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基于整合药理学平台探究滋补脾阴方药防治轻度认知功能障碍的物质基础与作用机制

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2022年4月21日发(作者:恒生医院)

2018第二十卷第四期 ★vo1.20 No.4 

基于整合药理学平台探究滋补脾阴方药防治 

轻度认知功能障碍的物质基础与作用机制六 

周 雯 ,战丽彬 

(1.南京中医药大学基础医学院南京210023; 

2.南京中医药大学中医脾藏象现代研究实验室南京210023) 

摘 要:目的:探讨滋补脾阴方药防治轻度认知功能障碍的物质基础与作用机制。方法:利用整合药理学 

平台,检索查询滋补脾阴方药l2味中药的活性成分、药物靶标,以及轻度认知功能障碍的疾病靶标,共同构建 

“滋补脾阴方药一中药材一化学成分一核心靶标一关键通路”的可视化网络并进行网络分析。结果:平台筛选出滋 

补脾阴方药687种活性成分,主要为苷类、糖类、醇类;及595个治疗轻度认知功能障碍的关键靶标,包括羟酰辅 

酶A脱氢酶三功能多酶复合物亚基OL(HADHA)、羟酰一CoA脱氢酶(HADH)、NAD(P)依赖类固醇脱氢酶样 

(NSDHL)等。GO和KEGG富集分析显示这些关键靶标主要定位于细胞质、线粒体,最常见的分子功能是ATP 

结合、蛋白结合等,并参与嘌呤代谢、核苷酸代谢、碳代谢、碳水化合物代谢等通路。结论:通过该平台能够预测 

出滋补脾阴方药防治轻度认知功能障碍的关键靶标及参与的相关通路,为进一步深入揭示其作用机制奠定了 

良好基础。 

关键词:整合药理学 滋补脾阴方药 轻度认知功能障碍

doi:10.1l842/wst.2018.04.003 中图分类号:R2—031 

物质基础作用机制 

文献标识码:A 

轻度认知功能障碍(Mild cognitive impairment, 

MCI)是由一个或多个认知领域(包括记忆力,注意力, 

执行功能,语言或视觉空间能力)受损而定义 ,它作 

和记忆能力,并具有显著的神经保护作用 ,但其作 

用的物质基础尚未清晰阐明。 

作为药理学研究的新领域,整合药理学 

(integrative pharmacology,IP),是研究多成分药物与机 

为痴呆的前驱阶段,发展为痴呆的几率明显增加,最新 

研究表明MC1年龄大于65岁的患者随访2年累积痴呆 

发生率为14.9%(31。一旦痴呆形成,必然给患者、家庭 

和社会带来极大的痛苦和负担。现有药物在一定程度 

上能控制和缓解MCI症状,但治疗效果并不理想,因此 

寻找高效药物以延缓并控制MCI的发生发展具有重要 

的社会意义。滋补脾阴方药由人参,山药,茯苓,白芍, 

丹参,白扁豆,莲子,石菖蒲,远志,檀香,陈皮,甘草12 

味中药组成,课题组前期研究发现该方可以改善学习 

收稿日期:2018—03—18 

体相互作用及其整合规律和作用原理的一门学科 。 

整合药理学不仅可以被广泛应用到中药方剂药效物质 

基础、作用机制、配伍规律等方面,以促进中药现代研 

究水平,而且,可以探索多成分组合药物的研究方法, 

为开创中西医统一的新医药学奠定基础 。因此,利 

用整合药理学平台,探究滋补脾阴方药防治轻度认知 

功能障碍的物质基础与作用机制,不仅有助于解决筛 

选物质基础时间周期长的问题,还有助于解决探寻作 

用机制时单靶局限性问题,便于探究滋补脾阴方药的 

主要活性成分和靶标,阐述滋补脾阴方药物质基 

修回日期:2018—04—20 

★ 国家自然科学基金委员会重点项目(81730111):基于肠道菌“从脾论治”疾病易感痰湿体质的中医治未病的生物学基础研究,负责人:战丽 

彬;国家自然科学基金委员会重点项目(81230084):情志所致糖尿病认知功能障碍的机理及滋补脾阴法防治基础研究,负责人:战丽彬;江苏 

省教育厅高校优势学科建设工程资助项目:中医学学科建设,负责人:方祝元。 

★★ 通讯作者:战丽彬,本刊编委,教授,博士生导师,主要研究方向:从事脾藏象理论及其应用的现代研究。 

488 [World Science and Technology ̄Modernization of Traditional Chinese Medicie nand Materia Medica] 

★ 

础和作J{f ̄L;tll 

l材料与方法 

表1“中药一成分一靶标”基本信息 

小研究心川的软什为『f 药整合药理学计算平台 

( I’CM—II,,WWW.1【·mip n)v1.0i Fj前朽4大数据库:中 

药力‘齐lj数 J4-、I 0材数据库、中药成分数据库、疾病/ 

症状靶标数 J 该平 f{I rI1同rfI医科学院巾药研究 

所联合北jj 人 、 :约学院、r{1同科学院卡}j父机构构建。 

I] 

I一 

 一】、 

、、 

’ , , 

从I1J约材数据库获得滋补睥 方药l2味中药的 

称、} 、悱味归经、产地、功效及其所含化合物等 

信息;从一1:约成分数据库【f1获得12味巾药的CAS号、 

卡f1埘分r质: 物婵化学性质以及药物代谢性质等 

疾病/ 状 标数据库『f1,以“Mild cognitive 

impairnt ̄…I”作乃疾病或症状父键词进行检索,获得治 

定位(subcellular localizalion), 其所参 jfl,j l 物 反 

(1)ioh)gical process)卡¨通路(I)athway),进仃寓 汁 

疗“Mihl t·ognili ̄ impai,·ment”的药物 称、药物疗效、 

药物靶 的Jit.-lkI和l蛋I {质相父信息. .

1 3 。- :iq” ■ 0坼铲 

箅。针对滋补牌【5月方药 接作川靶标搜其治疗MCI的 

核心靶标,进行基 功能分析 j通路分析 

2 结果 

2 1 i;l、月! j j方 0三÷, ’ , -:r lr ji , L 三j示 叶 

采』tl 维结构相似性搜索(即MACCS分子指纹), 

采川 源软什OpenBa1)el提取化学指纹特征,使用 

Faninl【lIn系数定义的卡I{似度汁量方法, FDA上市药 

通过筛选,得到滋补脾 力‘药成分687种…II:tl1人 

参的成分数量最多有158种,莲子的成分数 L I zI.少仪 

l0种,成分数目及靶标总数¨ 丧1=共性靶 分析{iI!- 

物进行 似 打分(ScoJ—t-!≥0.8),获得滋补脾阴方药作 

J11的潜 

1-!- 、'_÷ 

,建立药物候选靶杯信息数据库。 

J、J.)7-、 二_ 

示,滋补脾阴方药中l2味巾药之间存 协㈦作川,』川- 

人参、山药、白芍、白扁 等药物 共性靶杯较多,说fj』】 

这几味中药协同作J1j较强 必 靶标分析结 

2 i童引、日年jⅥ方■ i 1(1 ’1 , 】 

冬分 

J。 :滋补肿『;J】方药药物靶标 MCI之间的相互作 

川网络.迎 滋补脾I5jj方药靶标一MCI臻 互作网络; 

2. 

r ,~if 

以“ 一连接俊(ttegree)”的2倍rf,化数为 值,选取滋 

补 

力‘药靶f,】:一轻度认知功能障碍綦【六l互作网络的 

核心 I,tj,(Iluhs); 构建火键 点子网的基础上,以 

《tegl ”、“1 点紧密度(cl(,SOUlleSS)”和…节点介度 

t1 s)”的 II1 数为卡值,选取 时满足3个 f(1, 

以节点连接度的2倍一1l他数为卡 ,构缱滋补脾 

阴方药靶标一MCI基【太1 作网络关键节点子网 『殳1 l: 

以节点连接度、节点紧密度f1¨ 点介度的rt1化数为k 

值,选取滋补脾阴方药治疗M(:l网络的候选靶怀,』 f 

595个,排名前10 表3,火键靶标对应的化合物技r1- 

药来源{ 示在表4 Il’)t-构建“滋补脾『;』】方药一巾药材一 

化学成分一核心靶标一父键通路”的多层次例乡}}父联 

网, 图2。 

!. it*脾川 筠 、 ’\K I- 0 j 示 

2.3.I 乓冀 ∞ () 、 

他的 ,‘I为滋补脾阴方药治疗MCI火衡网络的候选靶 

标;然 ,逊过刈 』 述滋补脾l5』]方药候选靶标参与的功 

能【-j通路进 谢集分析,进一步挖掘滋4@Jl ̄阴方药缓 -

解MCI火键痫 的分子机制,构建“滋补脾阴方药一中 

药材一化 、 成分一核心靶标一父键通路”的多层次网络 

炎联 

 l5 ’  .斤与■, 、 扩 · 

J J,C.N小体数据库(gelle onl()log) ,GO)和KEGG 

(httl ̄://www.gel…l .jp/kegg/)通路数槲库,提取滋补脾 

力‘约靶 的分f功能(moleculal·fu wtion)、细胞内 

对滋补脾阴方药直接fi:j”靶标及其治疗MCI的卡戋 

心靶标进行基凶功能分析,根 P值排 前l0化腱/J 

在表5中 

489 (World ietu_fJ d Tee-h,!ologyZflodernization(,,"I t‘aditional Chine ,Me</i(im, ̄llld Materia rdi(1fj]

201 8幕二十卷第四期★Vo1.20 No.4 

表2滋补脾阴方药中单昧药材间共有靶标分析结果 

H ADHA

、 HADH 

ALDH3A2 NSDH L 

,、

13 

N 

、AOoRA3 

I基因互作网络中的核心节点子网 

图l 

滋补脾阴方药靶标 

M(:

)rll hl t,黄代表K 

主:红代表IJlj1iII I 

1)i t、 I' ̄ugef 绿代表( fJ1…『l{…T… I.灰代k()lhl’l_ 

<EGG通路富集分 

心革巴标进行通路分析,总 . It- ̄”1 J1:190条诬路, 

MCI的核 

排 前l()位腱,J 仵表6-【ll 

I’ 

埘滋补『II{ I;J J‘约I I 梭f1:』{ _f,J:,殳J ; 

49O \It of/f/  (I…(| mI{}{¨i(v/ill()(/CI‘l}izt#/ton 15’{idill{)nfl/Chi.e. ̄e,l,ledi ̄。ine(md,¥lcHP j Mt di< fl 

表3滋补脾阴方药治疗MCI的候选靶标名称 

及其相关网络拓扑特征参数值 

滋补忡 力‘约址,0戊I_jlJ彬敦投 多 临J术 践 劬 

{ , 消代· 澄 》 1 资成汤化裁『fli成,南人 

约物组成 个=力‘J 奏培补 犬、 

通过埘汁钟:得到 

参,III约,佚 .1 I 

滋补 …、;。 化痰、 }ll 智之效{

n,J滋补忡 ,J 约 年 J 、人"t J功能障褂的卡H关仃效物质 

进 文献验 ,发 人参I11的人参- fj:Rl 、I{I1 ” 。、 

l{ 、I{ ,} 1 ll1n勺勺约 ” .坩参ff1的川‘冬酮 、 

,伙 ㈨,J伏苓多 “ ,远志巾的远志皂 ¨参多惭 

均仃州父义献报道. 叫J 此研究疗法的合理 

表4滋补脾阴方药治疗MCI关键靶标对应的化合物、中药来源及所参与主要信号通路 

201 8第二十卷第四期★Vo1.20 No.4 

嚏吾丹氨参甘黜药苍● ●自珀扁囊 蕊 舀滞 

● ●● ● ● ● ●●● ● 

罩 茎. 

A 至一C n m  曼l- 灿 

宴’ 

.~呈 B 赫 胁 鲫 ~ 

图2“滋补脾阴方药一中药材一化学成分一核心靶标一关键通路”多层次网络关联 

注:绿代表中药;紫代表成分;蓝代表关键药靶;红代表通路 

表5滋补脾阴方药治疗MCI关键靶标GO富集分析结果 

皓G ∽ m 

= 晦 ~ 

c:“一 

性、共性靶标分析 示,共靶数目较多的有人参一Ill 

药290个,人参一n芍103个,人参一白扁豆113个,人 

参一H 草1l0个,人参一远志72个,人参一丹参68个,h 

扁豆、闩芍、丹参、远志和甘草。 

通过网络分析,滋补脾阴方药治疗MCI排 前10 

位的关键靶标有HADHA(羟酰辅酶A脱氢酶 一功能多 

扁豆一[1 J药109个,说明这些药物之间协同作片J较强。 

陈皮、檀香、石菖蒲、莲子与其他药物之间的共靶数 

日较少,说明这些药物协同作用较弱,提示滋 ̄t,Jl ̄-阴方 

药lfI治疗MCI的核心药物可能是人参、山药、茯苓、自 

酶复合物亚基o【)、HADH(羟酰一CoA脱氢酶)、NSDH1 

(NAD(P)依赖类同醇脱氢酶样)、PLCD1(1-磷脂酰肌 

醇4,5一二磷酸磷酸二酯酶6—1)、ADH1A(乙醇脱氢酶 

lA)、ALDH3A2(脂肪醛脱氢酶)、GCK(葡萄糖激酶)、 

492 L World s(-ien(·e nna Te(-hnology/Modernization of Traditionnl( hin,ese Medit。ine《md Materia Medico 

表6滋补脾阴方药治疗MCI关键靶标KEGG富集分析结果 

AI)l_IlC(乙孵脱氧酶1C)、ENPPI(核苷酸焦磷酸酶/磷 

酸 陆 家族成员1)、AI)CY2(腺苷酸环化酶2型)。 

这 父键靶标主要来源于人参巾的 磷酸腺苷、甘露 

节。若代谢过程受到十扰,就会×lf机仆冲经组织造成 

一定的影响 ” 。碳水核苷酸代埘的素乩化合物足,f 命 

细胞结构的主要成分及主要供能物质,片Ⅱ行州 细 

精、蔗糖、小糖、果糖、tt 露糖、H‘露糖一b、麦芽糖、腺 

¨:’II J药I ,J值酸、D一什露糖、D一葡萄糖苷、木糖、半 

糖、3,4,6一 rrihydroxyphenanlhrene-3-O-13-d-D-吡喃 

胞活动的重要功能。机体rf1碳水化合物的仔 彤』- 卜 

要有 种,葡萄糖、糖原和龠搪的复合物..葡萄撕址人 

脑重要的能量物质,大脑葡萄特代坩障碍 认 1障锝 

密切相关 I。 述分析结果 j已知史献报道 r·定的 葡萄糨什,h勺巾的1一O一没食子酰基一葡萄糖,远志巾 

的远忠栅雕,} 扃r 巾的水苏糖、麦芽糖、蔗糖,甘草中 

的异II l‘ 、新异H 草甙、ff革酸、甘草皂苷B2、甘草 

t 曲:C2、 皂亡j:I)3、廿什H2、乌拉尔甘草皂甙 

吻合,说明_rTCMIP预测的准确性,为进一步深入l酬 

释滋补脾阴方药的作_F}j机制提供科学依据 

综上所述,本研究利用整合约 、 ,以I… 约 

大数据为支撑,采用人工智能“数据挖捌”网络科学等 

学科的方法与技术,多靶点、多力‘化、多层次地对滋补 

脾阴方药的活性成分、药物靶点和MCl信号通路进f 

了探索性研究。研究结果初步丐令 r滋补脾『;Jj方约 

A、 托尔}l‘ 皂 f{,并H可能在滋补脾阴方药防治 

MCI IfI发挥币=要作 通过GO富集分析发现,这些关 

键靶标卜要定位于细胞质、线粒体等,常见的分子功能 

足ATP结合、蛋 结合等,并参与调控 羧酸循环等 

过 KI一:( ( 通路分析 ,J 这些关键靶标参与嘌呤代 

I身f、核f1=腋代埘、碳代谢、碳水化合物代谢等通路。嘌 

呤代跗通路rt,的代谢产物尿酸水平与认知障碍密切相 

火 … fl}i终巡行性疾病I1l存 核仵酸代谢障碍I I。碳 

代谢tIiff,JII 蚕和维生素B12通过参与机体细胞生物甲 

綦化f1】I)NA的合成,以及机体奇数链脂肪酸和某些氨 

攮酸的线粒体代蚶过程'×1r神经基因的表达进行调 

防治MCI的物质基础与作用机制, 体现了滋补啤 

方药多成分、多靶 一 、协同作川的特点, 为进一步深 

入探讨作用机制奠定了良好壤础 合药删学半台 

作为一种新兴的rf 药现代研究_r段,还仃在一定09) .)I5 

性,若要将得m的结论应用于临J术,仍需体『人]外实验的 

验证。同时,本研究未考虑『f1药的剂 以及煎煮过 【fl 

活性成分的变化, 此还需要进一步深入研究探时 

匪 [ 

Development.1)iss{、uirnation.and Imph,II1(·ntati.n S【l1)rOl/lnfith t·l1f.1 

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Study on Material Basis and Mechanism of ZiBu PiYin Recipe Prevent Mild Cognitive Impairment 

Based on Integrative Pharmacology of Traditional Chinese Medicine 

Zhou Wen ,Zhan Libin , 

Basic Medical College,Modern Research Laboratory of Spleen Visceral Manifestations Theory/Naning f

University f oChinese Medicine,Nanjing 210023,China) 

Abstract:To investigate the material foundation and mechanism of ZiBu PiYin Recipe in the prevention and treatment of 

mild cognitive impairment.The integrated pharmacology platform was used to study the active ingredients,drug targets, 

and disease targets of 12 Chinese traditional medicines of ZiBu PiYin Recipe,and to construct the target of“ZiBu PiYin 

Recipe—Chinese herbal medicine—chemical composition—core Target—the key path’’of the visual network and network 

analysis.Results:The platform screened 687 kinds of active ingredients of ZiBu PiYin Recipe including glycosides, 

sugars and alcohols.and 595 key targets for treating mild cognitive impairment,Including HADHA,HADH,NAD(P)一 

dependent steroid dehydrogenase—like(NSDHL),and et a1.The enrichment analysis of GO and KEGG showed that these 

key targets were mainly localized in the cytoplasm and mitochondria.The most common molecular functions were ATP 

binding and protein binding,and participated in purine metabolism,nucleotide metabolism,carbon metabolism pathway, 

Carbohydrate metabolism and so on.The platform could predict the key target of ZiBu PiYin Recipe in preventing and 

494 [World Science and Technology ̄Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica] 

世界科学技术一中医药现代化★思路与方法 

treating Mild Cognitive Impairment and its related pathways,which lay a good foundation for further revealing its 

mechanism. 

Keywords:Integrated pharmacology,Zibu piyin recipe,mild cognitive impairment,material basis,functional mechanism 

(责任编辑:刘 宁,责任译审:邹建华) 

[World Science and Technology ̄Modernization of Traditional Chinese Medicine nnd Materi0 Medic。]495 

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