肾着汤治疗强直性脊柱炎作用机制的网络药理学研究

肾着汤治疗强直性脊柱炎作用机制的网络药理学研究

王政东 1 ，朱立国 2

1. 贵州中医药大学，贵州 550005

2. 2.中国中医科学院望京医院，北京 100102

0 引言

强直性脊柱炎(Ankylosing Spondlitis，AS) 是脊柱本身及其附属组织的一种慢性进行性炎症疾病，主要影响患者的中轴骨，常常侵及骶髂关节、髋关节、脊柱关节突及其邻近韧带，引起局部疼痛及进行性关节僵硬，最终导致关节的骨性强直与畸形^[1]。

中医药在本病的保守治疗中占据着重要的作用。中医将强直性脊柱炎归于“肾痹”“骨痹”“竹节风”“龟背风”等领域，阳气不得开阖，寒气从之是其主要发病缘由^[2]。本文拟借助网络药理学来分析肾着汤的治疗机制，以期为本病的临床和基础研究提供参考。

1 资料和方法

1.1肾着汤有效活性成分及其作用靶标筛选

文章通过使用中药系统药理数据库分析平台(TCMSP)查询茯苓、白术、干姜与甘草四味中药化学成分，设定口服生物利用度为(OB≥30%)、药物相似性为(DL≥0.18) ，筛选各味中药的关键活性成分，建立肾着汤生物活性成分Excel表。

1.2肾着汤靶标预测及其相应基因名(gene symbol)的添加

利用TCMSP 数据库查询肾着汤各个活性成分对应的靶蛋白，并应用UniProt蛋白数据库，把物种选择为“(Homo Sapiens)”，然后进行检索，下载蛋白数据库，匹配获取每个靶蛋白所对应的靶基因名，建立获取的靶基因名Excel表，删除无法匹配到和重复基因，所得结果即为肾着汤各个活性成分的靶点。

1.3强直性脊柱炎疾病靶点的预测

以“强直性脊柱炎的英文“Ankylosing Spondylitis”为关键词分别在Drugbank、Gene Cards、OMIM疾病数据库检索相关靶点，汇总3个数据库的查找结果，删除重复项，其最后所得靶点即为强直性脊柱炎的疾病相关靶点。

1.4药物与疾病作用靶点的预测

将肾着汤中活性成分的靶点和强直性脊柱炎的相关靶点上传至Venny平台 进行映射并取交集，获得肾着汤治疗强直性脊柱炎的潜在作用靶点。

1.5构建蛋白互作网络 (PPI)

利用蛋白功能联系网络String线上分析平台，将药物-疾病交集靶点基因输入检索框，把物种选择为“Homo sapiens”，互作值默认为0.4，去除离散或无关联的基因节点 ，保存 tsv 文件，借助 Cytoscape 3.7.2 软件进一步构建并可视化 PPI 网络，根据“degree”的均值进行核心蛋白筛选。

1.6 GO 富集分析与 KEGG 富集分析

将肾着汤治疗强直性脊柱炎的潜在靶点导入 Metascape平台，把物种选择为“Homo.sapiens”，选择个性化分析，设置 P<0.01，对肾着汤治疗强直性脊柱炎作用靶点分别进行生物过程，分子功能和细胞组成分析及主要信号通路（KEGG）的富集分析。

2 结果

2.1肾着汤活性成分及作用靶点筛选结果

根据筛选条件进行筛选后，发现肾着汤共有119种活性成分，去除重复及无法在 UniProt 数据库找到相应靶标的16种活性成分，最后纳入103种有效活性成分，其中白术4种，茯苓6种，干姜5种，甘草88种，对应靶标蛋白共234种。

2.2强直性脊柱炎疾病靶点获取结果

通过OMIM 数据库、DrugBank数据库及 GeneCards 数据库共搜索到强直性脊柱炎疾病靶标2212个，使用在线韦恩图制作网站将肾着汤活性成分靶点和与强直性脊柱炎相关的作用靶点取交集，共得到潜在作用靶点91个。

2.3药物-疾病靶点蛋白相互作用网络(PPI)的构建结果

将肾着汤治疗强直性脊柱炎疾病交集靶标导入String线上分析平台中进行蛋白相互作用分析，借助 Cytoscape 3.7.2 软件对其进行网络可视化构建，结果表明该网络中有90个节点通过1338条边发生了相互作用。

2.4 GO功能富集分析结果

GO功能富集分析包括生物过程（biological process，BP），分子功能（molecular function，MF）和细胞组成（cellular component，CC），结果显示GO功能富集分析涉及56种细胞组成，108项分子功能，1706个生物过程。

2.5 KEGG通路富集分析结果

在KEGG 富集分析中，确定了175条通路。对排名前15的KEGG 通路进行可视化分析（见图5）。

图1 靶点-通路图 黄色“V”型代表通路代码，棕色圆形代表基因名称，根据 Degree 值大小调整图形大小，形状越大，代表该靶点-通路作用越大

3 讨论

本文章通过网络药理学来探讨肾着汤治疗强直性脊柱炎能更深入地了解其治疗机制。我们通过药物 - 疾病靶标蛋白相互作用网络(PPI) 的构建结果得到的核心靶标如IL6、TNF、CXCL8、M等。石柳

^[3]通过对158例强直性脊柱炎的患者进行研究，对血清TNF-α及IL-6在缓解期以及活动期强直性脊柱炎患者治疗前后的变化，结果表明通过对患者首发症状，受累关节，实验室、影像学等检查进行统计分析，显示治疗前后血清IL-6较前下降，血清TNF-α较前无明显变化，说明了血清IL-6可作为强直性脊柱炎患者活动期的评价指标，提示其可能是致病因子。符碧琪^[4]通过研究CXCL8等炎性趋化因子在炎症反应中的作用以及与趋化因子受体的结合、趋化因子结构分布及生物特性、与类风湿关节炎的关系等研究，表明趋化因子能促进白细胞增殖及分泌炎症介质，促进创伤愈合及消灭异常增殖细胞，同时还能诱导中性粒细胞到达炎症部位。

综上所述，本研究基于网络药理学的方法预测了肾着汤治疗强直性脊柱炎的药效物质基础、关键靶标及信号通路，明确其发挥作用化学成分。表明肾着汤治疗强直性脊柱炎的机制是通过多靶点、多个生物过程、多条途径来共同参与的，其机制可能是通过抑制炎症反应，改善患者的免疫功能及脏腑功能，延缓、改善患者骨损害。

参考文献

[1]朱浩,倪晓辉,夏青,邹国友.强直性脊柱炎患者脊柱骨折发病特点及影响因素分析[J].实用骨科杂志,2020,26(11):1022-1025.

[2]王云力.中医治疗强直性脊柱炎患者的临床研究进展[J].医疗装备,2020,33(19):200-202.

[3]石柳. 强直性脊柱炎患者血清TNF-α和IL-6水平变化及意义[D].南方医科大学,2019.

[4]符碧琪,吴锐. CXCL8/CXCR1/2轴在类风湿关节炎中作用的研究进展[A]. 南昌大学第一附属医院风湿免疫科.江西省中西医结合学会风湿病专业委员会成立第一届学术会议暨第三届风湿病诊治学习班讲义[C].南昌大学第一附属医院风湿免疫科:江西省中西医结合学会,2015:6.