錢嘉惠 周春宇 楊成城 張少輝 張棟 張濤 馬亦湘
摘要 目的:通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測麻子仁丸治療術(shù)后腸梗阻(POI)作用靶點(diǎn),探討其多成分-多靶點(diǎn)-多通路的潛在作用機(jī)制。方法:通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(tái)(TCMSP)收集麻子仁丸中藥化學(xué)成分,經(jīng)口服生物利用度(OB)、類藥性(DL)篩選得到藥物的有效成分,并進(jìn)行有效成分靶點(diǎn)預(yù)測;同時(shí)從GeneCards、OMIM、DisGeNet數(shù)據(jù)庫檢索POI相關(guān)靶點(diǎn);取交集靶點(diǎn)后,使用Cytoscape 3.7.2軟件構(gòu)建成分-靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò);利用String數(shù)據(jù)庫繪制靶點(diǎn)蛋白-靶點(diǎn)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò);并對(duì)核心靶點(diǎn)和核心成分分子對(duì)接;最后利用Metascape數(shù)據(jù)庫進(jìn)行基因本體(GO)富集分析和京都基因和基因組百科全書(KEGG)通路富集分析。結(jié)果:本研究共收集到POI相關(guān)靶點(diǎn)405個(gè),麻子仁丸活性成分140個(gè),涉及治療POI靶點(diǎn)75個(gè);GO生物過程分析顯示,涉及對(duì)無機(jī)物的反應(yīng)、對(duì)有害物質(zhì)的反應(yīng)、藥物細(xì)胞應(yīng)答、細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑、對(duì)脂多糖的反應(yīng)、對(duì)氧化應(yīng)激的反應(yīng)、對(duì)細(xì)菌源分子的反應(yīng)、激酶活性的正調(diào)控、轉(zhuǎn)移酶活性的正調(diào)控等。KEGG分析結(jié)果顯示,涉及PI3K-AKT信號(hào)通路、TNF通路、HIF-1通路、IL-17通路、ErbB通路等信號(hào)通路。結(jié)論:麻子仁丸可通過潛在的多途徑、多靶點(diǎn)、多通路改善術(shù)后腸梗阻炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)腸黏膜免疫及腸道微循環(huán)等。
關(guān)鍵詞 麻子仁丸;術(shù)后腸梗阻;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對(duì)接;作用機(jī)制;核心靶點(diǎn);通路分析;中藥
Maziren Pills in Treatment of Postoperative Ileus by Network Pharmacology
QIAN Jiahui1,ZHOU Chunyu1,YANG Chengcheng2,ZHANG Shaohui2,ZHANG Dong2,ZHANG Tao1,MA Yixiang1
(1 Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100105,China; 2 General Surgery Department,Dongfang Hospital,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100078,China)
Abstract Objective:To predict the targets of Maziren Pills in the treatment of postoperative ileus(POI) by network pharmacology and explore its multi-component,multi-target,and multi-pathway mechanism.Methods:The chemical components of Maziren Pills were collected from the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform(TCMSP),and the effective components were obtained according to oral bioavailability(OB) and drug-likeness(DL),followed by the prediction of targets of the effective components.POI-related targets were retrieved from GeneCards,OMIM,and DisGeNet.After the common targets were obtained,the component-target interaction network was constructed by Cytoscape 3.7.2.The protein-protein interaction(PPI) network was plotted by using String.The core targets were docked to core components.Metascape was used for Gene Ontology(GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) enrichment analyses.Results:A total of 405 POI-related targets,140 active components of Maziren Pills,and 75 therapeutic targets were obtained.As revealed by GO enrichment analysis,biological processes involved response to inorganic substance,response to hazardous substance,cellular response to the drug,cytokine-mediated signaling pathway,response to lipopolysaccharide,response to oxidative stress,response to molecule of bacterial origin,positive regulation of kinase activity,positive regulation of transferase activity,etc.As revealed by KEGG enrichment analysis,pathways involved the PI3K-AKT signaling pathway,TNF signaling pathway,HIF-1 signaling pathway,IL-17 signaling pathway,ErbB signaling pathway,etc.Conclusion:Maziren Pills can improve postoperative intestinal obstruction inflammation,regulate intestinal mucosal immunity and intestinal microcirculation through multiple potential pathways,multiple targets and multiple pathways.
Keywords Maziren Pills; Postoperative ileus; Network pharmacology; Molecular docking; Mechanism of action; Core targets; Pathway analysis; Chinese medicine
中圖分類號(hào):R285;R256.3;R259文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2022.07.007
術(shù)后腸梗阻(Postoperative Ileus,POI)是腹部術(shù)后常見的醫(yī)源性并發(fā)癥,其特征是胃腸運(yùn)動(dòng)暫時(shí)受到抑制[1],表現(xiàn)為腹痛、惡心、厭食、嘔吐,以及無法順利通過大便及胃腸脹氣。POI由神經(jīng)源性、藥理學(xué)、炎癥協(xié)同機(jī)制引起,主要原因與腸道操作誘導(dǎo)的腸肌層局部炎癥有關(guān)[2],術(shù)后疼痛、阿片受體藥物的應(yīng)用、麻醉用藥、水電解質(zhì)紊亂加重了這一過程,最終導(dǎo)致胃腸動(dòng)力減弱和腸壁水腫[3]。POI的第一階段大約發(fā)生于手術(shù)開始到術(shù)后3 h內(nèi),主要由神經(jīng)反射機(jī)制介導(dǎo);第二階段始于術(shù)后3~4 h,持續(xù)時(shí)間長,主要由炎癥機(jī)制介導(dǎo),此期對(duì)胃腸動(dòng)力影響較大[4],是臨床防治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著康復(fù)外科的迅速發(fā)展,POI延長患者住院時(shí)間而增加住院費(fèi)用[5],因此被認(rèn)為是術(shù)后康復(fù)的重要環(huán)節(jié)。
麻子仁丸又名脾約丸,具有潤腸瀉熱、行氣通便之功效。臨床主應(yīng)用于治療年老體弱、津枯血虧以及脾氣虛弱之便秘,治療功能性便秘、肛腸科手術(shù)后便秘等療效確切[6]。早期的研究認(rèn)為麻子仁丸在腹腔粘連動(dòng)物模型中,具有促進(jìn)腸系膜微循環(huán)、改善腹腔粘連的作用[7]。并能有效治療阿片類藥物所導(dǎo)致的胃腸功能障礙[8]。POI的中醫(yī)病機(jī)為手術(shù)操作所致臟腑氣機(jī)不暢,而術(shù)后病機(jī)虛實(shí)夾雜,常不耐峻下攻伐,取其緩下之意,麻子仁丸行氣潤腸從而達(dá)到治療效果。目前對(duì)POI的治療尚未達(dá)成共識(shí),而中醫(yī)藥的應(yīng)用為POI的治療提供新的思路和方法。本研究借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),對(duì)麻子仁丸治療POI潛在機(jī)制進(jìn)行挖掘,為中醫(yī)藥治療POI提供新的理論支持。
1 資料與方法
1.1 麻子仁丸活性成分收集與篩選 在中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(tái)(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)中檢索麻子仁(又名火麻仁)、厚樸、枳實(shí)、杏仁、大黃、赤芍所有化學(xué)成分。初步設(shè)定條件為口服生物利用度(Oral Bioavailability,OB)≥30%,類藥性(Drug Likeness,DL)≥0.18,對(duì)成分庫中的化學(xué)成分進(jìn)行篩選。
1.2 POI及化合物相關(guān)靶點(diǎn)預(yù)測與篩選 通過GeneCards、OMIM、DisGeNET等在線數(shù)據(jù)庫,以“Postoperative ileus”為關(guān)鍵詞查詢POI相關(guān)性靶標(biāo);利用Drugbank數(shù)據(jù)庫查詢活性成分的靶點(diǎn)。Drugbank未能查詢到靶點(diǎn)的化學(xué)成分,下載2D結(jié)果,通過Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫進(jìn)行靶點(diǎn)預(yù)測;將疾病、成分靶點(diǎn)分別去重并匯總,并導(dǎo)入U(xiǎn)niprot數(shù)據(jù)庫,標(biāo)準(zhǔn)化命名。
1.3 化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析 獲得成分靶點(diǎn)與POI靶點(diǎn)之后,用R語言取二者交集靶點(diǎn),利用Cytoscape 3.7.2網(wǎng)絡(luò)編輯分析軟件,構(gòu)建化合物-疾病靶點(diǎn)可視化網(wǎng)絡(luò)。
1.4 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 為尋找疾病治療有重要意義的蛋白靶點(diǎn),需研究蛋白之間的相互作用,構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(Protein-protein Interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)。將交集靶點(diǎn)蛋白上傳至String數(shù)據(jù)庫,置信度評(píng)分值設(shè)置為>0.700,獲得PPI信息,通過Cytoscape軟件繪制PPI網(wǎng)絡(luò)。并依據(jù)PPI次數(shù),通過R語言作圖,確定核心蛋白。
1.5 分子對(duì)接驗(yàn)證 從Pubchem數(shù)據(jù)庫(http://zinc.docking.org/)查詢“1.3”中關(guān)鍵成分結(jié)構(gòu),優(yōu)化結(jié)構(gòu)并保存為mol格式。從PDB數(shù)據(jù)庫下載核心靶點(diǎn)的3D結(jié)構(gòu),保存為PDB格式,使用PyMol軟件刪除蛋白結(jié)構(gòu)的水分子和小分子配體,并導(dǎo)入AutoDockTools進(jìn)行加氫等預(yù)處理。將活性成分和靶點(diǎn)蛋白均轉(zhuǎn)換成pdbqt格式文件。最后運(yùn)行AutoDockTools對(duì)活性成分和靶點(diǎn)蛋白分別進(jìn)行對(duì)接,保存最低結(jié)合能數(shù)據(jù)作為分子對(duì)接的結(jié)果。結(jié)合能越低,表明活性成分與靶蛋白的結(jié)合力越強(qiáng)。一般認(rèn)為結(jié)合能≤-5.0 kJ/mol的藥物分子與靶點(diǎn)具有較好的結(jié)合活性。
1.6 富集分析 將交集靶點(diǎn)導(dǎo)入Metascape在線分析網(wǎng)站,設(shè)定研究物種為人類,進(jìn)行基因本體(Gene Ontology,GO)富集分析和京都基因和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析。
2 結(jié)果
2.1 麻子仁丸活性成分收集與篩選 使用TCMSP數(shù)據(jù)庫,以DL≥0.18,OB≥30%為化合物的初步篩選條件,補(bǔ)充納入厚樸成分厚樸酚(Magnolol)、和厚樸酚(Honokiol)。其中枳實(shí)22個(gè)、杏仁19個(gè)、厚樸5個(gè),麻子仁6個(gè),大黃16個(gè),柴胡29個(gè),去除重復(fù)后,共收集到活性成分88個(gè)。DL數(shù)值前15的基本信息見表1。
2.2 靶點(diǎn)篩選 利用Drugbank、Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫,枳實(shí)113個(gè)、杏仁64個(gè)、厚樸174個(gè)、麻子仁105個(gè)、大黃58個(gè)、赤芍89個(gè),去除重復(fù)靶點(diǎn)后,共檢索到靶點(diǎn)315個(gè);通過GeneCards、OMIM、DisGeNet在線數(shù)據(jù)庫,以“Postoperative ileus”為關(guān)鍵詞查詢相關(guān)靶標(biāo),共獲得POI相關(guān)靶點(diǎn)405個(gè),獲得75個(gè)麻子仁丸-POI交集靶點(diǎn)。
2.3 化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析 運(yùn)用Cytoscape軟件構(gòu)建化合物-交集靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中包含120個(gè)節(jié)點(diǎn),329條邊。度數(shù)(Degree)代表和節(jié)點(diǎn)相連的邊數(shù)量。結(jié)果顯示,Degree排名前5的化合物為:木犀草素(MOL000006,Degree=32)、和厚樸酚(MOL005955,Degree=24)、厚樸酚(MOL000210,Degree=23)、黃芩苷(MOL002714,Degree=13)、β-谷甾醇(MOL000358,Degree=13),以上化合物在藥效中可能貢獻(xiàn)較大,在治療中發(fā)揮了主要作用。見圖1。
2.4 PPI網(wǎng)絡(luò) 將交集靶點(diǎn)導(dǎo)入String數(shù)據(jù)庫,獲得PPI信息,利用Cytoscape軟件建立可視化PPI網(wǎng)絡(luò)。圖中靶點(diǎn)大小、顏色用于反映Degree(PPI次數(shù))值的大小,節(jié)點(diǎn)越大對(duì)應(yīng)的Degree值越大,顏色由藍(lán)變黃色;邊粗細(xì)用于反映Combine Score的大小,Combine Score數(shù)值越大邊越粗。分析結(jié)果顯示共526條關(guān)系線條,平均Degree為14,Degree值大于30的靶點(diǎn)共8個(gè)(MAPK1、AKT1、IL-6、EGF、MAPK8、VEGFA、MYC、SRC)。見圖2。Degree值前30見圖3。
2.5 分子對(duì)接驗(yàn)證 將“2.4”中篩選得到部分核心靶點(diǎn)(MAPK1、AKT1、IL-6、VEGFA)與“2.3”中篩選得到的部分核心成分進(jìn)行分子對(duì)接。AKT1與黃芩苷、木犀草素、厚樸酚,木犀草素與白細(xì)胞介素-6(IL-6)、MAPK1,VEGFA與黃芩苷、木犀草素結(jié)合能均小于-5.0 kJ/mol,結(jié)合能絕對(duì)值最大的為VEGFA與木犀草素、黃芩苷,各分子對(duì)接預(yù)測結(jié)合能見表2,預(yù)測結(jié)合位點(diǎn)見圖4。以上結(jié)果間接證明,麻子仁丸活性主要成分可對(duì)核心靶點(diǎn)發(fā)揮調(diào)控作用。
2.6 GO生物功能分析 為進(jìn)一步闡明三味中藥的作用機(jī)制,采用Metascape在線數(shù)據(jù)庫對(duì)交集靶點(diǎn)進(jìn)行生物過程、KEGG分析。分析結(jié)果顯示,生物過程涉及563個(gè)條目,包括對(duì)無機(jī)物的反應(yīng)、對(duì)有害物質(zhì)的反應(yīng)、藥物細(xì)胞應(yīng)答、細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、對(duì)脂多糖的反應(yīng)、對(duì)氧化應(yīng)激的反應(yīng)、對(duì)細(xì)菌源分子的反應(yīng)、激酶活性的正調(diào)控、轉(zhuǎn)移酶活性的正調(diào)控、對(duì)氧化應(yīng)激的細(xì)胞應(yīng)答等。KEGG分析結(jié)果顯示,涉及PI3K-AKT、TNF、HIF-1、IL-17、ErbB等信號(hào)通路。見圖5~6。
3 討論
POI屬中醫(yī)“腸結(jié)”病范疇。結(jié)合近年來臨床證候研究成果過,該病的中醫(yī)病機(jī)考慮為手術(shù)操作所致的絡(luò)脈損傷,氣滯血瘀導(dǎo)致臟腑氣機(jī)失常,腑氣不通,病位于大腸,在臟肝脾。麻子仁(又名火麻仁)中的脂肪油能刺激腸黏膜并促進(jìn)腸分泌,并減少水分的吸收,使蠕動(dòng)加快,從而發(fā)揮瀉下作用,是為君藥。杏仁富含油脂而質(zhì)潤[9],二者配伍起到行氣潤腸通便的作用。大黃、枳實(shí)、厚樸組成小承氣湯輕下熱結(jié)為佐?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究證實(shí)三者均具有促進(jìn)調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)的功能。枳實(shí)提高胃底平滑肌張力,促進(jìn)胃排空;提高小腸峰電活動(dòng),加強(qiáng)平滑肌的收縮強(qiáng)度[10]。莫黎等[11]認(rèn)為枳實(shí)通降顆??纱龠M(jìn)結(jié)直腸腫瘤胃腸道手術(shù)后患者胃腸功能恢復(fù),并對(duì)術(shù)后早期炎性腸梗阻有一定的防治作用。實(shí)驗(yàn)研究表明,大黃素能觸發(fā)機(jī)體內(nèi)乙酰膽堿的釋放,從而促進(jìn)腸道平滑肌收縮及腸道的蠕動(dòng)功能[12]。厚樸皮提取物和厚樸酚可提高小鼠的胃排空率和腸道推進(jìn)率,對(duì)胃腸蠕動(dòng)的積極作用可能與5-羥色胺3受體和M乙酰膽堿受體有關(guān)[13]。3種藥物配伍從而起到破氣除脹、消積導(dǎo)滯的作用。赤芍為我國傳統(tǒng)的活血化瘀類中藥,現(xiàn)代藥理學(xué)證實(shí)赤芍具有抗凝,調(diào)節(jié)缺血性損傷以及微循環(huán),抗氧化、抗炎等作用[14]。配伍以上達(dá)到“治邪氣腹痛,除血痹,破堅(jiān)積”的療效。
3.1 麻子仁丸有效分子治療POI具有多途徑的潛在作用
本研究共篩選麻子仁丸成分88個(gè),POI潛在作用靶點(diǎn)75個(gè)。經(jīng)“活性成分-疾病靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)分析可知,木犀草素、和厚樸酚、厚樸酚、黃芩苷等成分可能發(fā)揮重要作用。
3.1.1 調(diào)控炎癥反應(yīng) 肥大細(xì)胞激活誘導(dǎo)白細(xì)胞浸潤,加速POI的肌層炎癥,是POI發(fā)生的重要機(jī)制[15-16]。木犀草素(Luteolin)抑制肥大細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),并通過作用核因子κB、Toll樣受體(Toll-like Receptor,TLR)4信號(hào)通路,抑制相關(guān)炎癥介質(zhì)的釋放從而發(fā)揮抗炎癥作[17]。和厚樸酚(Honokiol)抑制核因子κB調(diào)節(jié)的炎癥基因產(chǎn)物[如:白細(xì)胞介素(Interleukin,IL)-8、單核細(xì)胞趨化蛋白(Monocyte Chemoattractant Protein,MCP)-1、腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)-α、細(xì)胞間黏附分子(Intercelluar Adhesion Molecule,ICAM)-1和基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinase,MMP)-9等],從而參與抑制炎癥的發(fā)生[18]。黃芩苷通過抑制核因子κB的活性以及其下游相關(guān)的細(xì)胞因子和趨化因子,起抗氧化和減輕受傷組織的氧化應(yīng)激反應(yīng)的作用[19]。
3.1.2 調(diào)控胃腸動(dòng)力 已知環(huán)氧合酶(Cyclooxygenase,COX-2)和類前列腺素的產(chǎn)生是誘導(dǎo)POI的重要機(jī)制。腸道操作可觸發(fā)炎癥轉(zhuǎn)錄因子的快速激活和炎癥介質(zhì)的上調(diào),誘導(dǎo)腸肌層COX-2分子上調(diào),促使胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)能力的降低[20]。厚樸酚及和厚樸酚均可顯著抑制COX-2活性,從而抑制前列腺素生物合成。另外厚樸酚雙向調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)的部分機(jī)制是通過活化Ach和5-羥色胺實(shí)現(xiàn)的。厚樸酚還具有良好的抗菌、抗氧化、緩解急性炎性疼痛的作用[21]。
3.1.3 腸道黏膜損傷 手術(shù)損傷對(duì)腸道屏障造成一定程度上的損壞,并改變腸道通透性,而這一過程將會(huì)促使腸道微生物移位,進(jìn)一步加重微生物群的暴露,激活免疫反應(yīng)。在卵清蛋白誘導(dǎo)的小鼠食物過敏模型中,黃芩苷可促進(jìn)密封蛋白和ZO-1的表達(dá),從而對(duì)腸道黏膜損傷具有保護(hù)作用[22]。
分析以上可得,以上麻子仁丸活性成分可能通過抗炎、抗氧應(yīng)激、調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)、保護(hù)腸黏膜等方面發(fā)揮療效。
3.2 麻子仁丸治療POI具有調(diào)節(jié)多靶點(diǎn)的潛在作用 麻子仁丸與POI共同靶點(diǎn)共75個(gè),PPI網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明MAPK1、AKT1、IL-6、MAPK8、VEGFA等靶點(diǎn)在治療中起關(guān)鍵作用。促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogenactivated Protein Kinase,MAPK)1、MAPK8是MAPK激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的組成部分,MAPK通過控制核因子κB的活化,在炎癥介質(zhì)和酶產(chǎn)生的調(diào)節(jié)中很重要[23]。IL-6是一種多效炎癥介質(zhì),參與中性粒細(xì)胞募集并誘導(dǎo)趨化因子的產(chǎn)生,在急性炎癥反應(yīng)中處于核心地位[24]。IL-6是POI發(fā)病中的主要細(xì)胞因子[25]。蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)1是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶之一,參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和代謝,增殖及遷移,以及血管生成等[26]。血管內(nèi)皮生長因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)A誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖與遷移,在生理病理情況下均對(duì)血管生成及維持血管穩(wěn)定都具有重要意義[27];AKT促進(jìn)VEGF表達(dá),并調(diào)節(jié)內(nèi)皮型一氧化氮合酶磷酸化激活生成一氧化氮,誘導(dǎo)血管再生及血管舒張[26]。
3.3 麻子仁丸治療POI具有調(diào)節(jié)多通路的潛在作用
KEGG分析結(jié)果顯示,涉及PI3K-AKT、HIF-1、ErbB、TNF、IL-17等信號(hào)通路。
3.3.1 潛在作用PI3K-AKT、TNF等通路調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng) 盡管抑制性腎上腺素能神經(jīng)信號(hào)傳遞大多在手術(shù)結(jié)束時(shí)結(jié)束,但POI的炎癥反應(yīng)是造成持續(xù)的胃腸動(dòng)力異常的原因[25],而腸肌層肥大細(xì)胞在腸操作引起的炎癥中起重要作用[16]。磷脂酰肌醇-3-激酶(Phosphatidylinositol-3-Kinase,PI3K)/AKT通過產(chǎn)生脂質(zhì)第二信使調(diào)節(jié)多種生物過程,起著信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用。是控制細(xì)胞生長,遷移,增殖和代謝的重要節(jié)點(diǎn)。在炎癥過程中干擾并促進(jìn)激活NF-κB導(dǎo)致下游炎癥介質(zhì)的表達(dá)[28]。腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor,TNF)是一種多效的細(xì)胞因子,在炎癥及宿主御防、細(xì)胞增殖和生存中發(fā)揮重要作用[29]。TNF-α通過依賴于促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogenactivated Protein Kinase,MAPK)的磷酸化上調(diào)肥大細(xì)胞上ICOSL(可誘導(dǎo)共刺激配體)的表達(dá),從而抑制肥大細(xì)胞脫顆粒[30]。
3.3.2 潛在作用IL-17、ErbB信號(hào)通路調(diào)節(jié)腸黏膜免疫及腸屏障修復(fù) 手術(shù)損傷對(duì)腸道屏障造成一定程度上的損壞,改變腸道通透性。Th17細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-17A,IL-17F、IL-22,它們通過誘導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生抗微生物肽,對(duì)腸黏膜免疫中起著重要作用,還可通過誘導(dǎo)趨化因子聚集炎性細(xì)胞[31]。IL-17在宿主對(duì)抗微生物的防御以及炎癥疾病的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用,并能與促有絲分裂生長因子成纖維細(xì)胞生長因子(Fibroblast Growth Factor,F(xiàn)GF)2協(xié)同刺激腸上皮細(xì)胞增殖和愈合[32]。IL-17C是IL-17家族成員之一,主要由上皮細(xì)胞產(chǎn)生的,可直接促進(jìn)結(jié)腸上皮細(xì)胞緊密連接分子的表達(dá),在維持腸屏障功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用[33]。另外術(shù)后吻合口瘺同樣為重要康復(fù)風(fēng)險(xiǎn)。ErbB家族包括原型成員表皮生長因子(Epidermal Growth Factor,EGF)受體(Receptor,R)/ErbB1以及ErbB2、ErbB3、ErbB4[34]。EGFR刺激增殖并減少細(xì)胞因子誘導(dǎo)的凋亡,并促進(jìn)傷口愈合[35];已知COX-2在腸上皮細(xì)胞和固有層(肌層)白細(xì)胞中均有表達(dá),炎癥介質(zhì)(如TNF)激活ErbB4,并由PI3K/AKT途徑介導(dǎo)進(jìn)而促進(jìn)腸上皮細(xì)胞COX-2的表達(dá),與腸肌層中COX-2減弱胃腸動(dòng)力不同[20],COX-2還可促進(jìn)結(jié)腸上皮細(xì)胞生長及存活,在損傷后保護(hù)、修復(fù)黏膜功能方面起著重要作用[36]。以上矛盾的結(jié)果解釋了非甾體抗炎藥(Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs,NSAIDs)雖能減輕術(shù)后炎癥及腸梗阻的發(fā)生,但同時(shí)增加了術(shù)后吻合口瘺的風(fēng)險(xiǎn)。
3.3.3 潛在調(diào)節(jié)HIF-1、PI3K/AKT信號(hào)通路調(diào)節(jié)血管再生、腸道微循環(huán) 腸道操作誘導(dǎo)的局部炎癥反應(yīng)是POI重要發(fā)病機(jī)制,腹腔手術(shù)引起的組織缺血、缺氧是炎癥發(fā)展的重要因素。缺氧誘導(dǎo)因子(Hypoxia-inducible Factor,HIF)-1作為PI3K/AKT通路的下游信號(hào),與環(huán)境中的氧氣濃度密切相關(guān)。大多數(shù)促血管生成因子(VEGF,TNF-α和IL-6等)和促血管生成酶(誘生型一氧化氮合酶、MMP-9和COX-2)受HIF-1調(diào)節(jié)[37]。
綜上所述,麻子仁丸治療POI的潛在機(jī)制可能與抗炎,調(diào)節(jié)恢復(fù)損傷、腸道微循環(huán)、調(diào)節(jié)腸黏膜免疫、促進(jìn)胃腸動(dòng)力有關(guān)。本研究采用分子對(duì)接方法對(duì)核心靶點(diǎn)與關(guān)鍵成分進(jìn)行對(duì)接驗(yàn)證,間接證實(shí)了本研究預(yù)測的可靠以及準(zhǔn)確性。本研究的不足之處為設(shè)定中藥有效成分篩選條件(OB≥30%,DL≥0.18)合理性有待證實(shí)。中藥藥效成分大多生物利用度低,可經(jīng)腸道菌群相互作用,促進(jìn)吸收進(jìn)而調(diào)節(jié)人體相關(guān)功能。除此之外,腸道菌群對(duì)POI的啟動(dòng)免疫、腦-腸互動(dòng)、炎癥、調(diào)節(jié)腸道內(nèi)分泌、生物屏障等方面起著重要作用,因此腸道菌群對(duì)干預(yù)POI有著廣泛的研究前景,有待進(jìn)一步深入研究。
參考文獻(xiàn)
[1]Stakenborg N,Gomez-Pinilla PJ,Boeckxstaens GE.Postoperative Ileus:Pathophysiology,Current Therapeutic Approaches[J].Handb Exp Pharmacol,2017,239:39-57.
[2]Bragg D,El-Sharkawy AM,Psaltis E,et al.Postoperative ileus:Recent developments in pathophysiology and management[J].Clin Nutr,2015,34(3):367-376.
[3]Harnsberger CR,Maykel JA,Alavi K.Postoperative Ileus[J].Clin Colon Rectal Surg,2019,32(3):166-170.
[4]Stakenborg N,Gomez-Pinilla PJ,Boeckxstaens GE.Postoperative Ileus:Pathophysiology,Current Therapeutic Approaches[J].Handb Exp Pharmacol,2017,239:39-57.
[5]Venara A,Neunlist M,Slim K,et al.Postoperative ileus:Pathophysiology,incidence,and prevention[J].J Visc Surg,2016,153(6):439-446.
[6]熊周芳.麻仁軟膠囊藥理分析和合理應(yīng)用解析[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué),2016,22(22):10-11.
[7]王德明.麻仁丸抗腹部手術(shù)后腹腔粘連作用的研究[J].藥學(xué)進(jìn)展,2000,24(1):45-47.
[8]李秀榮,李慧杰,楊梅.麻子仁丸加減方治療阿片類藥物所致便秘[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2012,18(22):312-314.
[9]范海洲.淺談杏仁的藥性及功效[J].湖北中醫(yī)雜志,2016,38(5):67-68.
[10]王梁鳳,柳小莉,李慧婷,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的枳實(shí)揮發(fā)油治療慢性傳輸型便秘的機(jī)制研究[J].中國中藥雜志,2020,45(8):1909-1917.
[11]莫黎,何永恒,康安定,等.枳實(shí)通降顆粒對(duì)結(jié)直腸腫瘤患者術(shù)后胃腸功能恢復(fù)及術(shù)后早期炎性腸梗阻防治作用的雙中心前瞻性研究[J].中醫(yī)雜志,2017,58(20):1760-1763.
[12]趙旭龍.大黃、厚樸和枳實(shí)治療腸梗阻的系統(tǒng)藥理學(xué)研究[D].大連:大連理工大學(xué),2019.
[13]巢蕾,曹雨誕,陳佩東,等.厚樸對(duì)胃腸動(dòng)力障礙作用的研究[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2018,15(13):31-34.
[14]陸小華,馬驍,王建,等.赤芍的化學(xué)成分和藥理作用研究進(jìn)展[J].中草藥,2015,46(4):595-602.
[15]Peters EG,De Jonge WJ,Smeets BJ,et al.The contribution of mast cells to postoperative ileus in experimental and clinical studies[J].Neurogastroenterol Motil,2015,27(6):743-749.
[16]Tsuchida Y,Hatao F,F(xiàn)ujisawa M,et al.Neuronal stimulation with 5-hydroxytryptamine 4 receptor induces anti-inflammatory actions via α7nACh receptors on muscularis macrophages associated with postoperative ileus[J].Gut,2011,60(5):638-647.
[17]Nabavi SF,Braidy N,Gortzi O,et al.Luteolin as an anti-inflammatory and neuroprotective agent:A brief review[J].Brain Res Bull,2015,119(Pt A):1-11.
[18]Rauf A,Patel S,Imran M,et al.Honokiol:An anticancer lignan[J].Biomed Pharmacother,2018,107:555-562.
[19]Dinda B,Dinda S,DasSharma S,et al.Therapeutic potentials of baicalin and its aglycone,baicalein against inflammatory disorders[J].Eur J Med Chem,2017,131:68-80.
[20]Schwarz NT,Kalff JC,Türler A,et al.Prostanoid production via COX-2 as a causative mechanism of rodent postoperative ileus[J].Gastroenterology,2001,121(6):1354-1371.
[21]Zhang J,Chen Z,Huang X,et al.Insights on the Multifunctional Activities of Magnolol[J].Biomed Res Int,2019,2019:1847130.
[22]Bae MJ,Shin HS,See HJ,et al.Baicalein induces CD4(+)Foxp3(+) T cells and enhances intestinal barrier function in a mouse model of food allergy[J].Sci Rep,2016,6:32225.
[23]Zhang YX,Wang L,Xiao EL,et al.Ginsenoside-Rd exhibits anti-inflammatory activities through elevation of antioxidant enzyme activities and inhibition of JNK and ERK activation in vivo[J].Int Immunopharmacol,2013,17(4):1094-1100.
[24]Mihara M,Hashizume M,Yoshida H,et al.IL-6/IL-6 receptor system and its role in physiological and pathological conditions[J].Clin Sci(Lond),2012,122(4):143-159.
[25]Boeckxstaens GE,de Jonge WJ.Neuroimmune mechanisms in postoperative ileus[J].Gut,2009,58(9):1300-1311.
[26]Abeyrathna P,Su Y.The critical role of Akt in cardiovascular function[J].Vascul Pharmacol,2015,74:38-48.
[27]Matsumoto K,Ema M.Roles of VEGF-A signalling in development,regeneration,and tumours[J].J Biochem,2014,156(1):1-10.
[28]Pompura SL,Dominguez-Villar M.The PI3K/AKT signaling pathway in regulatory T-cell development,stability,and function[J].J Leukoc Biol,2018,103(6):29357116.
[29]Kalliolias GD,Ivashkiv LB.TNF biology,pathogenic mechanisms and emerging therapeutic strategies[J].Nat Rev Rheumatol,2016,12(1):49-62.
[30]Gao Y,Xu B,Zhang P,et al.TNF-α Regulates Mast Cell Functions by Inhibiting Cell Degranulation[J].Cell Physiol Biochem,2017,44(2):751-762.
[31]Yasuda K,Takeuchi Y,Hirota K.The pathogenicity of Th17 cells in autoimmune diseases[J].Semin Immunopathol,2019,41(3):283-297.
[32]Song X,Dai D,He X,et al.Growth Factor FGF2 Cooperates with Interleukin-17 to Repair Intestinal Epithelial Damage[J].Immunity,2015,43(3):488-501.
[33]Gu C,Wu L,Li X.IL-17 family:cytokines,receptors and signaling[J].Cytokine,2013,64(2):477-485.
[34]Wang Z.ErbB Receptors and Cancer[J].Methods Mol Biol,2017,1652:3-35.
[35]Frey MR,Brent Polk D.ErbB receptors and their growth factor ligands in pediatric intestinal inflammation[J].Pediatr Res,2014,75(1-2):127-132.
[36]Frey MR,Hilliard VC,Mullane MT,et al.ErbB4 promotes cyclooxygenase-2 expression and cell survival in colon epithelial cells[J].Lab Invest,2010,90(10):1415-1424.
[37]Xie Y,Shi X,Sheng K,et al.PI3K/Akt signaling transduction pathway,erythropoiesis and glycolysis in hypoxia(Review)[J].Mol Med Rep,2019,19(2):783-791.
(2020-10-09收稿 本文編輯:王明)