韓利文，陳善軍，董榕，張友剛，王曉靜

(山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院) 藥學(xué)與制藥科學(xué)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250017)

傳統(tǒng)中藥是我們國(guó)家延續(xù)千年的瑰寶，尤其是在全球防治新冠疫情過程中發(fā)揮了舉世矚目的作用[1- 2]。傳統(tǒng)中藥治療疾病強(qiáng)調(diào)“整體觀”與“辨證論治”，與源于西方的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的理論體系和技術(shù)手段均有顯著不同。中藥本質(zhì)是由多成分組成的復(fù)雜系統(tǒng)，人體也是一個(gè)更為復(fù)雜的生命系統(tǒng)，當(dāng)中藥進(jìn)入人體后，與機(jī)體發(fā)生的相互作用是一個(gè)龐大的系統(tǒng)-系統(tǒng)的相互作用。因此，闡述中藥復(fù)雜組分與多重功效之間的交互規(guī)律、科學(xué)表征中藥復(fù)雜作用模式是中藥現(xiàn)代研究亟需解決的關(guān)鍵問題。

近十年來，隨著系統(tǒng)生物學(xué)、人工智能、多向藥理學(xué)等技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)(network pharmacology)應(yīng)運(yùn)而生[3- 4]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是運(yùn)用多種組學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)構(gòu)建并揭示藥物-成分-靶點(diǎn)-疾病之間的關(guān)系，闡述藥物作用機(jī)制、探索藥物與疾病之間相關(guān)性的一門前沿學(xué)科。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聚焦系統(tǒng)層次和生物網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，與傳統(tǒng)中藥的作用模式不謀而合[5-7]。本文綜述了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)近年來在中藥復(fù)雜作用模式表征方面的研究新進(jìn)展，為傳統(tǒng)中藥科學(xué)內(nèi)涵的現(xiàn)代闡釋提供參考。

1 中藥復(fù)雜作用模式研究的現(xiàn)狀

目前已知中藥的作用模式特征為多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的整合調(diào)節(jié)。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外科學(xué)家不斷地努力探索，中藥復(fù)雜體系作用模式的解析已經(jīng)獲得巨大進(jìn)步。在基于整體觀和系統(tǒng)論的指導(dǎo)思想下，形成了如強(qiáng)調(diào)藥動(dòng)-藥效關(guān)聯(lián)的化學(xué)指紋-藥代標(biāo)志物-藥效靶標(biāo)三維中藥復(fù)方研究新模式[8]、以內(nèi)源性代謝物為核心的中醫(yī)方證代謝組學(xué)[9-10]、基于成分鉤釣的中藥化學(xué)生物學(xué)[11- 12]等新理論和新技術(shù)。但是，中藥復(fù)雜作用模式的解析與表征依然存在不少問題：中藥成分是直接作用于靶點(diǎn)，還是改變了機(jī)體內(nèi)環(huán)境？多成分之間是如何協(xié)同作用的？外源性成分與機(jī)體內(nèi)源性成分之間是如何進(jìn)行信息交互的？因此，中藥復(fù)雜體系作用模式的研究依然任重道遠(yuǎn)，需要引入新的技術(shù)手段和研究理念。

2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的基本思路

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)主要是通過系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法，借助統(tǒng)計(jì)學(xué)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學(xué)手段，能夠在分子水平上更好地詮釋中藥多成分與機(jī)體的網(wǎng)絡(luò)作用關(guān)系的一門科學(xué)。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的核心是網(wǎng)絡(luò)，用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的方法研究中藥的多向藥理特性，用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)來反映中藥藥效成分的理化和生物學(xué)性質(zhì)，為探索中藥復(fù)雜作用模式提供了新的視角。

利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥復(fù)雜作用模式的研究思路是構(gòu)建中藥復(fù)雜化學(xué)成分庫(kù)，將中藥成分的潛在分子靶標(biāo)和疾病相關(guān)靶標(biāo)共同映射于生物分子網(wǎng)絡(luò)，以生物分子網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)建立中藥藥效成分與疾病的關(guān)聯(lián)機(jī)制，從而解析中藥的復(fù)雜作用模式(圖1)。

圖1 利用中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥作用模式的基本思路Fig.1 Basic research flow for using network pharmacology to study the mechanisms of action of traditional Chinese medicine

3 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究?jī)?nèi)容

3.1 中藥化學(xué)成分的整合與收集

中藥成分是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析的起點(diǎn)，納入的中藥成分的范圍和準(zhǔn)確度直接影響到后續(xù)分析的正確性。

(1)直接利用已有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行成分收集。常用的中藥化合信息數(shù)據(jù)庫(kù)有中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和分析平臺(tái)TCMSP(http://tcmspw.com/tcmsp.php)、整合藥理學(xué)平臺(tái)TCMIP(http://www.tcmip.cn/TCMIP/index.php/Home/Login/login.html)、基于中藥分子機(jī)理的生物信息學(xué)分析工具BATMAN-TCM(http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm)、中醫(yī)藥綜合數(shù)據(jù)庫(kù)TCMID(http://www.megabionet.org/tcmid)、PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)等。2020年新冠疫情期間，韓利文等[13]發(fā)現(xiàn)國(guó)家衛(wèi)健委推薦的參麥注射液對(duì)于COVID-19 合并冠心病患者具有較好療效，考慮到注射劑直接入血的特點(diǎn)，利用 TCMSP和中醫(yī)藥百科全書(ETCM)收集了紅參、麥冬的全部化學(xué)成分，從抑制細(xì)胞因子風(fēng)暴、維持心臟功能穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)免疫、抗病毒等多方面揭示了參麥注射液能夠同時(shí)干預(yù)COVID-19與冠心病的機(jī)制。

(2)基于高分辨質(zhì)譜解析的中藥成分分析與鑒定。中藥成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)是基于文獻(xiàn)構(gòu)建的，往往有滯后性。因此中藥成分的組學(xué)表征甚至全成分分析[14]逐漸成為了“建庫(kù)成分”的關(guān)鍵補(bǔ)充手段。Luo等[15]利用超高液相色譜-電噴霧線性離子阱軌道阱質(zhì)譜(UHPLC-LTQ-ESI-Orbitrap-MS)技術(shù)建立了厚樸溫中湯的指紋圖譜，確認(rèn)并鑒定了其中甘草苷、橙皮素等30個(gè)共有成分作為后續(xù)分析的關(guān)鍵成分。Shi等[16]建立了基于超高效液相色譜-四級(jí)桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS/MS)的代謝組學(xué)技術(shù)，分析了中藥梔子614種成分，并鑒定與抗血栓活性相關(guān)的化學(xué)標(biāo)志物19個(gè)。

(3)基于體內(nèi)過程的中藥藥效成分識(shí)別。中藥的特定方劑組合之間的相互作用，會(huì)在一定程度上影響成分的入血吸收。通過實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)能夠入血并且在體循環(huán)中移行的中藥成分，是判斷中藥藥效物質(zhì)的一種有效方法。付昌麗等[17]將良附滴丸給大鼠灌胃后，應(yīng)用超高液相色譜-四級(jí)桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)到血漿中移行成分為高良姜素、鼠李檸檬素、高良姜素-3-O-甲醚、α-香附酮，據(jù)此使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法分析了良附滴丸治療胃腸道疾病的可能機(jī)制。王偉等[18]結(jié)合血清藥物化學(xué)與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探究麝香通心滴丸治療冠心病的機(jī)制，認(rèn)為8 種入血成分(沙蟾毒精、?；悄懰?、遠(yuǎn)華蟾毒精、甘氨膽酸、去乙酰華蟾毒精、蟾毒靈、熊去氧膽酸、脂蟾毒配基)可能是麝香通心滴丸發(fā)揮治療冠心病作用的關(guān)鍵藥效成分。中藥藥效成分的研究是一個(gè)不斷完善的過程，通過檢索或?qū)嶒?yàn)等方法，及時(shí)將國(guó)內(nèi)外的新發(fā)現(xiàn)、新成果納入，才能逐步建立起比較真實(shí)反映藥材內(nèi)在特征的“成分庫(kù)”。

3.2 中藥-成分-疾病-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建

藥物與疾病的關(guān)聯(lián)關(guān)系的識(shí)別，是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的基礎(chǔ)。常用的數(shù)據(jù)庫(kù)有TCMSP、TCMIP、化合物與蛋白互作數(shù)據(jù)庫(kù)STITCH(http://stitch.embl.de/)、PharmMapper(http://lilab.ecust.edu.cn/pharmmapper)等。除此之外還有反向分子對(duì)接技術(shù)以及分子對(duì)接法[19]。疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)常用的有在線人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫(kù)OMIM(https://www.omim.org/)、Drugbank(https://go.drugbank.com/)、療效藥靶數(shù)據(jù)庫(kù)TTD(http://db.idrblab.net/ttd/)等。其中Drugbank是針對(duì)已上市藥物進(jìn)行檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是通過數(shù)學(xué)領(lǐng)域圖論和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法，將藥物、疾病、靶點(diǎn)描述成節(jié)點(diǎn)，藥物與靶點(diǎn)、疾病與靶點(diǎn)之間的關(guān)系描述成邊。節(jié)點(diǎn)與邊構(gòu)成多個(gè)體、多層次的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中常用的算法有Randomwalk 算法和PRINCE算法。Randomwalk算法是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)，然后隨機(jī)計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與其他相鄰節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性，進(jìn)而建立藥物-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)是一種網(wǎng)絡(luò)聚類算法[20]。而PRINCE算法是假設(shè)引起相似疾病的基因或蛋白在網(wǎng)絡(luò)中位置相近，因此可使用基于傳播的算法來推斷在網(wǎng)絡(luò)上相鄰節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，以獲得相同疾病或相似疾病的致病基因信息[21]。

3.3 網(wǎng)絡(luò)可視化呈現(xiàn)

生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)眾多，并且節(jié)點(diǎn)之間的作用強(qiáng)度不一，為了篩選網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)與通路，必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可視化。能夠進(jìn)行可視化的軟件有Cytoscape、TDAview、VisANT、GUESS等[22]。其中Cytoscape[23]是最為常用的可視化軟件，集成了布局設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)查詢、網(wǎng)絡(luò)可視化、網(wǎng)絡(luò)鏈接等功能。Cytoscape還可方便安裝多種插件，如Bisogent(用于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和可視化)、CytoNCA(用于蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中心性分析和評(píng)估)、ClueGO(用于基因注釋)、clusterMaker2(實(shí)現(xiàn)眾多聚類算法)等。

3.4 網(wǎng)絡(luò)分析

網(wǎng)絡(luò)分析本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析。基因本體( gene ontology， GO)富集分析提供了一種描述基因產(chǎn)物之間相似性的方法，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)基因或蛋白進(jìn)行分子功能(molecular function，MF)、細(xì)胞組件(cellular component，CC)及生物過程(biological process，BP)的注釋。GO 富集分析主要通過序列相似性比對(duì)(BLAST)和結(jié)構(gòu)域相似性比對(duì)(InterProScan)的方式實(shí)現(xiàn)，同時(shí)更多的具有動(dòng)態(tài)特征的蛋白質(zhì)相互作用的算法也被開發(fā)出來[24]。通路富集分析是將基因或蛋白富集到已知功能的生物學(xué)通路的過程，用以預(yù)測(cè)基因或蛋白可能參與的生物學(xué)通路，建立與疾病的內(nèi)在聯(lián)系。大多數(shù)通路富集分析都是基于京都基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)進(jìn)行的。常見的一些開源整合的工具如DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)(https://david.ncifcrf.gov)，STRING數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.string-db.org/)、Metascape(https://metascape.org/gp/index.html#/main/step1)及北京大學(xué)開發(fā)的Kobas數(shù)據(jù)庫(kù)(http://kobas.cbi.pku.edu.cn/)均可以方便地實(shí)現(xiàn)GO注釋及KEGG通路富集分析的功能。

4 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥作用模式研究中的應(yīng)用

4.1 基于網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的中藥復(fù)雜作用模式的表征

網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的提出為中藥作用模式的研究提出了新的視角。常規(guī)的以單靶標(biāo)為特點(diǎn)的還原論研究模式對(duì)于中藥復(fù)雜作用的解釋具有理論缺陷，網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)理念契合了中醫(yī)藥學(xué)的整體論思想，已成為了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的核心理論之一。網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)是指生物網(wǎng)絡(luò)中，能夠機(jī)制性關(guān)聯(lián)藥物和疾病，并定量表示藥物整體調(diào)節(jié)作用機(jī)理的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括關(guān)鍵分子、關(guān)鍵通路或關(guān)鍵模塊等。Chamberlin等[25]對(duì)40 000個(gè)以上天然來源小分子成分與美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的癌癥藥物進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)差異分析，發(fā)現(xiàn)天然小分子網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的覆蓋度高于后者61%，還覆蓋到目前癌癥藥物沒有作用的24條信號(hào)通路，提示部分天然小分子可能成為新的抗癌藥物。Sun等[26]對(duì)銀杏葉等18種抗阿爾茨海默病中藥進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)分析，結(jié)果顯示部分中藥成分不僅對(duì)乙酰膽堿酯酶等已知靶標(biāo)有作用，同時(shí)還對(duì)維持細(xì)胞增殖和炎癥上游Ga2+平衡通路具有密集靶向性，顯示了中藥的整體調(diào)節(jié)作用。吳丹等[27]對(duì)臨床抗抑郁方劑中的主要藥味柴胡進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析，采用 DAVID 及DisGeNET 等數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)柴胡靶點(diǎn)進(jìn)行歸屬，結(jié)果表明柴胡中有效成分可作用于50個(gè)靶標(biāo)，形成多成分-多靶點(diǎn)-多途徑抗抑郁作用模式。

清華大學(xué)Guo等[28]首次構(gòu)建了一種基于網(wǎng)絡(luò)的全基因組致病基因預(yù)測(cè)方法“CIPHER”，對(duì)消化系統(tǒng)的不同部位(胃、腸和肝)、不同階段(正常人、炎癥和癌癥患者)的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行炎-癌相關(guān)分析，篩選出了消化系統(tǒng)炎-癌轉(zhuǎn)化的候選靶標(biāo)，構(gòu)建了炎-癌轉(zhuǎn)化關(guān)鍵分子網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的提出也為中藥非線性、開放性復(fù)雜體系作用模式研究提供了新的思路[29]。

4.2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在揭示中醫(yī)“同病異治”原理方面的應(yīng)用

“同病異治”是指病癥相同，但由于疾病進(jìn)程、具體證型、患者的身體機(jī)能等的不同而具體的治療方法也有所不同。同病異治的理念充分體現(xiàn)了中醫(yī)辨證施治的特色，從生物網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的角度揭示了不同方劑、不同成分作用于機(jī)體產(chǎn)生的共性特征。在新型冠狀病毒肺炎診療方案中，熱毒寧、血必凈注射液均可用于重型和危重型患者的治療，二者藥味組成差異較大，但都對(duì)COVID-19有確切療效。蔡孟成等[30]采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)熱毒寧與血必凈兩方可共同作用于VEGF-A、CASP3、IL-6、MAPK1、MAPK8等51個(gè)靶標(biāo)，推測(cè)這些共有靶標(biāo)與關(guān)鍵通路構(gòu)成了兩方“同病”的原因。

參芪地黃湯和加味真武湯兩方均可用于治療糖尿病腎病，但其適用的證型不同，前者適用于“氣陰兩虛型”，后者適用于“脾腎陽(yáng)虛型”。王小雨等[31]利用中藥整合藥理學(xué)計(jì)算平臺(tái) TCMIP構(gòu)建參芪地黃湯和加味真武湯的候選靶標(biāo)與糖尿病腎病相關(guān)疾病靶標(biāo)之間的共同映射模型，發(fā)現(xiàn)參芪地黃湯和加味真武湯均可以作用于AKT1、INS、TLR4、VEGFA等關(guān)鍵靶標(biāo)，通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、血液流變學(xué)異常等網(wǎng)絡(luò)作用途徑發(fā)揮保護(hù)腎功能、延緩糖尿病腎病進(jìn)程的藥效作用。

4.3 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在揭示中醫(yī)“異病同治”機(jī)制方面的應(yīng)用

異病同治指不同的疾病在發(fā)展過程中出現(xiàn)了相同的病機(jī)，而采用相同中藥治療的用法。中藥的多靶標(biāo)作用模式，不僅可以解釋中藥對(duì)某一疾病的多角度干預(yù)作用，而且還有可能“覆蓋”到其他相關(guān)疾病。抑郁癥、乳腺增生和功能性消化不良是臨床常見疾病，這三種疾病共性的中醫(yī)證候?yàn)楦斡羝⑻撟C。經(jīng)典名方逍遙散在臨床中對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(如抑郁癥)、消化系統(tǒng)(如功能性消化不良)、婦科(如乳腺增生)、內(nèi)科等疾病上均有確切的療效，但其科學(xué)機(jī)制并不清楚。衛(wèi)拂曉等[32]發(fā)現(xiàn)逍遙散與三種疾病共享了IL-6、IL-4和TNF等38個(gè)靶標(biāo)，推測(cè)可能是逍遙散通過減少炎癥反應(yīng)發(fā)揮了異病同治作用。葉雪珂等[33]對(duì)于酸棗仁湯的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果顯示，酸棗仁湯干預(yù)失眠和抑郁癥可能是通過刺激HTR1A、HTR2A、DRD2、CYP2D6、GABRA1、GABRB2等6個(gè)關(guān)鍵靶標(biāo)，以達(dá)到對(duì)腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)靜安神和抗抑郁的功效。

經(jīng)典名方桃紅四物湯是中醫(yī)臨床使用最廣泛的活血化瘀方劑之一，也是異病同治的典型方劑。鄧晶晶等[34]以桃紅四物湯養(yǎng)血、活血、逐瘀功效為核心，采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，構(gòu)建了桃紅四物湯成分-靶標(biāo)-通路-疾病之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)桃紅四物湯共涉及血液循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)等165條通路，可關(guān)聯(lián)的疾病為癌癥相關(guān)疾病(乳腺癌、前列腺癌等)、心血管疾病(高血壓、心肌梗死、心臟衰竭)以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病，為臨床科學(xué)使用提供了一定依據(jù)。

4.4 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中醫(yī)癥候解析研究中的應(yīng)用

證候是中醫(yī)藥理論的核心，是中醫(yī)臨床認(rèn)知疾病、診療疾病的基礎(chǔ)。證候的分子生物學(xué)本質(zhì)是當(dāng)前中藥現(xiàn)代研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)能夠建立起宏觀病證表型與微觀生物分子之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)關(guān)系，為揭示證候本質(zhì)提供了新的解決方案。按照中醫(yī)藥理論，COVID-19 肺炎初期為寒濕郁肺證、重癥期為疫毒閉肺證、危重期為內(nèi)閉外脫證、恢復(fù)期為肺脾氣虛證。許海玉等[35]以癥狀為切入點(diǎn)，首次利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法闡釋了中藥干預(yù) COVID-19 過程中“四個(gè)時(shí)期-四個(gè)證候-四個(gè)方劑”的分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究，為傳統(tǒng)中醫(yī)藥用于抗擊全球疫情蔓延提供了科學(xué)依據(jù)。牛旭艷等[36]綜合運(yùn)用定向文本挖掘、基因芯片技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法，首次發(fā)現(xiàn)中藥治療熱證類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎“藥-證”對(duì)應(yīng)的分子生物學(xué)機(jī)制與GM-CSF信號(hào)通路，CTLA4 信號(hào)通路，T 細(xì)胞受體信號(hào)通路及輔助 T 細(xì)胞中的 CD28 信號(hào)通路有關(guān)。

4.5 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)在中藥靶標(biāo)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

中藥的“多靶標(biāo)”的表征對(duì)于揭示中藥科學(xué)內(nèi)涵以及研發(fā)新藥都是至關(guān)重要的。常規(guī)的靶標(biāo)預(yù)測(cè)的方法是利用生物化學(xué)的方法，即利用一個(gè)小分子作為探針觀察與生物大分子的特異性結(jié)合或蛋白表達(dá)，以判斷藥物的作用位點(diǎn)。這樣的策略比較精準(zhǔn)，但是對(duì)于中藥這樣一個(gè)多成分體系而言，每增加一個(gè)成分意味著工作量的成倍增加，同時(shí)很難實(shí)現(xiàn)群體成分的整體標(biāo)記[37]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可借助計(jì)算機(jī)輔助算法實(shí)現(xiàn)藥物的多靶預(yù)測(cè)，對(duì)于中藥復(fù)雜成分的作用模式研究提供了巨大的便利。Liao等[38]運(yùn)用drugCIPHE技術(shù)預(yù)測(cè)了丹參素冰片酯的潛在靶標(biāo)，發(fā)現(xiàn)丹參素冰片酯對(duì)VEGF信號(hào)通路、Rap1信號(hào)通路、細(xì)胞緊密連接具有特異性親和作用，并進(jìn)一步使用HUVEC細(xì)胞模型、斑馬魚模型驗(yàn)證了其作用機(jī)制，為新藥成分的作用途徑研究提供了新的思路。李翔等[39]通過對(duì)復(fù)方丹參方的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其中丹參酮 IIA等9個(gè)活性成分可調(diào)控PPARG、ACE、KCNJ11、KCNQ1、ABCC8等42個(gè)心血管相關(guān)疾病基因表達(dá)，涉及糖尿病、高胰島素型低血糖癥等 30 種疾病，為復(fù)方丹參方探索新的臨床適應(yīng)癥提供了理論依據(jù)。Gao等[40]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)分析了中藥延長(zhǎng)晚期肝癌患者生存時(shí)間的潛在機(jī)制，發(fā)現(xiàn)有8種中藥能夠顯著調(diào)節(jié)多個(gè)與肝癌相關(guān)的靶標(biāo)，其中與肝癌細(xì)胞增殖相關(guān)的有KRAS、AKT2，與轉(zhuǎn)移相關(guān)的有MAPK、SRC、MMP，與腫瘤血管生成有關(guān)的有PTGS2，與誘導(dǎo)凋亡相關(guān)的有CASP3。高耀等[41]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)反向藥效團(tuán)匹配方法(PharmMapper)預(yù)測(cè)逍遙散活性成分的潛在靶點(diǎn), 借助 MAS生物分子功能軟件對(duì)靶點(diǎn)信息進(jìn)行注釋, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)逍遙散中活性成分可作用于glutathione S-transferase P等25個(gè)潛在靶點(diǎn)蛋白群。

4.6 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥配伍原理方面的應(yīng)用

“七情和合”是中藥配伍的理論指導(dǎo)，配伍可以改善藥物性能，在體外、體內(nèi)、病理狀態(tài)等多層次因素作用下，發(fā)揮“增效減毒”的目的。在微觀的分子層次，體現(xiàn)為不同中藥與生物分子網(wǎng)絡(luò)存在交互作用，為此李梢教授提出“共模塊”概念[42]，為中藥復(fù)方配伍機(jī)制的分子網(wǎng)絡(luò)解析奠定了理論基礎(chǔ)。

韓彥琪等[43]對(duì)元胡止痛滴丸中28個(gè)入血成分進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析，結(jié)果表明，君藥延胡索中的生物堿類成分可通過作用于中樞腦啡肽酶、平滑肌相關(guān)受體及血管緊張素等靶點(diǎn)而發(fā)揮止痛、理氣等功效；臣藥白芷中的香豆素類成分可通過參與痙攣、炎癥等相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)節(jié)，發(fā)揮行氣血的輔助作用，初步揭示了元胡止痛滴丸治療原發(fā)性痛經(jīng)的配伍機(jī)制。合歡皮為豆科植物合歡AlbiziajulibrissinDurazz.的干燥樹皮，具有解郁安神的功效，臨床數(shù)據(jù)顯示具有潛在的腎毒性。梁雨璐等[44]分析了合歡皮活性成分-焦慮癥以及活性成分-腎毒性共有靶點(diǎn)蛋白互作模式，發(fā)現(xiàn)合歡皮中硫黃菊素、木犀草素等木脂素及黃酮類化合物可能通過影響神經(jīng)遞質(zhì) 5-HT 以及下丘腦-垂體-腎上腺軸、下丘腦-垂體-性腺軸、下丘腦-垂體-甲狀腺軸發(fā)揮作用；而合歡皂苷類成分可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)、缺氧狀態(tài)、異常凋亡、氧化應(yīng)激反應(yīng)和自噬失衡產(chǎn)生腎毒性。莊開顏等[45]比較了甘草4種成分(甘草酸、甘草素、甘草苷、異甘草素)對(duì)烏頭堿所致斑馬魚模型心動(dòng)過速及心包水腫的拮抗作用，發(fā)現(xiàn)4 種成分均具有一定的拮抗作用，其中甘草酸效果最好；網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析的結(jié)果顯示甘草酸拮抗烏頭堿心臟毒性的作用機(jī)制可能與MAPK、GRB2、CDC42、EGFR、GSK3B、SRC等關(guān)鍵靶點(diǎn)以及PI3K-Akt、Ras、FoxO等信號(hào)通路相關(guān)，初步揭示了“附子-甘草”配伍減毒的原理。

5 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)目前存在的問題

5.1 中藥成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的更新問題

雖然網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)突破了傳統(tǒng)的單成分、單靶點(diǎn)的研究模式，但對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的依賴還是比較嚴(yán)重的，尤其是中藥成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的更新程度嚴(yán)重影響著下游網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果的可靠性[46]。中藥中發(fā)現(xiàn)的特征成分、新的活性成分如不能及時(shí)納入成分庫(kù)中，那么分析的依據(jù)就只能是常見成分、植物中共有的成分。大量的中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析最后往往將關(guān)鍵成分指向谷甾醇、槲皮素等，就反映出了相當(dāng)嚴(yán)重的問題。另外從數(shù)據(jù)的篩選過程來看，以數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的參數(shù)篩選，如口服生物利用度(oral bioavailability，OB)、類藥性(drug likeness，DL)等，即便是相同的篩選策略，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)納入分析的成分也有所差別[47]。

5.2 數(shù)學(xué)建模與生物真實(shí)系統(tǒng)的差異

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)借助數(shù)學(xué)方法將中藥復(fù)方在生物體內(nèi)各系統(tǒng)中的相互作用關(guān)系以網(wǎng)絡(luò)的形式抽象表達(dá)出來，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)(連接度、權(quán)威性等)、節(jié)點(diǎn)之間的距離、網(wǎng)絡(luò)中存在的“社區(qū)”等因素來構(gòu)建關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)來反應(yīng)藥物理化和生物學(xué)性質(zhì)。但是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)畢竟是一種體外預(yù)測(cè)技術(shù)，很難真實(shí)反應(yīng)體內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境，其相互作用關(guān)系仍需大量的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證[48]。

5.3 中藥特色的量效關(guān)系難以體現(xiàn)

中醫(yī)藥學(xué)是“個(gè)性化”精準(zhǔn)用藥的典型代表，擁有完善的“辨證施治”“君臣佐使”理論體系。同樣的藥味在不同的病癥、不同的病程、不同的配伍環(huán)境中的差異在中醫(yī)臨床是普遍存在的。但是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)目前僅能呈現(xiàn)一種化學(xué)節(jié)點(diǎn)與生物節(jié)點(diǎn)之間的作用關(guān)系，不能提供額外的“量效”關(guān)系，因此目前無法體現(xiàn)藥味劑量導(dǎo)致的方劑功效的差異，最終影響到網(wǎng)絡(luò)分析的準(zhǔn)確性。例如對(duì)于相同藥味組成的方劑，如左金丸與反左金丸，如果輸入二者化學(xué)成分，會(huì)導(dǎo)出同樣的分析結(jié)果。

6 展望

針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)存在的問題，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者在積極地反思和采取一系列的舉措。(1)建立正確使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的技術(shù)規(guī)范。2021年3月李梢教授牽頭起草、世界中醫(yī)藥聯(lián)合會(huì)公布的《網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)方法指南》(下稱《指南》)[49]，是國(guó)際上首個(gè)專門用于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。該《指南》的頒布，為網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的使用規(guī)范性以及可驗(yàn)證性等方面提出了明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的良性發(fā)展提供了重要依據(jù)。(2)更加重視網(wǎng)絡(luò)核心算法的開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)分析算法及軟件是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)的核心，算法的開發(fā)需要充分結(jié)合復(fù)雜生命機(jī)體的信息交互方式。同時(shí)算法的開發(fā)均需經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的評(píng)價(jià)流程。(3)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)需加強(qiáng)與新興信息科學(xué)如人工智能(AI)技術(shù)的融合。通過深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像識(shí)別等技術(shù)，AI已經(jīng)成為藥物研發(fā)中最熱門的領(lǐng)域，同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的完善帶來了新的機(jī)遇。一些新發(fā)展的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如PhosIND[50]，可通過提取、結(jié)合序列和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用信息來預(yù)測(cè)磷酸化位點(diǎn)，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)藥理分析中，可大大提高預(yù)測(cè)性能和精準(zhǔn)度。(4)加強(qiáng)與臨床數(shù)據(jù)的整合。中醫(yī)藥是整體科學(xué)，目前各種組學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)深入應(yīng)用到中醫(yī)藥臨床實(shí)踐中。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)應(yīng)充分整合中醫(yī)藥臨床使用相關(guān)數(shù)據(jù)，反映出中醫(yī)臨床用藥特點(diǎn)，才能真實(shí)、準(zhǔn)確地刻畫出中藥-疾病的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。

總之，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)目前發(fā)展迅速，在傳統(tǒng)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中已經(jīng)顯示了巨大的潛力，但仍需加強(qiáng)與多學(xué)科的深入交叉融合，借鑒生命科學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展的最新成果，才能全面真實(shí)地揭示中藥復(fù)雜作用模式的科學(xué)內(nèi)涵，服務(wù)于中藥的現(xiàn)代化研究。