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中医药治疗酒精性肝病的组方用药规律及作用机制研究

  2024-08-22    69  上传者:管理员

摘要:目的 基于数据挖掘和网络药理学技术研究中医药治疗酒精性肝病(ALD)的组方用药规律及潜在作用机制。方法 检索中国知网、万方数据库、中国生物医学文献数据库和维普中文期刊收录的中医药治疗ALD的相关方剂,根据筛选条件整理后,使用IBM SPSS Statistics 27.0、IBM SPSS Modeler 18软件对纳入方剂的中药进行组方规律、关联规则分析,归纳中药治疗ALD的用药规律,获得核心药物组合。以网络药理学技术,筛选中医药干预ALD核心药物组合的活性成分及其作用靶点;用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对主要作用靶点进行富集分析,并以分子对接技术加以验证。结果 共纳入治疗ALD的方剂143首,涉及中药222味,使用频次≥25次的高频中药28味,关联规则分析得到8个核心药物组合。其中“茯苓-白术-茵陈”与ALD交集靶点215个,包括蛋白激酶B(AKT1)、肿瘤坏死因子(TNF)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、白细胞介素1β(IL-1β)、非受体酪氨酸激酶(SRC)、表皮生长因子受体(EGFR)等6个核心靶点,涉及信号通路168条,主要包括癌症通路、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路、化学致癌-活性氧及脂质-动脉粥样硬化等。分子对接结果显示啤酒甾醇、芫花素、去甲氧基茵陈色原酮等主要活性成分与AKT1结合能力较好。结论 核心药组“茯苓-白术-茵陈”的主要活性成分可通过作用于AKT1、TNF、VEGFA等关键靶点蛋白,参与PI3K/AKT等关键信号通路的调控,进而发挥抑制炎症反应及细胞凋亡、减缓肝纤维化、促进肝细胞修复的作用,可为中医药治疗ALD研究提供数据支撑与理论指导。

  • 关键词:
  • 中医药
  • 数据挖掘
  • 用药规律
  • 网络药理学
  • 酒精性肝病
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酒精性肝病(AlcoholicLiverDisease,ALD)是一种长期或过量饮酒易导致的慢性肝损伤性疾病,通常经历轻型酒精性肝病、酒精性脂肪变性、酒精性肝炎和酒精性肝硬化等多个阶段,最终发展为终末期肝病[1]。目前,对于ALD的治疗主要以改变生活方式和补充营养物质,同时服用皮质类固醇等药物为主,但整体疗效并不理想。中医药在ALD治疗方面具有一定的优势,中医认为ALD与“酒风”“酒伤”“酒疸”“酒澼”等病证对应,其成因主要与脾胃虚弱、湿热内蕴和气滞血瘀等有关。因此,中医治疗ALD以理气化痰、健脾祛湿等为主[2]。在传统中医理论指导下,中医药治疗ALD的临床研究取得了显著成果。其中,中药因其源于自然、作用靶点多、副作用小等优势,得到越来越多患者的认可和应用[3]。本研究通过检索中国知网数据库和万方数据库,综合近年来有关中医药治疗ALD的临床研究和专家经验总结等文献,旨在探索当前中医药治疗ALD的用药规律。同时,结合网络药理学与分子对接技术,对核心药物组合治疗ALD的作用机制进行探讨,可为临床治疗ALD提供有益参考。


1、资料与方法


1.1 数据来源与检索

在中国知网(CNKI)、万方数据库(Wangfang)、中国生物医学文献数据库(SinoMed)和维普中文期刊(VIP)中选择高级检索,以“酒精性肝损伤”或“酒精性肝病”或“酒精性肝损伤”和“中医”或“中药”或“中医药”或“中西医结合”为关键词进行检索,检索时间为建库至2023年6月。

1.2 纳入标准

(1)中医或中西医结合治疗ALD的相关临床研究,包括随机对照试验、非随机对照试验,以及名老中医经验介绍等,且文献所记载的中药处方需有完整的药物组成与用量;(2)纳入病例明确诊断为酒精性肝病,且有超过5年的长期饮酒史或在就诊前两周内有大量饮酒史,表现为血清丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)及γ-谷氨酰转肽酶(GGT)等指标异常升高,经中药复方治疗后降低至正常范围。

1.3 排除标准

(1)重复发表的文献;(2)处方仅有单味中药、中成药、处方没有具体药物组成或剂量的文献;(3)细胞、动物实验等基础研究文献;(4)文献综述、中医理论研究类文献。

1.4 数据分析

1.4.1 频次统计和关联规则分析

将整理好的文献数据逐一录入Excel表格,按照标题、作者、药物进行排序,建立中药治疗ALD的药物数据库。对药物按出现频次进行排序,记录频次≥25次的高频药物,同时根据《中华人民共和国药典》(2020年版)[4]对药物的功效类别、性味归经进行统计分析。如一味药有多个性味归经则全部录入。利用SPSS Statistics 27.0进行系统聚类分析,选用杰卡德系数作为测量区间。使用SPSSModeler18.0进行关联规则分析,采用Apriori算法生成关联规则网络图,并计算支持度、置信度和提升度。

1.4.2 网络药理学研究

使用TCMSP数据库收集核心药组的活性成分,并以口服生物利用度(OB)≥30%和类药性(DL)≥0.18为筛选条件,对收集到的活性成分进行筛选,从而得到核心药组的活性成分。通过GeneCards数据库和OMIM数据库以“AlcoholicLiverDisease”为主题词检索疾病靶点,并进行标准化与去重处理。使用Cytoscape3.9.1构建“药物-活性成分-靶点”网络图、活性成分与疾病共同靶点的蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络图以及“药物-通路-靶点”网络图。将以上获得的作用靶点导入DAVID数据库(https://david.ncifcrf.gov/),进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,利用微生信平台制作GO柱状图与KEGG气泡图。

1.4.3 分子对接研究

从RSCB数据库下载关键靶蛋白晶体结构,使用AutoDockTools1.5.6进行加氢处理和电荷计算。从PubChem数据库获取活性成分的3D结构,利用Chem3D20.0软件和PyMOL进行蛋白小分子结构处理,最后使用AutoDock Vina软件进行分子对接,并用PyMOL软件进行可视化处理。


2、结果


2.1 文献筛选结果

共纳入119篇文献,143个方剂。文献检索和筛选流程见图1。

图1 中医药治疗酒精性肝病纳入文献的检索流程

2.2 药物频次统计

143首治疗ALD的方剂涵盖222味中药,其中频次≥25次的高频药物共28味,累计使用频次1 338次,占总使用频次的60.96%。使用频次前5位的中药分别为茯苓(108次,4.92%)、丹参(92次,4.19%)、柴胡(77次,3.51%)、泽泻(76次,3.46%)、甘草(75次,3.42%)。见表1。

表1 中医药治疗酒精性肝病文献的高频用药分析(频次≥25次)

2.3 中药功效分类频次统计

对纳入的222味中药按照功效进行分类统计,总频次为2 195次,使用频次最多的5类中药依次是利水消肿药261次(11.89%)、补气药230次(10.48%)、理气药220次(10.02%)、发散风热药169次(7.70%)、活血调经药166次(7.56%),累计使用频率为47.65%。结果见表2。

表2 中医药治疗酒精性肝病文献中药功效分类的频次统计

2.4 药物性味归经频次统计

将222中药进行性味归经频次分析。其中四气总频次为2212次,以寒(925次,41.82%)、温(681次,30.79%)、平(449次,20.30%)类使用较多;五味总频次为3 561次,以苦(1 109次,31.14%)、甘(1015次,28.50%)、辛(880次,24.71%)类使用较多;归经总频次为6 113次,排前4位依次为脾经(1 199次,19.61%)、肝经(1062次,17.37%)、肺经(920次,15.05%)、胃经(865次,14.15%)。

2.5 高频药物的聚类分析

应用IBMSPSSStatistics27软件对28个治疗ALD的高频药物进行系统聚类方法,选择“组间连接”和“杰卡德相似系数”。结果见图2。设置区间距离为20,可将高频药物分为8类。见表3。

2.6 高频药物的关联规则分析

使用SPSSModeler18.0软件对治疗ALD的中药进行关联规则分析,设定置信度≥90%,支持度≥10%,最大前项数为3,提升度>1,得到8个核心药物组合。强关联的药物组合有茯苓-白术-茵陈、茯苓-猪苓、茯苓-白术-甘草等。见图3和表4。统计关联规则中涉及的核心药物用量,发现茯苓、丹参、泽泻、柴胡、茵陈、白术的常用药量均为15g,陈皮和半夏的常用药量为10 g,甘草常用药量为6 g。见表5。

2.7 核心药组有效成分和作用靶点筛选

关联规则数据显示,茯苓-白术-茵陈是支持度与置信度最高的核心药组,故对该药组进行网络药理学分析。以中药系统药理分析平台(TCMSP)检索“茯苓-白术-茵陈”药组的活性成分,按OB≥30%,DL≥0.18标准进行筛选,得到“茯苓-白术-茵陈”药组的有效成分23个。在SwissTargetPrediction数据库收集该23个有效成分的作用靶点,共得到1 603个靶点,合并所有成分作用靶点、去重,得到作用靶点424个。

图2 中医药治疗酒精性肝病文献的高频药物的聚类分析

表3 中医药治疗酒精性肝病文献高频药物的分类(区间距离为20)

2.8 酒精性肝损伤靶点收集

通过检索GeneCards与DisGeNet数据库,获得ALD靶点9 395个,其中GeneCards有9200个相关靶点,将Relevancescore低于14.88的靶点删除,得到2000个疾病靶点;DisGeNet有195个相关靶点。合并去重后共得到2060个疾病靶点。将“2.7”项下活性成分的作用靶点与ALD的疾病靶点取交集,并利用Venny 2.1.0软件制作药物-疾病交集靶点韦恩图,结果显示核心药组“茯苓-白术-茵陈”与ALD有215个共同靶点。见图4。

图3 中医药治疗酒精性肝病文献高频药物的关联网络

表4 中医药治疗酒精性肝病文献高频药物的关联规则分析结果

表5 中医药治疗酒精性肝病文献核心药物的用量

图4 核心药组-酒精性肝病交集靶点的韦恩图

2.9 药物-有效成分-靶点网络及PPI网络分析

将核心药物组“茯苓-白术-茵陈”的有效成分及其治疗ALD潜在靶点导入Cytoscape 3.9.1,构建“药物-有效成分-靶点”网络图。见图5。茵陈黄酮(Areapillin)、去甲氧基茵陈色原酮(Demethoxycapillarisin)、3’-去羟-4’-去甲泽兰黄醇素(Eupalitin)、槲皮素(Quercetin)、芫花素(Genkwanin)、啤酒甾醇(Cerevisterol)是对应靶标最多的成分。见表6。将“茯苓-白术-茵陈”组合治疗ALD的潜在靶点导入STRING构建PPI网络,将原始PPI网络数据导入Cytoscape 3.9.1,得到PPI网络图。见图6。图中度值前6位的靶点为蛋白激酶B(AKT1)、肿瘤坏死因子(TNF)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、白介素1β(IL-1β)、非受体酪氨酸激酶(SRC)、表皮生长因子受体(EGFR)。

图5 中医药治疗酒精性肝病的药物-有效成分-靶点网络

2.1 0 GO功能与KEGG通路富集分析

表6 药物-有效成分-靶点网络中对应靶标最多的活性成分

利用DAVID数据库对215个交集靶点进行GO和KEGG富集分析。GO功能富集分析显示,核心药组“茯苓-白术-茵陈”治疗ALD的生物过程(BP)主要包括蛋白质自动磷酸化、MAP激酶活性的正向调节、对外源性刺激的反应等;细胞组分(CC)主要包括突触后膜的整体成分、膜筏质膜的整体成分等;分子功能(MF)主要包括蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、RNA聚合酶II转录因子活性以及序列特异性DNA结合酶等。选取每项排前10位的BP、CC、MF进行展示。见图7。KEGG通路富集分析结果涉及168条通路,主要包括癌症通路(Pathwaysincancer)、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路(PI3K/Akt signaling pathway)、化学致癌-活性氧(Chemical carcinogenesisreactive oxygen species)及脂质和动脉粥样硬化(Lipid and atherosclerosis)等。选取排前20位的信号通路制作气泡图。见图8。

图6 中医药治疗酒精性肝病核心药组的PPI网络与核心靶点

图7 核心药组治疗酒精性肝病交集靶点GO功能富集分析

图8 核心药组治疗酒精性肝病的KEGG通路富集分析

2.11活性成分-靶点-通路网络构建

应用Cytoscape3.9.1对核心药组“茯苓-白术-茵陈”的活性成分、靶点及前20条信号通路进行网络构建。结果见图9。

2.12分子对接验证

对药物-有效成分-靶点网络中作用靶点最多的化学活性成分和PPI网络中连接节点数最多的核心靶蛋白AKT1进行分子对接。在分子对接中,配体与受体的结合能小于0即提示配体可与受体发生相互作用,结合能越低代表结合越稳定,配体与受体发生作用的可能性越大[4]。分子对接结果显示,6种活性成分均能与AKT1结合,其中啤酒甾醇、芫花素、去甲氧基茵陈色原酮的结合活性较好。见表7和图10。

图9 中医药治疗酒精性肝病核心药组的活性成分-靶点-富集通路网络

表7 核心活性成分与AKT1的分子对接结合能


3、讨论


中医理论认为,酒为谷之精,易聚生痰湿。酒精性肝病(ALD)是由于长期大量饮酒,湿热内蕴,以致肝脾失调,气血不畅而发生的疾病。田德禄教授将ALD分为初、中、后期[5]。初期常见病机为肝郁脾虚、气滞湿阻,临床表现为轻型酒精性肝损伤、酒精性脂肪变性、酒精性肝炎等,治之宜疏肝健脾、解毒化湿;中期以痰瘀交阻、气血不畅为主,临床表现为酒精性肝硬化等,治之宜化痰理气活血;后期为肝脾肾同病,临床表现为酒精性肝硬化,治之当扶正祛邪。本研究共纳入治疗ALD的方剂143首,包含中药222味,且治疗病证多为ALD前期和中期,如酒精性脂肪变性、酒精性肝炎等。在药物配伍上,使用频次最多的中药为茯苓、丹参、柴胡等,药物功效分类集中于利水消肿药、补气药、理气药等,药性以寒、温、平为主,药味多选用甘、苦、辛,药物归经以脾经、肝经、心经为主。根据药物配伍规律,总结出中医药临床治疗ALD以健脾渗湿、疏肝理气为主,与ALD肝脾失调、气滞湿阻的病机相呼应。

图1 0 核心活性成分与AKT1分子对接的模式图

通过聚类分析和关联规则分析发现,“茯苓-白术-茵陈”是治疗ALD的核心药物组合。其中,茯苓归心、肺、脾、肾经,具有利水渗湿、益气健脾等功效;白术归脾、胃经,具有补气健脾、燥湿利水等功效;茵陈归脾、胃、肝、胆经,具有清热利湿、利胆退黄功效。三药配伍组合,既增祛湿之功,又兼顾实脾之效,与《金匮要略》所指出的“见肝之病,知肝传脾,当先实脾”及历代医家通过健脾祛湿治疗“酒风”“酒伤”等病的方法相吻合。核心药物用量统计显示,茯苓、茵陈的高频用量符合《中国药典》2020年版规定剂量,而白术的高频用量稍高于规定剂量。在当前中医临床治疗ALD的报道中,以茯苓、白术、茵陈为主进行配伍的研究较多,且均取得显著治疗效果。如吴景波[6]使用茵陈五苓散加减治疗湿热蕴脾型ALD取得了明显疗效,预后较好。进一步用网络药理学技术对核心药物组合“茯苓-白术-茵陈”治疗ALD的作用机制进行研究。结果从“茯苓-白术-茵陈”药组筛选出活性成分23个,如啤酒甾醇、芫花素、去甲氧基茵陈色原酮等。啤酒甾醇具有良好的抗氧化能力,可通过抑制核因子(NF)-κB的活性减少自由基的产生,从而保护肝脏免受氧化损伤[7-8],此外啤酒甾醇还可通过抑制PI3K/AKT/MAPK信号传递降低炎症反应[9]。芫花素具有抗炎、抗氧化等药理活性。GAO等[11]研究发现芫花素具有较好的抗炎作用,可在转录水平上通过增加蛋白激酶(MAPK)磷酸酶1(MKP-1)的表达有效降低促炎症媒介物如TNF-α、IL-1β和IL-6的含量。去甲氧基茵陈色原酮对环氧化酶-2(COX-2)有抑制作用,可通过抑制COX-2活性降低前列腺素的释放,减轻肝细胞炎症反应和延缓病情进展[11]。AKT1、TNF、VEGFA、IL-1β、SRC、EGFR是核心药物组合“茯苓-白术-茵陈”治疗ALD的核心靶点蛋白。AKT1是一种蛋白激酶,可调节细胞增殖和存活。在ALD中,磷酸化激活的AKT1会进一步激活其下游的NF-κB,加剧细胞炎症反应和氧化应激,引发肝细胞损伤[12]。TNF是一种促炎细胞因子,与ALD的炎症反应密切相关。在酒精滥用的情况下,肝细胞释放过多的TNF,导致炎症反应持续存在,加重肝脏损伤。抑制TNF的产生可以减轻炎症反应,降低肝细胞损伤程度[13]。VEGFA参与血管生成和修复过程,其与动脉粥样硬化形成联系密切[14]。在ALD中,肝脏缺氧和损伤导致VEGFA的表达增加,促进新血管的形成。调节VEGFA有助于改善肝脏血液循环,增加氧气供应,有利于肝脏修复[15]。

GO富集分析结果显示,富集靶点最多的生物学过程为MAP激酶活性的正向调节。在ALD中,MAP激酶可以通过正向调节多种细胞信号传导通路,参与肝脏损伤和炎症反应的发展。MAP激酶可以激活炎症相关信号通路,如c-JunN-末端激酶(JNK)、p38MAPK和PI3K/AKT等,促进炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β等的产生,进一步加剧炎症反应[16]。此外,季莉莉等[18]研究发现,MAP激酶可通过磷酸化激活p38 MAPK促进肝细胞的凋亡进程,使肝脏损伤进一步加重。KEGG通路富集结果显示,“茯苓-白术-茵陈”药组可通过调节通路上的AKT1、IL-1β、TNF等靶点基因的表达,从而抑制PI3K/AKT信号通路的活性,降低炎症反应,发挥治疗ALD的作用。分子对接结果显示,啤酒甾醇、芫花素、去甲氧基茵陈色原酮与AKT1的结合活性较好,其中啤酒甾醇与AKT1的结合构象最稳定,提示“茯苓-白术-茵陈”药物组合可能通过啤酒甾醇与AKT1的结合减少其磷酸化,参与调控PI3K/AKT等信号通路,从而抑制炎症因子的释放,发挥治疗ALD的作用。

综上所述,本研究通过数据挖掘中医药治疗ALD的组方用药规律,并对核心药物组合“茯苓-白术-茵陈”的作用机制进行探讨,发现其关键活性成分可通过调控AKT1、TNF、VEGFA等靶点蛋白,借助PI3K/AKT等关键信号通路,抑制肝细胞炎症反应及肝细胞凋亡,起到延缓肝脏纤维化、促进肝细胞修复的作用,为中医药治疗ALD研究提供了数据支撑与理论指导。


参考文献:

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[4]国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M].北京:中国医药科技出版社,2020.

[5]崔琳琳,苗明三.基于数据挖掘和网络药理学的中药抗血栓用药规律分析[J].中草药,2021,52(4):1063-1072.

[6]方俐晖,郭志玲,张轶斐,等.田德禄教授三期三脏辨治酒精性肝病经验[J].现代中医临床,2021,28(5):38-42.

[7]吴景波.茵陈五苓散加减治疗湿热蕴脾型酒精性肝病的效果观察[J].临床合理用药杂志,2018,11(26):51-52.

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[15]谢林涧,李骊华.血管内皮生长因子在心血管疾病中的作用[J].国际心血管病杂志,2019,46(4):219-222.

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基金资助:国家自然科学基金面上项目(82174267); 河南省中医药科学研究专项课题-重大专项(2023ZYZD15); 河南省高校科技创新人才支持计划项目(22HASTIT048); 河南省大学生创新创业训练计划支持项目(202310471029); 河南中医药大学第一附属医院大学生创新学习项目(DCXB-202310);


文章来源:张效威,刘宜杭,张润东,等.中医药治疗酒精性肝病的组方用药规律及作用机制研究[J].中药新药与临床药理,2024,35(08):1246-1254.

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