基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的中藥復(fù)方防治阿爾茨海默病研究進(jìn)展

朱曉芳，第五永長(zhǎng)，周 源，劉 奇

(陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 712046)

阿爾茨海默病(Alzheimers’s disease,AD)即老年性癡呆[1]，屬于中醫(yī)學(xué)的 “癡呆”“善忘”“呆病”等范疇。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,老年性癡呆是由于年老腎虧、飲食失常、七情內(nèi)傷、勞逸損傷等，導(dǎo)致髓減腦消,痰瘀痹阻腦絡(luò),神機(jī)失用的一種神志疾病。在AD的發(fā)生發(fā)展過程中,虛、痰、瘀是其發(fā)病的 三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。臨床上往往虛實(shí)夾雜。在AD的治療上，多以益氣補(bǔ)血、健脾益腎方藥扶正，活血化瘀、開竅化痰之法祛邪[3]。有研究表明，中藥在治療AD方面，具有神經(jīng)保護(hù)、神經(jīng)營養(yǎng)、再生修復(fù)作用，抑制局部炎癥反應(yīng)，以及對(duì)突觸和線粒體的保護(hù)作用，可用于AD的早期干預(yù)和治療[4-5]。

然而目前，諸多有效中藥復(fù)方治療AD的確切機(jī)制尚不明確，需要深入研究。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)同中藥復(fù)方治療疾病的理念一致。因此，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法成為研究中藥復(fù)方有效成分及作用機(jī)制的可行途徑。本文通過分析近年來利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究中藥復(fù)方防治AD的臨床及實(shí)驗(yàn)研究資料，探討網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法在中藥復(fù)方防治AD領(lǐng)域中的應(yīng)用及存在的問題，為開展同類研究提供參考。

1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)用于中藥復(fù)方研究的可行性

2007年，英國藥理學(xué)家Hopkins首次提出“網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué) (Network pharmacology) ”的概念,即以組學(xué)和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),綜合利用多種技術(shù),通過建立“藥物-基因-靶標(biāo)-疾病”網(wǎng)絡(luò)，分析藥物的活性成份，預(yù)測(cè)可能的藥物作用機(jī)制，并在實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)、評(píng)估藥物的療效和毒性反應(yīng)，以期從整體觀，認(rèn)識(shí)藥物與機(jī)體的相互作用，進(jìn)行整體分析[6-7]，最終闡明藥物改善或恢復(fù)生物網(wǎng)絡(luò)平衡的機(jī)制。中藥復(fù)方是在辨證審因確定相應(yīng)的治法后，按照藥性、藥量及方劑配伍原則組成的一組藥物,多由兩味或兩味以上的中藥構(gòu)成，通過協(xié)同作用來發(fā)揮特定藥效[8]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)“整體性、系統(tǒng)性”的特點(diǎn)與中醫(yī)藥理念相一致；其“疾病-基因-靶點(diǎn)-藥物”的研究模式與中藥復(fù)方“多成份、多靶點(diǎn)、多途徑”的協(xié)同作用特點(diǎn)相通[9]。因此,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥復(fù)方的研究中具有巨大的潛力。

2 中藥復(fù)方防治AD的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究

2.1 作用機(jī)制研究 中藥復(fù)方治療AD的作用機(jī)制非常復(fù)雜，僅用傳統(tǒng)的中藥藥性理論難以完全闡明，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)將為我們提供一種新思路。如王穎[10]發(fā)現(xiàn)柴胡疏肝散改善APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶功能，可能與調(diào)節(jié)腦內(nèi)雌激素、受體通路、腸道菌群等有關(guān)。尹芳等[11]預(yù)測(cè)出當(dāng)歸芍藥散可能是通過調(diào)節(jié)鈣信號(hào)、炎癥、免疫系統(tǒng)、細(xì)胞與細(xì)胞之間的信號(hào)交流等途徑，多靶點(diǎn)、多途徑發(fā)揮抗阿爾茨海默病的作用。時(shí)悅等[12]研究發(fā)現(xiàn)開心散可能從減輕炎癥反應(yīng),降低乙酰膽堿酯酶活性,通過PI3K-Akt信號(hào)通路抑制Tau蛋白過度磷酸化,穩(wěn)定鈣離子濃度減少神經(jīng)元凋亡等方面而發(fā)揮治療AD的作用。孟賀等[13]研究發(fā)現(xiàn)金津玉液湯可能通過干預(yù)炎癥的發(fā)生發(fā)展、胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、神經(jīng)相關(guān)的生物過程、脂質(zhì)代謝等多個(gè)途徑治療AD。周成成等[14]采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究當(dāng)歸芍藥散，結(jié)果表明其作用機(jī)制主要與膽堿能突觸通路、神經(jīng)配體-受體相互作用通路、鈣信號(hào)通路、尼古丁成癮相關(guān)的信號(hào)通路、PI3KAkt信號(hào)通路等有關(guān)。Cai等[15]揭示了補(bǔ)腎益智方治療AD的潛在分子機(jī)制，同時(shí)也驗(yàn)證了補(bǔ)腎益智方可能是通過調(diào)節(jié)淀粉樣蛋白-β代謝和抑制神經(jīng)元凋亡以改善APP/PS1小鼠的認(rèn)知功能障礙。Wang等[16]研究表明天麻鉤藤飲抗AD的機(jī)制可能與神經(jīng)保護(hù)和抗神經(jīng)炎癥作用有關(guān)。

2.2 活性成份研究 中藥復(fù)方發(fā)揮臨床療效的物質(zhì)基礎(chǔ)是其活性成份。黃麗萍等[17]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法發(fā)現(xiàn)，二至丸防治阿爾茨海默病的活性成分可能是槲皮素、香葉醇、β-谷甾醇、橙花醇、圣草酚等。時(shí)悅等[12]驗(yàn)證了開心散活性成分與重要靶點(diǎn)之間存在較好的結(jié)合活性，通過建立成分-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)圖發(fā)現(xiàn),開心散活性成分主要是三萜類化合物、口山酮類化合物、揮發(fā)油類化合物和甾類化合物。熊婷等[18]對(duì)牛膝藥效成分進(jìn)行靶標(biāo)預(yù)測(cè)和通路分析，建立藥效成分-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)圖,從牛膝中篩選出58個(gè)化合物，發(fā)現(xiàn)其中的黃酮類、蒽醌類等活性成分可能發(fā)揮了抗AD的作用。

2.3 作用靶點(diǎn)研究 2011年，李梢首次提出“網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)”的概念，通過藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù),可更好預(yù)測(cè)中藥復(fù)方有效活性成分、作用靶點(diǎn)、作用機(jī)理，如陶曉倩等[19]通過研究赤芍、黃柏所含的199種化合物與23個(gè)老年癡呆疾病相關(guān)靶標(biāo)間的相互作用，驗(yàn)證了赤芍、黃柏發(fā)揮抗阿爾茨海默病作用主要是通過調(diào)節(jié)GSK-3β、caspase-7、Bch E、m TOR等靶蛋白的表達(dá)。宋禎彥等[20]篩選出鉤藤散活性成分65種,473個(gè)活性化合物的預(yù)測(cè)靶點(diǎn)，其中有215個(gè)靶點(diǎn)與AD相關(guān),結(jié)果顯示JUN、TNF、VEGFA、ESR1、APP可能是鉤藤散治療AD的重要作用靶點(diǎn)。孫莉敏等[21]通過建立“藥效成分-靶標(biāo)-通路”，結(jié)果表明黃連解毒湯中17個(gè)藥效成分，預(yù)測(cè)作用靶點(diǎn)共59個(gè),相關(guān)的作用通路47條,與AD相關(guān)的靶點(diǎn)蛋白共4個(gè),與神經(jīng)炎癥相關(guān)通路共2條。宋禎彥等[22]發(fā)現(xiàn)石菖蒲有23個(gè)蛋白質(zhì)靶點(diǎn)與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān),其中與AD有關(guān)的靶點(diǎn)有Ach E、CHRM1、CHRM2、CHRNA7、GSK3B、MAPK14及PTGS2，而CHRM1、CHRM2、PTGS2靶點(diǎn)可能在石菖蒲治療AD中起重要作用。

2.4 新藥研發(fā) 何小娟等[23]以類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎為例，構(gòu)建疾病-藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，從整體的、系統(tǒng)的角度，找出藥物與疾病的關(guān)聯(lián)性，基于數(shù)據(jù)庫反向推測(cè)及正向預(yù)測(cè)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)平衡分析等技術(shù)，高效的預(yù)測(cè)出針對(duì)靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的最佳藥物組合，發(fā)現(xiàn)潛在新藥，為中藥復(fù)方優(yōu)化、精制提供理論依據(jù)和方法學(xué)上的指導(dǎo)。有研究表明[24]，抗阿爾茨海默病的中藥成分除了FDA藥物的經(jīng)典作用靶點(diǎn)之外，還與其他疾病(如炎癥、癌癥和糖尿病)靶點(diǎn)密切相關(guān)，這為復(fù)雜的疾病提供了一個(gè)新的治療方向。

3 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)應(yīng)用中的問題與挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的興起，為中醫(yī)藥研究提供了新的思路和方法，有助于中醫(yī)藥的創(chuàng)新及疑難疾病防治[25]。然而，受多種因素影響，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在應(yīng)用中仍存在許多問題與挑戰(zhàn)：①數(shù)據(jù)庫資源待擴(kuò)充:中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫還不夠全面，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的數(shù)量、質(zhì)量仍存在不足。此外，如何將中醫(yī)本身數(shù)據(jù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合，整合各種數(shù)據(jù)資源，形成獨(dú)具特色的數(shù)據(jù)平臺(tái)，是推動(dòng)中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。②分析工具及計(jì)算方法都有待于進(jìn)一步完善：現(xiàn)有的分析工具及計(jì)算方法在整合多種組學(xué)技術(shù)所產(chǎn)出的大量數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分析平臺(tái)，篩選新的藥物組合靶點(diǎn)與疾病網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)，進(jìn)行結(jié)果預(yù)測(cè)方面還需進(jìn)一步優(yōu)化。③預(yù)測(cè)分析未能與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合：相比西藥，中藥的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測(cè)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上還有很多難點(diǎn)，尚未見顯著的研究進(jìn)展[26]。

因此，未來的工作中，尚需要對(duì)藥物作用機(jī)理進(jìn)行深入的研究，根據(jù)中藥的基本原理，收集大量的中藥臨床數(shù)據(jù)，與現(xiàn)代藥物分子機(jī)理數(shù)據(jù)資源相結(jié)合，構(gòu)建中醫(yī)藥數(shù)據(jù)資源聯(lián)合平臺(tái)，形成高效一體的中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)數(shù)據(jù)。建設(shè)科學(xué)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施及其數(shù)據(jù)資源，是中藥新藥發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)工作，需要長(zhǎng)期努力。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究必須加強(qiáng)生物信息的發(fā)展，建立化學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，有效利用國內(nèi)外公共數(shù)據(jù)庫；必須不斷促進(jìn)開發(fā)處理軟件和分析方法學(xué)的發(fā)展，改進(jìn)藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)，完善網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果的臨床和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外，計(jì)算機(jī)、臨床、實(shí)驗(yàn)等學(xué)科的整合是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)持續(xù)發(fā)展的必要基礎(chǔ)[27-28]。

4 展 望

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是一門新興學(xué)科，近年來已被廣泛應(yīng)用于中醫(yī)藥各個(gè)領(lǐng)域的研究。未來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的不斷發(fā)展,中藥復(fù)方作用于AD的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制、配伍規(guī)律、作用靶點(diǎn)等將會(huì)得到更加明確的闡述[29]。

以阿爾茨海默病為例，隨著人類老齡化進(jìn)程的加快，AD的發(fā)病率逐年增高，且無特效治療方法。中藥復(fù)方成為防治AD的新希望。大量有效中藥方劑的作用機(jī)制亟待闡明。清代名醫(yī)陳士鐸創(chuàng)立的呆病名方洗心湯，具有升發(fā)陽氣、祛逐陰邪、開郁化痰、平衡陰陽之功效，臨床治療中顯示出顯著的療效[30-31]。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，洗心湯[32-35]能明顯改善側(cè)腦室注射STZ 致SAD大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力，其作用的超微形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)可能與保護(hù)海馬神經(jīng)元線粒體及軸突內(nèi)微管結(jié)構(gòu)有關(guān)。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，洗心湯能有效抑制SAD大鼠海馬組織Tau蛋白在Thr231、Ser422位點(diǎn)的過度磷酸化及其Tau蛋白毒性，其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)O-GlcNAc 糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶的表達(dá)，從而提高O-GlcNAc 糖基化修飾水平有關(guān)。進(jìn)一步研究表明，洗心湯[36-37]可影響小鼠海馬突觸結(jié)構(gòu),提高小鼠海馬突觸功能蛋白及受體表達(dá)，從而改善APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力。體外研究也表明，洗心湯含藥腦脊液能夠修復(fù)海馬神經(jīng)元線粒體功能,從而提高Aβ1-42誘導(dǎo)細(xì)胞的存活率。然而，有關(guān)洗心湯防治AD的深層次網(wǎng)絡(luò)靶點(diǎn)效應(yīng)仍有待進(jìn)一步深入研究予以揭示。

進(jìn)一步研究中，我們期待整合多學(xué)科力量，引入網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等研究方法，深入分析洗心湯組方中的關(guān)鍵組分[38]，篩選標(biāo)志性組分及其配伍，通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)[39]構(gòu)建藥物-靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)，利用TCSMP等數(shù)據(jù)庫，基于靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫對(duì)藥物蛋白靶點(diǎn)、基因靶點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，利用可視化工具構(gòu)建活性化合物-靶點(diǎn)-AD靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行整合分析，進(jìn)而結(jié)合深入的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，明確名方的作用靶點(diǎn)及有效成分群，為闡明AD發(fā)病機(jī)制，從分子水平揭示證候本質(zhì)及洗心湯防治AD的多層次多靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)機(jī)制提供可靠依據(jù)。