王 丹, 劉永琦, 張文廣, 賈春艷, 張云鶴, 李 蕓*
(1.甘肅中醫(yī)藥大學,甘肅省中醫(yī)方藥挖掘與創(chuàng)新轉(zhuǎn)化重點實驗室,甘肅 蘭州 730000;2.甘肅中醫(yī)藥大學敦煌醫(yī)學與轉(zhuǎn)化教育部重點實驗室,甘肅 蘭州 730000;3.甘肅中醫(yī)藥大學藥學院,甘肅 蘭州 730000)
衰老是生物體組織、器官以及細胞功能隨時間而逐漸喪失的過程[1]。截至2020年11月1日,我國60歲及以上老年人口已達到2.64億人,占總?cè)丝诘?8.7%[2]。隨著人口老齡化的加劇,衰老以及相關(guān)疾病成為研究的熱點。近年來,中藥抗衰老研究取得了一定進展[3]。神仙粥是敦煌遺書P.3810《呼吸靜功妙訣》后附的修煉養(yǎng)生方,現(xiàn)藏于法國巴黎國家圖書館[4],記載:“神仙粥:山藥蒸熟,去皮,一斤,雞頭實半斤,煮熟去谷,搗為末,入粳[米]半升,慢火煮成粥,空心食之?;蝽?韭)子末二、三兩在內(nèi),尤妙,食粥后,用好熱酒飲三盃(杯)妙,此粥善補虛勞、益氣強志,壯元陽、止泄、精神妙?!盵5]現(xiàn)代研究表明,神仙粥具有抗衰老,改善老年癡呆癥,調(diào)節(jié)免疫等作用,但目前其抗衰老機制仍未闡明。本文將從神仙粥單味藥的化學成分、復方的藥理作用和臨床應用,以及神仙粥抗衰老的網(wǎng)絡藥理學角度進行綜述,以期為神仙粥進一步的開發(fā)和利用提供參考。
神仙粥由山藥、芡實、粳米、韭菜子組成,目前尚無關(guān)于此復方的物質(zhì)基礎研究報道。復方的物質(zhì)基礎研究,應基于單味藥的有效成分及其活性展開研究。
山藥為薯蕷科植物薯蕷DioscoreaoppositaThunb.的干燥根莖,其成分為多糖[6]、薯蕷皂苷元[7]、尿囊素[8]、淀粉[9]、脂肪酸[10]、蛋白質(zhì)、氨基酸[11]、山藥素類化合物[12]、微量元素[13]等。Mckoy等[14]研究發(fā)現(xiàn),薯蕷皂苷元可以降低膽固醇水平(P<0.05)。平靜等[15]研究發(fā)現(xiàn),山藥總皂苷具有清除DPPH自由基和超氧陰離子的作用。山藥多糖不僅具有調(diào)節(jié)免疫[16]、抗衰老[17]、降血糖[18]的作用,還具有調(diào)節(jié)血脂代謝紊亂的作用(P<0.05)[19]。樊乃境等[20]研究發(fā)現(xiàn),山藥蛋白肽能發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用(P<0.05),進一步增強機體的免疫防御能力。山藥的活性研究多以部位為主,相關(guān)物質(zhì)基礎研究薄弱,有待更多的學者深入研究。
芡實,即雞頭實,來源于睡蓮科植物芡EuryaleferoxSalisb.的干燥成熟種仁,主要包括甾醇類[21]、黃酮類[22]、環(huán)肽類[23]、腦苷脂類[24]、多酚類[25]、多糖[26]、淀粉[27]、脂肪酸[28]、氨基酸[29]、微量元素[30]等成分。芡實多糖能提高小鼠的運動能力和心肌的抗氧化能力(P<0.05)[31],是一種天然的抗氧化劑,可用于食品添加劑及保健食品中[32]。目前,關(guān)于芡實的研究多集中在抗氧化方面,其中發(fā)揮抗氧化作用的成分有芡實甾醇、芡實多糖、芡實黃酮等[21,33]。
韭菜子來源于百合科植物韭菜AlliumtuberosumRottl.ex Spreng的干燥成熟種子,主要有生物堿類[34]、核苷類[35]、揮發(fā)油類[36]等成分。目前,研究者多以韭菜子水提物或醇提物進行活性研究。郭奎彩等[37]研究發(fā)現(xiàn),韭菜子總黃酮具有抗氧化作用。何娟等[38]研究發(fā)現(xiàn),韭菜子醇提物可增加去勢雄性小鼠包皮腺、精液囊的質(zhì)量(P<0.05)。陶永梅等[39]研究發(fā)現(xiàn),韭菜子水提取物具有增強小鼠耐缺氧及抗疲勞的作用(P<0.05)。于艷[40]研究發(fā)現(xiàn),韭菜子水煎劑能增強小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬功能(P<0.05),同時還通過促進B細胞增殖分化,形成更多的抗體細胞。韓晶利等[41]研究發(fā)現(xiàn),韭菜子水煎液可降低老年小鼠肝單胺氧化酶B活性(P<0.05),其活性與年齡呈正相關(guān),可以作為表示生物體老化程度的標志,提示韭菜子水煎液具有抗衰老作用。韭菜子的現(xiàn)代藥理研究雖取得不小進展,但其藥效物質(zhì)基礎,藥理作用機制研究較為欠缺,有待進一步加強。
粳米來源于禾本科植物稻(粳稻)的種仁,現(xiàn)代研究表明,粳米中含有淀粉[42]、蛋白質(zhì)、脂肪[43]、氨基酸[44]、及微量元素[45]等成分。粳米既可以作為主食出現(xiàn)在餐桌上,也可以作為中藥出現(xiàn)在中醫(yī)臨床處方之中。
目前有關(guān)神仙粥中單味藥的現(xiàn)代研究較多,但是不能以單味藥化學成分的加和表示復方的化學成分,且在高溫煎煮的過程中,化學成分可能因高溫發(fā)生改變,也可能成分之間相互作用,使復方成分更加復雜。
2.1 抗衰老 丁高恒等[46]以D-半乳糖建立大鼠衰老模型,研究神仙粥抗衰老的作用,發(fā)現(xiàn)模型組大鼠的超氧化物歧化酶活性、胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)均低于各給藥組(P<0.05),模型組大鼠的丙二醛水平均高于各給藥組(P<0.05),提示神仙粥具有抗衰老作用,但目前其抗衰老機制尚不明確,有待進一步深入研究。
2.2 抗老年癡呆癥 老年癡呆癥早期最常見的表現(xiàn)為記憶力下降,同時也會出現(xiàn)空間辨識能力障礙。吳建軍等[47]以D-半乳糖致衰大鼠為研究對象,通過Morris水迷宮系統(tǒng)檢測平均逃避潛伏期時間和空間探索時間以及海馬組織Bcl-2、Bax基因的表達,研究神仙粥抗老年癡呆的作用,發(fā)現(xiàn)給藥組平均逃避潛伏期時間和空間探索時間均降低(P<0.05),高劑量組Bcl-2基因表達升高(P<0.05),Bax基因表達降低(P<0.05)。提示神仙粥具有抗老年癡呆的作用,可通過調(diào)節(jié)海馬組織Bcl-2、Bax基因表達來抑制細胞凋亡,從而改善阿爾茲海默病模型大鼠的學習記憶能力。目前關(guān)于此方改善老年癡呆癥的學習記憶能力的物質(zhì)基礎尚不明確,有待進一步研究發(fā)掘。
2.3 調(diào)節(jié)免疫機制 賀戀詞[48]采用病證結(jié)合方法進行造模,同時建立慢性疲勞綜合征疾病模型和脾腎陽虛證大鼠模型,造模成功后給予不同劑量的神仙粥。結(jié)果發(fā)現(xiàn),藥膳神仙粥可降低慢性疲勞綜合征脾腎陽虛證大鼠炎癥因子IL-1β、TNF-α水平,并通過阻滯NF-κB信號通路發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。
3.1 緩解腰痛 朱海林等[49]報道神仙粥合針刺治療腎陽虛型腰痛66例,結(jié)果治愈46例,好轉(zhuǎn)19例,無效1例,有效率為98.5%,提示神仙粥對腰痛有一定的緩解作用。但該臨床應用評判較為主觀,未設理化指標或?qū)φ战M,故不能確定改善腰痛的主要因素是針刺還是神仙粥,有待進一步臨床研究。
3.2 緩解慢性疲勞 慢性疲勞綜合征的病機復雜,其治療以緩解癥狀為主,且多用中醫(yī)治療,如中醫(yī)食療和針灸等。葉艷[50]進行補虛勞藥膳神仙粥對脾腎陽虛證慢性疲勞綜合征患者的干預研究,選取了86例脾腎陽虛證慢性疲勞綜合征患者作為研究對象,分為對照組和試驗組,并對最終完成研究的76例患者采用自測評價的方法分別對疲勞情況、伴隨癥狀、中醫(yī)臨床證候、負性情緒、生活質(zhì)量、安全性指標等進行測評,并評價其臨床療效。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著服用藥膳粥周期的延長,慢性疲勞綜合征患者的疲勞得到有效緩解且伴隨癥狀減少,患者的脾腎陽虛證候、焦慮、抑郁癥狀、負性情緒得到改善,生活質(zhì)量越好。提示神仙粥對慢性疲勞有緩解作用,能改善患者的情緒與生活質(zhì)量,具有臨床推廣價值。
4.1 活性成分及相關(guān)靶點篩選 利用中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫及分析平臺TCMSP數(shù)據(jù)庫(https://tcmspw.com/tcmsp.php)檢索并提取神仙粥各單味藥(山藥、芡實、韭菜子、粳米)的活性成分及相關(guān)靶點信息,以口服生物利用度(OB)≥30%、類藥性(DL)≥0.18作為篩選條件,確定山藥、芡實、韭菜子的活性成分共22種,其中山藥16種,芡實2種,韭菜子4種。同時收集活性成分相關(guān)作用靶點,其中山藥145個,芡實23個,韭菜子48個。對于TCMSP中檢索不到的單味藥物粳米,通過PubMed數(shù)據(jù)庫(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/)檢索,并通過ChemDraw軟件繪制活性成分結(jié)構(gòu)圖。在SwissADME數(shù)據(jù)庫(http://www.swissadme.ch/)中預測相應結(jié)構(gòu)的ADME參數(shù),以藥代動力學參數(shù)胃腸吸收度為“high”和DL滿足3項“Yes”為篩選標準,篩選出1種活性成分,使之與上述TCMSP的篩選條件統(tǒng)一,再利用SwissTargetPrediction查找,得到15個相關(guān)靶點。運用Uniprot數(shù)據(jù)庫(https://www.uniprot.org/)將得到的所有靶點名稱轉(zhuǎn)化為正式基因名稱。合并所有活性成分及靶點,去除重復靶點后,神仙粥活性成分可能作用的靶點為103個。神仙粥潛在活性成分見表1。
4.2 衰老靶點的獲取及藥物-疾病交集靶點分析 在Gene Cards數(shù)據(jù)庫(https://www.genecards.org/),以“aging”為關(guān)鍵詞檢索相關(guān)靶點。將檢索結(jié)果按Score值大于等于平均數(shù)的原則進行篩選,得到衰老的相關(guān)靶點856個。運用Uniprot數(shù)據(jù)庫將得到的疾病靶點名稱標準化。將上述預測的神仙粥作用靶點103個與疾病靶點856個取交集,得到神仙粥抗衰老的潛在作用靶點共45個,使用Venny 2.1在線工具(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)繪制韋恩圖,見圖1。
表1 神仙粥活性成分
4.3 蛋白互作關(guān)系網(wǎng)絡構(gòu)建 將神仙粥抗衰老的45個靶點上傳至STRING數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建蛋白互作網(wǎng)絡。利用Cytoscape 3.7.0軟件處理數(shù)據(jù),再利用內(nèi)置Network Analysis分析網(wǎng)絡拓撲參數(shù),根據(jù)度值調(diào)整節(jié)點顏色、大小,圖形越大、顏色越深,則degree值越大。從蛋白互作網(wǎng)絡圖中可以發(fā)現(xiàn)Akt-1、CASP3、JUN、TP53等節(jié)點度值較高,將排名前十的靶點作為核心靶點,見圖2。核心靶點的基本信息見表2。
4.4 GO富集分析和KEGG通路富集分析 通過DAVID數(shù)據(jù)庫(https://david.ncifcrf.gov/)對神仙粥抗衰老的潛在作用靶點進行基因本體論(gene ontology,GO)富集分析和京都基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析,設置物種為人,實現(xiàn)GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。
GO分析結(jié)果均保留P<0.05的結(jié)果,得到GO條目244條,包括生物過程(biological process,BP)168條,細胞組成(cellular component,CC)22條,分子功能(molecular function,MF)54條,生物過程中排名靠前的有雌二醇反應、藥物反應、缺氧反應、老化、神經(jīng)元凋亡過程的正調(diào)控等;細胞組成分析中靠前的主要是細胞溶質(zhì)、空泡、蛋白質(zhì)復合體、細胞外空隙、核質(zhì)等;分子功能分析靠前的主要是酶結(jié)合、蛋白質(zhì)同二聚活性、類固醇激素受體活性、類固醇結(jié)合等。利用微生信網(wǎng)站(http://www.bioinformatics.com.cn/)根據(jù)P值分別列出排名前10的條目,見圖3。
表2 藥物-疾病核心靶點基因
KEGG富集分析得到58條通路(P<0.05),利用微生信網(wǎng)站對前30條通路進行可視化,見圖4。KEGG通路富集分析比較靠前的主要是癌癥通路、大腸癌、甲狀腺激素信號通路、細胞凋亡、HIF-1信號通路、癌癥中的蛋白多糖、PI3K-Akt信號通路、小細胞肺癌、前列腺癌、乙型肝炎等。
4.5 構(gòu)建“化合物-靶點-通路”網(wǎng)絡 將核心靶點及關(guān)鍵化合物(核心靶點對應的化合物為關(guān)鍵化合物),并結(jié)合“4.4”項下KEGG通路富集分析結(jié)果,選取排名30的條目,通過Cytoscape 3.7.0軟件構(gòu)建神仙粥“關(guān)鍵化合物-核心靶點-重要通路”網(wǎng)絡,呈現(xiàn)神仙粥抗衰老的復雜網(wǎng)絡關(guān)系,見圖5。圖中紅色為關(guān)鍵化合物,綠色為核心靶點,藍色為重要通路。
本文對神仙粥的研究進展進行綜述,發(fā)現(xiàn)神仙粥的藥理研究和臨床應用多集中于調(diào)節(jié)免疫、緩解慢性疲勞等方面,同時具有抗衰老作用,但抗衰老機制尚不明確。因此,本研究進一步運用網(wǎng)絡藥理學探究其抗衰老的作用機制。
研究結(jié)果顯示,蓽茇明寧堿、薯蕷皂苷元等5種化學成分匹配到較多的抗衰老靶點,是神仙粥抗衰老的核心成分,這與目前有關(guān)研究結(jié)果一致。蓽茇明寧堿具有抗衰老作用,可以通過誘導細胞凋亡來殺死衰老細胞,還可以通過氧化應激殺死癌細胞[51]。薯蕷皂苷元水平與其增強記憶作用有關(guān)[52],薯蕷皂苷元還通過升高TP53、Bax、CASP3蛋白表達,降低Bcl-2蛋白表達起到抗癌活性[53]。
在作用機制分析過程中發(fā)現(xiàn),NOS3、PTGS2、ESR1、Akt-1、VEGFA、TP53、CASP3、CTNNB1、MYC等10個靶點發(fā)揮核心作用,主要與癌癥相關(guān),而衰老往往伴隨著免疫功能的生理性衰退,當免疫功能的生理性衰退變?yōu)椴±硇运ネ?,容易產(chǎn)生病原微生物感染、自身免疫性疾病以及惡性腫瘤的發(fā)生[54-55],提示衰老與腫瘤密切相關(guān)。NOS3可以催化生成一氧化氮[56],而一氧化氮的減少可能導致中風癡呆[57],有待進一步實驗驗證。PTGS有2種同工酶,分別為組成型PTGS1和誘導型PTGS2,PTGS2通常會產(chǎn)生前列腺素,介導對生理壓力(如感染、炎癥)的反應,PTGS2可能通過參與花生四烯酸代謝而進一步影響阿爾茲海默病的發(fā)病機制[58-59],但目前仍未證實。癌蛋白c-Myc是一種主轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)節(jié)大量參與細胞周期、細胞生長和細胞代謝的基因表達[60]。ESR1可作為關(guān)鍵因子進一步導致致癌基因c-Myc的表達,生長因子、細胞因子或激素通過此通路,介導細胞增殖、分化[61]。Akt-1調(diào)控細胞增殖和生長,參與包括細胞凋亡和葡萄糖代謝在內(nèi)的細胞過程,有研究發(fā)現(xiàn)在人類乳腺癌[62]、前列腺癌[63]和卵巢癌[64]中均有Akt-1的突變,故將Akt-1與癌癥的發(fā)生關(guān)聯(lián)起來。靶向VEGFA通過負調(diào)節(jié)MAPK/ERK與PI3K/Akt信號通路抑制結(jié)直腸癌中的血管生成[65]。TP53基因是人體內(nèi)重要的抑癌基因,其編碼的p53蛋白的表達可以促進DNA修復、細胞周期停頓或凋亡,從而防止細胞癌變。TP53基因突變或野生型p53蛋白的失活往往導致癌癥發(fā)生[66-67]。不同的染色質(zhì)狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控與TP53和CTNNB1的突變狀態(tài)有關(guān),表明這些基因可能在癌變過程中誘導不同的細胞通路,涉及不同的染色質(zhì)環(huán)境[68]。Jun蛋白對調(diào)節(jié)細胞生長、蛋白合成、細胞代謝至關(guān)重要,在抗細胞凋亡中起調(diào)節(jié)作用[69]。
本研究從網(wǎng)絡藥理學的角度闡釋了神仙粥是通過多成分-多通路-多靶點的協(xié)同作用以達到抗衰老的機制,為后續(xù)神仙粥抗衰老的物質(zhì)基礎以及作用機制研究提供了線索與思路。