逍遥丸的前身为逍遥散,其在《太平惠民和剂局方》首次被记载,由柴胡、当归、白术、芍药、茯苓、甘草、薄荷、生姜八味药组成。治血虚劳倦,五心烦热,肢体疼痛,头目昏重,心忪颊赤,口燥咽干,发热盗汗,减食嗜卧,及血热相搏,月水不调,脐腹胀痛,寒热如疟。又疗室女血弱阴虚,荣卫不和,痰嗽潮热,肌体羸瘦,渐成骨蒸,此方常用来疏肝解郁、妇科调经。方中柴胡为君药,行其疏肝解郁之功。当归为臣药,养血和血皆可理气;白芍亦为臣药,养血柔肝皆可敛阴;当归、白芍与柴胡共用,补肝和肝,血和可以达到肝和之效,血液充营则起到柔肝之功,共同作为臣药起作用。白术、茯苓、甘草共为佐药,既健脾又益气,既能实土以御木侮,且使营血生化有源。薄荷少许,疏肝散热兼行气;生姜温中散寒,辛散解郁,两者为佐药。柴胡为肝经引经药,又是方中的使药。逍遥丸在临床上可用于治疗妇科疾病、免疫疾病、肝脏疾病、应激性损伤、内分泌疾病、神经疾病等,疗效确定[1]。现代药理学研究表明,逍遥丸可以通过使乳腺增生大鼠 ER、PR、ERK含量明显升高[2]、血清雌二醇(E2)和孕酮(P)水平显著降低[3]来达到治疗乳腺增生疾病的效果。乳腺疾病占所有乳腺疾病的 70%以上,与内分泌紊乱、激素敏感性提高有关,西医尚没有疗效显著的方法[4-5]。近年来,随着中药对乳腺增生临床疗效的研究不断深入[6-8],中医药对乳腺疾病的疗效越发显著确切,中医在乳腺增生疾病治疗机制方面具有很大的探究空间。
在探索中药作用于人体的机制过程中,人们引入了网络药理学更加便捷直观地了解到药物作用过程,可以为优化用药过程提供基础。刘琳[9]等运用网络药理学分析了逍遥丸治疗抑郁症的作用机制,杨萍[10]等运用网络药理学分析了逍遥丸治疗认知障碍的作用机制,陈铭泰[11]等运用网络药理学分析了逍遥散治疗动脉粥样硬化和抑郁症“异病同治”的作用机制。逍遥丸对于乳腺增生的研究日渐深入,但是对于其机制的阐述尚不完全。本课题组利用逍遥丸有效活性成分和乳腺增生潜在靶点,扩充逍遥丸对乳腺疾病治疗机制探究,有利于新剂型的研发和药物新用途的开发。
以口服生物利用度(Oral bioavailability,OB)和药物相似度(Drug likeness,DL)作为筛选条件,在中药系统药理学数据库和分析平台[12](Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP,http://tcmspw.com/tcmsp.php)中,以白芍、炒白术、薄荷、柴胡、当归、茯苓、甘草和生姜为关键词,成分筛选条件为 OB≥30%,DL≥0.18,筛选 8味中药所含化学活性成分,将纳入的化合物成分通过 TCMSP数据库进行成分的靶点预测。利用Uniprot蛋白质数据库(Universal Protein,https://www.uniprot.org/)将预测出的蛋白质靶点和基因信息进行规范。
以“hyperplasia of mammary glands”为关键词,在 GeneCards[13]数据库(https://www.genecards.org/),NCBI基因数据库[14](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)以及 OMIM 数据库[15](http://ctdbase.org/)中,其中,GeneCards数据库根据数据库中score进行中位值的筛选以获得更相关的靶点,将乳腺增生疾病相关靶点进行汇总,并利用Uniprot蛋白质数据库将得到的靶点转化为标准基因名。
将筛选出的逍遥丸有效成分靶点与乳腺增生疾病靶点输入韦恩图制作软件Venny 2.1(https://www.genecards.org/)中,通过映射构建韦恩图得到交集基因,可以由所得到的交集基因推断得到逍遥丸发挥作用的节点,作为药物作用于疾病的预测靶点进行下面的通路富集分析。
将药物疾病共有靶点输入 String数据库[16](https://string-db.org/)进行PPI网络的构建,将生物种类设定为“Homo sapiens”,可信度>0.9,获得PPI网络数据,并将所得信息导入cytoscape软件进行相互作用网络的绘制和进一步分析。
1.4.1 拓扑分析
拓扑分析,通过degree排序,选取分值大于平均分的基因作为关键靶将PPI网络导入Cystoscape 3.8.0[17]中,通过NetworkAnalyzer工具进行分析。
1.4.2 MCODE聚类分析
本研究通过MCODE分析进行关键基因的筛选。将已经构建好的PPI网络导入Cytoscape3.6.0中,打开MCODE模块进行基因簇的分析以及核心靶点的筛选。
以纳入的成分、治疗疾病以及作用靶点为基础,导入 cytoscape 3.8.0中,构建了成分-疾病-靶点网络图,从而更好的理解成分,疾病以及相应靶点之间的复杂相互作用关系。
将成分-疾病-靶点网络图,导入cytoscape 3.8.0中进行拓扑分析。将成分进行degree的排序,大于平均度值的被筛选为关键成分。
将药物疾病共有靶点进行京都基因(GO)富集分析和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,将物种类设定为“Homo sapiens”,引用String数据库,将校正P值≤0.05的项目进行筛选,获取数据并绘制气泡图和条形图。GO富集分析使用 R 3.6.3软件,安装并引用 clusterProfiler,enrichplot,ggplot2包,进行柱状图和气泡图绘制。KEGG通路富集分析使用 R 3.6.3,安装并引用clusterProfiler包后,进行柱状图和气泡图绘制。
将成分-疾病-通路-靶点网络文件导入Cytoscape 3.8.0进行通路网络图的绘制。更直观地展示中药活性成分在治疗乳腺增生过程中的多成分-多靶点的作用特点。
利用ChemOffice软件构建关键活性成分的3D结构,将格式保存为pdb。在PDB数据库(http://www.rcsb.org)下载 AKT1(PDB ID:6HHG)、MAPK1(PDB ID:3QYZ)、JUN(PDB ID:2P33)、MAPK3(PDB ID:6GES)、STAT3(PDB ID:5AX3)的晶体结构。运用AutoDock Tools 1.5.6软件对其进行去水,加氢,分离配体等处理后保存为pdqt格式,药物关键活性成分处理后同亦保存为pdqt格式。使用 AutoDock vina软件进行分子对接,并用Pymol软件进行可视化分析对接构象。
通过 TCMSP数据库(https://tcmspw.com/tcmsp.php)检索白芍、炒白术、薄荷、柴胡、当归、茯苓、甘草和生姜的化合物成分。成分筛选条件为OB≥30%,DL≥0.18。将纳入的化合物成分通过 TCMSP数据库进行成分的靶点预测。经汇总删重后,白芍获得 13个化合物成分,78个靶点;白术获得7个化合物成分,16个靶点;薄荷获得 10个化合物成分,97个靶点;柴胡获得17个化合物成分,176个靶点;当归获得2个化合物成分,51个靶点;茯苓获得 15个化合物成分,23个靶点;甘草获得93个化合物成分,215个靶点;生姜获得5个化合物成分,54个靶点。
在GeneCards数据库(https://www.genecards.org/),NCBI基因数据库[3](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)以及OMIM数据库[4](http://ctdbase.org/)中以“hyperplasia of mammary glands”为关键词进行检索,经检索,在GeneCards数据库检索到2261条相关基因,NCBI数据库获得6个基因,OMIM数据库获得455个靶点。将这3个数据库的基因合并删重之后,得到2 678个乳腺增生相关基因。
将筛选出的药物靶点与疾病靶点输入韦恩图制作软件Venny 2.1,得到169个共有靶点,见图1。作为药物作用于疾病的预测靶点进行下面的通路富集分析。
图1 药物靶点-疾病靶点韦恩图
Fig. 1 Venn diagram of targets of herbs and disease
将药物疾病共有靶点输入 String数据库(https://string-db.org/cgi/input.pl)进行 PPI网络的构建,将生物种类设定为“Homo sapiens”,可信度>0.9,得到 PPI网络。该网络中有 169个节点,698条边,平均度值为 8.26。图2为 string网站导出的 PPI网络图(图2中的节点越大,颜色越红,表示度值越大,线越粗表示 edge betweenness越大)。图3为cytoscape软件绘制出的PPI网络图。
图2 STRING平台所做的乳腺增生和逍遥丸共有靶点PPI网络
Fig. 2 PPI network of hyperplasia of mammary glands target and XiaoYaoWan target from STRING
图3 Cytoscape软件所做的乳腺增生和逍遥丸共有靶点PPI网络
Fig. 3 PPI network of hyperplasia of mammary glands target and XiaoYaoWan target from Cytoscape
2.4.1 拓扑分析
拓扑分析,通过degree排序,选取分值大于平均分的基因作为关键靶将PPI网络导入Cystoscape 3.8.0中,通过NetworkAnalyzer工具进行点,总共筛选出个56关键靶点,将前20个靶点使用R 3.6.3进行图片绘制,其中横坐标为每个靶点的度值,见图4。这30个核心蛋白是整个网络的靶心,是逍遥丸治疗乳腺增生的潜在靶点。
图4 度值排名前20的靶点
Fig. 4 Top 20 targets with degree values
2.4.2 MCODE聚类分析
本研究通过MCODE分析[18]进行关键基因的筛选。将已经构建好的 PPI网络导入 Cytoscape 3.6.0中,打开MCODE模块进行基因簇的分析以及核心靶点的筛选。总共得到7个基因簇和5个核心基因,核心基因为 HTR2A,IL2,TOP2A,PCNA,MMP1。具体信息见表1。
表1 MCODE聚类分析详细信息表
Table 1 MCODE cluster analysis details table
Cluster Network Nodes Edges Node IDs 1images/BZ_156_489_1456_961_1846.png22 71 CCND1, IL10, CCNA2, FOS, PRKCD, IL1B, CCNB1,CDKN1A, PPARA, MAPK8, ICAM1, RB1, IFNG, JUN,E2F2, PCNA, RAF1, E2F1, IL4, CDK2, CDK4, MAPK14 2images/BZ_156_519_1865_931_2434.png30 96 RELA, IL1A, BCL2L1, PRKCA, CXCL8, PRKCE,PRKCB, MAPK3, MYC, IL2, HIF1A, IKBKB, MAPK1,ESR1, CYP19A1, IL6, BCL2, ERBB2, RXRB, CCL2,NFKBIA, HSD3B2, AKR1C3, CHUK, HSD3B1, TGFB1,CYP3A4, AKR1C1, CYP1A1, NOS2 3images/BZ_156_589_2452_861_2711.png5 10 ADRA1B, CHRM3, ADRA1A, HTR2A, ADRA1D 4images/BZ_156_589_2729_861_2986.png4 5 MMP2, IGF2, MMP1, MMP3 5images/BZ_156_648_3003_802_3250.png3 3 TOP2A, NUF2, BIRC5
续表1
Cluster Network Nodes Edges Node IDs 6images/BZ_157_548_398_902_486.png3 3 COL1A1, CASP8, COL3A1 7images/BZ_157_578_505_873_1081.png7 8 VEGFA, LDLR, EGFR, MMP9, LYZ, ADRB2, CTSD
为了更好的理解成分,疾病以及相应靶点之间的复杂相互作用关系,作者以纳入的成分、治疗疾病以及作用靶点为基础,构建了成分-疾病-靶点网络图,导入cytoscape 3.8.0中进行网络图的绘制。所构建网络见图5。
图5 逍遥丸“成分-疾病-靶点”网络
Fig. 5 “Ingredient-disease-target” network of XiaoYaoWan
网络中淡紫色为活性成分,绿色为药物作用于疾病的靶点,橙色矩形为疾病
Mauve is the active ingredient, green is the target of drug action on the disease, the orange rectangle is disease
在cytoscape 3.8.0中将成分-疾病-靶点网络图导入进行拓扑分析,成分按照degree排序,大于平均度值的为关键成分,并且degree值越高成分越重要。详细信息见表2。关键成分有槲皮素(quercetin)、山奈酚(kaempferol)、叶黄素(luteolin)、柚皮素(naringenin)、甘草酮 a(licochalcone a)、7-甲氧基-2-甲基异黄酮(7-Methoxy-2-methyl isoflavone)、芒柄花素(formononetin)、醋栗素(acacetin)等,可能是逍遥丸治疗乳腺增生发挥作用的主要活性成分。
表2 关键成分信息表
Table 2 Table of key ingredient information
MOL ID Name Average Shortest Path Length Betweenness Centrality Closeness Centrality Degree MOL000098 quercetin 1.864 583 0.145 358 0.536 313 111 2.329 861 0.029 727 0.429 21 39 MOL000006 luteolin 2.392 361 0.020 97 0.417 997 36 MOL004328 naringenin 2.503 472 0.013 478 0.399 445 26 MOL000497 licochalcone a 2.482 639 0.008 962 0.402 797 23 MOL003896 7-Methoxy-2-methyl isoflavone 2.482 639 0.004 368 0.402 797 23 MOL000392 formononetin 2.531 25 0.006 393 0.395 062 22 MOL001689 acacetin 2.503 472 0.007 331 0.399 445 20 MOL000358 beta-sitosterol 2.496 528 0.007 59 0.400 556 19 MOL004978 2-[(3R)-8,8-dimethyl-3,4-dihydro-2H-pyrano[6,5-f]chromen-3-yl]-5-methoxyphenol MOL000422 kaempferol 2.510 417 0.002 165 0.398 34 19 MOL000354 isorhamnetin 2.517 361 0.003 068 0.397 241 18 MOL000471 aloe-emodin 2.531 25 0.006 455 0.395 062 18 MOL000500 Vestitol 2.565 972 0.001 472 0.389 716 17 MOL004835 Glypallichalcone 2.565 972 0.001 716 0.389 716 17 MOL004891 shinpterocarpin 2.565 972 0.001 828 0.389 716 17 MOL004908 Glabridin 2.524 306 0.001 59 0.396 149 17 MOL004959 1-Methoxyphaseollidin 2.524 306 0.001 63 0.396 149 17 MOL005003 Licoagrocarpin 2.524 306 0.001 822 0.396 149 17 MOL000449 Stigmasterol 2.503 472 0.008 445 0.399 445 16 MOL004957 HMO 2.572 917 0.001 088 0.388 664 16 MOL004966 3′-Hydroxy-4′-O-Methylglabridin 2.531 25 0.001 098 0.395 062 16 MOL004974 3′-Methoxyglabridin 2.531 25 0.001 012 0.395 062 16 MOL004991 7-Acetoxy-2-methylisoflavone 2.531 25 0.001 382 0.395 062 16 MOL000417 Calycosin 2.538 194 7.85E-04 0.393 981 15 MOL002565 Medicarpin 2.579 861 0.002 514 0.387 618 15 MOL004815 (E)-1-(2,4-dihydroxyphenyl)-3-(2,2-dimethylchromen-6-yl)prop-2-en-1-one 2.538 194 0.001 289 0.393 981 15 MOL004833 Phaseolinisoflavan 2.579 861 6.84E-04 0.387 618 15 MOL004811 Glyasperin C 2.545 139 6.96E-04 0.392 906 14 MOL004820 kanzonols W 2.545 139 7.23E-04 0.392 906 14 MOL004857 Gancaonin B 2.545 139 8.43E-04 0.392 906 14 MOL004912 Glabrone 2.586 806 4.85E-04 0.386 577 14 MOL005016 Odoratin 2.545 139 6.65E-04 0.392 906 14 MOL004824 (2S)-6-(2,4-dihydroxyphenyl)-2-(2-hydroxypropan-2-yl)-4-methoxy-2,3-dihydrofuro[3,2-g]chromen-7-one 2.593 75 4.64E-04 0.385 542 13 MOL004828 Glepidotin A 2.593 75 4.99E-04 0.385 542 13 MOL004841 Licochalcone B 2.593 75 7.74E-04 0.385 542 13 MOL004849 3-(2,4-dihydroxyphenyl)-8-(1,1-dimethylprop-2-enyl)-7-hydr oxy-5-methoxy-coumarin 2.552 083 7.19E-04 0.391 837 13 MOL005007 Glyasperins M 2.552 083 7.90E-04 0.391 837 13 MOL003656 Lupiwighteone 2.559 028 4.62E-04 0.390 773 12 MOL004808 glyasperin B 2.559 028 6.29E-04 0.390 773 12 MOL004856 Gancaonin A 2.559 028 5.20E-04 0.390 773 12 MOL004864 5,7-dihydroxy-3-(4-methoxyphenyl)-8-(3-methylbut-2-enyl)chromone 2.559 028 4.62E-04 0.390 773 12 MOL004907 Glyzaglabrin 2.600 694 2.82E-04 0.384 513 12 MOL004911 Glabrene 2.559 028 5.53E-04 0.390 773 12 MOL005000 Gancaonin G 2.559 028 4.62E-04 0.390 773 12
续表2
MOL ID Name Average Shortest Path Length Betweenness Centrality Closeness Centrality Degree MOL004848 licochalcone G 2.565 972 4.93E-04 0.389 716 11 2.565 972 5.14E-04 0.389 716 11 MOL004885 licoisoflavanone 2.607 639 3.42E-04 0.383 489 11 MOL004915 Eurycarpin A 2.607 639 2.12E-04 0.383 489 11 MOL004961 Quercetin der.2.565 972 4.33E-04 0.389 716 11 MOL004990 7,2′,4′-trihydroxy-5-methoxy-3-arylcoumarin 2.607 639 2.43E-04 0.383 489 11 MOL005012 Licoagroisoflavone 2.607 639 2.12E-04 0.383 489 11 MOL005020 dehydroglyasperins C 2.565 972 4.39E-04 0.389 716 11 MOL004883 Licoisoflavone
将药物疾病共有靶点进行 GO的生物过程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)、细胞组分(cell component,CC)富集,引用String数据库,将校正P值≤0.05的项目进行筛选,总共富集到2 328条生物过程,160项分子功能相关,47项细胞组成相关,结果见图6~7。分析发现逍遥丸治疗乳腺增生的生物过程中位于前列的有氧化应激反应、细胞对化学应激的反应、对类固醇激素的响应、对脂多糖的响应、对细菌起源分子的响应、活性氧代谢过程、细胞对氧化应激的反应等过程;细胞组成位于前列的是膜筏、膜微域、囊泡、平滑肌细胞的小凹等;其分子功能中位于前列的是结合跟 DNA相关的转录因子、结合跟RNA聚合酶2-特定的DNA相关的转录因子、结合细胞因子受体、细胞因子活性、核受体活性等。
图6 富集分析柱状图
Fig. 6 Enrichment analysis histogram
图7 GO富集分析气泡图
Fig. 7 GO Enrichment analysis bubble diagram
将药物疾病共有靶点进行KEGG通路富集分析,引用String数据库,将校正P值≤0.05的项目进行筛选,总共富集到166条信号通路,分析结果见图8、图9。主要包括糖尿病并发症的AGE-RAGE信号通路、TNF信号通路、IL-17信号通路、TH17细胞分化、流体剪切应力与动脉粥样硬化等信号通路,揭示了逍遥丸通过不同靶点作用于不同的通路来治疗乳腺增生。乙肝、丙肝、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、前列腺癌、麻疹、人巨细胞病毒感染提示逍遥丸可能对其他疾病的治疗也有效,这也体现了异病同治的原则。
图8 KEGG通路富集分析柱状图
Fig. 8 KEGG pathway Enrichment analysis histogram
图9 KEGG通路富集分析气泡图
Fig. 9 KEGG pathway Enrichment analysis bubble diagram
将成分-疾病-通路-靶点网络文件导入Cytoscape 3.8.0得到如图10所示网络图,表明逍遥丸可能通过多成分、多靶点、多通路抑制乳腺增生的发生、发展。
图10 逍遥丸“成分-疾病-通路-靶点”网络
Fig. 10 “Ingredient-disease-pathway-target” network of XiaoYaoWan
蓝色为化合物,黄色为中药作用于疾病的靶点,绿色为最显著的前20条通路,红色为疾病即乳腺增生。
Blue is the compound, yelloe is targets of traditional Chinese medicine acts on disease,green is the top 20 most prominent pathways, red is a disease called breast hyperplasia
关键活性成分与核心靶点进行分子对接验证结果现实分子对接结合能均为负值,说明受体与配体可自发结合。亲和能越高,结合越差;反之,亲合能越低,结合越好。根据小分子与靶点对接的亲和能结果,可发现核心活性成分与关键靶点均有较好的结合能,说明中药在发挥临床疗效中多成分多靶点的特质。
表3 关键靶点对接结果
Table 3 Molecular docking result of the key targets
化合物 槲皮素(quercetin) 山奈酚(kaempferol) 叶黄素(luteolin) 柚皮素(naringenin) 甘草酮a(licochalcone a)结合能STAT3 -7.4-5-5ax3 -8.1 -8.1 -8.3 -8.9 AKT1 -8.8-4-6hhg -8.2 -8.3 -9.0 -8.5 MAPK1 -7.5-3-3qyz -7.0 -8.0 -7.9 -7.9 JUN -8.1-1-2p33 -8.2 -8.3 -8.2 -8.6 MAPK3 -7.7-2-6ges -7.3 -7.6 -8.1 -8.3
图11 逍遥丸中核心成分的分子对接模式图
Fig. 11 Molecular docking mode diagram of core components in Xiaoyao Pills
乳腺增生在中医学中属于“乳癖”范畴,具体表现有乳房疼痛、有肿块、液体溢出,情志和月经周期也会有波动,在临床乳房疾病中发生率最高,并且乳腺增生严重很有可能发展为乳腺癌[19]。目前西医治疗乳腺增生主要有三苯氧胺、他莫昔芬、托瑞米芬[20],中医治疗乳腺增生主要有逍遥散、柴胡疏肝散、乳癖散等。苏炯强[21]等以负性情绪评分、乳房疼痛评分、乳房肿块大小为指标研究发现逍遥散组治疗乳腺增生疗效高于常规西药组,揭示逍遥散治疗乳腺增生疗效确切,但是关于逍遥散治疗乳腺增生机制尚不明确。本课题组以网络药理学为基础,构建了“成分-疾病-通路-靶点”网络,直观科学地分析了逍遥丸对乳腺增生的作用机制。
选取所得到的关键靶点的前5个分别是STAT3、AKT1、MAPK1、JUN、MAPK3。在人类基因自我更新过程中,STAT3发挥着重要的作用,陈英杰等[22]研究发现 STAT3在乳腺增生和三阴性乳腺癌组织中显著表达,并且其表达具有显著差异。AKT1可以促进正常乳腺细胞的生长,抑制其凋亡,进而对乳腺增生产生治疗作用[23]。MAPK信号通路通过调节下游产物活性,影响炎症细胞黏附血管内皮、在炎症部位激活并释放炎症因子以及凋亡过程[24],从而在乳腺增生治疗过程中发挥作用。其中 MAPK1能参与到早期乳腺组织的增殖分化过程中,在卵巢和乳腺上皮细胞中的研究表明抑制 MAPK1进入细胞核会导致上皮细胞生长受到抑制,下调的 MAPK1也容易促进细胞凋亡[25-26]。上述这些靶点的明确为治疗乳腺增生药物新剂型和体内药动学研究提供了依据。
HTR2A、IL2、TOP2A、PCNA、MMP1为该药治疗乳腺增生的核心基因。王齐敏[27]通过沉默MMP-1基因,发现其可以抑制乳腺癌细胞的侵袭、增殖,进而对三阴性乳腺癌治疗作用。PCNA表达仅限于细胞核内,是一种细胞增殖蛋白,可以反应细胞增殖的活性[28]。很大一部分乳腺癌患者群体会扩增或过量表达出 TOP2A型基因[29]。IL2在免疫调节中起着重要作用,其是辅助性 T淋巴细胞分泌的细胞因子。Chulpanova[30]等通过研究发现细胞松弛素B诱导过表达IL2的的人间充质干细胞膜泡能够刺激CD8 T细胞杀伤三阴性乳腺癌细胞,说明其在乳腺中有一定的表达并且能够发挥抗癌作用。Hejazi[31]等以HTR2A等为指标得出5-羟色胺受体拮抗剂可能成为治疗乳腺癌细胞的新途径,说明 HTR2A在乳腺组织中有表达。由文献及网络药理学结果可知,乳腺增生和乳腺癌有很密切的联系,这也为乳腺癌预防及检查提供了一定依据。
槲皮素(quercetin)、山奈酚(kaempferol)、叶黄素(luteolin)、柚皮素(naringenin)、甘草酮a(licochalcone a)为治疗乳腺增生的关键成分。槲皮素是一种天然的黄酮醇类化合物,具有显著的抗氧化作用,其可提高超氧化物歧化酶(SOD)活性,增强模式生物和非模式生物的氧化应激能力[32]。山奈酚也是黄酮醇类化合物,且与槲皮素结构相似,亦有抗氧化作用,具有消除自由基功能[33]。叶黄素是一种类胡萝卜素,兰芳[34]等研究发现叶黄素组小鼠组织内超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,进而发挥抗氧化作用;可通过减少对免疫细胞细胞膜等的损害,提高免疫力;可诱导细胞凋亡[35],根据相关报道,对细胞增殖和凋亡的调节是中药参与乳腺增生治疗过程中的主要环节[36]。柚皮苷是一种天然双氢黄酮类化合物,Song等[37]通过动物实验推断出柚皮苷能通过调节VEGF/VEGFR-2通路来激发血管再生,而乳腺增生需要的营养大多从血管获得,这与治疗乳腺增生机制相违背,但是其亦有抗氧化、抗炎的药理作用[38],其在这过程中如何发挥作用是未来需要深入探讨的。甘草查尔酮A属于酚类查尔酮化合物,其具有抗氧化、抗炎、免疫促进等药理作用[39],但是其对于乳腺组织及细胞的研究甚少,提示甘草查尔酮A对于乳腺增生的潜在治疗机制是未来需要分析的新方向。
通过通路富集分析,逍遥丸可以通过干预糖尿病并发症的 AGE-RAGE信号通路、TNF信号通路、IL-17信号通路、TH17细胞分化等信号通路发挥治疗乳腺增生的作用。AGEs-RAGE轴调控的多条信号传导通路[40],包括氧化应激、蛋白激酶C的活化、己糖胺途径、多元醇途径、脂质代谢紊乱和炎症反应,其中氧化应激、脂质代谢、多元醇途径涉及逍遥丸治疗乳腺增生的生物过程。研究结果显示,逍遥丸中的活性成分可能通过 MAPK1、IL6、AKT1、MAPK3、STAT3等关键蛋白在AGE-RAGE信号通路发挥作用,从而治疗乳腺增生。AGE-RAGE信号通路目前在治疗糖尿病的过程中研究较多,对于乳腺增生过程中其作用机制研究甚少,有广阔的探究空间。TNF为肿瘤坏死因子,对肿瘤细胞具有选择性杀伤作用,参与全身的炎症反应,可通过调节 IL-6水平、TNF-α水平达到调节免疫的效果,进而参与乳腺增生的治疗[41]。研究显示逍遥丸活性成分可能通过作用于 MAPK1、JUN、MAPK3、MMP3、AKT1、IL-6等关键靶点及基因,靶向TNF信号通路调控相关炎症因子的表达,发挥治疗作用。IL-17A可以激活 NF-κB、MAPKs和 C/EBP级联信号,使一系列炎症因子的表达上调[42],产生炎症反应。网络药理学结果发现其活性成分可能作用于MMP1、MMP3、MAPK1、MAPK3、PTGS2 等关键靶点,进而阻断 IL-17信号通路,发挥抗炎作用。TH7细胞主要效应因子是IL-17,研究结果显示逍遥丸活性成分可能通过作用于 STAT1、STAT3、MAPK1等关键蛋白对TH17细胞分化信号通路产生影响,发挥治疗作用,其发挥作用过程可能与 IL-17信号通路相同。通过上述分析可知,逍遥丸治疗乳腺增生过程中主要作用机制是抗炎,还有一部分免疫调节和减轻氧化应激反应作用。但是对于性激素的调节并没有表现出来,这提示我们虽然中药有多成分、多靶点的特点,但是逍遥丸治疗乳腺增生过程中可能抗炎作用占比较大。
综上所述,逍遥丸中的槲皮素(quercetin)、山奈酚(kaempferol)、叶黄素(luteolin)可能通过 STAT3、AKT1、MAPK1、HTR2A、IL2、MMP1等核心靶点和核心基因,对TNF信号通路、IL-17信号通路、TH17细胞分化等信号通路进行调节,来增强氧化应激能力、提高免疫力、抗炎、调控细胞凋亡等,发挥对乳腺增生的治疗作用。本研究表明逍遥丸可能通过多成分、多靶点、多通路抑制乳腺增生的发生、发展,为本课题组研究逍遥丸治疗妇科疾病提供依据和理论基础。
[1]管庆霞, 杨志平, 赵梦瑶, 等. 逍遥丸药理研究进展[J]. 中国实验方剂学杂志, 2020, 27(7): 228-234.GUAN Q X, YANG Z P, ZHAO M Y, et al. Mechanisms of traditional Chinese medicine in the treatment of mammary gland hyperplasia[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2020, 27(7): 228-234.
[2]张小花, 申剑, 武权生, 等. 武权生教授周期疗法对乳腺增生病模型大鼠ER、PR、ERK的影响[J]. 西部中医药, 2018, 31(1):13-16.ZHANG X H, SHEN J, WU Q S, et al. Effects of professor Wu Quansheng's periodic treatment on ER, PR and ERK of the rat model with hyperplasia of mammary gland[J]. Western Journal of Traditional Chinese Medicine, 2018, 31(1): 13-16.
[3]房涛, 惠建荣. “通利枢机针法”结合逍遥丸治疗肝郁气滞型乳腺增生的临床研究[J]. 陕西中医药大学学报, 2019, 42(6):96-99+104.FANG T, HUI J R. Clinical study of Tongli Zhuji acupuncture method combined with Xiaoyao Pill in the treatment of mammary gland hyperplasia of liver depression of Qi stagnation type[J].Journal of Shaanxi College of Traditional Chinese Medicine,2019, 42(6): 96-99+104.
[4]LI X, XIN P, WANG C, et al. Mechanisms of traditional Chinese medicine in the treatment of mammary gland hyperplasia[J]. Am J Chin Med, 2017, 45(3): 443-458.
[5]吕庆福, 陈琳, 过兆基, 等. 微创旋切术后给予乳癖散结胶囊治疗乳腺增生的临床观察[J]. 中国药房, 2018, 29(12): 1682-1684.LV Q F, CHEN L, GUO Z J, et al. Clinical observation of rupi sanjie capsules in the treatment of mammary gland hyperplasia after minimally invasive rotation and surgical[J]. China Pharmacy,2018, 29(12): 1682-1684.
[6]苏炯强, 叶柏深. 逍遥散治疗乳腺增生病的临床疗效[J]. 内蒙古中医药, 2021, 40(1): 30-31.SU T Q, YE B S. Clinical effect of Xiaoyao powder on mammary gland hyperplasia[J]. Nei Mongol Journal of Traditional Chinese Medicine, 2021, 40(1): 30-31.
[7]张鑫山, 盛勇, 卜晓莉, 等. 丹鹿胶囊联合大黄蛰虫丸治疗乳腺增生的临床效果观察[J]. 中外医学研究, 2020, 18(36):11-13.ZHANG X S, SHENG Y, BU X L, et al. Clinical observation of Danlu capsule combined with Dahuang Zhechong Pill in the treatment of breast hyperplasia[J]. Chinese and Foreign Medical Research, 2020, 18(36): 11-13.
[8]周伊宁, 解红霞, 赵炳聪, 等. 中药治疗乳腺增生机制研究进展[J]. 中国中医药信息杂志, 2021, 28(3): 141-144.ZHOU Y N, XIE H X, ZHAO B C, et al. Research progress on mechanisms of traditional chinese medicine in treatment of hyperplasia of mammary glands[J]. Chinese Journal of Information on Traditional Chinese Medicine, 2021, 28(3): 141-144.
[9]刘琳, 邹俊波, 张小飞, 等. 基于网络药理学探讨逍遥丸治疗抑郁和焦虑的作用机制[J]. 海南医学院学报, 2020.LIU L, ZOU J B, ZHANG X F, et al. To explore the mechanism of Xiaoyao pill in the treatment of depression and anxiety based on network pharmacology[J]. Medicine and health technology,2020.
[10]杨萍, 鲁松, 刘萍, 等. 基于网络药理学考察逍遥丸对认知障碍可能作用机制[J]. 遵义医科大学学报, 2020, 43(2): 179-187.YANG P, LU P, LIU P, et al. Study on the action mechanism of xiaoyao pills in the treatment of cognitive impairment based on network pharmacology[J]. Journal of Zunyi Medical University,2020, 43(2): 179-187.
[11]陈铭泰, 肖娇, 林海丹, 等. 基于网络药理学探讨逍遥散对动脉粥样硬化和抑郁症“异病同治”的作用机制[J]. 中国中药杂志, 2020, 45(17): 4099-4111.CHEN M T, XIAO J, LIN H D, et al. Exploration on mechanisms of Xiaoyao Powder in treating atherosclerosis and depressive disorder with concept of “treating different diseases with same method” based on network pharmacology[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2020, 45(17): 4099-4111.
[12]RU J, LI P, WANG J, et al. TCMSP: a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines. Journal of cheminformatics 2014, 6: 13.
[13]SAFRAN M, DALAH I, ALEXANDER J, et al. GeneCards Version 3: the human gene integrator. Database: the journal of biological databases and curation 2010, 2010: baq020.
[14]Database resources of the National Center for Biotechnology Information. Nucleic Acids Res 2018, 46(D1): D8-d13.
[15]AMBERGER J S, BOCCHINI C A, SCHIETTECATTE F, et al.OMIM.org: Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM®), an online catalog of human genes and genetic disorders. Nucleic Acids Res 2015, 43(Database issue): D789-798.
[16]SZKLARCZYK D, GABLE A L, LYON D, et al. STRING v11:protein-protein association networks with increased coverage,supporting functional discovery in genome-wide experimental datasets. Nucleic Acids Res 2019, 47(D1): D607- d613.
[17]DONCHEVA N T, MORRIS J H, GORODKIN J, et al.Cytoscape stringApp: network analysis and visualization of proteomics data[J]. Journal of proteome research 2019, 18(2):623-632.
[18]SUN C, YUAN Q, WU D, et al. Identification of core genes and outcome in gastric cancer using bioinformatics analysis.Oncotarget 2017, 8(41): 70271-70280.
[19]赵文静, 旺建伟, 隋方宇, 等. 乳腺增生病与乳腺癌病因相关性研究[J]. 中医药学报, 2015, 43(3): 28-30.ZHAO W J, WANG J W, SUI F Y, et al. Study on the correlation between breast hyperplasia and breast cancer etiology[J]. Acta Chinese Medicine and Pharmacology, 2015, 43(3): 28-30.
[20]陈佃红. 乳腺增生疾病研究进展[J]. 中医药学报, 2019,19(26): 112-114.CHEN D H. Research progress of breast hyperplasia disease[J].World Latest Medicine Information, 2019, 19(26): 112-114.
[21]苏炯强, 叶柏深. 逍遥散治疗乳腺增生病的临床疗效[J]. 内蒙古中医药, 2021, 40(1): 30-31.SU T Q, YE B S. Clinical effect of Xiaoyao powder on mammary gland hyperplasia[J]. Nei Mongol Journal of Traditional Chinese Medicine, 2021, 40(1): 30-31.
[22]方明, 康乐, 陈英杰, 等. Smoothened、STAT3和MMP-9在三阴性乳腺癌中的表达及临床意义[J]. 中国免疫学杂志, 2014,30(6): 821-824+830.FANG M, KANG L, CHEN Y J, et al. Expressions and clinical significances of SMO, STAT3 and MMP-9 in triple negative breast cancer[J]. Chinese Journal of Immunology, 2014, 30(6):821-824+830.
[23]MCAULIFFE P F, MERIC-BERNSTAM F, MILLS G B, et al.Deciphering the role of PI, K/Akt/mTOR pathway in breast cancer brology and path ogenesis[J]. Clin Breast Cancer, 2010, 10(Suppl3): S59-S65.
[24]程海飞, 陈艳琳, 范绍辉, 等. MAPK信号通路在急性肺损伤进程中的研究进展[J]. 医学综述, 2020, 26(13): 2523-2528.CHEN H F, CHEN Y L, FAN Z H, et al. Research progress of MAPK signaling pathway in process of acute lung injury[J].Medical Recapitulate, 2020, 26(13): 2523-2528.
[25]FATA J E, MORI H, EWALD A J, et al. The MAPK (ERK-1, 2)pathway integratesd istinct and antagonistics ignals from TGF alpha and FGF7 inmorphogenesisofmouse mammary epithelium[J]. Developmental Biology, 2010, 306(1): 193-207.
[26]SMITH E R, KATHY Q I C, SMEDBERG J L, et al. Nuclearentry of activated MAPK is restricted inprimary ovarian and mammary epithelial cells[J]. PlosOne, 2010, 5(2): e9295.
[27]王齐敏. MMP-1在乳腺癌中表达的意义及其基因沉默对乳腺癌细胞生物学特性的影响[D]. 大连: 大连医科大学, 2018.WANG Q M. Significance of expression of MMP-1 in breast cancer and effect of gene silencing on biological characteristics of breast cancer cells[J]. Journal of Dalian Medical University,2018.
[28]石博, 黄可心, 李天书, 等. 上皮性卵巢肿瘤患者血清及癌组织中 CD34、PCNA蛋白的表达[J]. 中国妇幼保健, 2014,29(16): 2483-2485.SHU B, HUANG K X, LI T S, et al. Expressions of CD34 protein and PCNA protein in serum and cancerous tissue of patients with epithelial ovarian cancer[J]. Maternal & Child Health Care of China, 2014, 29(16): 2483-2485.
[29]蒋奕, 叶洪涛, 唐玮, 等. 乳腺癌组织TOP2A和HER2/neu扩增与临床病理因素相关性研究[J]. 中华肿瘤防治杂志, 2017,24(1): 30-33.JIANG Y, YE H T, TANG W, et al. Topoisomerase amplification and its correlation with HER2/neu in breast cancer patients[J].Chinese Journal of Cancer Prevention and Treatment, 2017,24(1): 30-33.
[30]CHULPANOVA DARIA S, GILAZIEVA ZAREMA E,KLETUKHINA SEVINDZH K, et al. Cytochalasin B-Induced membrane vesicles from human mesenchymal stem cells overexpressing IL2 are able to stimulate CD8+T-Killers to kill human triple negative breast cancer cells[J]. Biology. 2021,10(2): 141-141.
[31]SEYED HESAM H, GHASEM A, ABDOLKHAEGH D.Alternative viewpoint against breast cancer based on Selective serotonin receptors 5HTR3A and 5HTR2A antagonists that can mediate apoptosis in MCF-7 cell line[J]. Current Drug Discovery Technologies. 2015, 12(4): 240-249.
[32]杨颖, 王芸芸, 蒋琦辰. 槲皮素药理作用的研究进展[J]. 特种经济动植物, 2020, 5.YANG Y, WANG Y Y, JIANG Q C, et al. Research progress of pharmacological action of quercetin[J]. Special Economic Animal and Plant, 2020, 5.
[33]雷晓青, 陈鳌, 刘毅, 等. 山萘酚药理作用的研究进展[J]. 微量元素与健康研究, 2017, 34(2): 61-62.LEI X Q, CHEN A, LIU Y, et al. Research progress on pharmacological action of kaempferol[J]. Studies of Trace Elements and Health, 2017, 34(2): 61-62.
[34]兰芳, 何蓉蓉, 姚楠, 等. 叶黄素对小鼠葡萄膜炎氧化应激状态的改善作用[J]. 中国药理学通报, 2010, 26(9): 1257-1258.LAN F, HE R R, YAO N, et al. I mproving effects of lutein on oxidative stress status in endotoxin-induced murine uveitis[J].Chinese Pharmacological Bulletin, 2010, 26(9): 1257-1258.
[35]余召辉, 赵宗仁, 李贺, 等. 叶黄素的药理作用[J]. 吉林医药学院学报, 2017, 38(1): 58-60.YU Z H, ZHAO Z R, LI H, et al. Pharmacological action of lutein[J]. Journal of jilin medical college, 2017, 38(1): 58-60.
[36]周伊宁, 解红霞, 赵炳聪, 等. 中药治疗乳腺增生机制研究进展[J]. 中国中医药信息杂志, 2021, 28(3): 141-144.ZHOU Y N, JIE H X, ZHAO B C, et al. Research progress on mechanism of traditional Chinese medicine for mammary hyperplasia[J]. Chinese Journal of Information on Traditional Chinese Medicine, 2021, 28(3): 141-144.
[37]SONG N, ZHAO Z, MA X, et al. Naringin promotes fracture healing through stimulation of angiogenesis by regulating the VEGF/VEGFR-2 signaling pathway in osteoporoticrats[J].ChemBiol Interact, 2017, 261: 11-17.
[38]陈德焱. 基于网络药理学探讨柚皮苷的药理作用机制[J]. 中国当代医药, 2021, 28(2): 12-17.CHEN D Y. Exploration on the functional mechanism of naringin based on network pharmacology[J]. China Modern Medicine,2021, 28(2): 12-17.
[39]杨林伟, 宋新波, 张丽娟, 等. 甘草查尔酮A制备方法及药理作用研究进展[J]. 辽宁中医药大学学报, 2013, 15(11): 85-87.YANG L W, SONG X B, ZHANG L J, et al. Research progress on preparation methods and pharmacological action of chalconone A from licorice[J]. Journal of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, 2013, 15(11): 85-87.
[40]轩云. “痰瘀同治”干预糖尿病大鼠心肌AGEs-RAGE轴所致病变的作用机理研究[D]. 安徽: 安徽中医药大学, 2020.XUAN Y. Study on the mechanism of “phlegm and stasis combined treatment” intervening cardiac lesions caused by AGE-RAGE axis in diabetic rats[J]. Anhui University of Chinese Medicine, 2020.
[41]郭梦尧. 黄芩苷对小鼠金黄色葡萄球菌性乳腺炎的作用及机制研究[D]. 吉林: 吉林大学, 2014.GUO M Y. Effect and mechanism of baicalin on Staphylococcus aureus mastitis in mice[J]. Jilin university, 2014.
[42]王静静, 宋昕阳, 钱友存. 白介素-17家族细胞因子的研究进展[J]. 生命科学, 2016, 28(2): 171-181.WANG J J, SONG X Y, QIAN Y C, et al. Research advances in IL-17 cytokine family[J]. Chinese Bulletin of Life Sciences,2016, 28(2): 171- 181.
备注:本文的彩色图表可从本刊官网(http://lyspkj.ijournal.cn)、中国知网、万方、维普、超星等数据库下载获取。
Research on the Mechanism of Xiaoyao Pill in Treating Hyperplasia of Mammary Gland was Explored Based on Network Pharmacology and Molecular Docking Technology