【摘要】目的 探討網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析外用應(yīng)急軟膏治療尋常型銀屑病作用機(jī)制的價(jià)值,為臨床提供參考。方法 依托中藥藥理學(xué)平臺(tái)(TCMSP)篩選外用應(yīng)急軟膏主要藥物的活性成分和作用靶點(diǎn);通過(guò)檢查人類(lèi)基因信息數(shù)據(jù)庫(kù)(GeneCards)和人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳研究平臺(tái)(OMIM)選取疾病作用靶點(diǎn)。以R語(yǔ)言繪制韋恩圖;運(yùn)用STRING平臺(tái)搭建蛋白互作網(wǎng)絡(luò)(PPI);構(gòu)建藥物 - 化合物 - 靶點(diǎn) - 疾病互作網(wǎng)絡(luò),使用Bioconductor生物信息軟件包進(jìn)行基因本體(GO)功能富集和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)富集通路分析。結(jié)果 獲得365個(gè)化合物和2 201個(gè)靶點(diǎn),并得到99個(gè)靶點(diǎn)與尋常型銀屑病密切相關(guān),富集分析得到133個(gè)GO功能條目和149條KEGG信號(hào)通路。結(jié)論 外用應(yīng)急軟膏藥物活性成分可通過(guò)白細(xì)胞介素-6(IL-6)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、蛋白激酶B1(AKT1)等多個(gè)靶點(diǎn)調(diào)節(jié)糖基化終末產(chǎn)物-晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(AGE-RAGE)、腫瘤壞死因子(TNF)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等多條信號(hào)通路發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng),修復(fù)皮膚屏障的作用。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);外用應(yīng)急軟膏;尋常型銀屑??;炎癥;皮膚屏障
【中圖分類(lèi)號(hào)】R758.63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2096-2665.2023.09.0125.04
DOI:10.3969/j.issn.2096-2665.2023.09.040
銀屑病即“白疕”,具有病程遷延、反復(fù)發(fā)作及纏綿難愈的特點(diǎn),多表現(xiàn)為皮膚紅色丘疹或斑塊,上覆銀白色鱗屑,刮除鱗屑有露水珠樣出血點(diǎn),伴有不同程度的瘙癢,可發(fā)生在身體任何部位,影響美觀,給患者的生活和心理造成傷害[1]。根據(jù)其臨床表現(xiàn)及癥狀特點(diǎn)可分為尋常型、關(guān)節(jié)型、膿皰型及紅皮型。其發(fā)病機(jī)制尚不明確,可能與免疫、感染、遺傳及環(huán)境等因素有關(guān)。中醫(yī)認(rèn)為,銀屑病是由素體營(yíng)血虧損,血熱內(nèi)蘊(yùn),化燥生風(fēng),肌膚失養(yǎng)所致[2]。中醫(yī)治療銀屑病具有較好的療效,且方法較多,其中中藥外治法療效確切、刺激性小且安全性高,目前臨床應(yīng)用廣泛[3]。外用應(yīng)急軟膏(威海華洋藥業(yè)有限公司,國(guó)藥準(zhǔn)字 Z20023009,規(guī)格:15 g/ 支)以攻補(bǔ)兼施為原則,由黃芩、金銀花、丹參、益母草、茯苓、白芍、人參、黨參及補(bǔ)骨脂等中藥制成,具有清熱解毒、補(bǔ)氣養(yǎng)血及活血化瘀等作用。研究表明,外用應(yīng)急軟膏具有提高機(jī)體局部防御能力、抗炎、潤(rùn)澤保護(hù)等作用,可應(yīng)用于瘙癢性、干燥性及感染性皮膚疾病的治療中[4]。外用應(yīng)急軟膏治療銀屑病具有一定療效,但其作用機(jī)制尚待深入分析。因此,本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)平臺(tái)進(jìn)行生信分析,以期在分子層面揭示外用應(yīng)急軟膏的作用機(jī)制,現(xiàn)報(bào)道如下。
1 研究方法
1.1 外用應(yīng)急軟膏主要藥物有效成分及靶點(diǎn)篩選 利用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)平臺(tái)(TCMSP)搜索中藥有效化學(xué)成分,并利用該平臺(tái)靶點(diǎn)預(yù)測(cè)活性成分作用靶點(diǎn)。主要中藥包括黃芩、金銀花、茯苓、白芍、丹參及益母草,篩選活性化合物,篩選條件:成分類(lèi)藥性(DL)≥0.18。利用Uniprot數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)靶點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)蛋白名稱(chēng)和關(guān)鍵靶點(diǎn)相關(guān)基因。
1.2 尋常型銀屑病疾病靶點(diǎn)收集 以“Psoriasis Vulgaris、Gene target”為關(guān)鍵詞,利用人類(lèi)基因信息數(shù)據(jù)庫(kù)(GeneCards)和人類(lèi)孟德?tīng)栠z傳研究平臺(tái)(OMIM)檢索記錄尋常型銀屑病疾病靶點(diǎn)。
1.3 藥物與疾病共同靶點(diǎn)篩選及互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 以R語(yǔ)言篩選中藥有效化合物靶點(diǎn)和相關(guān)靶點(diǎn)交集,并繪制韋恩(Venn)圖,利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建靶標(biāo)蛋白互作蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)。除去圖中單一作用的蛋白質(zhì),得到PPI可視化圖形,記錄靶標(biāo)蛋白關(guān)聯(lián)頻次。
1.4 藥物-化合物-靶點(diǎn)-疾病互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 以Cytoscape軟件構(gòu)建藥物-化合物-靶點(diǎn)-疾病互作網(wǎng)絡(luò),從而得到外用應(yīng)急軟膏主要藥物有效成分與尋常型銀屑病疾病靶點(diǎn)的相互作用關(guān)系、關(guān)鍵作用分子和靶點(diǎn)。
1.5 GO分析和KEGG通路富集分析 以Bioconductor生物信息軟件進(jìn)行基因本體(GO)和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)進(jìn)行富集通路分析,并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行可視化處理。
2 結(jié)果
2.1 外用應(yīng)急軟膏主要藥物活性化合物和靶點(diǎn)的篩選 通過(guò)TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外用應(yīng)急軟膏主要藥物已報(bào)到活性成分進(jìn)行檢索,得到活性成分結(jié)果為:黃芩143個(gè),金銀花236個(gè),丹參202個(gè),益母草51個(gè),茯苓34個(gè),白芍85個(gè)。以ADME參數(shù)及DL≥0.18對(duì)成分信息進(jìn)行篩選后獲得389個(gè)化合物,其中黃芩72個(gè),金銀花90個(gè),丹參136個(gè),益母草29個(gè),茯苓25個(gè),白芍37個(gè),篩查后得365個(gè)。檢索化合物相應(yīng)作用靶點(diǎn),經(jīng)過(guò)篩重,通過(guò)Uniprot對(duì)靶點(diǎn)和基因信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化注釋?zhuān)驳? 201個(gè)外用應(yīng)急軟膏主要藥物有效成分作用靶點(diǎn)。
2.2 尋常型銀屑病疾病靶點(diǎn)收集 在GeneCards和OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)分別得到858個(gè)和47個(gè)相關(guān)靶點(diǎn),刪除重復(fù)靶點(diǎn)后,得到858個(gè)重要靶點(diǎn)。
2.3 共同靶點(diǎn)篩選及互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 應(yīng)用Venn圖篩選得到外用應(yīng)急軟膏主要藥物和尋常型銀屑病共同作用靶點(diǎn)共99個(gè),見(jiàn)圖1。以置信度gt;0.70為條件將藥物和疾病相映射,共99個(gè)交集基因,外用應(yīng)急軟膏靶標(biāo)PPI網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果見(jiàn)圖2,包括90個(gè)點(diǎn)、905條邊,Degree為18.3,見(jiàn)圖3,其中白細(xì)胞介素-6(IL-6)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、蛋白激酶B1(AKT1)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)8蛋白互作頻次較高,提示外用應(yīng)急軟膏的不同作用靶點(diǎn)存在協(xié)同作用。
2.4 藥物-化合物-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò) 藥物-化合物-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖4,Psonasis為疾病,YYYJRG為藥物,外圍一圈為疾病靶點(diǎn),中間部分為主要活性化合物。根據(jù)Degree值可知,槲皮素、熊果酸、木犀草素、芹菜素及山奈酚發(fā)揮重要作用。
2.5 靶點(diǎn)通路分析 GO功能富集分析結(jié)果保護(hù)133個(gè)生物過(guò)程條目,將其中排名靠前的20個(gè)條目繪制成柱狀圖,見(jiàn)圖5。發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞因子受體結(jié)合、受體配體活性、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體激活等生物過(guò)程中,靶點(diǎn)較密集。
KEGG通路富集分析篩選出149條信號(hào)通路,以P值最小的20條通路繪制柱狀圖,見(jiàn)圖6、圖7。上述基因主要富集在卡波西氏肉瘤相關(guān)皰疹病毒感染、腫瘤壞死因子(TNF)信號(hào)通路、糖基化終末產(chǎn)物-晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(AGE-RAGE)信號(hào)通路、血液流體、動(dòng)脈粥樣硬化及人類(lèi)巨細(xì)胞病毒感染信號(hào)通路等通路上。
3 討論
外用應(yīng)急軟膏由多味藥物組成,具有清熱解毒、補(bǔ)氣養(yǎng)血、活血化瘀的功效,在皸裂、挫傷及靜脈炎等疾病中發(fā)揮較好療效[5]。軟膏中黃芩、金銀花清熱涼血解毒,黃芩主要活性成分黃酮類(lèi)物質(zhì)和黃芩苷抗菌譜較廣,可抑制炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖。金銀花則對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌具有強(qiáng)大的抗菌、抗炎作用。丹參、益母草活血祛瘀,增強(qiáng)解毒功效:丹參含丹參酮和丹參素,具有抗氧化和清除氧自由基的作用,改善局部微循環(huán)[6];益母草含豐富的萜類(lèi)化合物,外用可減緩細(xì)胞凋亡,修復(fù)組織損傷。茯苓、白芍補(bǔ)氣養(yǎng)血,茯苓多糖和白芍總苷發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫作用,外用可修復(fù)皮膚屏障功能[7]。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是目前探討中成藥作用機(jī)制的重要方法[8]。本研究結(jié)果顯示,Degree值較高的活性化合物包括槲皮素、熊果酸、木犀草素、芹菜素及山奈酚。研究表明,槲皮素可有效抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STATS)通路的活化,從而抑制人角質(zhì)形成細(xì)胞的異常增殖分化[9]。熊果酸屬五環(huán)三萜類(lèi)化合物,具有抗氧化、抗炎及免疫調(diào)節(jié)等多種生物學(xué)作用??赏ㄟ^(guò)抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB等信號(hào)通路,減少I(mǎi)L-6、γ干擾素及IL-33等炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)、發(fā)揮抗炎活性。木犀草素是金銀花的有效成分,屬四羥基黃酮化合物,芹菜素屬三羥基黃酮化合物,兩者
除抗氧化、抗炎作用外,對(duì)血管生成、微循環(huán)、細(xì)胞凋亡、增殖具有重要影響。山奈酚和熊果酸還可共同作用于人角質(zhì)形成細(xì)胞,降低TNF-α、IL-6的活性,降低丙二醛含量,減輕氧化反應(yīng),并抑制蛋白激酶B(AKT)、c-Jun氨基末端激酶(JUN)信號(hào)通路的激活,對(duì)皮膚屏障進(jìn)行保護(hù)作用[10]。
從靶點(diǎn)蛋白層面分析,共得到99個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn),主要包括細(xì)胞因子和蛋白激酶。細(xì)胞因子包括IL-6、STAT3、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A、趨化因子配體8(CXCL8)、IL-10、C-C趨化因子配體2(CCL2)、細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)及STAT1等。蛋白激酶包括AKT1、MAPK8、JUN及MAPK14等。IL-6主要由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,在免疫系統(tǒng)中具有多功能性和多效性。在組織損傷或感染后,通過(guò)病原體相關(guān)模式分子或損傷相關(guān)模式分子刺激機(jī)體迅速產(chǎn)生IL-6,在轉(zhuǎn)錄后由于機(jī)制失調(diào),IL-6持續(xù)產(chǎn)生,對(duì)慢性炎癥和自身免疫性疾病起著重要病理影響[11]。銀屑病患者血清IL-6為高表達(dá),且作為T(mén)h17細(xì)胞分化增殖重要的影響因子,經(jīng)維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促進(jìn)IL-17、IL-22及TNF-α等炎癥因子表達(dá)分泌,增強(qiáng)炎癥反應(yīng)[12]。在此環(huán)節(jié)中,STAT3也參與其中。IL-6通過(guò)STAT3的信號(hào)傳遞參與銀屑病病理機(jī)制,其病理改變主要包括誘導(dǎo)銀屑病的炎癥反應(yīng)和促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的過(guò)度增生。STAT3可明顯增加IL-17的表達(dá)促進(jìn)發(fā)病,其活化可引起Th17與Treg細(xì)胞失衡延長(zhǎng)病程,又作為IL-22作用于角質(zhì)細(xì)胞的通路,誘導(dǎo)角質(zhì)細(xì)胞過(guò)度增生,故STAT3又與銀屑病嚴(yán)重程度明顯相關(guān)[13]。AKT1是蛋白激酶B三種亞型之一,與代謝、細(xì)胞增殖、存活和凋亡密切相關(guān)。在銀屑病皮損病理中可見(jiàn)AKT激酶被激活,進(jìn)而加快角質(zhì)形成細(xì)胞的異常增殖[14]。銀屑病的發(fā)生發(fā)展與炎癥反應(yīng)、皮膚屏障的破壞有密切聯(lián)系,這99個(gè)靶點(diǎn)大多涉及炎性反應(yīng)、角質(zhì)形成細(xì)胞異常增殖、分化及新生血管的生成等相關(guān),推測(cè)外用應(yīng)急軟膏治療尋常型銀屑病可能從抑制炎癥反應(yīng),修復(fù)皮膚屏障發(fā)揮作用。
從功能作用層面分析,GO功能分析主要涉及細(xì)胞因子受體結(jié)合、受體配體活性及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體激活等生物過(guò)程,與炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞分化、增殖及凋亡等過(guò)程密切相關(guān)。KEGG通路富集分析顯示,在糖尿病并發(fā)癥AGE-RAGE信號(hào)通路、卡波西氏肉瘤相關(guān)皰疹病毒感染、TNF信號(hào)通路等通路上富集較為明顯。在AGE-RAGE信號(hào)通路上,AGEs即晚期糖基化終末產(chǎn)物與其受體RAGE結(jié)合發(fā)生氧化反應(yīng),將其下游多條與炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、凋亡相關(guān)的信號(hào)通路MAPK、Janus蛋白酪氨酸激酶-STAT(JAK-STAT)、磷脂酰肌醇-3激酶-AKT等通路激活,促使IL-6、IL-1、IL-8及VEGF等炎癥因子釋放,發(fā)生炎癥反應(yīng)[15]。特別在MAPK、JAK-STAT信號(hào)通路上富集明顯,推測(cè)外用應(yīng)急軟膏治療尋常型銀屑病可以通過(guò)抑制炎癥反應(yīng),并同時(shí)修復(fù)皮膚屏障來(lái)發(fā)揮作用,這也進(jìn)一步對(duì)臨床使用外用應(yīng)急軟膏治療皸裂、潰瘍及靜脈炎等疾病獲得良好療效進(jìn)行佐證。
綜上所述,外用應(yīng)急軟膏有效藥物成分包括槲皮素,熊果酸,木犀草素,芹菜素及山奈酚,可經(jīng)TNF、MAPK、STAT及AGE-RAGE信號(hào)通路,作用于IL-6、AKT1、STAT3、VEGFA、CXCL8、IL-10、CCL2、ICAM-1、STAT1、MAPK8、JUN、MAPK14等靶點(diǎn),發(fā)揮抗炎,調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡,修復(fù)皮膚屏障等作用。
參考文獻(xiàn)
吳衛(wèi)志,單曉峰,王娜,等.影響尋常型銀屑病患者愈后緩解期長(zhǎng)短因素[J].中國(guó)麻風(fēng)皮膚病雜志, 2016, 32(12): 721-723.
楊紅菊. 中西醫(yī)結(jié)合治療尋常型銀屑病臨床觀察[J]. 實(shí)用中醫(yī)藥雜志, 2021, 37(3): 403.
白彥萍.尋常型銀屑病的中醫(yī)特色療法[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合雜志, 2015, 35(11): 1294-1298.
杜娟,張臻,朱均昊,等.外用應(yīng)急軟膏治療帶狀皰疹療效分析[J].世界臨床藥物, 2021, 42(3): 177-180.
張臻,杜娟.外用應(yīng)急軟膏作為維持治療藥物對(duì)輕中度慢性手部濕疹的療效及安全性分析[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合皮膚性病學(xué)雜志, 2021, 20(6): 626-628.
寇娜,薛梅,王銘銘,等.實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視微循環(huán)與活血化瘀研究[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合雜志, 2017, 37(3): 371-376.
嚴(yán)鳴光,鐘芳芳,郭建軍,等.白芍總苷對(duì)自身免疫性肝炎大鼠免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的研究[J].中華生物醫(yī)學(xué)工程雜志, 2018, 24(5): 324-327.
劉萌,段琪琪,王敏,等.基于生物信息學(xué)分析探究銀屑病關(guān)鍵基因和通路[J].中國(guó)皮膚性病學(xué)雜志, 2019, 33(11): 1232-1238.
沈樂(lè)樂(lè),席建元,孫立新,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對(duì)接技術(shù)分析“半邊蓮-白花蛇舌草”藥對(duì)治療銀屑病的作用機(jī)制[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā), 2021, 33(12): 2136-2145.
雷雙媛,徐姣,谷建梅,等.山茱萸有效成分熊果酸對(duì)皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞損傷的保護(hù)作用研究[J].中醫(yī)藥信息, 2016, 33(4): 20-23.
袁華英,余韋臻,李寧麗,等. PM2. 5對(duì)人皮膚成纖維細(xì)胞分泌IL-6、TGF-β1的影響[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版), 2017, 38(3): 35-39.
孫巖,馬蘭. IL-2 IL-6 IL-10和TNF-α表達(dá)在尋常型銀屑病治療中的臨床意義[J].浙江臨床醫(yī)學(xué), 2017, 19(3): 504-505.
楊雨潮,陳宏,馬榮,等.尋常性銀屑病患者外周血STAT3、IL-4mRNA的表達(dá)與白芍總苷治療前后的變化[J].臨床皮膚科雜志, 2015, 44(7): 423-426.
夏萍,周小勇.銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞核因子κB抑制劑α的表達(dá)研究[J].世界臨床藥物, 2019, 40(11): 771-775, 794.
周揚(yáng),韓露,方如男,等.基于生物信息學(xué)的銀屑病基因集富集及免疫細(xì)胞浸潤(rùn)分析[J].海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2021, 27(21): 1652-1658.