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二陈汤治疗腺样体肥大的作用机制探讨*

2022-04-14赵婷宋颖张喜莲

中医药临床杂志 2022年3期
关键词:腺样体靶点化合物

赵婷,宋颖,张喜莲

天津中医药大学第一附属医院,国家中医针灸临床医学研究中心 天津 300193

腺样体(adenoidal)位于鼻咽顶后壁中线处,是Waldeyer淋巴环中四大扁桃腺群之一,又称为咽扁桃体或增殖体,属于人体的外周免疫器官,是呼吸道第一道防线,腺样体在正常儿童2~6岁时会出现生理性肥大,经多种因素刺激导致腺样体病理性增生称为腺样体肥大(adenoid hypertrophy,AH)[1]。AH是一种儿童常见病,发病率为9.9%~29.9%[2],AH会造成气道阻塞,并继发多种并发症。临床常采用腺样体切除手术治疗AH,但手术治疗可能会导致上呼吸道功能缺失,损伤人体免疫功能[3],且存在全麻、复发等风险。因此,临床上越来越多的家长愿意接受非手术的保守治疗。

西医的非手术治疗主要为外用鼻类固醇激素、内服抗组胺药、白三烯受体拮抗剂等,缺乏疗效好、不良反应小的药物[4-5]。中医药在治疗 AH 取得了很好的疗效,为临床医生提供了重要的参考依据,二陈汤作为基础方被临床医生广泛应用于AH治疗中,但药物治疗 AH 的作用机制并不明确,通过网络药理学寻找药物多成分和多靶点的相互联系,目前已被多方面应用于中药研究当中,本研究从网络药理学的角度探究二陈汤治疗AH的作用靶点和信号通路,以期为二陈汤治疗AH的临床应用提供一定的依据,并挖掘潜在治疗目标。

资料与方法

1 AH的基因靶点收集

在GeneCard疾病靶点数据库(https://www.genecards.org/)及OMIM疾病数据库(https://omim.org/)输入疾病名称“adenoidal hypertrophy”,搜索AH的疾病靶点,并运用Uniprot数据库(https://www.uniprot.org/)获得靶点的Uniprot ID,进行Uniprot ID转化。

2 中药成分的收集和筛选

在TCMSP数 据 库(https://tcmsp-e.com/)中 搜索半夏、橘红、茯苓、乌梅、生姜及甘草的主要化学成分,并根据生物口服利用度OB≥30%,药物相似性DL≥0.18筛选候选化合物。运用Excel表格和网络文本整理化合物-靶点信息,运用R语言得到疾病和药物交集基因的网络文本和Venn图。

3 化合物-靶点药理网络的构建

将交集基因的Excel文本导入Cytoscape3.8.0构建二陈汤-AH疾病靶点网络图。网络图由节点(node)表示的化合物和靶点以及边(edge)表示的相互作用所构成。网络中每个节点的重要性通过Cytoscape插件Analyz Network的拓扑参数自由度(Degree)和介数(Betweenness)和中心性(Closeness)进行评估,节点的自由度、介数和中心性越大,表明该节点越重要。

4 蛋白质相互作用的网络构建

运 用STRING数 据 库(https://string-db.org/)整理交集靶点信息,生物物种选择人类,筛选条件设置为较高置信度(0.7),构建蛋白质相互作用(Proteinprotein Interaction,PPI)网络。并将TSV文件导入Cytoscape3.8.0,计算度(degree)值,进行网络拓朴学结构分析,根据自由度、介数和中心性筛选关键靶点。

5 GO基因富集分析和KEGG通路富集分析

运 用Metascape平 台(https://metascape.org/gp/index.html#/main/step1)对得到的基因进行GO基因富集分析和KEGG通路富集分析,生物物种选择人类,设定阈值为P<0.01,将排名前20的通路进行可视化分析。

网络药理信息的结果

1 二陈汤活性化合物及靶点筛选

对TCMSP数据库检索所得成分进行筛选,得到活性化合物半夏12个,茯苓6个,橘红7个,乌梅8个,生姜4个,甘草81个,去重后共有105个潜在活性化合物,见表1。活性化合物共有342节点,2076条边,菱形为靶点,圆形为活性化合物,六边形为药物,见图1。根据节点度值和介数、中心性排序,网络拓扑分析前10的活性化合物为黄芩素(baicalein)、β-谷甾醇(beta-sitosterol)、豆甾醇(Stigmasterol)、柚皮素(Naringenin)、山奈酚(Kaempferol)、槲皮素(Quercetin)、苜蓿素(Medicarpin)、7-甲氧基-2-甲基异黄酮(7-Methoxy-2-methyl isoflavone)、刺芒柄花素(formononetin)、维斯体素(Vestitol)。

图1 化合物-靶点药理网络图

表1 二陈汤主要活性化合物的基本信息(仅显示排名前10的活性化合物)

2 PPI网络结果

检索获得腺样体肥大的疾病作用靶点862个,腺样体肥大与活性化合物交集靶点共104个,导入STRING数据库,经筛选共得到23个核心靶点(见图2),取排名前10的关键靶点分别为血清/三氨酸蛋白激酶1(RAC-alpha serine/threonineprotein kinase,AKT1)、丝 裂 原 活 化 蛋 白 激 酶 激 酶1 (Mitogen-activated protein kinase 1,MAPK1)、转录 因 子AP-1(Transcription factor AP-1,JUN)、白介 素-6(Interleukin-6,IL6)、线 粒 体 激 活 蛋 白 激酶8 (Mitogen-activated protein kinase 8,MAPK8)、转录信号传感器和激活器3 (Signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)、myc原蛋白(Myc proto-oncogene protein,MYC)、丝裂原活化蛋白激酶3(Mitogen-activated protein kinase 3,MAPK3)、表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)、热休克蛋白90α(Heat shock protein HSP 90-alpha,HSP90AA1)等。

3 潜在靶点的GO基因分析和KEGG通路富集分析

GO功能富集分析结果显示,二陈汤对无机物质的反应、凋亡信号通路、脂多糖反应、细胞对脂质的反应、类固醇激素反应、细胞死亡的积极调节、细胞群增殖的负调节等生物过程,对膜筏、囊腔、线粒体被膜、转录调节器复合体、血清/三氨酸蛋白激酶复合物、核膜、等离子膜蛋白等细胞功能,对转录因子-DNA结合、蛋白质激酶结合、蛋白质域特定结合、核受体的活动、蛋白激酶活性、泛素样蛋白连接酶结合、细胞因子受体结合等分子功能有积极调控作用,见图3。

图3 二陈汤治疗AH的GO基因分析

KEGG通路富集分析结果显示,二陈汤治疗AH通过多条信号通路完成,主要与免疫调节密切相关的IL-17信号通路、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路、凋亡信号通路、同种异体移植排斥,病毒感染途径相关的麻疹、朊病毒疾病、病毒致癌物信号通路,神经系统调节相关的血清素突触、多巴胺能神经突触,以及内分泌调节相关的内分泌耐药性、卵巢类固醇激素信号通路相关,此外,还有癌症通路、癌症转录失调等其他重要信号通路,见图4。

图4 二陈汤治疗AH的KEGG通路富集分析

讨 论

腺样体肥大在中医典籍中缺少相关记载,近年来随着医家对腺样体肥大的认识逐渐增多,根据发病部位和主要临床症状,将其归结为“鼾眠”“痰核”“鼻窒”“颃颡不开”“窠囊”等范畴[6]。如《灵枢集注》中亦提到:“颃颡者,腭之上窍,口鼻之气及涕唾,从此相通。”《医碥》中提出:“痰本为津液,但积久聚多遍及全身……甚则结成牢固的窠囊,表现各异。”腺样体总属本虚标实,肺开窍于鼻,咽喉为肺之门户,外邪侵袭,首先犯肺,尤以鼻咽部为重。小儿脏腑娇嫩、形气未充,肺脾肾三脏不足,易感六淫邪气,正气不能鼓邪外出,外邪留恋,小儿阳常有余之体,易化热化火,热毒炼液成痰,病邪互结于咽喉。二陈汤是治疗腺样体肥大常用方[6],本方出自于宋·《太平惠民和剂局方》,由半夏、橘红、茯苓、生姜、乌梅、甘草6味中药构成,标本兼顾,散收相合,燥湿祛已形之痰,健脾绝生痰之源,又可行气散滞,体现治痰先治气,气顺则痰消之意。

对二陈汤6味中草药的105个活性成分和23个核心作用靶点进行预测,发现多数活性成分对应多个靶点,同一靶点对应多个活性成分,体现了活性成分与靶点之间相互协作的关系。二陈汤主要的活性化合物大多为黄酮类化合物,具有很好的抗病毒、抗炎、抗氧化及免疫调节等作用,如黄芩素可以通过抑制PI3K/AKT信号通路及阻断MAPK信号传递等来抑制细胞增殖,通过抑制NF-κB和JAK2/STAT等途径,下调促炎性细胞因子(TNF-ɑ、IL-6等)水平从而缓解炎症[7]-[12]。山奈酚、槲皮素均可抑制NF-κB途径抑制炎症反应,影响环化酶2、白细胞介素、MAPKs的表达,并改变toll样受体和JAK2/STAT的信号通路,mTOR、AKT及NF-κB等途径相关抑制因子的激活可以下调脂多糖(LPS)诱导促炎症因子(TNF-ɑ、IL-6等)的产生,还通过抑制蛋白激酶B和蛋白激酶磷酸化等达到抗病毒特性[13]。柚皮素除抑制NF-κB活化、调节免疫细胞的分化外,还可在巨噬细胞中激活Akt-Nrf2引起抗氧化反应[11]。苜蓿素通过下调促炎细胞因子(如TNF-ɑ、IL-6和IL-17A)水平缓解炎症[14]。维斯体素通过抑制NF-κB和Erk 1/2通路的激活,并诱导巨噬细胞进入M2样极化[15]。

豆甾醇是植物主要甾醇之一,可抑制细胞中的AKT/mTOR通路同时诱导凋亡和保护性自噬[16]。刺芒柄花素是一种植物激素,具有雌激素状结构,可以通过激活膜雌激素受体GPER显著提高表皮和真皮层的A20蛋白及其mRNA的表达,同时抑制亲炎因子TSLP蛋白及其mRNA在体内的表达,A20不仅抑制了NF-κB的活性,而且进一步阻止了NF-κB调节的各种炎症因素的释放,A20也被认为是过敏性疾病的潜在治疗目标[17]。β-谷甾醇是一种天然多酚羟基化合物,是甾醇的主要成分之一,作用于脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞以及抑制NF-κB通路,提高抗炎因子IL-10活性的同时,增强酪氨酸磷酸酶(SHP-1)活性、减小促炎因子和趋化因子活性,还可通过较强的抗氧化活性,下调人体产生的ROS,经嗜酸粒细胞渗滤等缓和炎症[18]。

通过PPI网络拓扑分析得到的二陈汤治疗AH的关键靶点,AKT1是3种密切相关的血清/三氨酸蛋白激酶(AKT1、AKT2和 AKT3)之一,称为AKT激酶,能调节新陈代谢、细胞增殖、细胞存活、生长和血管生成等多种生物过程。MAKP1是NF-κB通路的中央蛋白激酶,MAPK1和MAPK3在 MAPK/ERK 级联中起着重要作用,MAPK级联下游的转录因子,包括cMyc和SMAD4,并促进激活 STAT 家庭成员 STAT1、STAT3、STAT5A 和 STAT5B,MAPK8参与T细胞向Th1细胞分化过程,MAPK1、MAPK3和MAPK8均参与细胞繁殖、分化、生存,调节细胞免疫等过程[19]。JUN参与多种转录过程和蛋白质结合。IL-6参与多种生物功能,具有免疫力、组织再生和新陈代谢作用。EGFR积极参与MAP激酶活动,调节细胞增殖、免疫调节等过程。HSP90AA1参与细胞周期控制和信号转导等过程,如结合细菌脂质糖(LPS)和调解 LPS 引起的炎症反应,包括单核细胞的 TNF 分泌,在线粒体外膜中调和 TOMM70 与 IRF3 或 TBK1 的关联,促进宿主抗病毒反应等。

本研究对二陈汤作用的靶基因进行了GO和KEGG富集通路分析,GO分析结果显示二陈汤对无机物质的反应、凋亡信号通路、脂多糖反应、细胞对脂质的反应、类固醇激素反应、细胞死亡的积极调节、细胞群增殖的负调节等生物过程,对转录因子-DNA结合、蛋白质激酶结合、蛋白质域特定结合、核受体的活动、蛋白激酶活性、泛素样蛋白连接酶结合、细胞因子受体结合等分子功能有积极调控作用,KEGG分析显示二陈汤主要通过IL-17信号通路、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路、凋亡信号通路等免疫调节通路下调炎症因子表达、减小促炎因子和趋化因子活性、调节细胞增殖、干扰病毒复制以及抗氧化来下调ROS缓解炎症等多途径治疗腺样体肥大,此外,还可以抑制蛋白激酶B和蛋白激酶磷酸化等途径达到抗病毒特性等。

综上所述,二陈汤治疗AH是通过多成分、多靶点、多途径调控过程,其机制可能是下调炎症因子表达、减少促炎因子和趋化因子活性、调节细胞增殖、干扰病毒复制以及抗氧化改善机体免疫状态和抗病毒能力等。基于网络药理学结果可以进一步进行药理学验证,挖掘潜在治疗目标,为临床应用二陈汤治疗AH提供一定的理论依据。

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