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六磨汤治疗肠易激综合征作用机制的网络药理学分析

2021-04-16 366 上传者：管理员

摘要：目的:基于网络药理学方法，探讨六磨汤治疗便秘型肠易激综合征(IBS-C)的作用机制。方法:使用BATMAN-TCM数据库获取六磨汤的成分和作用靶点；使用GeneCards数据库和DisGeNET数据库获取IBS-C相关靶点；使用Cytoscape软件构建有效成分-疾病靶点网络；使用STRING数据库行富集分析。结果:筛选出六磨汤中有效成分72种，作用于IBS-C相关靶点54个；靶点基因主要富集于与离子通道和神经元相关的生物过程、分子功能和细胞成分，富集的通路显著性最高的是5-羟色胺能神经突触和神经活性配体受体相互作用。结论:六磨汤可能主要通过增加肠道5-羟色胺水平、作用于钠离子通道、雌激素受体α、胆碱M3受体发挥对IBS-C的治疗作用。

关键词：
便秘型肠易激综合征
六磨汤
网络药理学
钠离子通道
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肠易激综合征(irritablebowelsyndrome,IBS)是最常见的胃肠疾病之一，患病率为10%～20%,这是一种慢性疾病，其特征是腹痛、腹胀并伴有排便习惯的改变，临床上将IBS分为便秘型肠易激综合征(IBSwithconstipation,IBS-C)、腹泻型肠易激综合征(IBSwithdiarrhea,IBS-D)和混合型肠易激综合征(mixedIBS,IBS-M)。IBS-C患者的排便习惯以便秘为主[1]。IBS是一种多因素疾病，虽然其发病机制尚未完全阐明，但一些因素如内脏感觉异常、脑-肠轴调节异常、肠道动力紊乱及分泌功能障碍、精神心理因素等已被证明和IBS相关[2]。IBS严重影响患者生活质量，现代医学缺乏有效的治疗手段，而中医方法在治疗IBS时常常能够获得较好的疗效[3,4]。

六磨汤为《济生方》中的四磨汤去人参，加枳实、木香、大黄而成，共包含槟榔、沉香、木香、乌药、大黄、枳壳六味中药。研究表明，六磨汤可用于治疗IBS-C,且疗效优于乳果糖口服溶液[4]。但是六磨汤治疗IBS-C的机制少有报道。本研究借助网络药理学的方法，探讨六磨汤治疗IBS-C的作用机制。

1、资料与方法

1.1药物成分与作用靶点获取

使用BATMAN-TCM数据库(http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/),设置Scorecutoff为80,分别检索槟榔、沉香、木香、乌药、大黄、枳壳六味中药的成分及作用靶点，汇总后得到六磨汤的成分及作用靶点。

1.2疾病靶点预测

使用GeneCards数据库(https://www.genecards.org/)和DisGeNET数据库(https://www.disgenet.org/),在2个数据库中以“irritablebowelsyndromewithconstipation”为关键词进行检索，将检索结果合并，得到IBS-C的相关靶点。

1.3有效成分-疾病靶点网络构建

使用Venny2.1.0(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)查找药物靶点与疾病靶点的交集，并选出六磨汤中的有效成分。将有效成分与疾病靶点关系导入Cytoscape3.8.0软件中，构建有效成分与疾病靶点的关系图。

1.4富集分析

将药物靶点与疾病靶点的交集上传至STRING11.0数据库(https://string-db.org/),Organism项选择为Homosapiens,构建蛋白-蛋白相互作用(protein-proteininteraction,PPI)网络，并进行基因本体(geneontology,GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)富集分析。

2、结果

2.1六磨汤成分及作用靶点

从BATMAN-TCM数据库获得设置条件下药物成分槟榔6种、沉香18种、木香44种、乌药13种、大黄10种、枳壳4种，其中重复的成分2种，共获得六磨汤中成分95种，药物作用靶点共458个。

2.2IBS-C的潜在靶点

在从GeneCards数据库获得的IBS-C相关靶点中，选择Score值>20的靶点共421个，从DisGeNET数据库得IBS-C相关靶点11个，2个数据库重复的靶点1个，共获得IBS-C相关靶点431个。

2.3六磨汤有效成分与IBS-C潜在靶点关系

六磨汤作用靶点与IBS-C相关靶点交集54个，见图1,这些即为六磨汤治疗IBS-C涉及的作用靶点。选出六磨汤中能够作用于这54个靶点的有效成分，共有槟榔4种、沉香15种、木香34种、乌药11种、大黄9种、枳壳3种，乌药与木香相同成分1种，六磨汤治疗IBS-C的有效成分共72种。六磨汤有效成分-疾病靶点关系见图2,分析每个成分和靶点的顶点度，结果显示，六磨汤有效成分中5-羟色胺(serotonine)和己酸(caproicacid)的出度较高，见表1,作用靶点中雌激素受体1(estrogenreceptor1,ESR1)和胆碱M3受体(cholinergicreceptormuscarinic3,CHRM3)的入度较高，见表2。

图2六磨汤有效成分-疾病靶点网络

表1出度最高的5种有效成分

表2入度最高的5个靶点基因

2.4富集分析

上述54个靶点基因间相互作用见图3,对靶点基因进行GO富集分析和KEGG富集分析。GO功能富集分析共得到768个条目，其中生物过程613个条目、分子功能105个条目、细胞成分50个条目，3个部分各取P值最小的20个条目进行可视化处理。结果显示，靶点基因富集的生物过程主要涉及离子跨膜转运和神经冲动传递，见图4,富集的分子功能主要涉及细胞离子通道活性和离子转运体活性，见图5,富集的细胞成分主要涉及细胞膜、细胞离子通道和神经元组成，见图6。KEGG通路富集分析得到296个条目，选择P值最小的20个条目进行可视化处理，这些通路包括5-羟色胺能神经突触、神经活性配体受体相互作用、多巴胺能神经突触、催乳素信号通路、cAMP信号通路等，见图7。

图3靶点基因PPI网络

图4GO生物过程富集分析

图5GO分子功能富集分析

图6GO细胞成分富集分析

图7KEGG通路富集分析

3、讨论

本研究结果显示，六磨汤中72种有效成分，通过作用于54个靶点起到对IBS-C的治疗效果。本研究认为，六磨汤中最重要的有效成分是5-羟色胺和己酸。5-羟色胺内源性5-羟色胺主要由肠黏膜中肠嗜铬细胞合成和释放，其介导肠道组织基本活动的调节，包括肠道蠕动、上皮分泌和血管扩张，并对肠神经元具有营养和保护作用[5]。而IBS-C患者的5-羟色胺释放减少，血中5-羟色胺水平降低[6]。用于治疗IBS-C的5-羟色胺受体激动剂替加色罗可通过增强肠道蠕动，改善IBS-C患者的便秘症状[7]。因此，通过增加肠道5-羟色胺水平，增强肠道动力，可能是六磨汤治疗IBS-C的主要机制之一。己酸是六磨汤中另一个较为重要的成分，其作用的靶点主要是钠离子通道基因，包括SCN1A、SCN1B、SCN2A、SCN4A、SCN5A、SCN8A、SCN9A、SCN10A、SCN11A。离子通道在整个肠道中表达，肠道中电压门控钠通道受组织损伤刺激后，会引起疼痛信号的变化并增加外周神经元兴奋性，使用钠通阻滞剂利多卡因可以降低IBS患者的直肠高度敏感性并减轻腹痛[8]。六磨汤治疗IBS-C的机制可能也涉及通过作用于钠通道降低内脏敏感性。

本研究认为，受多种成分调节的靶点ESR1和CHRM3是六磨汤治疗IBS-C中较为重要的2个靶点。ESR1基因编码雌激素受体ERα,研究表明，IBS患者肠黏膜的ERα表达上调，并扰乱了雌激素介导的局部免疫调节，这可能参与了IBS的发病机制[9]。乙酰胆碱M3受体广泛分布于胃肠道平滑肌，激动M3受体可促进平滑肌的收缩，增强肠蠕动力[10]。替加色罗促进肠道蠕动的机制中也涉及促进乙酰胆碱的释放[7]。

为了更充分说明六磨汤的作用机制，本研究行了富集分析。GO富集分析结果显示，靶点基因富集的生物过程、分子功能、细胞成分均主要与离子通道和神经元相关。KEGG通路富集分析结果显示，靶点基因富集的通路显著性最高的是5-羟色胺能神经突触和神经活性配体受体相互作用。结合前文中分析，表明六磨汤最终主要通过调节神经功能从而调节IBS-C患者肠道功能。

综上所述，六磨汤治疗IBS-C涉及多靶点和多通路，本研究认为，六磨汤治疗IBS-C主要的机制可能包括：增加肠道5-羟色胺水平，调节肠道功能，促进肠道蠕动；作用于钠离子通道，降低内脏高敏感性；作用于雌激素ERα受体，调整局部免疫反应；作用于胆碱能M3受体，促进肠道蠕动。但是，这些机制仍需要通过实验来验证，本研究为探究六磨汤治疗IBS-C的作用机制提供了理论参考。

参考文献：

[3]章浩军,游福年,杜思霖,等.四逆汤联合督脉灸治疗便秘型肠易激综合征少阴“纯阴结”证的临床观察[J].中国中西医结合消化杂志,2020,28(5):337-340.

[4]文慧华,甄杰武.六磨汤加减联合超声离子导入治疗便秘型肠易激综合征的临床研究[J].中国中西医结合消化杂志,2019,27(5):338-342.

汤兆奇.六磨汤治疗便秘型肠易激综合征作用机制的网络药理学分析[J].中国中西医结合消化杂志,2021,29(04):252-255.