基于网络药理学探讨鸡血藤抗结直肠癌作用机制

摘要：目的 运用网络药理学这一研究方法，探究鸡血藤抗结直肠癌的作用机制。方法 鸡血藤的化学成分依托TCMSP数据库开展活性成分的系统性筛选工作，其中把口服生物利用度（OB）不低于30%且类药物性（DL）不低于0.18设定为纳入活性成分的必要条件，首先，借助GeneCards、Drugband和OMIM数据库平台，搜集结直肠癌的疾病靶点，接着采用Veney分析方法筛选出各因素共有的作用靶点。运用Cytoscape软件，构建鸡血藤活性成分与其靶点相互作用的图谱架构，解析其抗结直肠癌的核心调控网络，评估鸡血藤的各个活性成分对结直肠癌治疗潜力。然后，利用STRING数据库构建蛋白质互作网络的数据基础，并依托Cytoscape软件实现该网络的可视化呈现及交互式探索分析。最后，基于DAVID数据库对结直肠癌靶点进行GO功能与KEGG通路富集分析。结果 在鸡血藤中发现了24个具有显著生物活性的关键成分，并预测到51个可能的抗结直肠癌作用靶点，如ADH1B、IL10、TNF、RELA、JUN、PTGS2、ESR2、CASP9、GSK3B、TP53等。鸡血藤治疗结直肠癌主要富集于MAPK、PI3K-Akt、乙型肝炎、癌症通路等信号通路。结论 本研究发现，鸡血藤活性成分（如常春藤素、刺芒柄花素、β-谷甾醇）可能通过多靶点调控（ADH1B、IL10、TNF、RELA、JUN）及多通路协同（MAPK、PI3K-Akt信号通路，乙型肝炎与癌症相关通路），发挥抗结直肠癌作用。

关键词：结直肠癌；鸡血藤；网络药理学

《2022年全球癌症统计报告(GLOBOCAN2022)》显示,结直肠癌年龄标化发病率高达18.4/10万,死亡率高达8.1/10万,分别位于全球癌症第三和第二顺位[1]。结直肠癌目前已成为全球范围内发病率最高的恶性肿瘤之一,它对人民群众的生命安全带来严重威胁，造成了巨大的疾病负担。由于结直肠癌发病隐匿、疾病自然史较长且清晰、诊断时间对预后效果和治疗成本影响较大[2]，因此寻找新的治疗手段极其重要。中医药在治疗癌症上具有独特优势，能够阻止肿瘤扩散，降低手术副作用，增强身体免疫力，从而改善病人的症状[3]。有关研究表明，中药鸡血藤有抗氧化[4]、抗炎[5]、抗病毒[6]等功能，同时也愈来愈多研究表明鸡血藤能够在抗肿瘤过程中发挥重要作用[7，8]。

网络药理学是基于“疾病-基因-靶点-药物”相互作用网络进行系统分析的新型学科，其主要围绕系统生物学和生物网络，构建和解析药物及治疗对象之间的分子关联规律，是一门阐述疾病与药物之间相互作用机制的新兴学科[9]。因此，本研究通过利用网络药理学的技巧和策略，深入探讨鸡血藤治疗结直肠癌的有效成分、潜在靶点及可能的作用机制，从而为其作为治疗癌症的补充药物的研究提供了理论支持。

1 材料与方法

 鸡血藤活性成分筛选及生物靶点确定

登录中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）,对鸡血藤的活性化合物开展系统性筛选与分析。以药代动力学特性与药物设计原理为指导，设定以下筛选标准：1）口服生物利用度（OB）≥30%，确保成分具有良好的肠道吸收特性；2）类药性指数（DL）≥0.18，保证化合物具备成药潜力。通过该平台获取符合标准的活性成分及其相应靶点蛋白数据，为后续网络药理学分析奠定基础。通过访问Uniprot蛋白质数据库，系统获取基因与蛋白质之间的标准化对应关系，在数据库中设定筛选条件为"reviewed"（已审编）和"human"（人类来源），确保数据的可靠性；随后通过Excel的VLOOKUP函数建立蛋白质与其编码基因的精确匹配关系，对靶标蛋白及其关联基因进行多维度系统性分析，明确两者在功能与调控机制上的相互作用。

 鸡血藤“有效活性成分-靶点”网络的构建

将鸡血藤中有关的活性化合物（以标准化简称表示）及其对应靶点基因整理为结构化数据，导入Cytoscape平台，分别设置中药、活性成分和靶点基因为网络节点，相互作用关系为连接边。运用软件内置布局算法优化网络拓扑结构，通过节点颜色/大小区分不同元素类别，最终生成多层次互作关系图谱。

 药物-疾病共同靶点 PPI网络构建及可视化网络分析

通过R语言实现的Venn图动态可视化工具，系统识别鸡血藤活性成分与相关疾病在分子水平上鉴定共有作用靶点，并将交集靶点导入STRING数据库，利用其工具分析靶点间的蛋白质相互作用关系，使用Cytoscape 3.10.0软件工具生成“中药-活性成分-靶基因-疾病”的多维交互模型，完成关键靶点的可视化及拓扑参数分析。

 GO基因功能的注释以及KEGG通路的集聚分析

先将目标蛋白导入DAVID数据库，随后分别启动：基因本体（GO）功能富集分析模块，以识别其生物学过程、负责功能及细胞组分；京都百科全书（KEGG）通路富集分析模块，探索其参与的代谢及信号转导网络。首先将靶蛋白信息导入系统，通过参数配置，将基因标识符定义为“Gene Symbol”格式且限定分析物种为人类（Homo sapiens）；随后获取并系统整理基因功能富集分析结果及相关信号通路数据；最终通过微生信在线分析平台对所得数据进行可视化处理与展示。

2 结果

2.1 鸡血藤有效活性化合物及靶点

经过小分子靶点预测数据库筛选，得鸡血藤有效成分共24个，其对应143个相关靶点和135个靶基因。代表性活性化合物见表1。

表1  鸡血藤有效活性成分

2.2 鸡血藤“有效活性成分-靶点”网络图

通过Cytoscape3.10.0软件导入经筛选得到的24种活性化学成分及相对应的作用靶点，绘制出鸡血藤“有效活性成分-靶点”网络图，见图1。

图1  “药物-成分-靶点”相互作用网络图

注：橙色圆形为靶点，黄色菱形为鸡血藤活性成分

2.3 鸡血藤-结直肠癌共同靶基因预测结果

通过Gene cards、Drug bank和OMIM网站检索得到结直肠癌相关基因1273个。通过Venny2.1.0绘制Venn图，见图2，获得ADH1B、PTGS1、RXRA、FGFR4、PIK3CG等51个疾病和药物的交集靶点。

图2  鸡血藤治疗结直肠癌相关靶点交集

2.4 PPI网络的建立及可视化网络分析

进入STRING数据库，将获得的51个药物疾病交集靶点导入该数据库进行下一步研究，构建得到蛋白质相互作用网络图，见下图3A，该蛋白质会做网络共包含51个节点和695条相互作用边，节点平均度值（k）为27.3。网络聚类指数达到0.812，显著高于预期随机网络的282条边基准值（p＜1.0x10-16），表明该蛋白质互作网络具有高度有序的拓扑结构，同时，与预期的蛋白质相互作用相比，具有显著增加，且所有的蛋白质之间都具有紧密联系，没有散在的孤立节点。将所得PPI网络导入到Cytoscape3.10.0，可得到PPI可视化网络，见下图3B，其中靶点对应的圆形直径越大，表明其与其他靶点的相关性越明显，最后再通过数据处理得到了五个关键蛋白质，分别是AKT1、TP53、MYC、GSTP1和JUN，提示鸡血藤中有效化合物针对治疗结直肠癌的主要作用靶点可能为这些关键蛋白质。

图3  鸡血藤治疗结直肠癌潜在靶点的 PPI 网络图（A）和可视化网络（B）

2.5 药物疾病共同靶点 GO 基因功能注释和 KEGG通路富集

借助DAVID数据库平台，我们针对筛选出的51个关键靶点展开了基因本体（GO）功能注释及KEGG通路富集分析。研究揭示，这些靶点广泛参与了1548种生物学进程、75种细胞组分以及141种分子功能。选取各分类中显著性最高的前十个条目绘制柱状图（图4）。分析表明，鸡血藤可能通过调控外源刺激响应、抑制细胞凋亡、促进基因表达等生物学过程发挥治疗作用；在细胞定位上主要与核质、Bc1-2蛋白复合体及线粒体相关；其分子功能主要体现在蛋白互作、生长因子及细胞因子活性等方面。

在KEGG分析中，我们一共鉴定出了130条相关通路，经过仔细筛选，最终选定了其中最为关键的20条通路进行可视化展示处理，如（图5）。这些通路主要包括MAPK信号转导途径、P13K-Akt信号级联反应以及IL-17信号传导系统等，提示鸡血藤可能通过这些信号通路抑制结直肠癌的发展，从而起到治疗作用。

图4  GO富集分析结果

图5  KEGG富集分析结果

结直肠癌癌组织中存在多条信号通路，其中最重要的一条信号通路为 IL-17 信号通路，IL-17a 作为 IL-17 家族重要一员,主要通过促进促炎症反应、 促进肿瘤增殖及肿瘤血管的生成、激活和增强调节性T细胞的免疫抑制作用间接导致肿瘤的生长和发展等过程发挥重要作用，从而对肝癌的发生和发展起调控作用[10]。同时据多种研究发现，PI3K-AKT 作为多种抗癌药物的主要信号通路，与多种恶性肿瘤的发生、发展、浸润和转移等过程密切相关[11]。此外，TNF-α 通过诱导肿瘤干细胞维持其存活，高增殖状态的肿瘤干细胞增加了在DNA复制阶段突变的可能[12]。基于上述数据库分析，鸡血藤中识别出的关键靶点被视为治疗结直肠癌的潜在重要因素，这些靶点可能通过多条信号通路的协同作用，构建复杂的调控网络，进而实现其抗癌的生物学效应。

本研究采用网络药理学方法，全面解析了鸡血藤在抗结直肠癌方面的多组分协同作用机制。研究结果表明，鸡血藤通过多活性成分、多作用靶点和多信号通路的网络调控模式发挥抗肿瘤效应，初步明确了其关键作用靶点及相关分子机制，为临床应用提供了理论支撑。但需指出，关于鸡血藤活性成分对特定信号通路的调控作用及其在结直肠癌病理过程中的具体机制，仍需通过深入的实验研究加以验证和完善。

参考文献：

[1]姚一菲,孙可欣,郑荣寿.《2022全球癌症统计报告》分析解读:中国与全球对比[J].中国普外基础与临床杂志,2024,07(24):1-12.[2][2]湛浩然,苏宇,张溪竹,等.结直肠癌筛查卫生经济学评价研究进展[J].中华肿瘤防治杂 志,2024,31(07):442-452.[3]Qi F,Zhao L,Zhou A,et al.The advantages of using traditional Chinese medicine as an adjunctive therapy in the whole course of cancer treatment instead of only terminal stage of cancer.Biosci Trends,2015,9(1):16-34.[4]张夏辉.鸡血藤中黄酮类化合物提取及抗氧化性的研究[D].南宁:广西科技学,2013.[5]马德思,王竹梅,马爱英等.鸡血藤抗炎作用的实验研究[J].中药药理与临床,1985(20):149-150[6]庞佶,郭金鹏,金敏,谌志强,王新为,邱志刚,李君文.鸡血藤提取物的抗肠道病毒作用[J].解放军预防医学杂志,2009,27(04):243-246.[7]杨国旺,高珊,富琦,等.鸡血藤黄酮类有效部位通过 CKI 途径对人肺腺癌细胞 A549 细胞周期的影响[J].中华中医药杂志,2012,27(12):3217[8]王妮佳.中药鸡血藤药效物质基础及抗宫颈癌作用机制研究[D].沈阳:辽宁中医药大学,2019.[9]牛明,张斯琴,张博等.《网络药理学评价方法指南》解读[J].中草药,2021,52(14):4119-4129.[10]吴共发,赖剑龙,刘钰君,等.结直肠癌组织中肿瘤相关中性粒细胞和IL-17a的临床病理意义[J].中南医学科学杂志,2023,51(04):528-531.[11]李中辉,董旺,陈敏,等.大黄素下调ILK/PI3K/Akt信号通路抑制结肠癌CACO-2细胞增殖的机制研究[J].今日药学,2020,30(02):116-120.[12]刘尧,彭方兴.TNF-α在结直肠癌中的表达及其作用[J].医学信息,2020,33(10):40-44.作者简介：唐文怡（2002—），女，汉族，广西北海人；罗家惠（1986—），通讯作者，女，汉族，广西北流人，医学硕士，主管药师，研究方向为生理学、病理生理学、肿瘤药理学。

基金项目：大学生创新创业（S202410598227）；广西医科大学“未来学术之星”基金（WLXSZX24129）；广西壮族自治区中医药自筹经费科研课题（GXZYK20220591）。