引用本文： 鄧婭, 周何. 小承氣湯治療潰瘍性結腸炎作用機制的網絡藥理學研究. 華西醫學, 2022, 37(9): 1358-1364. doi: 10.7507/1002-0179.202201138 復制
潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）是一種慢性炎癥性腸病，病變部位主要是直腸和結腸黏膜，病情反復，遷延難愈，且發病率呈上升趨勢[1]。UC 被公認為難治性疾病，西醫對癥治療效果有限且存在不良反應[2]。中醫認為 UC 歸屬于“腸澼”“泄瀉”“久痢”范疇，由大黃、厚樸和枳實三味藥組成的小承氣湯出自《傷寒論》，現代臨床應用廣泛，主治外感陽明腑實輕證，臨床治療消化系統疾病效果顯著[3-4]。其中大黃具有針對 UC 多種臨床癥狀的抗炎、止瀉等藥理活性[5]，并且以厚樸、枳實為主的方劑對 UC 治療效果顯著[6-9]。中藥以多組分、多途徑、配伍使用、協同治療的整體機制為特點，這與借助構建“藥物-成分-靶點-通路”多層次網絡來系統、整體探究藥物作用于疾病機制的網絡藥理學不謀而合[10-11]。本研究旨在利用網絡藥理學篩選小承氣湯的主要活性成分和靶點，并進一步闡釋其在 UC 治療中的作用機制。
1 資料與方法
1.1 建立小承氣湯活性成分和靶點數據庫
2022 年 1 月 17 日－20 日借助中藥系統藥理學數據庫和分析平臺（
1.2 建立 UC 的疾病靶點數據庫
在 GeneCards 數據庫（
1.3 確定小承氣湯治療 UC 的靶點
將獲得的藥物靶點和疾病靶點進行維恩分析，得到小承氣湯治療 UC 的靶點，即藥物疾病共同靶點。
1.4 構建“活性成分-靶點-疾病”網絡
為更直觀展示小承氣湯治療 UC 的作用機制，將獲得的藥物疾病共同靶點導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化分析。節點象征小承氣湯及其活性成分、潛在治療靶點和 UC，邊表示潛在治療靶點與小承氣湯活性成分、潛在治療靶點與 UC 間的關系。
1.5 構建藥物疾病共同靶點的蛋白質相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡
將上述得到的藥物疾病共同靶點上傳至 STRING 數據庫（
1.6 富集分析
為了更好地展示小承氣湯在治療 UC 中的潛在生物學過程和途徑，將藥物疾病共同靶點導入 Metascape 數據庫（
2 結果
2.1 小承氣湯活性成分和靶點數據庫
利用中藥系統藥理學數據庫和分析平臺檢索小承氣湯中大黃、厚樸、枳實三味中藥，篩選后共獲得 26 個主要活性成分，見表1。刪去重復靶點后，26 個活性成分共對應 122 個藥物靶點。
表1
小承氣湯的主要活性成分表
2.2 UC 的疾病靶點數據庫
以“Ulcerative Colitis”為關鍵詞在 GeneCards 數據庫進行檢索，共獲得了 4837 個 UC 相關的疾病靶點。
2.3 篩選小承氣湯治療 UC 的靶點
對小承氣湯 26 個成分對應的 122 個藥物靶點和 4837 個 UC 相關靶點進行維恩分析，獲得 86 個藥物疾病共同靶點，見圖1。
圖1
小承氣湯與 UC 的交集靶點
2.4 “活性成分-靶點-疾病”網絡的構建
86 個小承氣湯治療 UC 的靶點被導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化，構建小承氣湯與 UC 的“成分-靶點-疾病”網絡，結果如圖2 所示。
圖2
成分-靶點-疾病可視化網絡
2.5 小承氣湯治療 UC 的 PPI 網絡
小承氣湯干預 UC 的 86 個靶點被導入 STRING 數據庫，構建 PPI 網絡，其中共有 86 個節點，1357 條邊，網絡節點的平均度值是 31.6，網絡局部平均聚類系數是 0.724。隨后，網絡被導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化。根據度值排序，選擇前 10 個作為關鍵靶點，即蛋白激酶 B1（RAC-alpha serine/threonine-protein kinase，AKT1）、細胞腫瘤抗原 p53（cellular tumor antigen p53，TP53）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-6、胱天蛋白酶 3（caspase-3，CASP3）、前列腺素內過氧化物酶 2（prostaglandin-endoperoxidesynthases 2，PTGS2）、轉錄因子 AP-1（transcription factor AP-1，JUN）、血管內皮生長因子 A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）、myc 原癌基因蛋白（myc proto-oncogene protein，MYC）和 IL-1β，其節點度值均大于 56，提示這些靶點在小承氣湯治療 UC 的網絡中可能發揮重要作用，如圖3 所示。
圖3
小承氣湯治療 UC 的 PPI 網絡
2.6 GO 和 KEGG 通路富集分析
為了進一步系統地揭示小承氣湯治療 UC 的機制，使用 Metascape 對 86 個藥物疾病靶點進行了富集分析（P<0.05）。根據富集結果可知，生物學過程主要涉及激素反應、細胞對脂質的反應和細胞死亡的正調控，細胞組成主要涉及膜筏、核膜和轉錄調節復合物等方面，分子功能主要涉及蛋白激酶活性、激酶結合和細胞因子活性等方面；KEGG 通路主要富集在磷脂酰肌醇 3-蛋白激酶/蛋白激酶 B（phosphatidylinositol 3-kinase-protein kinase B，PI3K/Akt）信號通路、炎癥性腸病、核因子 κB（nuclear factor κB，NF-κB）信號通路、鈣信號通路和過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR）信號通路等途徑。選擇生物學過程、細胞組成和分子功能的前 10 個條目制成條形圖，如圖4 所示。選擇 KEGG 前 20 條通路制成氣泡圖，見圖5。
圖4
GO 富集分析
Biological process（BP）：生物學過程；response to hormone：激素反應；cellular response to lipid：細胞對脂質的反應；positive regulation of cell death：細胞死亡的正調控；hematopoietic or lymphoid organ development：造血或淋巴器官發育；gland development：腺體發育；cellular response to organic cyclic compound：有機環狀化合物的細胞反應；response to UV：對紫外線的反應；response to xenobiotic stimulus：對外來刺激的反應；positive regulation of transferase activity：轉移酶活性的正調節；positive regulation of cell migration：細胞遷移的正調控；Cellular component（CC）：細胞組成；membrane raft：膜筏；nuclear envelope：核膜；transcription regulator complex：轉錄調節復合物；vesicle lumen：囊泡腔；receptor complex：受體復合物；extracellular matrix：細胞外基質；perinuclear region of cytoplasm：細胞質核周區；cell body：細胞體；endoplasmic reticulum lumen：內質網內腔；external side of plasma membrane：質膜外側；Molecular function（MF）：分子功能；protein domain specific binding：蛋白質結構域特異性結合；protein kinase activity：蛋白激酶活性；kinase binding：激酶結合；protein homodimerization activity：蛋白質同源二聚活性；DNA-binding transcription factor binding：DNA 結合和轉錄因子結合；amide binding：酰胺結合；oxidoreductase activity：氧化還原酶活性；ubiquitin-like protein ligase binding：泛素樣蛋白連接酶結合；cytokine activity：細胞因子活性；kinase regulator activity：激酶調節活性
圖5
KEGG 富集分析
Pathways in cancer：癌癥的途徑；Lipid and atherosclerosis：脂質與動脈粥樣硬化；PI3K/Akt signaling pathway：磷脂酰肌醇 3-蛋白激酶/蛋白激酶 B 信號通路；Chemical carcinogenesis - receptor activation：化學致癌-受體激活；Fluid shear stress and atherosclerosis：流體剪切應力與動脈粥樣硬化；Platinum drug resistance：鉑耐藥性；HIF-1 signaling pathway：缺氧誘導因子 1 信號通路；Transcriptional misregulation in cancer：癌癥中的轉錄失調；Diabetic cardiomyopathy：糖尿病性心肌病；Cell cycle：細胞周期；NF-κB signaling pathway：核因子 κB 信號通路；Longevity regulating pathway：壽命調節途徑；Inflammatory bowel disease：炎癥性腸病；Necroptosis：壞死；Calcium signaling pathway：鈣信號通路；Wnt signaling pathway：Wnt 信號通路；Natural killer cell mediated cytotoxicity：自然殺傷細胞介導的細胞毒性；Viral myocarditis：病毒性心肌炎；PPAR signaling pathway：過氧化物酶體增殖物激活受體信號通路；Arachidonic acid metabolism：花生四烯酸代謝；Pathway：通路；Enrichment score：富集分數
3 討論
本研究借助網絡藥理學初步探索了小承氣湯治療 UC 的潛在作用機制。小承氣湯的 26 種主要活性成分中，柚皮素、大黃酸和香蜂草苷可能發揮對 UC 的主要治療作用。既往研究表明，柚皮素具有抗炎、抗菌和抗氧化活性，能維持腸黏膜屏障功能，減輕 UC[12]。大黃酸發揮抗炎和抗氧化應激作用，通過保護腸道黏膜屏障以緩解 UC[13-14]。此外，香蜂草苷能有效降低 UC 炎性細胞浸潤及結腸組織損傷[15]。
小承氣湯干預 UC 的 PPI 網絡結果顯示，AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 等可能是小承氣湯治療 UC 的關鍵靶點。AKT1 可以誘導細胞自噬增強，進而降低 UC 的炎癥表達[16]。TP53 是治療 UC 的重要靶點，下調 TP53 突變比例，能發揮免疫調節作用[16]。促炎細胞因子 TNF-α 可以通過增加 IL-1β 和 IL-6 的表達，加重 UC[17]，而下調 TNF-α 等細胞因子的表達水平，能保護腸道黏膜屏障，緩解 UC 的炎癥反應[18]。UC 重度炎癥時抑制血液供應導致局部缺血，VEGFA 可以促血管生成并參與改善缺氧環境[19]。PTGS2 又稱環氧合酶 2，抑制環氧合酶 2 能改善 UC 的臨床癥狀[20]。這些結果均表明，AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 與小承氣湯治療 UC 密切相關。
根據 GO 和 KEGG 分析結果可知，小承氣湯治療 UC 主要參與調節 NF-κB 信號通路、鈣信號通路和 PI3K/Akt 信號通路等途徑。NF-κB 信號通路參與調控炎癥，抑制其過度激活，能緩解腸黏膜炎癥并改善 UC 癥狀[21]。阻斷 PI3K/AKT 信號通路，能發揮對 UC 腸黏膜的抗炎及保護作用，已經成為 UC 的治療途徑[22-23]。此外，有研究表明大黃、厚樸、枳實可以通過 PI3K-Akt 信號通路和鈣信號通路發揮抗炎和促進胃腸道運動的功效[24]。以上結果提示小承氣湯可能通過調節 NF-κB 信號通路、PI3K/Akt 信號通路和鈣信號通路等途徑達到對 UC 抗炎、保護腸黏膜和促進胃腸運動的治療作用。
綜上所述，小承氣湯通過多成分、多靶點、多通路協同起效治療 UC，其潛在作用機制可能為柚皮素、大黃酸和香蜂草苷等主要成分作用于 AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 等關鍵靶點并參與調控 NF-κB 信號通路、鈣信號通路和 PI3K/Akt 信號通路等途徑有關。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）是一種慢性炎癥性腸病，病變部位主要是直腸和結腸黏膜，病情反復，遷延難愈，且發病率呈上升趨勢[1]。UC 被公認為難治性疾病，西醫對癥治療效果有限且存在不良反應[2]。中醫認為 UC 歸屬于“腸澼”“泄瀉”“久痢”范疇，由大黃、厚樸和枳實三味藥組成的小承氣湯出自《傷寒論》，現代臨床應用廣泛，主治外感陽明腑實輕證，臨床治療消化系統疾病效果顯著[3-4]。其中大黃具有針對 UC 多種臨床癥狀的抗炎、止瀉等藥理活性[5]，并且以厚樸、枳實為主的方劑對 UC 治療效果顯著[6-9]。中藥以多組分、多途徑、配伍使用、協同治療的整體機制為特點，這與借助構建“藥物-成分-靶點-通路”多層次網絡來系統、整體探究藥物作用于疾病機制的網絡藥理學不謀而合[10-11]。本研究旨在利用網絡藥理學篩選小承氣湯的主要活性成分和靶點，并進一步闡釋其在 UC 治療中的作用機制。
1 資料與方法
1.1 建立小承氣湯活性成分和靶點數據庫
2022 年 1 月 17 日－20 日借助中藥系統藥理學數據庫和分析平臺（
1.2 建立 UC 的疾病靶點數據庫
在 GeneCards 數據庫（
1.3 確定小承氣湯治療 UC 的靶點
將獲得的藥物靶點和疾病靶點進行維恩分析，得到小承氣湯治療 UC 的靶點，即藥物疾病共同靶點。
1.4 構建“活性成分-靶點-疾病”網絡
為更直觀展示小承氣湯治療 UC 的作用機制，將獲得的藥物疾病共同靶點導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化分析。節點象征小承氣湯及其活性成分、潛在治療靶點和 UC，邊表示潛在治療靶點與小承氣湯活性成分、潛在治療靶點與 UC 間的關系。
1.5 構建藥物疾病共同靶點的蛋白質相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡
將上述得到的藥物疾病共同靶點上傳至 STRING 數據庫（
1.6 富集分析
為了更好地展示小承氣湯在治療 UC 中的潛在生物學過程和途徑，將藥物疾病共同靶點導入 Metascape 數據庫（
2 結果
2.1 小承氣湯活性成分和靶點數據庫
利用中藥系統藥理學數據庫和分析平臺檢索小承氣湯中大黃、厚樸、枳實三味中藥，篩選后共獲得 26 個主要活性成分，見表1。刪去重復靶點后，26 個活性成分共對應 122 個藥物靶點。
表1
小承氣湯的主要活性成分表
2.2 UC 的疾病靶點數據庫
以“Ulcerative Colitis”為關鍵詞在 GeneCards 數據庫進行檢索，共獲得了 4837 個 UC 相關的疾病靶點。
2.3 篩選小承氣湯治療 UC 的靶點
對小承氣湯 26 個成分對應的 122 個藥物靶點和 4837 個 UC 相關靶點進行維恩分析，獲得 86 個藥物疾病共同靶點，見圖1。
圖1
小承氣湯與 UC 的交集靶點
2.4 “活性成分-靶點-疾病”網絡的構建
86 個小承氣湯治療 UC 的靶點被導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化，構建小承氣湯與 UC 的“成分-靶點-疾病”網絡，結果如圖2 所示。
圖2
成分-靶點-疾病可視化網絡
2.5 小承氣湯治療 UC 的 PPI 網絡
小承氣湯干預 UC 的 86 個靶點被導入 STRING 數據庫，構建 PPI 網絡，其中共有 86 個節點，1357 條邊，網絡節點的平均度值是 31.6，網絡局部平均聚類系數是 0.724。隨后，網絡被導入 Cytoscape 3.7.2 軟件進行可視化。根據度值排序，選擇前 10 個作為關鍵靶點，即蛋白激酶 B1（RAC-alpha serine/threonine-protein kinase，AKT1）、細胞腫瘤抗原 p53（cellular tumor antigen p53，TP53）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-6、胱天蛋白酶 3（caspase-3，CASP3）、前列腺素內過氧化物酶 2（prostaglandin-endoperoxidesynthases 2，PTGS2）、轉錄因子 AP-1（transcription factor AP-1，JUN）、血管內皮生長因子 A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）、myc 原癌基因蛋白（myc proto-oncogene protein，MYC）和 IL-1β，其節點度值均大于 56，提示這些靶點在小承氣湯治療 UC 的網絡中可能發揮重要作用，如圖3 所示。
圖3
小承氣湯治療 UC 的 PPI 網絡
2.6 GO 和 KEGG 通路富集分析
為了進一步系統地揭示小承氣湯治療 UC 的機制，使用 Metascape 對 86 個藥物疾病靶點進行了富集分析（P<0.05）。根據富集結果可知，生物學過程主要涉及激素反應、細胞對脂質的反應和細胞死亡的正調控，細胞組成主要涉及膜筏、核膜和轉錄調節復合物等方面，分子功能主要涉及蛋白激酶活性、激酶結合和細胞因子活性等方面；KEGG 通路主要富集在磷脂酰肌醇 3-蛋白激酶/蛋白激酶 B（phosphatidylinositol 3-kinase-protein kinase B，PI3K/Akt）信號通路、炎癥性腸病、核因子 κB（nuclear factor κB，NF-κB）信號通路、鈣信號通路和過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR）信號通路等途徑。選擇生物學過程、細胞組成和分子功能的前 10 個條目制成條形圖，如圖4 所示。選擇 KEGG 前 20 條通路制成氣泡圖，見圖5。
圖4
GO 富集分析
Biological process（BP）：生物學過程；response to hormone：激素反應；cellular response to lipid：細胞對脂質的反應；positive regulation of cell death：細胞死亡的正調控；hematopoietic or lymphoid organ development：造血或淋巴器官發育；gland development：腺體發育；cellular response to organic cyclic compound：有機環狀化合物的細胞反應；response to UV：對紫外線的反應；response to xenobiotic stimulus：對外來刺激的反應；positive regulation of transferase activity：轉移酶活性的正調節；positive regulation of cell migration：細胞遷移的正調控；Cellular component（CC）：細胞組成；membrane raft：膜筏；nuclear envelope：核膜；transcription regulator complex：轉錄調節復合物；vesicle lumen：囊泡腔；receptor complex：受體復合物；extracellular matrix：細胞外基質；perinuclear region of cytoplasm：細胞質核周區；cell body：細胞體；endoplasmic reticulum lumen：內質網內腔；external side of plasma membrane：質膜外側；Molecular function（MF）：分子功能；protein domain specific binding：蛋白質結構域特異性結合；protein kinase activity：蛋白激酶活性；kinase binding：激酶結合；protein homodimerization activity：蛋白質同源二聚活性；DNA-binding transcription factor binding：DNA 結合和轉錄因子結合；amide binding：酰胺結合；oxidoreductase activity：氧化還原酶活性；ubiquitin-like protein ligase binding：泛素樣蛋白連接酶結合；cytokine activity：細胞因子活性；kinase regulator activity：激酶調節活性
圖5
KEGG 富集分析
Pathways in cancer：癌癥的途徑；Lipid and atherosclerosis：脂質與動脈粥樣硬化；PI3K/Akt signaling pathway：磷脂酰肌醇 3-蛋白激酶/蛋白激酶 B 信號通路；Chemical carcinogenesis - receptor activation：化學致癌-受體激活；Fluid shear stress and atherosclerosis：流體剪切應力與動脈粥樣硬化；Platinum drug resistance：鉑耐藥性；HIF-1 signaling pathway：缺氧誘導因子 1 信號通路；Transcriptional misregulation in cancer：癌癥中的轉錄失調；Diabetic cardiomyopathy：糖尿病性心肌病；Cell cycle：細胞周期；NF-κB signaling pathway：核因子 κB 信號通路；Longevity regulating pathway：壽命調節途徑；Inflammatory bowel disease：炎癥性腸病；Necroptosis：壞死；Calcium signaling pathway：鈣信號通路；Wnt signaling pathway：Wnt 信號通路；Natural killer cell mediated cytotoxicity：自然殺傷細胞介導的細胞毒性；Viral myocarditis：病毒性心肌炎；PPAR signaling pathway：過氧化物酶體增殖物激活受體信號通路；Arachidonic acid metabolism：花生四烯酸代謝；Pathway：通路；Enrichment score：富集分數
3 討論
本研究借助網絡藥理學初步探索了小承氣湯治療 UC 的潛在作用機制。小承氣湯的 26 種主要活性成分中，柚皮素、大黃酸和香蜂草苷可能發揮對 UC 的主要治療作用。既往研究表明，柚皮素具有抗炎、抗菌和抗氧化活性，能維持腸黏膜屏障功能，減輕 UC[12]。大黃酸發揮抗炎和抗氧化應激作用，通過保護腸道黏膜屏障以緩解 UC[13-14]。此外，香蜂草苷能有效降低 UC 炎性細胞浸潤及結腸組織損傷[15]。
小承氣湯干預 UC 的 PPI 網絡結果顯示，AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 等可能是小承氣湯治療 UC 的關鍵靶點。AKT1 可以誘導細胞自噬增強，進而降低 UC 的炎癥表達[16]。TP53 是治療 UC 的重要靶點，下調 TP53 突變比例，能發揮免疫調節作用[16]。促炎細胞因子 TNF-α 可以通過增加 IL-1β 和 IL-6 的表達，加重 UC[17]，而下調 TNF-α 等細胞因子的表達水平，能保護腸道黏膜屏障，緩解 UC 的炎癥反應[18]。UC 重度炎癥時抑制血液供應導致局部缺血，VEGFA 可以促血管生成并參與改善缺氧環境[19]。PTGS2 又稱環氧合酶 2，抑制環氧合酶 2 能改善 UC 的臨床癥狀[20]。這些結果均表明，AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 與小承氣湯治療 UC 密切相關。
根據 GO 和 KEGG 分析結果可知，小承氣湯治療 UC 主要參與調節 NF-κB 信號通路、鈣信號通路和 PI3K/Akt 信號通路等途徑。NF-κB 信號通路參與調控炎癥，抑制其過度激活，能緩解腸黏膜炎癥并改善 UC 癥狀[21]。阻斷 PI3K/AKT 信號通路，能發揮對 UC 腸黏膜的抗炎及保護作用，已經成為 UC 的治療途徑[22-23]。此外，有研究表明大黃、厚樸、枳實可以通過 PI3K-Akt 信號通路和鈣信號通路發揮抗炎和促進胃腸道運動的功效[24]。以上結果提示小承氣湯可能通過調節 NF-κB 信號通路、PI3K/Akt 信號通路和鈣信號通路等途徑達到對 UC 抗炎、保護腸黏膜和促進胃腸運動的治療作用。
綜上所述，小承氣湯通過多成分、多靶點、多通路協同起效治療 UC，其潛在作用機制可能為柚皮素、大黃酸和香蜂草苷等主要成分作用于 AKT1、TP53、TNF-α、IL-6、VEGFA、PTGS2 和 IL-1β 等關鍵靶點并參與調控 NF-κB 信號通路、鈣信號通路和 PI3K/Akt 信號通路等途徑有關。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
