基于网络药理学探讨五味消毒饮治疗乳腺癌的活性成分及作用机制

【摘要】  目的  探讨五味消毒饮治疗乳腺癌的潜在活性成分及作用机制。方法 利用TCMSP数据库和DrugBank数据库检索五味消毒饮的相关化学成分及作用靶点，通过GeneCards数据库和OMIM数据库查找与乳腺癌相关的靶点，在VENNY 2.1在线平台筛选交集基因，运用String 12.0构建蛋白互做网络（PPI），使用DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析，并以Autodock Vina验证靶点结合能力。结果  数据库检索得到五味消毒饮40个潜在有效成分，374个目标靶点基因，799个乳腺癌相关靶点，分析得出137个潜在靶点基因，构建PPI网络图得出五味消毒饮治疗乳腺癌的9个关键基因和5个关键化学成分。GO富集结果显示其生物学过程主要为参与激酶活性调节、RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性调节、转录激活因子的结合等，KEGG通路富集结果显示144条相关通路主要涉及内分泌抵抗信号通路、白细胞介素-17（IL-17）信号通路、ErbB信号通路、催乳素信号通路、VEGF信号通路等。分子对接模拟结果表明关键活性成分与核心靶点蛋白均有较强的结合能力。结论  五味消毒饮治疗乳腺癌主要通过槲皮素、木犀草素、山奈酚、岩藻黄质和β-谷甾醇等活性成分影响了TP53、STAT3、AKT1、ESR1等乳腺癌靶基因和144条相关信号通路。该方在乳腺癌治疗过程中具有多成分、多途径、多靶点、多机制的特点，为后续开发利用提供了新的思路。

【关键词】  五味消毒饮；网络药理学；乳腺癌；中药名方

中图分类号  R273   文献标识码  A    文章编号  1671-0223（2024）13--06

Based on network pharmacology， the active ingredients and mechanism of action of WuWeiXiaoDuYin in the treatment of breast cancer were discussed  Liu Xinyao.Tianjin First Central Hospital， Tianjin 300192， China

【Abstract】  Objective  To explore the potential active ingredients and mechanism of WuWeiXiaoDuYin in the treatment of breast cancer. Methods  TCMSP database and DrugBank database were used to retrieve the related chemical components and targets of WuWeiXiaoDuYin， GeneCards database and OMIM database were used to find the targets related to breast cancer， the intersection genes were screened on the VENNY 2.1 online platform， String 12.0 was used to construct an egg white interaction network （PPI）， DAVID database was used to carry out GO and KEGG enrichment analysis， and Autodock Vina was used to verify the target binding ability. Results  40 potential active ingredients， 374 target genes and 799 breast cancer related targets of WuWeiXiaoDuYin were obtained through database retrieval and analysis， 137 potential target genes were obtained through analysis， and 9 key genes and 5 key chemical components of WuWeiXiaoDuYin in the treatment of breast cancer were obtained by constructing PPI network map. The GO enrichment results showed that its biological processes mainly involve kinase activity regulation， RNA polymerase II transcription factor activity regulation， and transcription activator binding. The KEGG pathway enrichment showed that 144 related pathways mainly involve endocrine resistance pathway， IL-17 pathway， ErbB pathway， prolactin pathway， VEGF pathway， etc. The molecular docking simulation results indicate that the key active ingredients have strong binding ability with core target proteins. Conclusion  WuWeiXiaoDuYin mainly affects TP53， STAT3， AKT1， ESR1 and other breast cancer target genes and 144 related signal pathways in the treatment of breast cancer through active ingredients such as quercetin， luteolin， and kaempferol. This prescription has the characteristics of multi-component， multi-channel， multi target and multi mechanism in the treatment of breast cancer， which provides a new idea for subsequent development and utilization.

【Key words】  WuWeiXiaoDuYin; Network Pharmacology; Breast Cancer; Traditional Chinese Medicine Formulas

癌症是一种威胁人类生命健康的重大难治性疾病，根据美国癌症学会（American Cancer Society， ACS）预测，到2030年全球癌症死亡人数将上升至2170万[1]。在我国，肺癌在恶性肿瘤发病率中居于首位，乳腺癌、胃癌和结直肠癌的致死率也正在逐步上升[2]。乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤，已经成为全球最常诊断的病症[3]。根据癌症统计数据显示，2020年，全球新增226万例乳腺癌确诊病例，占2020年新发癌症病例的11.7%[4]。目前乳腺癌的一线治疗仍以手术与化疗为主，但单组分化疗药物易产生的耐药性以及难以预见的不良反应使得预后不佳，因此高效能、低毒性、多组分的中药方剂引起了临床医生和药学家的注意。

五味消毒饮出自《医宗金鉴》，有清热解毒，消散疔疮之功效。已有五味消毒饮治疗晚期肺癌、鼻咽癌，预防治疗人乳头瘤病毒感染的文献报道[5-7]，在膀胱癌、肝癌等术后护理中也具有良好的价值[8-9]，因此该方有巨大的深入研究价值。通过利用网络药理学预测五味消毒饮抗乳腺癌有效成分与潜在靶点及作用通路，并以分子对接模拟进行验证，为五味消毒饮等中药名方的进一步开发与利用提供参考。

1  资料与方法

1.1  五味消毒饮的成分及靶点筛选

五味消毒饮由野菊花、紫花地丁、紫背天葵子、蒲公英和金银花五味中药构成。利用TCMSP数据库（https：//tcmsp.91medicine.cn/）检索这五味中药的化学成分。设定化学成分的生物利用度（OB）≥30%，类药性指数（DL）≥0.18，筛选出符合要求的化学成分。通过TCMSP和DrugBank数据库（https：//go.drugbank.com/）检索符合要求化学成分的所有靶点，将靶点数据上传至UniPort数据库（https：//www.uniprot.org/），设定物种为“human”，把靶点转换为基因的SYMBOL格式。

1.2  乳腺癌相关靶点的收集

在GeneCards数据库（https：//www.genecards.org/）和OMIM数据库（https：//www.omim.org/org/）中查找与乳腺癌相关的靶点并将基因转换为SYMBOL格式。

1.3  五味消毒饮与乳腺癌靶点交集

将1.1中得到的五味中药的靶点进行合并并删除重复值。在VENNY 2.1在线平台（https：//bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）中分别输入五味消毒饮和乳腺癌的靶点基因，筛选二者的交集基因，并以韦恩图的形式展示。

1.4  蛋白互做网络（PPI）分析

将1.3中的交集基因导入String 12.0数据库，使用“Multiple proteins”模块进行分析，设定“Organisms”处为“Homo sapiens”，以minimum required interaction score≥0.900为筛选标准，导出交集基因的PPI图。在Cytoscape 3.10.1中对PPI图作进一步分析，根据靶点的作用强度（Degree）得出关键靶标。

1.5  构建“中药-活性成分-靶点”网络图

根据1.3中的交集基因反向筛选对应的中药化学成分，将中药、化学成分及共同靶点基因等数据导入Cytoscape 3.10.1，构建“中药-活性成分-靶点”网络图。

1.6  GO富集分析与KEGG通路富集分析

为了对1.3中的交集基因的功能和通路进行注释，使用DAVID数据库（https：//david.ncifcrf.gov/）的功能注释模块进行GO和KEGG富集分析，P<0.05的GO和KEGG被认为显著富集。利用微生信在线平台（https：//www.bioinformatics.com.cn/）绘制富集结果。

1.7  分子对接验证

从Pubchem数据库（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）中下载核心靶点活性成分的SDF格式，导入Chemdraw 3D中，利用MM2模块对活性成分进行能量最小化，获得能量最低的优势构象并保存为.pdb文件。使用Autodock Vina[10]对活性成分进行加氢、加电荷、检测配体的root、进行可旋转键的搜寻与定义，并保存为.pdbqt文件。从PDB数据库（https：//www.rcsb.org/）中下载核心靶点蛋白的三维结构，利用Autodock Vina对蛋白进行去水分子、加氢、计算电荷，将其定义为受体并保存为.pdbqt文件。使用Autodock Vina软件将配体与受体进行对接，并用PyMOL 3.0软件进行可视化。

2  结果

2.1  五味消毒饮的成分及靶点筛选

在TCMSP数据库中以OB≥30%及DL≥0.18为标准筛选得到五味消毒饮有40个化学成分（野菊花9个、紫花地丁1个、紫背天葵子7个、蒲公英6个、金银花17个）。

通过TCMSP和DrugBank数据库检索符合要求化学成分的所有靶点，并通过UniPort规范基因名后，得到野菊花的作用靶点基因197个，紫花地丁的作用靶点基因3个，紫背天葵子的作用靶点基因18个，蒲公英的作用靶点基因357个，金银花的作用靶点218个，将上述靶点数据合并并删除重复值后共得到374个靶点基因。