半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散“同病异治”抑郁症的作用机制分析
Mechanism Analysis of Banxiabaizhutianma Decoction, Chaihushugan Powder and Xiaoyao Powder in Treating Depression by “The Same Disease with Different Treatments”
DOI: 10.12677/PI.2021.105038, PDF, HTML, XML, 下载: 557  浏览: 1,189  科研立项经费支持
作者: 卢长青*, 梁小清*, 刘文雯, 木本荣#:成都中医药大学医学技术学院,四川 成都;川渝共建感染性疾病中西医结合诊治重庆市重点实验室,四川 成都;王冬梅*#:成都中医药大学基础医学院,四川 成都
关键词: 半夏白术天麻汤柴胡疏肝散逍遥散同病异治抑郁症Banxiabaizhutianma Decoction Chaihushugan Powder Xiaoyao Powder The Same Disease with Different Treatments Depression
摘要: 目的:本文采用网络药理学的方法,探讨半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散三种中药复方“同病异治”抑郁症的有效成分、作用靶点和作用机制。方法:利用TCMSP和BATMAN-TCM获取三个中药复方的活性成分和药物靶点信息。从NCBI-GEO数据库中筛选抑郁症芯片并结合GeneCards、OMIM、TTD、DrugBank和PharmGKB五个疾病数据库挖掘疾病靶点,比较得到药物–疾病共有靶点。通过DAVID在线数据库和RStudio软件对药物和疾病的共有靶点进行GO富集和KEGG分析,分析三个中药复方“同病异治”抑郁症的信号通路。利用String构建蛋白质互作网络(PPI)并通过Cytoscape3.8.0对PPI进行修饰,运用插件进行拓扑分析和模块分析,筛选三种中药复方“同病异治”抑郁症的潜在靶点。结果:半夏白术天麻汤化学成分为232个、对应的药物靶点有1628个,柴胡疏肝散的化学成分有276个、对应的药物靶点有1353个,逍遥散的化学成分有163个、对应的药物靶点有1413个,其中三个中药复方和抑郁症共有靶点为342个。通过GO富集分析和KEGG通路分析、互作网络分析、拓扑分析和模块分析,发现半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散主要通过癌症相关通路、神经活性配体–受体相互作用通路、cAMP信号通路、钙信号通路、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路等通路干预治疗抑郁症。同时得到PGR、AR、PTGS2、PPARG、ESR1、NR3C2、PPARD、GABRA1、NR3C1和OPRK1这10个基因靶点为三个中药复方共同抗抑郁的潜在靶点;三种中药复方的特有抗抑郁关键靶点是PGR、AR、PTGS2、SCN5A。结论:半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散之间存在相同和不同的可作用于抑郁症的化学成分和药物靶点,通过构建“共有和特有化学成分–靶点–疾病”互作网络来阐明三者“同病异治”抑郁症的科学内涵。
Abstract: Objective: To investigate the effective components, action targets and mechanisms of three traditional Chinese medicine compounds of Banxiabaizhutianma Decoction, Chaihushugan Powder and Xiaoyao Powder in treating depression with “the same disease with different treatments” by using the method of network pharmacology. Methods: TCMSP and Batman-TCM were used to obtain the information of active ingredients and drug targets of the three TCM compounds. By screening depression chips from NCBI-GEO database and combining with GeneCards, OMIM, TTD, DrugBank and PharmGKB five disease databases to find disease targets, and then common drug-disease targets were obtained. GO enrichment and KEGG analysis were performed on the common targets of drugs and diseases through DAVID online database and R Studio software, and the signaling pathways of the three TCM compounds in treating depression were analyzed. The protein-protein interaction network (PPI) was constructed with String and modified with Cytoscape3.8.0. The plugin was used for topology analysis and module analysis to screen the potential targets of the three TCM com-pounds for depression by “the same disease with different treatments”. Results: There were 232 chemical components of Banxiabaizhutianma Decoction and 1628 corresponding drug targets; a total of 276 chemical components of Chaihushugan Powder and 1353 corresponding drug targets; in addition, 163 chemical components of and Xiaoyao Powder and 1413 corresponding drug targets; among them, there were 342 targets of the three TCM compounds and depression. Through GO enrichment analysis and KEGG pathway analysis, interaction network analysis, topology analysis and module analysis. It was found that three TCM compounds mainly intervene to treat depression through cancer-related pathways, neural active ligand-receptor interaction pathway, cAMP signaling pathway, calcium signaling pathway, MAPK signaling pathway, PI3K-Akt signaling pathway and other pathways. At the same time, 10 gene targets including PGR, AR, PTGS2, PPARG, ESR1, NR3C2, PPARD, GABRA1, NR3C1 and OPRK1 were identified as potential targets of the three TCM com-pounds. The key antidepressant targets of the three TCM compounds are PGR, AR, PTGS2 and SCN5A. Conclusion: There are the same and different chemical components and drug targets that can act on depression among Banxiabaizhutianma Decoction, Chaihushugan Powder and Xiaoyao Powder. The scientific connotation of “the same disease with different treatments” in treating depression is clarified by constructing the interaction network of “common and unique chemical components-targets-disease”.
文章引用:卢长青, 梁小清, 刘文雯, 王冬梅, 木本荣. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散“同病异治”抑郁症的作用机制分析[J]. 药物资讯, 2021, 10(5): 297-313. https://doi.org/10.12677/PI.2021.105038

1. 引言

抑郁症是一类常见的危害人类身心健康的精神疾病,主要表现出情绪持续低落、思维缓慢、反应迟钝、认知能力降低等现象,病情发展严重时甚至会出现自残、自杀等过激行为 [1]。在2019年世界卫生组织(WHO)公布的数据中,全球的抑郁症患者高达3.5亿人,并且预估在2030年时,抑郁症将成为仅次于心血管疾病的第二大健康杀手,严重影响人们的生活质量并破坏社会的卫生安全 [2] [3]。目前在临床上西医治疗抑郁症主要是以三环类药物、单胺氧化酶抑制剂、选择性5-羟色胺再摄取抑制剂等药物治疗为主,心理干预为辅。但由于其作用时间长,起效慢,复发率高且不良反应较多的原因,使得抑郁症很难根治 [4] [5]。近年来,随着抑郁症患病人数的增加,加之西药治疗的弊端,人们逐渐将目光聚焦到中药复方上。抑郁症在中医学上可以归为“郁病”,其常见为肝郁脾虚证、肝郁气滞证、心脾两虚证、气滞血瘀证等 [6]。目前已经证实可以有效治疗抑郁症的中药复方主要包括半夏白术天麻汤 [7]、柴胡疏肝散 [8]、逍遥散 [9]、四逆散 [10]、越鞠丸 [11]、开心散 [12] 等。

“同病异治”是指同一种疾病,由于个体、时间和地区的差异,或者疾病发展的不同趋势,以及在疾病过程中正邪消长变化各异和证型的差异,而在疾病治疗中采用不同的治疗手段 [13]。目前的研究主要是针对单个中药复方或两个中药复方“同病异治”抑郁症的机制研究,而针对半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散三个中药复方“同病异治”抑郁症的作用机制及其潜在作用靶点尚未明确,有待进一步阐明。中药治疗疾病素有多成分、多靶点、多调控途径的优势特点,通过网络药理学从药物和疾病的共有或特有靶点这一角度分析半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散三个药方的富集通路来阐述“同病异治”抑郁症的作用机制。虽然这三味复方没有相同的单味药,但半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散依旧有共有的有效化学成分,缩小中药复方治疗抑郁症的靶点范围,更加具有科学意义。

本次研究基于网络药理学,通过分析半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散三个中药复方和抑郁症靶点的相关性,采用可视化技术和网络分析手段,构建“共有和特有化学成分–靶点–疾病”网络,阐述其“同病异治”的科学内涵。

2. 材料和方法

2.1. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散三个复方活性成分及其靶点的筛选

半夏白术天麻汤出自《医学心悟》,其主要组分包括:半夏、茯苓、橘红、白术、甘草、天麻六味中药材;柴胡疏肝散出自《医学统旨》,其主要组分包括柴胡、香附、川芎、枳壳、白芍、陈皮、甘草七味中药材;逍遥散出自《太平惠民和剂局方》,其主要组分包括白术、白芍、当归、炙甘草、茯苓、柴胡六味中药材。通过TCMSP (https://tcmsp-e.com/)和BATMAN-TCM (http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/)在线平台检索三个复方中各自中药材的化学成分和靶点信息。其中TCMSP的筛选条件设置为OB (生物利用度:oral bioavailability) ≥ 30%和DL (类药性:drug likeness) ≥ 0.18;BATMAN-TCM的筛选条件设置为评分 ≥ 20分。其中TCMSP中搜集的是化学成分和蛋白质的对应关系,需要在Uniport数据库(https://www.uniprot.org/)中将蛋白质转换为其对应的基因靶点,筛选条件设置为:物种选择人且已经被验证。最后整理两大数据库中化学成分和基因靶点的对应关系。

2.2. 抑郁症靶点的筛选

在NCBI-GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)中,下载GSE12654芯片的相关数据。该芯片的数据集主要包括15例对照组和11例实验组,其研究部位是前额叶皮层。本次研究的筛选条件为P.Value < 0.05,log2FC > 1或log2FC < −1,最终得到差异基因71个,使用R语言中的limma包、gplots包和WGCNA包绘制热图,同时使用RStudio对数据集绘制火山图,进行可视化分析。

在GeneCards (https://www.genecards.org/)、OMIM (http://omim.org/)、TTD (http://db.idrblab.net/ttd/)、DrugBank (https://go.drugbank.com/)和PharmGKB (https://www.pharmgkb.org/)五个疾病数据库中,设置关键词为“depression”,检索并整理抑郁症相关的靶点信息。

2.3. 靶点取交集,得到共有和特有靶点

通过Venny2.1.0 (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)在线平台对整理得到的药物和疾病靶点取交集,得到半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散和抑郁症共有靶点为342个;半夏白术天麻汤和抑郁症特有靶点为62个;柴胡疏肝散和抑郁症特有靶点为25个;逍遥散和抑郁症特有靶点为31个。

2.4. 共同靶点GO富集分析和KEGG分析

将上述得到的342个共有靶点导入DAVID (https://david.ncifcrf.gov/)在线分析平台,物种设置为现代人,在GeneOntology中选取BP (生物过程:Biological Process)、CC (细胞组成:Cellular Component)、MF (分子功能:Molecular Function),在Pathways中选KEGG (京都基因和基因组百科全书:Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes),最后用R语言中的ggplot2包对所得数据进行处理,绘制气泡图。

2.5. PPI蛋白质网络互作绘制

2.5.1. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散和抑郁症共有靶点PPI

将venny2.1.0中三个复方与抑郁症得到的共有靶点共342个,导入String (https://www.string-db.org/)在线分析平台,选择multiple proteins并将物种设置为人,最低互动分数选择0.400,下载TSV格式导入Cytoscape3.8.0,对PPI网络进一步修饰。最后用MCODE插件进行模块分析,选择默认参数,保存评分前六的模块和相关数据。

2.5.2. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散各自与抑郁症的特有靶点PPI

将venny2.1.0中半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散分别与抑郁症特有靶点导入String在线分析平台,条件与2.5.1一致,最后用Cytoscape3.8.0对PPI进行优化。

2.6. 构建“共有和特有化学成分–靶点–疾病”互作网络

准备network和type文件导入Cytoscape3.8.0软件,构建“共有和特有化学成分–靶点–疾病”互作网络,获得半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散与抑郁症之间的关系。

3. 结果

3.1. 中药复方的化学成分和靶点

对TCMSP和BATMAN-TCM两个数据库中所得数据进行整理,半夏白术天麻汤的有效成分有232种,基因靶点包括1628个;柴胡疏肝散的有效成分有276种,基因靶点包括1353个;逍遥散的有效成分有163种,基因靶点包括1413个。虽然其中三味复方在单味中药材上没有交集,但半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散共有的有效成分有15种(见图1)。

Figure 1. Chemical composition intersection of Banxiabaizhutianma decoction, Chaihushugan powder and Xiaoyao powder

图1. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散化学成分交集

3.2. 抑郁症靶点

在NCBI-GEO数据库中下载基因芯片GSE12654的GEO2R原始数据,导入RStudio绘制火山图(见图2)。绿色的基因代表P.Value < 0.05和 log2FC < −1,即下调基因;红色的基因代表P.Value < 0.05和log2FC > 1,即上调基因;黑色的基因即代表没有统计学意义。将GEO2R原始数据进行筛选,条件设置为P.Value < 0.05,log2FC > 1或log2FC < −1,去重后得到差异基因71个。准备矩阵文件和属性文件,用R语言中的limma包、gplots包和WGCNA包绘制热图(见图3)。图3左侧红色对应的样本为对照组,黄色对应的样本为实验组。

3.3. 半夏白术天麻汤–柴胡舒肝散–逍遥散–抑郁症共有和特有靶点

将半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散和抑郁症的靶点导入Venny2.1.0,得到四者共有靶点342个,半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散各自和抑郁症的特有靶点分别为62个、25个和31个(见图4)。

Figure 2. Volcano map of differential genes in GSE12654 gene chip dataset

图2. GSE12654基因芯片的差异基因火山图

Figure 3. Heat map of differential genes in GSE12654 gene chip dataset

图3. GSE12654基因芯片的差异基因热图

Figure 4. The common and specific targets of Banxiabaizhutianma decoction-Chaihushugan powder-Xiaoyao powder-depression

图4. 半夏白术天麻汤–柴胡舒肝散–逍遥散–抑郁症共有和特有靶点

3.4. GO富集分析和KEGG分析

将上述得到的342个共同靶点导入DAVID,得到BP、CC、MF和KEGG的数据,并用R Studio中的ggplot2包绘制气泡图。气泡的大小代表Count,颜色代表P.Value,气泡越大、越红代表该信号通路在治疗抑郁症中越重要,其中P.Value往往是最主要的衡量指标。GO和KEGG分析的结果显示,三种中药复方在治疗抑郁症时,BP主要体现在凋亡过程的负调控(negative regulation of apoptotic process)、对药物的反应(response to drug)、信号转导(singal transduction)、核糖核酸聚合酶II启动子转录正调控(positive regulation of transcription from RNA polymerase II promoter)等(见图5A);CC主要包括质膜的组成部分(integral component of plasma membrane)、突触后膜(postsynaptic membrane)、胞液(cytosol)等(见图5B);MF有药物结合(drug binding)、酶结合(enzyme binding)、蛋白结合(protein binding)等(见图5C);而KEGG主要包含癌症的途径(pathways in cancer)、神经活性配体–受体相互作用(neuroactive ligand-receptor interaction)、cAMP信号通路(cAMP signaling pathway)、钙信号通路(calcium signaling pathway)、癌症中的蛋白多糖(proteoglycans in cancer)、乙型肝炎(Hepatitis B)、MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、PI3K-Akt信号通路(PI3K-Akt signaling pathway)等(见图5D)。

3.5. PPI蛋白质互作网络

PPI网络主要是从系统的角度分析疾病的分析机制,有助于发现新的药物靶点。String数据库主要是通过搜索已知蛋白质,构建已知和预测蛋白质互作网络,其互作关系主要包括直接的物理作用和间接的功能相关性。

3.5.1. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散——抑郁症PPI和模块分析

将三种中药复方与抑郁症的共有靶点导入String在线分析工具并用Cytoscape3.8.0进行网络修饰得到半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散——抑郁症蛋白质互作网络中有342个节点、7153条边(见图6)。节点和边颜色越红代表该节点代表的基因在网络中越重要。以degree为指标,共有靶点互作网络中的中枢靶点有:INS、AKT1、IL6、TP53、MAPK1、EGFR、VEGFA、CASP3、FOS、TNF。

用Cytoscape的MCODE插件进行模块分析,选取TOP5导入DAVID进行信号通路分析,筛选条件为Count ≥ 中位数,P.Value < 0.05,对数据进行整理分析(见表1),发现cAMP signaling pathway为5个模块的共有通路。

Figure 5. Bubble diagram of GO enrichment analysis and KEGG signaling pathway

图5. GO富集分析和KEGG信号通路气泡图

Figure 6. Banxiabaizhutianma decoction, Chaihushugan powder, Xiaoyao powder—the PPI of depression

图6. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散——抑郁症PPI

Table 1. Analysis of TOP5 modules with common targets

表1. 共有靶点TOP5模块分析

3.5.2. 半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散、逍遥散和抑郁症的特有靶点PPI

将三种中药复方与抑郁症的特有靶点分别导入String在线分析工具,得到半夏白术天麻汤——抑郁症PPI中有57个节点、134条边(见图7A);柴胡疏肝散——抑郁症PPI中有24个节点、51条边(见图7B);逍遥散——抑郁症PPI中有30节点、35条边(见图7C)。以Degree为筛选条件,得到半夏白术天麻汤的中枢靶点为:GAPDH、GLUL、GAD1;柴胡疏肝散的中枢靶点为:HSP90AA1、ATM、MDM2;逍遥散的中枢靶点为:TERT、REN、CDH5。

3.6. “共有和特有化学成分–靶点–疾病”互作网络和拓扑分析

构建“共有和特有化学成分–靶点–疾病”互作网络可以直观地看出中药复方中的哪些化学成分起着主要作用,观察疾病靶点,可以发现热点基因,对治疗抑郁症新药的研发提供思路,也为临床上抑郁症的治疗提供方向。准备好三种中药复方三者共有、两两共有和各自特有的化学成分与靶点对应的文件,导入Cytoscape3.8.0,对互作网络分类整理,得到三种中药复方“化学成分–药物靶点–抑

Figure 7. The intersection target PPI of the three respective TCM compounds and depression; A: The unique target PPI of the Banxiabaizhutianma decoction and depression; B: The unique target PPI of the Chaihushugan powder and depression; C: The unique target PPI of the Xiaoyao powder and depression

图7. 三种中药复方各自和抑郁症交集靶点PPI;A:半夏白术天麻汤和抑郁症特有靶点PPI;B:柴胡疏肝散和抑郁症特有靶点PPI;C:逍遥散和抑郁症特有靶点PPI

郁症”互作网络(见图8)。图例的大小和颜色代表degree的值,degree越大则图例越大越红。选取每个类别中degree排名前三的化学成分进行比较(见表2),发现三种复方共有的化学成分槲皮素(Quercetin)、柴胡疏肝散特有的化学成分麻黄碱(Ephedrine)和半夏白术天麻汤特有的化学成分月桂酸(LauricAcid)对治疗抑郁症可能起着关键作用。为方便后续潜在靶点的拓扑分析,我们构建了三种中药复方共有化学成分和靶点的互作网络(见图9A)、半夏白术天麻汤特有化学成分和靶点的互作网络(见图9B)、柴胡疏肝散特有化学成分和靶点的互作网络(见图9C)以及逍遥散特有化学成分和靶点的互作网络(见图9D)。

Figure 8. Interaction network of “chemical constituents-drug targets-depression” of three TCM compounds

图8. 三种中药复方“化学成分–药物靶点–抑郁症”互作网络

Figure 9. The interaction network of “common and unique chemical constituents-drug targets-depression” of three TCM compounds; (A) Common TCM compound of chemical composition and targets of interaction network; (B) Banxiabaizhutianma decoction unique chemical composition and targets of interaction network; (C) Chaihushugan powder characteristic chemical composition and targets of interaction network; (D) Xiaoyao powder characteristic chemical composition and targets of interaction network

图9. 三种中药复方“共有和特有化学成分–药物靶点–抑郁症”互作网络;A:共有中药复方共有化学成分和靶点的互作网络;B:半夏白术天麻汤特有化学成分和靶点的互作网络;C:柴胡疏肝散特有化学成分和靶点的互作网络;D:逍遥散特有化学成分和靶点的互作网络

Table 2. Unique and common chemical components of three TCM (TOP3)

表2. 三种复方TOP3共有和特有化学成分

Table 3. Topological analysis of three TCM compounds for treating the same disease with different treatments

表3. 三种中药复方同病异治靶点的拓扑分析

Table 4. Topological analysis of the specific targets of Banxiabaizhutianm decoction

表4. 半夏白术天麻汤特有靶点的拓扑分析

Table 5. Topological analysis of specific targets of Chaihushugan powder

表5. 柴胡疏肝散特有靶点的拓扑分析

Table 6. Topological analysis of specific targets of Xiaoyao powder

表6. 逍遥散特有靶点的拓扑分析

本次进行的拓扑分析主要包括四个评价因素:最短平均路径、介度、中介中心性和接近中心性。最短平均路径是评价该网络传输效率的指标,数值越小,效率越高。介度是指靶点邻近的直接节点数目,介度值越大,代表该靶点邻近的直接节点越多,对该网络的影响越大,往往能够发挥关键的生物学功能。中介中心性和接近中心性与介度值不同,它们还考虑了一些其他因素,例如该节点对网络的控制力。其中中介中心性是指经过该节点的最短平均路径的数目,中心接近度越大,则表明该节点处的信息流越大,往往该节点就是瓶颈节点,对新药的的研发往往有着重要作用。但由于其涉及的网络关系复杂,需要谨慎使用。我们主要以介度为主要指标,对互作网络中的靶点进行排序,选取TOP10进行具体分析。发现三种中药复方中同病异治的靶点有PGR、AR、PTGS2、PPARG、ESR1、NR3C2、PPARD、GABRA1、NR3C1和OPRK1,其中PGR的介度最高,可作为中心节点,AR的中介中心性最大,可作为瓶颈节点(见表3);半夏白术天麻汤特有靶点有PTGS2、DRD1、GRIN2A、ADRB2、ACHE、ADRA2A、DRD2、GRIN1、TH、CYP11A1,其中PTGS2的介度最高、中介中心性最大,可作为中心节点和瓶颈节点(见表4);柴胡疏肝散特有靶点有SCN5A、ESR1、AR、PGR、ADORA1、WNT4、CACNA1D、KCNQ1、NR1H4、HDAC2,其中SCN5A的中介中心性最大,可作为瓶颈节点(见表5);逍遥散特有靶点有SCN5A、IL1B、FADD、FAS、SCN1A、KCNQ1、CACNA1D、SCN3A、SCN2A、CYP11A1,其中SCN5A的介度也最高、中介中心性也最大,同样可作为中心节点和瓶颈节点(见表6)。综上所述,三种中药复方中治疗抑郁症的化学成分主要有槲皮素(Quercetin)、麻黄碱(Ephedrine)和月桂酸(Lauric Acid),其潜在抗抑郁靶点包括共有和特有靶点PGR、AR、PTGS2、PPARG、ESR1、NR3C2、PPARD、GABRA1、NR3C1、OPRK1、DRD1、GRIN2A、ADRB2、ACHE、ADRA2A、DRD2、GRIN1、TH、CYP11A1,SCN5A、ADORA1、WNT4、CACNA1D、KCNQ1、NR1H4、HDAC2、IL1B、FADD、FAS、SCN1A、SCN3A、SCN2A共32个,其中的重要节点有PGR、AR、PTGS2和SCN5A,可为抗抑郁新药开发提供研究思路。

4. 讨论

目前抑郁症发病机制的观点主要包括单胺类假说、脑源性神经营养因子假说、炎症介质假说和脑肠轴假说。单胺类假说作为抑郁症发病机制的主要假说,其涉及的神经递质主要包括:5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NA)和多巴胺(DA),并已在实验和临床研究中得到明确证实 [14]。脑源性神经营养因子(BDNF)对其神经细胞的生长、发育和保护有着十分重要的的作用,增强BDNF的功能能够有效治疗抑郁症 [15] [16]。炎症介质假说涉及的主要是炎性细胞因子对HPA轴的作用,从而间影响生命体的功能代谢,发挥其治疗功能 [17]。而脑肠轴假说主要是肠道菌群对抑郁症的影响,也是研究的热门话题 [18]。

近几年,中药在治疗抑郁症中崭露头角,加上网络药理学的兴起,中药复方的治疗机制也逐渐清晰。半夏白术天麻汤中的甘草更是近几年抗抑郁复方中的高频中药 [18],另外复方中的半夏含有丰富的生物碱,具有良好的抗炎效果 [19],推测可能通过炎症介质假说发挥抗抑郁作用。而关于甘草主要包括一些黄酮类、三萜类、甘草酸等化学物质,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种作用,常常用于中药复方中纠正药物的偏差和毒性 [18] [19]。现有的实验也证明半夏白术天麻汤可以通过增强海马区的BDNF的mRNA表达水平,从而改善其抑郁行为 [20]。中医中的“郁证”往往是指肝气郁结,因此以疏肝解郁、调气舒肝为主要治疗手段,柴胡疏肝散也是其治疗的重要中药复方。方中柴胡为君,可以疏肝理气;香附、川穹和芍药为臣,可以行气、缓解疼痛;陈皮、枳壳为佐,调理气血,滋养肝脏;甘草为使,调和药理和毒性。楚天运等人发现柴胡疏肝散可以使5-羟色胺(5-HT),去甲肾上腺素(NE),脑源性神经营养因子(BDNF)等递质上调,同时使白细胞介素-6 (IL-6),白细胞介素-1β (IL-1β),肿瘤坏死因子-α (TNF-α)下调达到抗抑郁的目的 [21],Juan Qiu等人研究也证实柴胡疏肝散还可以使IL-4上调并使干扰素γ下调,改善体内的炎症反应 [22],而Ya-Min Liu等人则发现该复方可以调控BDNF及其络氨酸激酶受体B从而发挥抗抑郁作用 [23]。经典名方逍遥散出自《太平惠民和剂局方》 [24],具有疏肝解郁,养血健脾之功效,历史悠久,临床应用广泛且疗效确切,尤其是妇科调经、治疗肝胆、脾胃及精神系统疾病。逍遥散的抗抑郁成分柴胡皂苷A、柴胡皂苷D、阿魏酸、芍药苷、甘草苷、白术内酯主要来源于柴胡、白术、当归、白芍、炙甘草5味药材 [25]。研究表明,逍遥散可调控脑肠肽在中枢与外周分布及肠道菌群异常时干预脑肠互动障碍,进而改善慢性应激状态下的大脑与胃肠功能 [26]。也有研究指出逍遥散可以调控大鼠内源性代谢产物,进而保护并修复大脑组织和神经元,维持生物体内环境稳态,以此来发挥抗抑郁的作用 [27]。

我们本次研究的三个中药复方“同病异治”抑郁症得到的信号通路主要涉及癌症的途径、神经活性配体–受体相互作用、cAMP信号通路、钙信号通路、癌症中的蛋白多糖、乙型肝炎、MAPK信号通路和PI3K-Akt信号通路。陈铭泰等人通过网络药理学的研究方法发现逍遥散抗抑郁通路主要与神经内分泌、代谢、免疫炎症以及氧化应激相关信号通路有关 [28]。PI3K-AKT信号通路的激活在神经元抵抗各种刺激引起的死亡的过程中起着重要的调节作用 [29]。Akt的磷酸化可以通过保护线粒体的完整性和功能来抑制神经元凋亡 [30]。MAPK和cAMP 信号通路都是细胞内信号通路,这些通路可以整合外界刺激,修饰受体的表达,影响其功能并调节细胞的存活状态和神经可塑性,因此与神经系统疾病密切相关 [31]。在2012年,成都中医药大学提出了在钙信号通路联合血脑屏障的基础上,有效筛选保护神经的中药活性成分的新方法 [32]。在Jianfeng Chen等人的研究中也证实神经活性配体-受体相互作用和钙信号通路为抑郁症的差异富集通路 [33]。李亚强等人先利用血清中的RNA进行测序,再对筛选出的miRNA进行富集分析,表明其信号通路和癌症的途径、癌症中的蛋白多糖有关联 [34]。

我们通过构建“化学成分–药物靶点”的互作网络,进行模块和拓扑分析,得到PGR、AR、PTGS2和SCN5A可能为抑郁症的潜在靶点。PGR是一种蛋白编码基因,含有A、B两种亚型的启动子,参与ERBB4信号指令和松弛素信号通路,影响其细胞的增殖分化,调控生物基因表达。Diotel Nicolas的研究表明PGR在大脑的许多区域都有表达,同时也证实的PGR和神经发育可能存在一定的联系 [35]。AR (雄激素受体)编码的蛋白质作为类固醇激素激活的转录因子发挥作用,包括矿皮质激素、孕激素和糖皮质激素受体 [36]。性激素水平的变化是导致抑郁症的重要因素 [37],并且AR与抑郁症的易感性相关已被证实 [38]。另外有实验证明在慢性轻度应激(CMS)小鼠模型中,动物的抑郁行为由于AR的低表达而加重,后期分析表明AR可能以调节BDNF的表达来使该模型下小鼠的抑郁行为发生改变 [39]。PTGS (前列腺素内过氧化物合酶)参与调控机体的炎症反应、血压、肿瘤新生以及凝血平衡等多种生理过程 [40],其同工酶PTGS2可促进癌细胞增殖,从而导致家族性腺瘤性息肉病和胃溃疡。SCN5A是电压门控通道的α亚基,它的基因位于人体第三号染色体的短臂上,介导了可兴奋膜的电压依赖性钠离子渗透性。研究证实,SCN5A发生突变会严重影响心肌正常功能 [41]。另外,有研究发现SCN5A基因突变可引起钠离子通道活性的改变,进而导致神经系统功能失常 [42]。其他实验表明 [43] [44] 钠离子通道在中枢神经系统中也有着广泛的表达,所以提出该通道可能与抑郁症发病关系密切。

本次探讨的半夏白术天麻汤、柴胡疏肝散和逍遥散三个复方“同病异治”抑郁症,跳出了对多个中药复方的单味中药材取交集的传统思维,细化地针对复方中的共有和特有化学成分进行讨论,缩小范围,更加精准把握复方与抑郁症的关系,得到了cAMP信号通路、钙信号通路、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路等经典通路,同时筛选到PGR、AR、PTGS2和SCN5A四个潜在抑郁靶点,为抑郁症的临床治疗及新药研发提供借鉴思路。

基金项目

成都中医药大学杏林学者学科人才科研提升计划(ZRQN2020001);四川省中医药管理局2021年度中医药科研专项课题(2021MS108);四川省青年科技创新团队项目(19CXTD0055)。

参考文献

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