调胃和中汤治疗慢性胃炎的网络药理学分析

Network Pharmacological Analysis of Tiaoweihezhong Decoction in Treating Chronic Gastritis

摘要: 目的：应用网络药理学分析具有抗炎功效的调胃和中汤治疗慢性胃炎的作用机制。方法：使用中医药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)检索调胃和中汤中单味药活性成分与作用靶点，在相关数据库中检索慢性胃炎的疾病靶点。将预测的药物与疾病交集靶点导入STRING数据库进行分析并搭建蛋白互作网络(PPI)。基于Metascape数据库进行GO功能与KEGG通路富集分析，并绘制相应结果图，探究其作用机制。结果：检索后共获得活性成分对应靶点332个，其中作用于慢性胃炎的交集靶点有112个；蛋白互作网络关键靶点主要为AKT1、IL-6、TNF、TP53、IL-Iβ、JUN等。GO富集分析得到富集的生物过程集中在对外来生物刺激、氧化应激及激素的反应，对细胞增殖、迁移的调节，对凋亡信号通路的调控等方面；KEGG通路富集分析结果显示，调胃和中汤可能通过介导AGE-RAGE、PI3K-AKT、JAK-STAT和NF-κB等信号通路发挥疗效。结论：该研究结果初步揭示了调胃和中汤通过多成分、多靶点、多通路治疗慢性胃炎，但尚有不足之处，需要后期实验研究进一步验证。

Abstract: Objective: The mechanism of Tiaoweihezhong Decoction with anti-inflammatory effect on chronic gastritis was studied by using network pharmacology. Methods: The TCMSP platform was used to search the single ingredient and target of Tiaoweihezhong Decoction, and the disease target of chronic gastritis was searched in databases. The predicted intersection targets of drugs and diseases were imported into the STRING database for analysis and the protein interaction network was constructed. The enrichment analysis of GO function and KEGG pathway was carried out based on Metascape database, and corresponding result diagrams were drawn according to the results. The “target-pathway” network was constructed by Cytoscape 3.7.2 to explore its mechanism. Results: A total of 332 targets corresponding to active ingredients were obtained, of which 112 were intersections for chronic gastritis; The key targets of the protein interaction network were AKT1, IL-6, TNF, TP53, IL-Iβ, JUN, etc. The GO pathway enrichment analysis showed that the enriched biological processes included the response to foreign biological stimuli, oxidative stress and hormones, the regulation of cell proliferation and migration, and the regulation of apoptosis signaling pathways. The results of KEGG pathway enrichment analysis showed that Tiaoweihezhong Decoction may exert therapeutic effect by acting on AGE-RAGE, PI3K-Akt, JAK-STAT and NF-κB signaling pathways, etc. Conclusion: The results of this study preliminarily revealed that Tiaoweihezhong Decoction can treat chronic gastritis through multi-component, multi-target and multi-pathway. But there are still many shortcomings, which need to be verified by later experimental studies.

1. 引言

慢性胃炎是临床上常见的消化系统疾病之一，是指多种病因引起的胃黏膜慢性炎症性改变，与胃癌的发生发展密切相关[1]。据统计，慢性胃炎的患病率逐年上升，幽门螺旋杆菌感染、自身免疫、十二指肠–胃反流等因素长期存在，均可导致慢性胃炎。幽门螺旋杆菌感染(Helicobacter pylori, Hp)引起的慢性炎症是胃癌的一个代表性原因，它可以通过异常激活免疫细胞和增加炎症细胞因子水平来促进胃癌的发生[2] [3]。因此，当下西医治疗手段多采用根除Hp、保护胃黏膜、促进胃动力、抑制反流为主。慢性胃炎的病程较长，严重影响患者的生活质量。近年来，中壮医治疗方法在慢性胃炎的治疗中被愈发重视，与西医治疗方法比，副作用少、疗效明确，具有一定的优势[4] [5]。

壮医药是壮族人民在长期同疾病作斗争过程中的经验总结和智慧结晶，是中华传统医药的重要组成部分[6]。壮医药基础理论主要由“阴阳为本、天地人三气同步”的天人合一的自然观、“三道”(气道、水道、谷道)、“两路”(龙路、活路)的生理病理观、“毒虚致百病”的病因病机和“调气、补虚、祛毒”的治疗原则，以及“主药、公药、母药、帮药”的方剂配伍用药原则组成[7] [8]。壮医药复方调胃和中汤是我科治疗脾胃疾病的常用协定方剂，由陈皮、木香、白术、茯苓、砂仁、白芍等14味中壮药熬制而成。在临床实践中发现，其具有改善慢性胃炎的疗效，且不良反应少、安全性能好。然而由于其所含药味较多，化学成分复杂，缺乏有效活性成分分析、药物代谢、药理作用机制等方面的理论知识及相关基础研究工作的支持。本研究利用网络药理学探析调胃和中汤中的活性成分，预测疾病的相关靶点，以便推测出其治疗慢性胃炎的潜在作用机制。

2. 数据库与方法

2.1. 调胃和中汤中活性成分及靶点获取

以调胃和中汤为研究对象，使用中药系统药理学分析平台TCMSP (https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)对其进行系统的药效物质基础研究。将筛选条件设置为口服生物利用度(OB) ≥ 30%与类药性(DL) ≥ 0.18进行初步筛选。在Uniprot数据库(https://www.uniprot.org/)中对以上活性成分的靶点进行筛选并统一改为官方基因名称缩写，并构建药物活性成分及靶点数据库。

2.2. 慢性胃炎相关靶点获取

在GeneCards (https://www.genecards.org/)、OMIM (https://www.omim.org/)、Drugbank (https://go.drugbank.com/)、PharmGKB (https://www.pharmgkb.org/)、TTD (http://db.idrblab.net/ttd/)疾病靶点数据库中，以“chronic gastritis、gastric ulcer和stomach ulcer”作为关键词进行检索，得出慢性胃炎疾病的相关靶点。其中GeneCards数据库检索到的靶点过多，以下载参数score ≥ 10为筛选条件选出部分靶点。将各数据库检索到的疾病靶点整合成疾病相关靶点数据库，并将去重后的疾病靶点与药物靶点取交集，获得调胃和中汤与慢性胃炎共有的靶点[9]。

2.3. “药物–重合活性成分”可视化网络构建

应用Cytoscape 3.7.2软件进行“药物–重合活性成分”可视化网络图的绘制，可清晰看出重合活性成分在调胃和中汤中的重要意义。

2.4. 蛋白互作网络(PPI)构建

利用STRING平台(https://cn.string-db.org/)对药物与疾病的共同靶点进行PPI分析，物种选择Homo sapiens，将相互作用阈值设置为“medium confidence = 0.4”进行过滤，保证过滤所得结果均在数据库、基因预测等方面被证实。生成PPI互作网络图及string-interactions.tsv文件。并将文件导入至Cytoscape 3.7.2软件中，最终绘制出PPI网络图。运用内置Network Analyzer插件分析网络节点的拓扑性质参数，根据其Degree值的大小和综合评分的高低，绘制网络图。

2.5. 富集分析

将药对与疾病的交集靶点导入Metascape数据库(https://metascape.org/)得出GO生物过程(biological processes, BP)、分子功能(molecular functions, MF)、细胞结构(cellular components, CC)富集分析和KEGG通路富集分析结果[10]，其中GO富集根据P值选前10条进行分析并应用微生信云平台绘制条形图。KEGG富集通路中根据P值与基因频率选出前20条通路绘制气泡图。最后将KEGG分析所获得的通路与药物疾病交集基因导入至Cytoscape 3.7.2软件，构建“靶点–通路”可视化网络图。

3. 结果

3.1. 调胃和中汤的活性成分

利用TCMSP数据库平台分别检索并筛选出调胃和中汤中单味药的活性成分，去除不含有靶点的活性成分后，从陈皮、木香、白术、茯苓、砂仁、白芍、佛手、延胡索、酸枣仁、炙甘草、丹参中分别得到5、5、4、6、9、8、4、49、7、88、59个活性成分，共计244个。因在TCMSP数据库中无法检索到石斛、神曲、海螵蛸3味中药的相关数据，通过查阅相关文献，得出石斛中含有石斛多糖、石斛碱、氨基酸、微量元素、联苄类及黄酮类化合物[11]，神曲中含有紫花牡荆素、香草酸、槲皮素、咖啡酸、山柰酚、芹菜素及异荭草素等30种成分[12] [13]，海螵蛸中碳酸钙、甲壳素、粘液质占其成分含量的90%左右，还含有少量氯化钠、磷酸钙、镁盐等成分[14]。将所有活性成分按OB和DL排序，取前30位列[15]。见表1。另外，在所有活性成分间找出了药物重合活性成分共9个，绘制可视化网络图，如图1所示。

Table 1. OB and DL values of active ingredients in Tiaoweihezhong Decoction (OB ranked top 30)

表1. 调胃和中汤活性成分的OB和DL值(OB排名前30个)

编号	有效成分	分子质量	OB/%	DL
MOL007064	przewalskin b	330.46	110.32	0.44
MOL007132	(2R)-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-[(Z)-3-(3,4-dihydroxyphenyl)acryloyl]oxy-propionic acid	360.34	109.38	0.35
MOL002311	Glycyrol	366.39	90.78	0.67
MOL001918	paeoniflorgenone	318.35	87.59	0.37
MOL005815	Citromitin	404.45	86.9	0.51
MOL004193	Clarkeanidine	327.41	86.65	0.54
MOL004990	7,2',4'-trihydroxy-5-methoxy-3-arylcoumarin	300.28	83.71	0.27
MOL004904	licopyranocoumarin	384.41	80.36	0.65
MOL004891	shinpterocarpin	322.38	80.3	0.73
MOL005017	Phaseol	336.36	78.77	0.58
MOL001460	Cryptopin	369.45	78.74	0.72
MOL004234	2,3,9,10-tetramethoxy-13-methyl-5,6-dihydroisoquinolino[2,1-b]isoquinolin-8-one	381.46	76.77	0.73
MOL004841	Licochalcone B	286.3	76.76	0.19
MOL004810	glyasperin F	354.38	75.84	0.54
MOL007150	(6S)-6-hydroxy-1-methyl-6-methylol-8,9-dihydro-7H-naphtho[8,7-g]benzofuran-10,11-quinone	312.34	75.39	0.46
MOL001484	Inermine	284.28	75.18	0.54
MOL000500	Vestitol	272.32	74.66	0.21
MOL004071	Hyndarin	355.47	73.94	0.64
MOL007058	formyltanshinone	290.28	73.44	0.42
MOL005007	Glyasperins M	368.41	72.67	0.59
MOL004941	(2R)-7-hydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one	256.27	71.12	0.18
MOL007120	miltionone Ⅱ	312.39	71.03	0.44
MOL004959	1-Methoxyphaseollidin	354.43	69.98	0.64
MOL000791	bicuculline	367.38	69.67	0.88
MOL000392	formononetin	268.28	69.67	0.21
MOL007105	epidanshenspiroketallactone	284.38	68.27	0.31
MOL010828	cynaropicrin	346.41	67.5	0.38
MOL001539	sanjoinenine	489.67	67.28	0.79
MOL004863	3-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-8-(3-methylbut-2-enyl)chromone	354.38	66.37	0.41
MOL004195	CORYDALINE	369.5	65.84	0.68

Figure 1. The active ingredients of tiaoweihezhong decoction coincide

图1. 调胃和中汤中重合活性成分

3.2. 调胃和中汤活性成分治疗慢性胃炎靶点预测

从Uniprot数据库中检索得到调胃和中汤活性成分的靶点共332个。从各疾病数据库中检索出慢性胃炎相关靶点，其中以SCORE ≥ 10为筛选条件在GeneCards中筛选去重后得到735个靶点，从OMIM、Drugbank、PharmGKB、TTD数据库中各检索到163个、55个、36个、8个靶点，将各数据库中靶点整合后取交集，绘制出“疾病”靶点Venn图，见图2。去重后可见920个疾病靶点。将复方和疾病相对应的靶点进行匹配分析，共获得112个交集靶点并通过Venn图进行显示，见图3。

Figure 2. Venn diagram of “disease” targets

图2. “疾病”靶点venn图

Figure 3. Venn diagram of “drug-disease” targets

图3. “药物–疾病”靶点venn图

3.3. 蛋白互作网络构建

利用STRING数据库中的应用程序，将调胃和中汤与慢性胃炎的112个交集靶点，搭建出蛋白互作网络，得到112个节点，2627条边。将数据导出后为了进一步呈现调胃和中汤对慢性胃炎的治疗效果，使用Cytoscape 3.7.2软件绘制蛋白互作网络图，见图4，图中节点的大小与Degree值呈正相关，度值

Figure 4. Protein interaction network

图4. PPI网络图

越大，节点越大；边的粗细颜色和综合评分有关系，分值越高，边越粗颜色越暗，结果显示，调胃和中汤治疗慢性胃炎作用分子机制呈多成分、多靶点的特点。由图可以看出调胃和中汤治疗慢性胃炎的主要作用靶点是AKT1、IL-6、TNF、TP53、IL-Iβ、JUN、PTGS2、CASP3、MMP9、BCL2、HIFIA、STAT3、ESR1、INS、EGFR、IFNG、MYC、PPARG、IL10、CXCL8、TGFB1等。

3.4. 共同靶点的GO生物学功能富集分析

运用Metascape数据库将交集靶点分别进行GO生物过程、GO生物功能、GO细胞组成富集分析进一步揭示其中重要靶点所涉及的关键内容。其生物过程具体包含对外来生物刺激、氧化应激、氮化合物及激素的反应，对细胞增殖、迁移、死亡的调节，对凋亡信号通路的调控等。生物功能主要有细胞因子活性、激酶调节活性、氧化还原酶活性、抗氧化活性、蛋白激酶活性、酶抑制剂活性等。分别取富集显著性排名前10的条目绘制条形图。见图5。

Figure 5. GO enrichment analysis diagram

图5. GO富集分析图

3.5. 共同靶点的KEGG通路富集分析

利用Metascape数据库对获得药物疾病相关的112个交集靶点进行KEGG通路富集分析，共得到145条通路。将富集显著性排名前20的信号通路列出，具体见表2。根据通路与靶点关系，绘制KEGG通路富集分析“靶点–通路”网络图及气泡图，见图6、图7。

Table 2. KEGG enrichment analysis of target genes

表2. 靶基因的KEGG富集分析

编号	通路名称	logP	基因数/个
hsa05200	癌症的通路	−67.429	56
hsa04933	AGE-RAGE信号通路在糖尿病并发症中的作用	−49.432	41
hsa05417	脂质和动脉粥样硬化	−42.002	69
hsa05219	膀胱癌	−33.13	70
hsa05205	癌症中的蛋白聚糖	−30.338	35
hsa04151	PI3K-AKT信号通路	−29.994	54
hsa05208	化学致癌–活性氧	−27.758	34
hsa01524	铂类耐药性	−25.727	24
hsa04926	松弛素信号通路	−21.196	23
hsa05321	炎症性肠病	−20.7	30
hsa04630	JAK-STAT信号通路	−19.272	17
hsa05202	癌症中的转录失调	−18.141	17
hsa04064	NF-κB信号通路	−17.636	14
hsa04917	催乳素信号通路	−14.718	36
hsa05022	神经退行性变的途径	−13.865	23
hsa04931	胰岛素抵抗	−11.044	17
hsa04217	坏死性凋亡	−10.711	11
hsa04211	长寿调节途径	−10.337	20
hsa05216	甲状腺癌	−10.136	13
hsa04020	钙信号通路	−9.729	12

Figure 6. “Target-path” network diagram

图6. “靶点–通路”网络图

Figure 7. KEGG enrichment bubble diagram

图7. KEGG通路富集气泡图

4. 讨论

慢性胃炎归属于中医学“胃脘痛”“痞满”“胃痞”“吞酸”等病范畴，常见于脾胃虚寒证、肝郁脾虚证、脾虚湿盛证等[16]。根据壮医药理论，调胃和中汤治以健脾和胃、理气调中、通调谷道；方中陈皮苦温，能调气道、谷道，健脾胃且能除湿痰，木香辛苦而温，禀天春和之木气，得地燥金之正味，入肝胃经而疏肝行气，消胀止痛，共为主药；麸炒白术入脾胃经，甘温而健脾益气，茯苓甘淡，渗湿健脾以杜生痰之源，砂仁(棵砂仁)性辛温，调气道、谷道，除湿毒，白芍苦、酸、微寒，可柔肝止痛，与甘草合用，功能调和肝脾，缓急止痛，佛手能疏肝理气和胃、燥湿化痰，丹参性苦微寒，活血调经，祛瘀止痛，延胡索活血行气止痛，石斛甘而微寒，入胃经，长于滋养胃阴，生津止渴，焦神曲健脾和胃，消食化积，以上共为帮药，酸枣仁味甘，善养肝血，并能宁心安神，海螵蛸咸而涩，能制酸止痛，并善敛疮止血，炙甘草味甘，性平，益气和中，调和诸药，引诸药入各道为带药。诸药合用，起到改善慢性胃炎的疗效。

本研究通过网络药理学方法，得到调胃和中汤的诸多药物活性成分中，紫丹参萜醚b (przewalskin b)的生物利用度最高(OB = 110.32%)，przewalskin b是一种新型的二萜化合物，它具有一个独特的四环稠合骨架，对细胞具有弱毒性，并具有中等的抗炎、抗HIV、抗肿瘤活性[17]。对调胃和中汤治疗慢性胃炎的潜在作用靶点进行分析，针对Degree值推测出AKT1、IL-6、TNF、TP53、IL-Iβ、JUN可能为调胃和中汤的主要作用靶点。AKT1是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，它能抑制细胞凋亡，可以通过介导NF-κB炎症信号通路而加速慢性萎缩性胃炎的发生及发展，是治疗胃内炎症的核心靶点。作为AKT的异构体之一，AKT1也是PI3K/AKT信号通路的核心因子[18]，该条信号通路被证明是炎症反应的核心调控因子，抑制该通路已被证明可以有效抑制TNF-α和IL-6的产生[19]。IL-6是一种炎症相关细胞因子，TNF是一种肿瘤坏死因子，TNF和IL-6都能在炎症反应发生、发展过程中发挥重要作用[20]-[23]，TNF-α水平升高，可促进炎性细胞的浸润，导致炎症反应进一步加重。TP53基因能够修复损伤的DNA、促进细胞凋亡，从而抑制炎症的进一步发展[24]。IL-Iβ也是一种前炎症因子，在正常生理条件下，IL-Iβ可以调节胃黏膜上皮细胞功能，抑制胃酸分泌，但强烈的抑制作用下将导致胃萎缩，甚至提高发生胃癌的风险[25] [26]。另外，JUN、PTGS2、CASP3、MMP9等重要靶点在治疗慢性胃炎过程中均发挥重要作用。

GO功能富集分析显示调胃和中汤治疗慢性胃炎涉及多个生物学过程，包括对细菌分子、炎症因子、氧化应激、外来刺激等的反应，能积极调节细胞迁移、代谢甚至凋亡。GO分子功能提示存在细胞因子活性、激酶调节剂活性、抗氧化活性以及转录因子结合、血红素结合等重要功能。通过KEGG信号通路分析后得知，调胃和中汤可以通过癌症通路、AGE-RAGE信号通路、PI3K-Akt信号通路、JAK-STAT信号通路及NF-κB信号通路等通路干预慢性胃炎的病程进展。有研究表明，RAGE是AGE的细胞结合受体，两者相互作用可以激活NADPH氧化酶和NF-κB通路，从而导致各种炎症基因的转录激活[27] [28]。PI3K-Akt信号通路是胃癌前病变血管新生、促肿瘤发展的主要机制，能够调节胃癌细胞的增殖、凋亡、血管生成等，也是介导炎性细胞活化的重要通路[29]。激活JAK-STAT3信号通路可导致炎症细胞及炎性因子的高表达，炎症因子进一步刺激JAK-STAT3信号通路。因此，抑制JAK1-STAT3信号通路是治疗慢性胃炎的重要方法[30]。以上结果表明调胃和中汤治疗慢性胃炎可以通过上述潜在靶点、通路发挥作用，达到治疗目的。

5. 结论

综上所述，本研究基于网络药理学探究调胃和中汤治疗慢性胃炎可能通过介导多种信号通路抑制炎症细胞进一步发展，减轻对脏器的损伤，从而达到抗炎目的。结果初步表明调胃和中汤治疗慢性胃炎呈多成分、多靶点、多信号通路的特点。但当前探究内容仅为研究者提供实验思路，无法明确调胃和中汤作用于慢性胃炎的不良反应，后期仍需进一步完善动物及细胞实验验证。

基金项目

广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2023KY0292)；广西中医药大学博士科研启动基金(XP020093)；广西中医药大学校级硕士研究生科研创新项目(YCSY2023061)。

NOTES

^*通讯作者。