; Essential Oil; Network Pharmacology; Active Ingredients; Pharmacological Effect; Mechanism

崗松Baeckea frutescens L.為桃金娘科崗松屬植物，廣布于東南亞及我國(guó)的南部地區(qū)，是重要的香料及藥用植物資源。崗松揮發(fā)油為崗松枝葉經(jīng)水蒸氣蒸餾法制得，為淡黃色至淡棕黃色的澄清液體，具有特殊香味[1]，以其為主要原料的香精產(chǎn)品、防蚊輕工品在市場(chǎng)上頗受青睞[2-3];此外作為廣西習(xí)用中藥收載于《廣西中藥材標(biāo)準(zhǔn)》、廣西壯族自治區(qū)《壯藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，具有殺蟲(chóng)止癢、清熱利濕、祛痱、止痛、除濕的功效[4-6]。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是在系統(tǒng)生物學(xué)、多向藥理學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，以“疾病-基因-靶點(diǎn)-藥物”相互作用網(wǎng)絡(luò)為理念，運(yùn)用專業(yè)的可視化網(wǎng)絡(luò)分析軟件及算法，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行虛擬篩選和網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，從而揭示藥物對(duì)疾病網(wǎng)絡(luò)的干預(yù)和影響;其研究的整體性與中藥多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用特點(diǎn)相吻合，成為解析中藥復(fù)雜體系的有利工具[7-9]。目前，崗松油多用于皮膚濕疹、淋病、瘙癢、疥瘡、滴蟲(chóng)性陰道炎及腳癬的治療，但缺乏較為系統(tǒng)深入的現(xiàn)代藥理研究。本文擬采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)方法，通過(guò)分析構(gòu)建“成分-靶標(biāo)-通路-疾病-組織”網(wǎng)絡(luò)，對(duì)崗松油藥效組分、藥理作用及其機(jī)制進(jìn)行預(yù)測(cè)，為崗松油在醫(yī)藥領(lǐng)域的進(jìn)一步研發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 方法

1.1 崗松揮發(fā)油化學(xué)成分及靶蛋白篩選 通過(guò)文獻(xiàn)檢索整理崗松揮發(fā)油化學(xué)成分，結(jié)合Pubchem數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//pubchem.ncbi.nlm.gov/）獲得崗松揮發(fā)油相關(guān)化學(xué)成分的CAS號(hào)及SMILES結(jié)構(gòu)式，借助TCMSP（http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）、BATMAN-TCM（http：//bionet.ncpsb.org/batman-tcm/）、SEA（http：//sea.bkslab.org/）及SwissTargetPrediction（http：// swissTarGetprediction.ch/）等數(shù)據(jù)庫(kù)篩選化學(xué)成分相關(guān)靶蛋白，并導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0構(gòu)建崗松揮發(fā)油“成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)。

1.2 PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及關(guān)鍵靶標(biāo)篩選 通過(guò)STRING 11.0數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//string-db.org/），對(duì)崗松油化學(xué)成分靶標(biāo)進(jìn)行蛋白相互作用（PPI）分析，選擇物種“Homo spaiens”，設(shè)定最低相互作用閾值為中等置信度“Medium confidence（0.4）”，并導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0構(gòu)建構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖;結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，選取大于2倍平均度值（degree）的靶標(biāo)作為關(guān)鍵靶標(biāo)。

1.3 GO分析及KEGG通路富集 利用生物學(xué)信息注釋數(shù)據(jù)庫(kù)DAVID（https：//david.ncifcrf. gov/，Version 6.8），對(duì)崗松揮發(fā)油關(guān)鍵靶標(biāo)進(jìn)行GO功能和KEGG通路富集分析，設(shè)置標(biāo)識(shí)符為“official gene symbol”，限定物種為“homo sapiens”，并通過(guò)R語(yǔ)言將GO、KEGG分析結(jié)果可視化。

1.4 疾病及組織分析 利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)崗松揮發(fā)油關(guān)鍵靶標(biāo)進(jìn)行疾病、組織富集分析，并導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0 構(gòu)建“疾病分析”“組織分布”網(wǎng)絡(luò)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 崗松揮發(fā)油“成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò) 經(jīng)文獻(xiàn)及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索收集崗松揮發(fā)油化學(xué)成分66個(gè)（表1），相關(guān)靶蛋白542個(gè);利用Cytoscape 3.6.0構(gòu)建“化學(xué)成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，該網(wǎng)絡(luò)中共有608個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括成分節(jié)點(diǎn)66個(gè)（方形）、靶點(diǎn)節(jié)點(diǎn)542個(gè)（圓形）;2863條邊，分別代表“成分-對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)”之間的相互關(guān)系;節(jié)點(diǎn)大小及顏色深淺與節(jié)點(diǎn)的degree值（網(wǎng)絡(luò)中和該節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)數(shù)量）呈正比。其中，20、26、56、36、58、40、31、59、21、43、28、39、10、42、1、17、18、46等18個(gè)化合物的degree值較大，提示為崗松揮發(fā)油發(fā)揮藥效的主要活性成分。

2.2 關(guān)鍵靶標(biāo) 通過(guò)STRING 11.0數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建542個(gè)靶蛋白相互作用關(guān)系，并導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0中進(jìn)行可視化處理;以大于平均degree（31.587）的2倍為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出符合條件的46個(gè)關(guān)鍵靶標(biāo)，結(jié)果如圖2所示。

2.3 GO生物功能與KEGG通路富集分析

2.3.1 GO分析 通過(guò)GO分析，共確定了424個(gè)GO條目（Pvalue<10-6）：細(xì)胞組分（CC）涉及膜筏、膜微結(jié)構(gòu)域、膜區(qū)、質(zhì)膜筏、小窩、基地外側(cè)質(zhì)膜等15個(gè)條目，分子功能（MF）涉及蛋白激酶結(jié)合、激酶結(jié)合、血紅素結(jié)合、四吡咯結(jié)合、核受體結(jié)合等23個(gè)條目，生物過(guò)程（BP）涉及脂多糖相關(guān)反應(yīng)、蛋白質(zhì)定位建立的調(diào)控、細(xì)菌源分子相關(guān)反應(yīng)、細(xì)胞對(duì)有機(jī)環(huán)狀化合物的反應(yīng)、炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)等386個(gè)相關(guān)條目，GO富集結(jié)果如圖3所示。

2.3.2 KEGG分析 通過(guò)KEGG富集分析，共確定了92條相關(guān)通路（Pvalue<10-6），包括癌癥相關(guān)通路（癌癥中的蛋白多糖、癌癥通路、胰腺癌、膀胱癌、前列腺癌等）、傳染病相關(guān)通路（乙肝、利什曼病、結(jié)核、百日咳等）、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（TNF信號(hào)通路、HIF-1信號(hào)通路等）、內(nèi)分泌和代謝相關(guān)通路（糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號(hào)通路、雌激素信號(hào)通路、催乳素信號(hào)通路等）等，KEGG通路分析結(jié)果如圖4所示。

2.4 疾病分析 使用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行疾病分析，共得到266個(gè)相關(guān)疾病（Pvalue<10-6，F(xiàn)DR<0.01），主要涉及多種癌癥疾?。ńY(jié)直腸癌、前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌等）、婦科疾病（子宮內(nèi)膜異位癥、復(fù)發(fā)性妊娠損失、絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥等）、慢性疾?。宰枞苑渭膊?、2型糖尿病等）等。結(jié)果如圖5所示。

2.5 組織分析 使用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行組織分析（Pvalue<0.05），共得到32個(gè)相關(guān)組織，包括小腦（正常）、骨髓（BM-CD34+、BM-CD33+）、骨骼肌、扁桃體、頸神經(jīng)節(jié)、唾液腺、肝臟（正常、腫瘤）等組織，結(jié)果如圖6所示。圖中圓形節(jié)點(diǎn)代表關(guān)鍵靶標(biāo)，方形節(jié)點(diǎn)代表組織，節(jié)點(diǎn)顏色深淺與節(jié)點(diǎn)degree值呈正比。

2.6 崗松揮發(fā)油關(guān)鍵靶標(biāo)-作用通路-疾病-組織網(wǎng)絡(luò) 將46個(gè)關(guān)鍵靶標(biāo)及排名前10的KEGG通路、疾病、組織分析結(jié)果一起導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0中構(gòu)建“關(guān)鍵靶標(biāo)-作用通路-疾病-組織”網(wǎng)絡(luò)圖，如圖7所示。其中，圓形代表關(guān)鍵靶點(diǎn)（46個(gè)），六邊形代表通路（10個(gè)），正方形代表疾?。?0個(gè)），菱形代表組織（10個(gè)）。

3 討論

揮發(fā)油類為崗松主要化學(xué)成分之一，文章基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析探討其藥效組分、藥理作用及機(jī)制。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索篩選崗松油化學(xué)成分66個(gè)，對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)542個(gè)，其中橙花叔醇、龍腦、丁香酚、乙酸橙花酯、香芹酚、α-Cadinol、α-Elemene、乙酸香葉酯、d-檸檬烯、百里香酚、γ-Eudesmol、冰片、芳樟醇等18個(gè)化合物在“化學(xué)成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖中degree值較大，可作為主要活性成分;通過(guò)AKT1、ALB、IL6、MAPK3、TP53、VEGFA、SRC、TNF、CASP3等關(guān)鍵靶標(biāo)，主要參與脂多糖相關(guān)反應(yīng)、蛋白質(zhì)定位建立的調(diào)控、細(xì)菌源分子相關(guān)反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等生物過(guò)程，作用于包括糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號(hào)通路、癌癥中的蛋白多糖通路、內(nèi)分泌抵抗通路、IL-17信號(hào)通路在內(nèi)的多種癌癥通路、傳染病通路、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、內(nèi)分泌和代謝相關(guān)通路等發(fā)揮作用;且疾病分析和組織分布顯示，崗松油主要作用于小腦、骨髓、骨骼肌、扁桃體等組織及器官，可對(duì)結(jié)直腸癌、前列腺癌、慢性阻塞性肺疾病、子宮內(nèi)膜異位癥等多種癌癥、慢性疾病、婦科疾病及其他病癥發(fā)揮治療作用。

含崗松油的多為外用制劑，對(duì)外治滴蟲(chóng)性陰道炎、皮膚濕疹、蛇蟲(chóng)咬傷、燒燙傷等具有抗菌消炎、清潔護(hù)膚等作用[10-11]，而對(duì)本研究所預(yù)測(cè)的多種癌癥、慢性疾病及婦科病等尚未有報(bào)道;其中糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號(hào)通路表明[12-15]，AGE、RAGE可通過(guò)誘導(dǎo)PI3K-Akt依賴的信號(hào)途徑激活，進(jìn)而產(chǎn)生NF-κB活性，促進(jìn)細(xì)胞因子（如IL-1、IL-6、TNF-α）、促凋亡相關(guān)基因CASP3、細(xì)胞增殖導(dǎo)致腎功能不全相關(guān)基因CYCD1、及促血管形成相關(guān)基因VEGF等的表達(dá)，從而誘發(fā)糖尿病并發(fā)癥;癌癥相關(guān)通路表明[16-19]，所篩選的關(guān)鍵靶標(biāo)通過(guò)多通路多靶點(diǎn)，對(duì)下游多個(gè)通路進(jìn)行整體調(diào)控，如激活cAMP信號(hào)通路進(jìn)而激活PKA、激活PI3K-Akt信號(hào)通路進(jìn)而連續(xù)激活PKB/Akt，使下游相關(guān)靶點(diǎn)磷酸化被激活或抑制等，這些作用通路均與癌癥相關(guān);因此，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析在闡釋傳統(tǒng)藥效機(jī)制的同時(shí)，也進(jìn)一步挖掘了崗松油其可能的、潛在的藥理作用。

本研究通過(guò)構(gòu)建崗松揮發(fā)油“化學(xué)成分-靶標(biāo)-通路-疾病-組織”網(wǎng)絡(luò)，分析探討其發(fā)揮藥理作用的活性成分、作用靶點(diǎn)及通路，為崗松油后續(xù)的系統(tǒng)深入研究提供理論依據(jù)。

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（收稿日期：2020-05-03 編輯：程鵬飛）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（NO. U1804182）;中國(guó)博士后科學(xué)基金（NO.2018M63084）。

作者簡(jiǎn)介：賈成軍（1971-），男，漢族，碩士，主管藥師，研究方向?yàn)橹兴幩幚韺W(xué)。E-mail：94291404@qq.com

通信作者：賈貝西（1982-），女，漢族，博士，講師，研究方向?yàn)橹兴幓钚猿煞旨百|(zhì)量評(píng)價(jià)。E-mail：jiabeixi@zzu.edu.cn