摘要:目的:采用网络药理学方法探讨半夏厚朴汤治疗抑郁症的作用机制。方法:通过检索TCMSP、PubMed、CNKI万方数据库,获取半夏厚朴汤活性成分;通过GeneCards、TTD、OMIM和DisGeNET数据库收集抑郁症靶点,并将活性成分靶点与疾病靶点取交集;采用Cytoscape软件构建活性成分-预测靶点及蛋白互作网络可视化;通过RStudio软件进行GO和KEGG通路的富集分析。结果:筛选得到半夏厚朴汤36个活性成分,涉及100个作用靶点,其中,主要活性成分包括β-谷甾醇、豆甾醇、木犀草素、黄芩苷、丁香酚葡糖苷、卡维丁、β-胡萝卜素、迷迭香酸、桉叶油醇、和厚朴酚、常春藤皂苷元、木兰花碱等;核心靶点包括ALB、AKT1、IL6、VEGFA、PTGS2、CASP3、JUN、MMP9、MYC、CTNNB1、EGFR、FOS、ESR1、HIF1A、PPARG1等。富集到GO生物过程1321条、分子功能85条、细胞组分64条;KEGG通路135条,包括PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路等。结论:半夏厚朴汤治疗抑郁症具有多成分、多靶点、多途径的特点。
随着现代生活节奏的加快,人们精神压力的增加和频繁的情绪障碍使得抑郁症在不同年龄段发生。抑郁症(Majordepressivedisorder,MDD)主要临床表现为显著持久的心境低落,严重时可出现幻觉、自杀等行为,对患者的身心健康和生活质量产生严重的负面影响[1]。全球抑郁症患者约为3亿人,已经成为全球性公共卫生问题[2]。抑郁症的发病机制与机理目前尚不清晰。研究显示,单神经传递胺、下丘脑-垂体-肾上腺轴失衡导致的高皮质醇水平、炎症、神经新生和可塑性退化都与抑郁有关[3]。临床治疗上主要以抗抑郁药(如丙米嗪,阿米替林、舍曲林等)为主,辅以心理或物理治疗,但收效甚微,长期服用抗抑郁药易产生耐药、成瘾及出现恶心、呕吐、口腔溃疡、焦躁不安等不良反应[4]。
长期以来,药物是治疗抑郁症的主要手段,而中医药抗抑郁效果显著。中医认为梅核气基本病机为情志抑郁、痰气交阻,属于“郁证”范畴[1]。半夏厚朴汤具有调节胃肠功能、改善睡眠障碍、缓解焦虑症状、抑制炎症反应以及抗抑郁等作用。临床表明半夏厚朴汤可用于治疗抑郁症,其能够减轻焦虑和抑郁情绪,改善躯体化症状[5],降低下丘脑CRH水平,降低血浆ACTH及血清CORT的表达[6]。改善抑郁症大鼠模型的精神、饮食以及糖水试验变现认知情况,升高海马及血清Ach水平[7]。而半夏厚朴汤抗抑郁症的作用机制尚未研究透彻。本研究借助网络药理学手段,探讨半夏厚朴汤抗抑郁的作用机制,以期更好应用于临床。研究路线见图1。
图1半夏厚朴汤抗抑郁症的研究路线
1、材料与方法
1.1活性成分及靶点的收集
以半夏厚朴汤中的药味“半夏”“厚朴”“茯苓”“生姜”“紫苏”为检索关键词,检索TCMSP数据库,并进行文献挖掘,获取半夏厚朴汤化学成分及相应靶点。以口服生物利用度(OB)≥30%和类药性(DL)≥0.18作为筛选条件,从而得到活性成分及靶点。
以“Depression”“Melancholia”等为检索关键词,在GeneCards、TherapeuticTargetDatabase(TTD)、OMIM和DisGeNET数据库中,检索抑郁症潜在靶点信息。
1.3潜在作用靶点的预测
1.4“活性成分-潜在靶点”网络的构建
通过Cytoscape软件,将活性成分和潜在靶点进行网络构建及可视化。
1.5PPI网络的构建
利用STRING11.0数据库及Cytoscape3.9.1软件,构建蛋白互作网络。
1.6靶点的基因本体(GO)分析和KEGG通路注释
利用RStudio软件,进行GO分析和KEGG通路分析并将结果可视化。
2、结果
2.1半夏厚朴汤活性成分的收集
经文献查询,厚朴中的厚朴酚[8]、和厚朴酚[9]、木兰花碱[10]、甜菜碱[11]、紫苏[12]中的迷迭香酸[13]、紫苏醛[14]具有抗抑郁作用,将上述成分与筛选结果共同纳入半夏厚朴汤活性成分。故分别从半夏、厚朴、茯苓、生姜、紫苏中获得13、15、6、5、16个活性成分。去除重复成分,共获得有效成分50个,其中beta-Sitosterol为半夏、生姜、紫苏共有成分;Stigmasterol为半夏、生姜共有成分;gondoicacid为半夏、紫苏共有成分;poriferast-5-en-3beta-ol为生姜、紫苏共有成分。结果见图2与表1。
图2半夏厚朴汤成分韦恩图
表1半夏厚朴汤活性成分一览表
2.3“活性成分-潜在靶点(C-T)”网络的构建
去除无抑郁症靶点的成分14个,最终得到半夏厚朴汤治疗抑郁症的活性成分36个。将这36个成分与预测靶点利用Cytoscape软件,构建“C-T”网络图(图3)。β-谷甾醇(MOL000358,beta-Sitosterol,Degree=73),豆甾醇(MOL000449,Stigmasterol,Degree=43),木犀草素(MOL000006,Luteolin,Degree=36),丁香酚葡糖苷(MOL000210,Eugenyl-β-D-glucopyranoside,Degree=20),卡维丁(MOL002670,Cavidine,Degree=19),β-胡萝卜素(MOL002773,beta-Carotene,Degree=19),黄芩苷(MOL002714,Baicalein,Degree=27),迷迭香酸(MOL011865,Rosmarinicacid,Degree=18),和厚朴酚(MOL005955,Honokiol,Degree=18),桉叶油醇(MOL005970,Eucalyptol,Degree=19),常春藤皂苷元(MOL000296,Hederagenin,Degree=17),木兰花碱(MOL000764,Magnoflorine,Degree=12)等12个化合物均能与12个以上的靶点相连接,可能为半夏厚朴汤治疗抑郁症的主要活性成分,体现了半夏厚朴汤通过协调多成分、多靶点发挥治疗抑郁症的作用。
2.4蛋白互作网络(PPI)的构建
将半夏厚朴汤靶点导入STRING11.0数据库并利用Cytoscape3.9.1软件构建PPI图(图4)。其中,ALB(Degree=69)、AKT1(Degree=67)、IL6(Degree=65)、VEGFA(Degree=59)、PTGS2(Degree=57)、CASP3(Degree=56)、JUN(Degree=55)、MMP9(Degree=53)、MYC(Degree=52)、CTNNB1(Degree=52)、EGFR(Degree=52)、FOS(Degree=51)、ESR1(Degree=50)、HIF1A(Degree=50)、PPARG1(Degree=49)等均与49个以上靶点相连,为半夏厚朴汤治疗抑郁症的核心靶点。
图3半夏厚朴汤“C-T”网络图
2.5基因本体(GO)分析和通路注释
根据P<0.01进行GO富集分析,以P-value大小进行排序,并将前15可视化(图5)。其中,生物过程(BP)共富集到1321条,主要涉及对有毒物质、抗生素、金属离子、细胞对氧化应激的反应,调控肌肉细胞、上皮细胞增殖以及生殖结构、系统发育、白细胞分化等生物过程。细胞组分(CC)共富集到85条,靶点主要分布在细胞膜筏、膜微区、膜区、小窝、受体复合物、质膜筏、突触膜,以及突触前、后膜的组成成分和固有成分等。分子功能(MF)共富集到64条,主要涉及蛋白质异二聚化活性、G蛋白偶联胺受体活性、核受体活性、神经递质受体活性、转录因子活性、类固醇激素受体活性、神经递质受体活性以及细胞因子活性,调节与细胞因子受体、蛋白磷酸酶、磷酸酶、血红素、泛素样蛋白连接酶、泛素蛋白连接酶、类固醇结合等功能。体现了半夏厚朴汤治疗抑郁症可能是通过多个GO功能来实现调控。
根据P<0.01共富集到135条通路。以P-value大小进行排序,并将前20可视化(图6)。其中,涉及到的通路包括PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路等;涉及到的疾病包括脂质与动脉粥样硬化、流体剪切应力和动脉粥样硬化、前列腺癌等;涉及到癌症蛋白聚糖、化学致癌-受体激活、内分泌抵抗、血小板活化、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性等调节过程,表明半夏厚朴汤是通过多途径发挥抗抑郁症作用。
图4半夏厚朴汤靶点PPI图
图5半夏厚朴汤GO功能富集分析图
图6半夏厚朴汤KEGG通路分析图
3、讨论
抑郁症属于精神障碍性疾病,患者常出现情绪低落、思维迟缓、兴趣丧失、存在自残自杀倾向或行为[17]。半夏厚朴汤以半夏为君、厚朴为臣,化痰结与行气滞并行;茯苓、生姜、苏叶为佐,共奏行气解郁、降逆化痰之功。半夏厚朴汤还可用于产后抑郁症、胃癌术后抑郁症、卒中后抑郁症和青年抑郁症等病的治疗[18],疗效显著,具有较高的开发价值。本研究以网络药理学为手段,初步阐释了半夏厚朴汤抗抑郁症的作用机制。
半夏厚朴汤中的靶点主要通过PI3K-Akt、MAPK、雌激素信号通路、Rap1、Ras、催乳素信号通路、甲状腺激素等多种信号通路达到抗抑郁目的。PI3K-Akt信号通路通过影响突触可塑性缓解抑郁症状[34];MAPK信号通路通过调控细胞增殖、分化及凋亡影响抑郁症的发生并参与抗抑郁药物的治疗机制[35]。产妇分娩后体内孕激素、雌激素等激素含量急剧下降,刺激脑垂体-甲状腺轴,导致体内甲状腺浓度降低,是产后抑郁的重要发病机制[36]。炎症因子如IL-1β、IL-6、IL-17、IL-18等水平升高,IL-2水平下降,均可导致色氨酸代谢异常,使单胺类神经递质生成减少造成功能障碍,从而产生抑郁症状[37]。
本研究借助网络药理学,预测半夏厚朴汤治疗抑郁症的可能的活性成分、作用靶点及其分子机制。结果表明半夏厚朴汤是通过协调多个成分、靶点、通路达到抗抑郁症作用。后期还需要对活性成分、核心靶点进行验证,以明确其药理机制,以期更好应用于临床。
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