趙小博 余詩強 黃 新 蔣林樹

(北京農(nóng)學(xué)院，奶牛營養(yǎng)學(xué)北京市重點實驗室，北京 102206)

隨著動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)發(fā)展需求的不斷變化，天然植物的研究得到了業(yè)界的重視[1]。我國《飼料原料目錄》規(guī)定了117種天然植物可作為飼料添加劑來源或飼料原料使用[2]。每種飼用天然植物中含有多種功能組分[3]，這些組分可以在動物機體內(nèi)發(fā)揮抗炎、抗氧化及免疫調(diào)節(jié)等作用[4]，緩解以自由基穩(wěn)態(tài)失衡主導(dǎo)產(chǎn)生的氧化應(yīng)激—炎癥反應(yīng)—免疫應(yīng)激三方聯(lián)動效應(yīng)[5]。由于天然植物功能組分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣，導(dǎo)致了天然植物功能組分在飼料與飼料添加劑中的利用和發(fā)展受到了限制，因此闡明其功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系的機理成為了迫切需要解決的科學(xué)問題。在醫(yī)藥學(xué)中，通常使用網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)方法解決此類復(fù)雜機理的研究[6]，如中草藥機制的探索[7]、藥物與疾病的內(nèi)在靶點聯(lián)系等[8]。借助醫(yī)藥領(lǐng)域的生物網(wǎng)絡(luò)思想，開展飼用天然植物功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系研究意義重大。

1 功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀

1.1 研究方法

1.1.1 網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)

網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)是一種研究生物網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的有利工具，2004年由Barabási等[9]提出，其核心思想是以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聯(lián)系為基礎(chǔ)，簡要說明整個生物反應(yīng)過程[10]。網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域主要用來研究基因、蛋白、生物進化、細胞代謝、麻醉機理、語言科學(xué)和大腦神經(jīng)等一些機理方面的難題[11-14]，在非靜態(tài)的生物問題中具有獨特的優(yōu)勢。由于生物機體的反應(yīng)是一個動態(tài)平衡，特別是在代謝途徑、炎癥途徑、氧化還原以及激素調(diào)節(jié)方面[15]，大量生物途徑在時空尺度上形成了復(fù)雜的模式，導(dǎo)致無法對每一個生物反應(yīng)途徑進行剖析研究，即無法使用單一因素預(yù)測其行為[16-17]。使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)的方法揭示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中潛在的靶點，并在分子與細胞層面做好疾病的診斷、預(yù)后和預(yù)防方面的工作成為了網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)研究的主要內(nèi)容[18]。例如利用網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了很多生命過程中的潛在位點，De Matos Simoes等[19]將BC3Net推理算法應(yīng)用于333例前列腺癌患者的基因表達譜中，并使用基因富集(GPEA)重點分析了基因的相互作用并為臨床研究提供基礎(chǔ)。Luo等[20]以天然產(chǎn)物為研究對象，建立了發(fā)現(xiàn)抗癌藥物的藥理學(xué)策略。Saint-Antoine等[21]為系統(tǒng)生物推斷網(wǎng)絡(luò)更新了一些先進的算法，討論了PIDC、Phixer等在癌癥研究中的應(yīng)用。之后的科學(xué)研究逐漸發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)在識別新的治療靶點方面的潛力[22]，在藥學(xué)中發(fā)展出了一門針對藥理進行研究的學(xué)科：網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)，并依托數(shù)據(jù)庫的建立和發(fā)展，促進了中草藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的發(fā)展。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)

Hopki于2007年首次提出網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)概念[23]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是一種闡明藥物靶標和疾病蛋白關(guān)系的方法[24]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究思路主要是運用公共數(shù)據(jù)庫對重要的有效成分進行清洗，通過海量靶點信息挖掘真正起治療作用的關(guān)鍵靶點，并根據(jù)關(guān)鍵靶點尋找具有相同影響作用的物質(zhì)[25]，如圖1所示。因為生命系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)狀聯(lián)系的本質(zhì)，故計算機網(wǎng)絡(luò)工具解決生物問題具有天然的優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的先進性在于其打破了傳統(tǒng)藥理研究低生產(chǎn)力的“單一藥物、單一靶點、單一疾病”的思想[24]，致力于通過現(xiàn)有的疾病現(xiàn)象和現(xiàn)有的治療效果，雙向?qū)ふ移渲械年P(guān)鍵激活靶點，定性的證明治療通路是否存在，最終利用其驗證通路，實現(xiàn)治療層面的精準打擊[26]。目前，體內(nèi)的消化和代謝仍然是研究生命科學(xué)的一個熱點和難點[27]，是很多營養(yǎng)與治療研究不可避免的干擾因素。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的一個很重要優(yōu)勢在于其繞過了功能組分在體內(nèi)消化和代謝的過程，使用了生物利用度和類藥性指標代替藥物在血液或組織中代謝程度[28]，從數(shù)據(jù)清洗層面避免了繁重的工作量。目前，該技術(shù)已經(jīng)成為了發(fā)現(xiàn)潛在靶點的重要范式[29]，Yang等[30]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)找到了玉屏散治療變應(yīng)性鼻炎的作用機制；Wu等[31]基于網(wǎng)絡(luò)的研究方法揭示了鉤藤生物堿治療高血壓的作用機制，并發(fā)現(xiàn)具有減輕阿爾茨海默病的功能。但是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的局限性在于，方法只能從物質(zhì)和表觀上判斷是否存在生物學(xué)通路的定性分析，尚不能開展深層次的了解物質(zhì)含量是否會引起不同功能的定量研究[26]。因此，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是一門僅用于評估藥物有效性、作用機制以及發(fā)現(xiàn)低毒藥物的方法[32]，劑量方面尚需要生物學(xué)試驗進行驗證。

圖1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析范式 Fig.1 Network pharmacology analysis paradigm[25]

1.2 研究思路

關(guān)鍵作用靶點的挖掘與驗證是功能組分—生物學(xué)功能—作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)研究的核心工作，如圖2所示。從功能組分下游和生物功能上游挖掘共同作用靶點，并且對挖掘到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫驗證(蛋白互作)和生物驗證[26]，以保證數(shù)據(jù)挖掘的準確性。最終通過預(yù)測手段找出相似化合物再次進入驗證，擴增關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。

圖2 功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)建立思路Fig.2 Establishment of functional component-biological function-action target relationship network[25-26，29]

1.2.1 關(guān)鍵靶點的獲取

關(guān)鍵靶點的獲取思路與經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)相同[33]，都是對已被證實的功能與組分關(guān)系進行挖掘。組分與功能存在聯(lián)系代表著組分進入機體后，所影響的下游靶點會與產(chǎn)生功能的上游靶點相重合，重合部分就可能是組分影響功能的生物學(xué)通路。為了挖掘這種潛在聯(lián)系，首先需要使用數(shù)據(jù)庫獲取功能組分和生物學(xué)功能的上下游靶點[34]，并對挖掘的數(shù)據(jù)利用韋恩圖進行交集分析，找出潛在靶點。但是，潛在靶點并不一定代表著蛋白之間存在影響關(guān)系，沒有相互作用的蛋白并不能作為影響生物功能的介質(zhì)。故需要對潛在靶點進行蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析(PPI)或通路富集分析，PPI的主要功能就是從數(shù)據(jù)庫中查找蛋白之間是否存在相互作用[35]。通過PPI或通路富集分析驗證的靶點稱為關(guān)鍵靶點，往往是通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)分析得到的關(guān)鍵結(jié)果，例如楊凱麟等[36]采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探究桃仁-紅花藥在活血化瘀的機制研究中，在數(shù)據(jù)庫挖掘潛在靶點基礎(chǔ)上，分別應(yīng)用Scifinder和PharmMapper搜集和預(yù)測化學(xué)成分的已知靶點與潛在靶點應(yīng)用DAVID數(shù)據(jù)庫進行KEGG通路注釋分析，最終通過桃仁-紅花藥對的17個化學(xué)成分返回了74個已知靶點，并且已知靶點與改善血流動力學(xué)、抗凝血、抗炎、調(diào)控細胞凋亡和增殖4個模塊有關(guān)。徐甜等[37]在基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討人參茯苓藥對治療老年性癡呆的作用機制中通過TCMSP數(shù)據(jù)庫與DAVID數(shù)據(jù)篩選出人參-茯苓藥對28個活性成分，其中人參22個，茯苓6個；得到89個藥物靶點，包括雌激素受體、雄激素受體、孕激素受體、毒蕈堿乙酰膽堿受體M3、毒蕈堿乙酰膽堿受體M1等，其關(guān)鍵靶點的篩查為藥物作用機制的探索奠定了基礎(chǔ)。

1.2.2 關(guān)鍵靶點的驗證

關(guān)鍵靶點的獲取來源于數(shù)據(jù)庫比對，得出的結(jié)果對分析過程以及數(shù)據(jù)準確性的依賴很強。所以，數(shù)據(jù)需要通過通路富集再次進行驗證。通路富集驗證主要是通過分析通路是否隸屬于預(yù)期的生物功能范圍或相關(guān)通路[38]，以確定該條通路或生物過程是否有效。比如，在研究五味子的關(guān)鍵靶點是否對哮喘起作用時，關(guān)鍵靶點的富集生物過程中平滑肌收縮具有很高的顯著性，通過病理學(xué)認定平滑肌收縮相關(guān)功能是導(dǎo)致哮喘的病因之一[39]。Hong等[40]在研究丹參治療急性/慢性酒精性肝病和非酒精性脂肪肝的作用機制中應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)，通過網(wǎng)絡(luò)分析后找到了丹參中6種潛在的活性成分，富集生物途徑中發(fā)現(xiàn)與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，抗氧化劑和抗纖維化有很強的相關(guān)，這些生物途徑具有保肝的效果，故可認為挖掘的關(guān)鍵靶點與丹參治療效果相關(guān)。李曉晨等[41]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究白花敗醬草治療潰瘍性結(jié)腸炎的作用機制時，通過數(shù)據(jù)庫分析得到潛在交集靶點，利用String數(shù)據(jù)庫和Cytoscape 3.7.2軟件構(gòu)建藥物疾病交集靶點PPI網(wǎng)絡(luò)，成功地從169個潛在靶點中找到了蛋白激酶B(PKB)是其潛在的核心靶點，并且這些靶點參與的信號通路主要與磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B信號通路有關(guān)，這些位點被磷酸化激活后其首要的功能就是激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)，并誘導(dǎo)其釋放大量的炎性因子如白細胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等，在病理學(xué)中與炎癥誘因一致，故可認定該關(guān)鍵靶點與治療潰瘍性結(jié)腸炎之間的關(guān)聯(lián)。

1.2.3 關(guān)鍵靶點上游化合物的驗證

通過數(shù)據(jù)庫挖掘以及驗證關(guān)鍵靶點的方法全程由數(shù)據(jù)分析完成[42]，需要對關(guān)鍵靶點進行生物性試驗驗證[43]，以保證結(jié)果的可靠性。通常選擇與關(guān)鍵靶點相關(guān)性最強的化合物作為驗證材料開展試驗。陳浩等[44]通過數(shù)據(jù)庫比對檢索21個梔子活性成分，并富集發(fā)現(xiàn)外源化合物代謝、核受體轉(zhuǎn)錄、血小板糖蛋白介導(dǎo)激活級聯(lián)和血小板活化等4條相關(guān)的通路，并依此選擇梔子水提取物作為大鼠藥理試驗驗證預(yù)測藥物進行試驗，發(fā)現(xiàn)梔子水提物能改善膽汁淤積大鼠的血清生化異常，成功驗證了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的機制研究結(jié)果；Chen等[45]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對清肺排毒湯進行分析，經(jīng)過通路驗證以及生物途徑驗證后選擇了射干麻黃湯和麻杏石甘湯作為驗證方劑，通過生物試驗驗證發(fā)現(xiàn)其是清肺排毒湯最有效的功能單元。因此，關(guān)鍵靶點上游化合物的篩選主要有2個方法：1)通過數(shù)據(jù)庫查找化合物作為驗證材料；2)選擇具有關(guān)鍵靶點驗證的化合物與不含關(guān)鍵靶點驗證的化合物作為對比，設(shè)計對照試驗。選擇化合物后，采用細胞試驗或生物試驗的方法證明化合物具有預(yù)期的生物學(xué)功能。經(jīng)過試驗驗證的化合物可以作為一條新的功能組分-潛在靶點-生物學(xué)功能信息。若無預(yù)期的試驗結(jié)果，則否定關(guān)鍵靶點的預(yù)測。

1.2.4 通過構(gòu)效關(guān)系模型對關(guān)鍵靶點上游化合物進行預(yù)測

定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)來源于藥學(xué)開發(fā)技術(shù)[46]，實質(zhì)上是一種以亞結(jié)構(gòu)為中介挖掘物質(zhì)與功能關(guān)系的數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計，其原理為找到以結(jié)構(gòu)為單元的共性關(guān)系，并依據(jù)規(guī)律關(guān)系進行機理探索和藥物開發(fā)。定量構(gòu)效關(guān)系就是一種認識部分結(jié)構(gòu)的方法，常用于預(yù)測未知化合物的物理化學(xué)性質(zhì)以及通過預(yù)期性質(zhì)來尋找具有相同功效的新成分[47]。關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建從化學(xué)驗證試驗中確定了一條可以影響生物功能的功能組分，現(xiàn)在根據(jù)構(gòu)效關(guān)系的方法可以預(yù)測更多的化合物，以獲得更多的數(shù)據(jù)。預(yù)測到新的化合物后再次進入生物性試驗驗證其可靠性。如趙學(xué)敏等[48]針對38個喹啉酮類IDH1小分子抑制劑，運用比較分子場法(CoMFA)和相似性指數(shù)分析(CoMSIA)研究了該類化合物分子結(jié)構(gòu)與抑制活性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該類化合物與蛋白結(jié)合主要通過氫鍵相互作用，根據(jù)構(gòu)效關(guān)系模型設(shè)計了8個新化合物，所設(shè)計的新化合物活性較高。胡義等[49]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)發(fā)現(xiàn)了甘草黃酮抗痤瘡關(guān)鍵成分和靶點后，通過HipHop方法構(gòu)建了甘草黃銅藥效團模型，以結(jié)構(gòu)預(yù)測了由1個疏水基團、2個氫鍵受體基團組成的甘草黃酮最優(yōu)藥效團，建立了甘草黃酮的結(jié)構(gòu)特性與抗痤瘡活性之間的構(gòu)效關(guān)系。

1.2.5 關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

通過對多個試驗得到的功能組分-潛在靶點-生物學(xué)功能信息進行分析整合并規(guī)范化處理，得到一條標準的“功能組分-潛在靶點-生物學(xué)功能”信息，存入MySQL數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理。達到一定的數(shù)據(jù)量后，使用Cytoscape軟件繪制體系的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖[50]，描述以靶點為節(jié)點的飼用天然植物網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，形成完備的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)挖掘范式，為功能組分的試驗提供更多的理論基礎(chǔ)。以調(diào)節(jié)奶牛熱應(yīng)激的天然功能組分挖掘過程為例，形成的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)挖掘范式如圖3所示。

圖3 基于營養(yǎng)調(diào)控奶牛熱應(yīng)激的功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)挖掘范式Fig.3 Network mining paradigm of functional component-biological function-action target relationship based on nutrient-regulated heat stress in dairy cows

1.3 核心思想

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的重要研究方法。在營養(yǎng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，很多研究尚未解釋營養(yǎng)調(diào)控和靶點的關(guān)系，而網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的核心就是關(guān)鍵靶點的探索，所以二者解決的問題是相似的。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和關(guān)系網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點比較見表1。Dancík等[51]通過研究表明，天然植物提取物的靶標高度相關(guān)，并更傾向與蛋白質(zhì)相關(guān)，這也為飼用天然植物靶點的網(wǎng)絡(luò)性提供了理論證明。

表1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和關(guān)系網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵點比較Table 1 Comparison of key points between network pharmacology and relationship network[25，34-41]

功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)可以為生命調(diào)控發(fā)現(xiàn)更多的調(diào)控因子，找到對生產(chǎn)適合且高效的調(diào)控成分，提高生產(chǎn)效益，為科學(xué)研究提供方向和思路。功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用問題實質(zhì)上就是潛在靶點的應(yīng)用問題，因為組分功能關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果就在于發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)與功能中的潛在作用，明晰反應(yīng)的功能原理，所以功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)有3個基本的任務(wù)：一是通過尋找和挖掘潛在作用靶點，整合生命反應(yīng)的作用機制，繪制揭示營養(yǎng)調(diào)控的綜合生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；二是以其中特殊的生物途徑為研究對象，尋找和篩選更多的營養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)，推進營養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)的研究與發(fā)展；三是為植物提取物調(diào)控研究提供更多的理論基礎(chǔ)。

2 功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在天然植物領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

建設(shè)植物藥物配體-靶網(wǎng)絡(luò)在動物營養(yǎng)與功能關(guān)系中具有很重要意義[52]?？上У氖?，很少有研究使用潛在靶點的分析去尋找物質(zhì)與表觀的關(guān)系。Gu等[53]曾提出將天然產(chǎn)物作為藥物發(fā)現(xiàn)和藥理學(xué)研究的對象應(yīng)用到化學(xué)庫中，并對天然產(chǎn)物的分子描述符、化學(xué)空間分布和生物活性進行了分析，發(fā)現(xiàn)天然產(chǎn)物具有廣泛的化學(xué)多樣性、良好類藥性，并且可以與多種細胞靶蛋白相互作用。Fang等[54]重建了具有7 314個相互作用的藥物靶標網(wǎng)絡(luò)，并建立了預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型。并且Fang等[55]在另一篇文章中描述了一個應(yīng)用系統(tǒng)藥理學(xué)方法的實例，通過整合天然產(chǎn)物的多元藥理學(xué)和大規(guī)模癌癥基因組學(xué)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)生物學(xué)框架下研究精確腫瘤學(xué)。這些研究的主要內(nèi)容多為天然產(chǎn)物與靶標之間的關(guān)系，且建立了很多數(shù)據(jù)庫[56-59]，但很少涉及生物學(xué)功能的研究。一直以來，中草藥和植物提取物的研究方法基本落腳于“還原論”和“反向藥理法”[60-61]，雖然通過這些方法明確了一些靶點，但是目前植物提取物仍缺乏試驗數(shù)據(jù)。例如，有些植物提取物的研究缺乏可信度的原因在于，其研究沒有通過潛在通路和靶點解釋植物提取物的表觀功效，使得對植物提取物發(fā)揮活性的作用機制研究并不明晰，對于植物提取物作用機制的研究結(jié)果不信任。盡管植物提取物中的混合物普遍被認為在發(fā)揮治療或功能性作用中優(yōu)于單物質(zhì)，但很少有研究討論其機理，從試驗和數(shù)據(jù)上都不足以支撐這一假說[52]。植物提取物研究結(jié)果不穩(wěn)定的原因有二：其一，植物提取物中成分較多，含量未知，主效因子不明確[62]；其二，不同時期不同產(chǎn)地不同品種的植物中，成分含量與比例較不穩(wěn)定[63]，缺乏準確客觀的重復(fù)性驗證。所以，功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究本質(zhì)上就是通過靶點分析的方法，反向?qū)ふ疑嫌纹鸬阶饔玫姆肿蛹瘓F，去除沒有進行靶點影響的無效物質(zhì)，避免上述的兩大問題，為植物提取物功能的探究提供新的思路。

3 功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在可飼用天然植物領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)

3.1 生命活動的復(fù)雜性是影響網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的主要障礙

吸收、分布、代謝和排泄是藥代動力學(xué)的核心[27]，代謝網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜系統(tǒng)擾亂了物質(zhì)生物學(xué)功能的判斷。這就為功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建帶來了很大的障礙。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的解決方式是通過生物利用度(OB)和類藥性(DL)判斷物質(zhì)是否進入到循環(huán)系統(tǒng)，從而判定物質(zhì)是否參與潛在靶點的激活。關(guān)系網(wǎng)絡(luò)研究可以適當借鑒這種方法去解決這個難題。另外需要考慮的是，生物系統(tǒng)行為具有幾個基本特性，包括：滯后性、非線性、可變性、相互依賴性、收斂性、彈性和多平穩(wěn)性[64]。這些基本屬性揭示了生物系統(tǒng)的復(fù)雜程度，徹底解釋生物學(xué)功能的機理需要通過消化代謝網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)態(tài)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)、細胞靶點網(wǎng)絡(luò)等多個復(fù)雜系統(tǒng)共同考慮。所以設(shè)計功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究方案時，務(wù)必要考慮到生物系統(tǒng)的復(fù)雜性再去設(shè)計驗證試驗等。

3.2 數(shù)據(jù)的準確性是分析準確的前提

功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的基本原理都是依賴于已有的表型數(shù)據(jù)庫和物質(zhì)數(shù)據(jù)庫信息，從表觀向潛在進行推斷和分析，找出相應(yīng)的靶點，應(yīng)用于生產(chǎn)或?qū)嵺`。但是如果獲取的原始數(shù)據(jù)缺少科學(xué)性和重復(fù)性，那么推斷出的結(jié)果就不具有可信度。另外飼用天然植物功能組分的組成含量在不同的試驗研究中均存在一定差異，在不同地區(qū)、不同維度、不同的自然地理環(huán)境、不同保存方法和時間的飼用天然植物中存在的組分無法達成絕對一致，行業(yè)需要規(guī)范化組分的標準，才能保證結(jié)果的準確性。

3.3 數(shù)據(jù)庫是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)分析的重要前提

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在國內(nèi)蓬勃發(fā)展的原因不只是藥學(xué)技術(shù)的革新，而更多是依賴數(shù)據(jù)庫的建立以及關(guān)系網(wǎng)絡(luò)思想的進步。自2017年中國藥科大學(xué)正式發(fā)布中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP)以來[65]，我國對中草藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究呈井噴式增長(圖4)。而最早提出網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)的研究仍沒有太大進展。所以，網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的理解和研究很大程度上依賴相關(guān)數(shù)據(jù)庫的信息，構(gòu)建相關(guān)的信息庫或數(shù)據(jù)庫是進行網(wǎng)絡(luò)分析的前提。

文章對中國知網(wǎng)上的發(fā)文量分析，以“網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)”和“網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)”作為關(guān)鍵字搜索，并使用中國知網(wǎng)內(nèi)置分析工具，以年度發(fā)文量作為關(guān)注度得出以上圖示。This paper analyzes the number of articles published on CNKI,using “network biology”and “network pharmacology”as key words,using the built-in analysis tools of CNKI,and taking the annual number of articles published as the attention,to get the above diagram.圖4 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與網(wǎng)絡(luò)生物在中國知網(wǎng)近些年研究的關(guān)注度分析Fig.4 Attention analysis of network pharmacology and network biology research in CNKI in recent years

4 小結(jié)與展望

動物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展是一個長期的過程，學(xué)科需要不斷提出新的假設(shè)和新的驗證來豐富行業(yè)的內(nèi)容，使用先進的技術(shù)解決營養(yǎng)活性物質(zhì)機制研究的一大難題[66]。由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)發(fā)現(xiàn)潛在靶點的功能，研究可以不斷地揭示每種物質(zhì)的作用，為飼料配方提供更多的選擇。我國減抗替抗政策施行已3年有余[67]，很多研究都是通過營養(yǎng)與免疫的手段達到減抗替抗的目標。其中，植物提取物和中草藥的作用不容小覷[68]。以功能組分-生物學(xué)功能-作用靶點關(guān)系網(wǎng)絡(luò)研究為基礎(chǔ)，我們期望通過研究植物提取物相關(guān)通路，與飼料添加劑的配合去實現(xiàn)更好的營養(yǎng)與免疫效果，甚至配合定量構(gòu)效關(guān)系手段去尋找未發(fā)現(xiàn)的營養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)，加速營養(yǎng)與功能關(guān)系的探索。并且在關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究方法在一定程度上避免了營養(yǎng)成分加性問題的討論，由于網(wǎng)絡(luò)狀分析的本質(zhì)，營養(yǎng)成分之間的組合效應(yīng)或相互影響被列入分析與計算范圍，這與盧德勛先生提出的動物機體三方聯(lián)動的體系具有思想上的相似性[5]。但目前，營養(yǎng)與功能關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究仍存在很大缺陷，該方法無法定量預(yù)估作用的量級關(guān)系，無法做到真正的精準營養(yǎng)，這是未來發(fā)展過程中仍要解決的問題和探索的方向。