基于⽹络药理学和分⼦对接探索葛根汤治疗PCOS机制研究

摘要 目的：依托网络药理学和分子对接策略，初步探究经典方剂葛根汤治疗多囊卵巢综合征（polycystic ovary syndrome, PCOS）的潜在活性成分、作用靶点及分子机制，为其临床运用与后续研究提供理论依据。方法：利用TCMSP数据库获取葛根汤中葛根、麻黄、桂枝、生姜、甘草、白芍、大枣的活性成分（OB≥30%,DL≥0.18）及其作用靶点。PCOS相关疾病靶点分别从NCBI和GeneCards数据库中获取，取二者交集作为葛根汤干预PCOS的潜在作用靶点。借助Cytoscape软件构建“药物-活性成分-靶点”互作网络；利用STRING平台建立蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络并识别核心靶点。随后，通过微生信在线工具对共有靶点开展GO功能注释及KEGG通路富集分析。最后，运用AutoDock Vina软件对关键活性成分与核心靶点进行分子对接验证。结果：共筛选出葛根汤活性成分126个，对应靶点237个，与PCOS相关靶点（5590个）交集后获得183个共同靶点。PPI网络分析显示AKT1、ALB、TNF、IL6、TP53等为核心靶点。GO富集分析涉及脂多糖反应、异物刺激反应、类固醇激素反应等生物过程。KEGG富集分析显示，相关通路主要集中于脂质与动脉粥样硬化及糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路等。分子对接结果则表明，槲皮素、山柰酚、木犀草素等主要活性成分与AKT1、TNF等关键靶点亲和力良好。综上，葛根汤治疗PCOS的潜在机制可能为：经由上述多种活性成分，协同调控AKT1、TNF、IL6等核心靶点，进而干预脂质与动脉粥样硬化、AGE-RAGE等多条信号通路，最终发挥疗效。本研究初步阐明葛根汤治疗PCOS具有多成分、多靶点、多通路的特点，为该方的临床合理应用及后续深入探索提供了理论参考。

关键词：多囊卵巢综合征，葛根汤，网络药理学，分子对接，机制

前言

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是育龄女性高发的内分泌代谢紊乱疾病，核心特征为高雄激素血症、持续性无排卵及卵巢多囊样改变[1]，临床多见月经异常、痤疮、多毛、不孕、肥胖、胰岛素抵抗等症状[2]。该病育龄女性患病率为 5%~10%，我国患病率达6.05%，在女性不孕病例中占比13.69%，且近年年轻化发病趋势愈发显著。

目前PCOS病因尚未明确，普遍认为是遗传与环境因素共同作用所致，社会心理因素也参与疾病发生发展[3]。临床常规治疗以改善胰岛素抵抗、降低雄激素、促进排卵为核心，主要包括药物、生活方式干预、心理疏导等手段，常用西药存在不良反应多、易产生依赖、远期疗效不佳等问题[4-5]。相较于西药，中医药治疗 PCOS 疗效稳定、副作用少、持久性强，具备独特临床应用优势[6]。

中医无PCOS专属病名，根据其闭经、不孕等症状，可归属于妇科杂病范畴。肥胖型PCOS患者多因嗜食肥甘厚味滋生痰湿，阻滞冲任胞宫，是临床主要证型之一。经典经方葛根汤源自《伤寒论》，可温中助阳、通经活络，契合痰湿瘀阻型 PCOS 的病机特点，临床应用优势显著，但该复方治疗PCOS的具体物质基础与作用机制尚未阐明[7-9]。

网络药理学依托系统生物学理念，通过构建“成分-靶点-通路”网络解析中药复方多成分、多靶点的作用特点，与中医药整体治疗思想高度契合，是中药机制研究的新兴有效手段[10-11]。因此，本研究拟采用网络药理学联合分子对接技术，探究葛根汤治疗 PCOS 的潜在活性成分与作用机制，为临床应用及后续深入研究提供理论依据。

2．方法和材料

2.1葛根汤的活性成分和靶点获取

中药系统药理学数据库与分析平台是一个专用于研究中药作用机制的系统药理学平台。检索葛根汤的组成药材，选取葛根、麻黄、桂枝、生姜、甘草、白芍、大枣七味药材，设定口服生物利用度（oral bioavailability，OB）≥30%和类药性（drug likeness，DL）≥0.18为条件，筛选方中候选活性化合物，筛选出活性成分，并获取每个成分的相关靶点。

2.2 PCOS相关靶基因的获取

通过在美国国家生物技术信息中心（NCBI, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）、Genecards（https://www.genecards.org/）[11]中分别以“Polycystic ovary syndrome”和“homo sapiens”为检索词进行搜索，获得PCOS相关基因。经去重后，最终共获得5590个基因。

2.3 葛根汤治疗PCOS的潜在靶点

将葛根汤的靶点与PCOS相关靶点通过维恩图（http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）进行交集分析。这些共同靶点即为葛根汤治疗PCOS的靶基因。

2.4构建“药物-活性成分-靶点”网络

我们将化学成分与靶点的关系数据导入Cytoscape 3.7.1软件，并构建了“药物-活性成分-靶点”的调控网络图。

2.5 蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络构建

我们将交集基因导入STRING数据库（http://string-db.org/cgi/input.pl）[12]，并将物种定义为“Homo sapiens”，以构建PPI网络。数据以制表符分隔值（TSV）格式保存。使用Cytoscape 3.7.1绘制并分析相互作用网络。

2.6 富集分析

应用微生信在线工具对共同靶点进行GO和KEGG通路富集分析。物种限定为“智人”（Homo sapiens）。选取P < 0.05的项目进行进一步研究。

2.7 分子对接

通过分子对接进一步研究核心靶蛋白与主要活性成分之间的可能相互作用。蛋白质晶体结构取自RCSB PDB数据库（http://www.pdb.org/）。借助PyMol与AutoDock 1.5.6，对蛋白构象实施预处理，步骤包括脱除配体与水分子、添加氢原子、优化氨基酸侧链及计算电荷分布。活性成分的三维结构自TCMSP数据库获取，并经Chem3D软件执行能量最小化处理。将处理后的蛋白与配体文件统一转成PDBQT格式，随后运用AutoDock Vina进行分子对接模拟，最后采用Discovery Studio 2019对所得结合模式进行可视化分析。

3.结果

3.1 葛根汤的主要活性成分

基于OB≥30%和DL≥0.18，从TCMSP数据库共获得葛根汤的活性成分126个。

3.2 葛根汤治疗PCOS的靶点

基于TCMSP数据库共获得葛根汤的237个靶点，从NCBI、Genecards数据库获得KOA相关靶点5590个。最终获得葛根汤治疗PCOS的靶点183个，如图1所示。

图1 葛根汤治疗PCOS靶点的维恩图

3.3 “药物-活性成分-靶点”网络分析

利用Cytoscape软件构建“药物-活性成分-靶点”网络。本研究从TCMSP数据库共获得葛根汤的126个活性成分，药物与成分，成分与靶点的关系如图2所示，紫色节点代表药物，绿色节点代表活性靶点，粉色节点代表成分。边表示活性成分与靶点和药物之间的关联关系，充分体现了葛根汤多成分、多靶点的作用特点（图2）。

图2 药物-活性成分-靶点网状图

3.4 PPI网络

借助STRING平台，基于183个靶点构建初始PPI网络（图3）。该网络由183个节点与4037条边组成，平均节点度值为44.1，局部聚类系数为0.645。其中，节点大小反映靶点连接度（度值越大则节点越大），边宽则对应结合分数的高低；边越粗，结合分数值越大。节点代表蛋白质，边代表蛋白质之间的相互作用关系。度值较大的蛋白质在整个网络中发挥关键作用，按度值排名前五的蛋白质如下：AKT1，ALB，TNF，IL6，TP53。

图3 PPI网络

3.5 富集分析

通过GO富集分析共获得5191个GO条目，其中包含生物过程条目4312个、细胞组分条目329个（图6b）和分子功能条目550个。

图4.富集分析. A.GO分析.B.KEGG通路分析

3.6 分子对接

为进一步阐明经典方剂葛根汤治疗PCOS的作用机制与科学内涵，本研究选取山柰酚、槲皮素、木犀草素等关键活性成分，与AKT1、IL-6、TNF等重要靶点进行分子对接。配体-受体结合能是衡量二者结合亲和力的重要参数，结合能越低，所形成的复合物构象越稳定。通过对上述重要成分与靶点的对接结果分析，验证了其相互作用能力。以结合能≤0 kcal/mol作为标准，低于-5kcal/mol 表示结合良好[13]。根据结果，葛根汤关键的主要成分与重要靶点的结合自由能均小于−5.0 kcal/mol。结合能和RMSD的热图如图5所示。这表明葛根汤的关键活性成分与关键靶点结合良好，同时也验证了本研究结果的可靠性。此外，排名前3的最稳定构象为：Luteolin，Quercetin，Kaempferol和AKT1（图6）。氢键、范德华力和Pi-烷基是主要的相互作用形式。

图5. 结合能（A）和RMSD（B）的热图

图 6. AKT1与不同配体的构象

4.讨论

PCOS是内分泌代谢紊乱性复杂疾病，临床西药治疗存在毒副作用明显、易产生药物依赖等弊端。而中医药凭借整体、多靶点的调控优势，在PCOS治疗中优势突出。经典经方葛根汤治疗PCOS疗效显著、安全性高，可有效改善患者月经周期、排卵功能与生殖激素水平，在调节糖脂代谢、抗炎、抗氧化、提升子宫内膜容受性及临床妊娠率等方面效果确切，优于部分常规西药，但其具体作用机制尚未明确[14-15]。为此，本研究采用网络药理学联合分子对接技术，系统探究葛根汤治疗PCOS的物质基础与分子机制，为其临床应用提供科学依据。

本研究筛选出葛根汤126种活性成分，其中槲皮素、山柰酚、木犀草素等黄酮类成分为核心活性成分，也是方中多味药材的共有有效成分，体现了中药复方多成分协同作用的特点。此类黄酮类成分也是诸多中药复方治疗PCOS的共性核心物质，具备抗炎、抗氧化、改善胰岛素抵抗、调节激素水平、抑制卵巢颗粒细胞凋亡等药理活性，是葛根汤发挥药效的重要物质基础[6,16]。

PPI网络分析筛选出AKT1、TNF、IL6、TP53等核心靶点。其中AKT1为PI3K/AKT通路核心分子，调控细胞代谢与凋亡，是改善PCOS卵巢损伤的关键靶点；TNF、IL6等炎症因子介导PCOS慢性低度炎症反应，是本病重要致病靶点，与现有相关研究结论一致，验证了本靶点预测的合理性[17]。KEGG及GO分析结果显示，相关靶点主要富集于AGE-RAGE、脂质代谢等通路，参与类固醇激素调节、脂多糖反应等生物过程，与PCOS高雄激素血症、胰岛素抵抗、代谢紊乱的核心病理特征高度契合[1,2]。

分子对接结果证实，葛根汤核心黄酮类成分与AKT1、TNF等关键靶点结合亲和力良好，可形成稳定结合构象，与同类复方研究结果相符，有效验证了网络药理学的预测结论[18]。

本研究证实葛根汤通过“多成分-多靶点-多通路”协同调控炎症反应、胰岛素抵抗与激素代谢，发挥治疗PCOS的作用。本研究为数据库模拟分析，存在一定局限性，后续需结合体内外实验、成分定量检测技术进一步验证，完善其作用机制研究，为临床应用及新药研发提供支撑。

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1基金项目：2025年江西省卫⽣健康委科研项⽬（项目编号：202611296）；

作者简介：郭小玲（1976-），女，江西萍乡人，副主任药师，本科，研究方向为医院药学。

*通讯作者：钟天仕（1974-），男，江西萍乡人，主治医师，本科，研究方向为肿瘤学。