網(wǎng)絡藥理學在復方中藥研究中的應用及其存在的問題

馬清林　杜麗東　臧凱宏　孫敏　曹如冰　任遠

[摘要]本文查閱近年來關于網(wǎng)絡藥理學在復方中藥應用方面的文獻，對網(wǎng)絡藥理學在復方中藥的靶點、藥效物質基礎及作用機制、病證結合、新適應證、配伍規(guī)律、毒理學等方面的應用進行綜述，并對其應用研究中存在的問題進行討論，以期為網(wǎng)絡藥理學在復方中藥研發(fā)中的應用提供基礎和思路。

[關鍵詞]網(wǎng)絡藥理學;中藥復方;應用;問題

[中圖分類號] R979.1 ? ? [文獻標識碼] A ? ? [文章編號] 1674-4721（2019）9（b）-0021-04

Application of network pharmacology in the research of compound Chinese medicine and its existing problems

MA Qing-lin1? ?DU Li-dong1，2? ?ZANG Kai-hong1，2? ?SUN Min1? ?CAO Ru-bing1? ?REN Yuan1，2

復方中藥的系統(tǒng)調控和協(xié)同作用特點使其在多因素復雜性疾病的防治上有特殊優(yōu)勢[1-2]，但復方中藥的藥效物質基礎、作用機制和毒副作用研究仍不明確，藥材質量難以控制，從整體到分子水平的研究困難[3]。因此，建立符合復方中藥整體性的研究方法是復方中藥發(fā)展的關鍵問題，近年來興起的網(wǎng)絡藥理學（network pharmacology）從整體模式出發(fā)[4]，通過多途徑調節(jié)信號通路來提高藥物療效，更貼合復方中藥的整體和系統(tǒng)的研究，因此，用網(wǎng)絡藥理學的方法詮釋復雜的傳統(tǒng)復方中藥基礎實驗研究、臨床應用和新藥研發(fā)等是未來復方中藥的發(fā)展方向之一。本文將對網(wǎng)絡藥理學在復方中藥的應用及其研究中存在的問題進行綜述，以期為網(wǎng)絡藥理學在復方中藥研究提供基礎和思路。

1網(wǎng)絡藥理學簡介

Yildirim等[5]于2007年將生物學與網(wǎng)絡相結合研究藥物，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)藥物是通過間接作用影響疾病。英國藥理學家Hopkins[6]在此基礎上于同年首次提出了網(wǎng)絡藥理學，并闡述其為“下一代藥物研究范式”[7]，認為藥物是作用于多個靶點，并通過其相互間的作用而產(chǎn)生治療效果[6-7]。網(wǎng)絡藥理學是基于系統(tǒng)生物學理論[8]，融合藥理學、信息網(wǎng)絡學和計算機科學的綜合學科，運用高通量篩選、網(wǎng)絡可視化及網(wǎng)絡分析等技術揭示藥物、靶點與疾病之間的復雜網(wǎng)絡關系，分析、預測藥物的作用機制，進一步通過相應的實驗來驗證藥物的效果，從而發(fā)現(xiàn)高效低毒的藥物[9]。這樣的藥物研究模式為目前藥物研究帶來了新突破。

2網(wǎng)絡藥理學在復方中藥研究的應用

2.1基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥靶點研究

李稍[10]通過“網(wǎng)絡靶標”的概念對復方中藥復雜化學體系和病證的網(wǎng)絡關系進行研究，能夠預測復方中藥活性成分及其作用的靶點，因此，網(wǎng)絡藥理學對復方中藥的多靶點研究具有重要的意義。劉忠政等[11]運用網(wǎng)絡藥理學方法對復方血栓通膠囊的成分及其對血液的循環(huán)和凝血過程相關靶點的作用進行了研究，分析發(fā)現(xiàn)該膠囊化學成分對多個靶點起作用，為揭示該藥治療視網(wǎng)膜靜脈阻塞多靶點調控機制提供依據(jù)。龐曉叢等[12]通過對治療阿爾茨海默病的中藥復方有效成分的靶點進行預測，構建網(wǎng)絡來解釋中藥復方多種活性成分的協(xié)同治療阿爾茨海默病作用機制，為設計治療阿爾茨海默病的多靶點藥物提供依據(jù)。史海龍等[13]利用藥物靶點預測技術和網(wǎng)絡分析技術的網(wǎng)絡藥理學方法對麝香保心丸治療冠心病進行研究，發(fā)現(xiàn)該藥10個關鍵活性分子與冠心病密切相關的靶點有較強的結合能，推斷其可能通過協(xié)同作用來治療冠心病。

2.2基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥藥效物質基礎與作用機制研究

網(wǎng)絡藥理學通過預測復方中藥有效活性成分及其對應的潛在靶標，應用分子對接跟生物網(wǎng)絡識別技術預測復方中藥的藥效物質基礎與作用機制，再構建藥物-基因-疾病間的網(wǎng)絡，富集分析該網(wǎng)絡，能夠對該復方調節(jié)疾病時的生物學過程、基因變化以及信號通路情況進行展示，系統(tǒng)科學地解釋其防治復雜疾病的機制。袁文峰等[14]通過構建復方成分-成分、靶點相互作用網(wǎng)絡，分析發(fā)現(xiàn)復方丹參滴丸通過丹參素、原兒茶醛、丹參酮Ⅵ等主要成分所涉及的炎癥、免疫和氧化應激作用機制發(fā)揮治療動脈粥樣硬化的作用。Cheng等[15]通過對銀丹心腦通膠囊進行網(wǎng)絡藥理學分析，發(fā)現(xiàn)其可調節(jié)抗氧化、調血脂、血管內皮保護和抗炎等多方面協(xié)同作用來發(fā)揮療效，并通過動物實驗對預測結果進行了驗證。程彬峰等[16]通過結合豚鼠哮喘模型和人支氣管上皮細胞炎癥模型探索清肺消炎丸抗炎的網(wǎng)絡調控機制，結果表明，清肺消炎丸能通過干預5條通路參與抗炎反應，其中牛蒡子苷元、膽酸、芥子酸等為清肺消炎丸抗炎藥效代表性成分。

2.3基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥的病證結合

中醫(yī)學的診療模式是“病-證-方”的整體結合，復方中藥的網(wǎng)絡藥理學研究融合了中醫(yī)學的病證理念，從系統(tǒng)和網(wǎng)絡等多層次角度理解疾病或證候表型與生物分子間的關系[17]。李梢[18]通過從寒性方劑中尋找具有抗血管新生協(xié)同作用的中藥組合，從網(wǎng)絡的角度解釋方證、病的關系。牛旭艷等[19]構建熱證類風濕性關節(jié)炎對應的分子網(wǎng)絡及藥物靶標網(wǎng)絡，篩選出治療類風濕性關節(jié)炎熱證常用的4味中藥（黃柏、知母、蒼術、牛膝）及4條生物學通路，推斷其可能是治療類風濕性關節(jié)炎熱證的“藥-證對應”機制。李琳等[20]利用網(wǎng)絡藥理學方法構建冠心病痰瘀互結證“病-證-方”對應關系的生物網(wǎng)絡，通過分析揭示復方中藥與此病證的內在聯(lián)系。劉忠第等[21]通過比較類風濕關節(jié)炎寒證、熱證患者與健康人的差異性物質，構建類風濕關節(jié)炎寒證、熱證的生物分子網(wǎng)絡，并分析烏頭湯、黃連解毒湯的分子藥理網(wǎng)絡來說明中醫(yī)寒熱證候的生物學基礎。

2.4基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥新適應證的發(fā)現(xiàn)

復方中藥中多種化學成分對應的多個靶點通過相互關聯(lián)的多種途徑而影響多種疾病，通過構建網(wǎng)絡模型推測復方中藥可能的新適應證。Liang等[22]采用分子對接技術虛擬篩選六味地黃丸主要化學成分與靶標分子，分析網(wǎng)絡和信號通路發(fā)現(xiàn)六味地黃丸可能具有治療高脂血癥、膽結石、食管癌等的潛在靶點。也有研究[23]通過網(wǎng)絡藥理學的方法發(fā)現(xiàn)該藥有阻止疾病從炎癥階段發(fā)展至癌癥的新功效。李翔等[24]通過網(wǎng)藥理學方法揭示了復方丹參方新的潛在適應證，其中涉及到慢性病如2型糖尿病、心腦血管疾病等30種疾病，提示該方具有臨床新適應證的研究前景。Sun等[25]發(fā)現(xiàn)抗阿爾茨海默病中藥成分同時有與炎癥、癌癥、糖尿病等疾病高度關聯(lián)的靶點，為復雜疾病的改良策略提供了新思路。

2.5基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥新藥研發(fā)

傳統(tǒng)藥物研發(fā)的主要模式為“單一成分、單一靶點”，對于治療復雜疾的病效果不佳。運用網(wǎng)絡藥理學方法研發(fā)復方中藥的新藥，分析藥物治療疾病的復雜網(wǎng)絡，有效發(fā)掘網(wǎng)絡的關鍵點和功能模塊，尋找、優(yōu)化或確認治療疾病的靶點，為新藥的設計和優(yōu)化提供重要依據(jù)[26]。肖智勇等[27]認為傳統(tǒng)的一病一靶的藥物對腫瘤的治療效果不佳，通過網(wǎng)絡藥理學的新藥研發(fā)可為抗腫瘤新藥研發(fā)提供方法和思路。網(wǎng)絡藥理學將在揭示腫瘤治療靶標、治療藥物組合規(guī)律以及耐藥性的潛在機制等方面發(fā)揮重要作用。Tang等[28]通過網(wǎng)絡藥理學對新型中藥治療急性皮膚炎的研究發(fā)現(xiàn)金絲梅、苔景天、雷公藤等能夠提升新藥物的治療效果。Hu等[29]用網(wǎng)絡藥理學開發(fā)治療2型糖尿病的中藥，通過數(shù)據(jù)庫篩選出28味中藥其有效成分和相關的作用靶點蛋白，為2型糖尿病治療提供新的組合方式。

2.6基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥配伍規(guī)律

復方中藥配伍組成的原則是“藥性”“七情配伍”“君臣佐使”，通過網(wǎng)絡藥理學應用，能夠有效地闡述復方中藥的配伍規(guī)律。陶瑾等[30]運用網(wǎng)絡藥理學方法對治療消渴方藥的性味理論化學及生物學的表征，分析消渴病藥方的用藥規(guī)律，發(fā)現(xiàn)“甘味”的皂苷類成分和“苦味”的黃酮和生物堿等成分是方藥發(fā)揮治療消渴的主要成分，為探索消渴的治療方案提供參考。Li等[31]分析復方中藥的成分對應的靶標在網(wǎng)絡上的分布規(guī)律，研究藥物配伍的網(wǎng)絡特征。Tao等[32]基于網(wǎng)絡藥理學方研究郁金方治療心腦血管疾病的組方關系，指出該方發(fā)揮藥效的主要藥物是郁金，其他藥物則起到增效減毒的作用。楊麗平等[33]研究骨關節(jié)炎治療中藥的核心配伍及其可能作用機制，發(fā)現(xiàn)藥物配伍網(wǎng)絡中杜仲、白芍、牛膝、甘草和當歸是治療骨關節(jié)炎的核心配伍。Sheng等[34]通過構建系統(tǒng)藥理學的綜合模型研究治療心血管病的復方血栓通膠囊，發(fā)現(xiàn)該方單味藥的重要交叉靶標從而解釋了復方中藥“君臣佐使”的配伍規(guī)律。

2.7基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥毒理學研究

中藥的毒性作用也可能是通過多途徑、多靶點起作用，基于網(wǎng)絡藥理學整理中藥毒性反應（蛋白、基因）等相關信息并構建分析有毒中藥-靶點網(wǎng)絡，闡明有毒中藥的可能致毒機制[35-36]。陳秀芬[37]對歷代治療糖尿病的藥物結合現(xiàn)代藥理、毒理及不良反應文獻和網(wǎng)絡藥理學進行研究，篩選出治療糖尿病的常用藥物，為中醫(yī)藥治療糖尿病的臨床應用和研發(fā)藥物篩選提供思路及方法。許可嘉等[38]對雷公藤可能的藥理及毒理機制進行網(wǎng)絡藥理學研究，為該藥物的合理使用和深度研發(fā)提供新的研究策略，結果間接顯示雷公藤化合物的脫靶效應可能對應其不良反應，其中脫靶效應主要參與細胞增殖、凋亡、炎癥反應等重要生物化學反應過程。

3網(wǎng)絡藥理學在復方中藥研究中存在的問題

利用網(wǎng)絡藥理學技術從整體角度為復方中藥的科學解釋提供了數(shù)據(jù)，但作為新興學科，網(wǎng)絡藥理學在復方中藥領域方面的運用仍有很多局限性。①復方中藥的網(wǎng)絡藥理學研究需要大量的數(shù)據(jù)信息，而目前緊缺復方中藥的網(wǎng)絡藥理數(shù)據(jù)庫[39]，同時存在數(shù)據(jù)資源的可比性、準確性、完整性、可靠性等問題[1]，不同來源的數(shù)據(jù)庫所得到的中藥化學成分及靶標之間可能存在差異等問題。故復方中藥網(wǎng)絡藥理學的研究需要加強數(shù)據(jù)庫（如中藥的標準化和鑒定的有效成分等中藥信息數(shù)據(jù)庫）的建設，加強對國際眾多公共數(shù)據(jù)庫的利用，不斷從各大數(shù)據(jù)中獲得有用的信息，提高對預測結果的實驗驗證技術水平（如運用多種組學技術進行驗證等）。②目前中醫(yī)藥網(wǎng)絡藥理學研究的疾病靶點數(shù)據(jù)庫主要是通過西醫(yī)疾病的名稱進行檢索，而不是中醫(yī)病證，因此需要對疾病及癥候進一步探索，以辨證為綱，深入理解病證的內在聯(lián)系，對基礎實驗研究數(shù)據(jù)和中醫(yī)臨床證候進行整合，構建病證結合的網(wǎng)絡模型，為病證結合研究提供數(shù)據(jù)和新思路。③復方中藥由單味或多味中藥配伍組成，藥物劑量、藥味數(shù)量靈活多變，而中藥本身又成分復雜，對靶標的親和力不穩(wěn)定、靶標譜廣泛，藥效和毒效成分劃分不明確等[40]，且在復方煎煮或制劑的過程以及服用入血再作用于靶點的過程中都有可能會發(fā)生化學成分種類和含量的變化，活性成分在體內的分布及量、藥物靶點在不同組織中量的差別[41-42]等，均說明網(wǎng)絡藥理學缺乏對復方中藥的定量檢測和數(shù)學分析，需將網(wǎng)絡藥理學與中藥藥動學、中藥藥效學、中藥血清藥理學等結合[43]，對復方中藥的進行量的分析，進一步探索復方中醫(yī)藥有效性和安全性的評價和優(yōu)化方法。

基于網(wǎng)絡藥理學的復方中藥研究策略符合復方中藥在中醫(yī)藥理論指導下對疾病系統(tǒng)、整體的調控，但網(wǎng)絡藥理學在復方中藥的研究還處于初級階段，也存在很多局限性和亟待解決的問題，隨著未來多種技術的成熟和深入交叉，網(wǎng)絡藥理學會使復方中藥的作用靶點、藥效成分、藥理作用機制、配伍規(guī)律、新藥研發(fā)以及更新的應用等進一步深入闡明。相信網(wǎng)絡藥理學將會推動中醫(yī)藥的傳承與創(chuàng)新，促進中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化。

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