银屑病也称为牛皮癣,是一种常见的慢性自身免疫性皮肤疾病。它的主要特征是皮肤表面出现红色、厚化、鳞状样斑块,并常伴有瘙痒、脱屑和疼痛[1],然而其发病机制尚不完全清楚。目前普遍认为,银屑病的发病与免疫系统的异常活化有关,免疫细胞(如T细胞和炎性细胞)在皮肤中被过度激活,导致炎症反应增强,这些细胞释放出多种促炎因子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ干扰素(IFN-γ)等,进一步导致皮肤细胞快速增殖和表皮过度增厚[2]。此外,银屑病的发病机制还涉及遗传因素和环境因素的相互作用[3]。
目前西医治疗方法主要是外用药物,比如皮质类固醇激素、维A酸类等,但是这些药物有一定的副作用,会导致患者皮肤上出现红斑、瘙痒等不适症状[4]。银屑病是一种慢性病,需长期用药,化学药副作用大,且费用较高,限制其临床应用。中药具有多成分、多靶点、多通路,并且低毒性的治疗优势,被作为一种补充剂来改善患者免疫力[5]。我国早在几千年前就已经开始使用中药来治疗银屑病,越来越多的现代研究表明,中药治疗银屑病是有效的、安全的,并且可以有效预防复发[6]。
中医认为银屑病主要病机为营血亏虚,化燥生风,导致肌肤失养[7],又根据银屑病发病内因不同将其分为血热、血瘀、血虚型[8],“从血论治”是银屑病的主要治法,根据银屑病的不同证型,又以清热凉血、活血化瘀、养血润燥、凉血解毒等不同方法来治疗[9]。然而,在治疗银屑病的众多方剂类型中,清热解毒类方作为常用方剂类型,其核心药物种类、剂量、作用机制尚未有文献明确指出。因此,本研究通过数据挖掘[10],查阅了近10年来与清热解毒类方治疗银屑病的相关文献,收集其中处方,探讨用药规律,得出核心药物,并通过网络药理学筛选其有效成分及相关靶点,分析成分与疾病共同靶点的相互作用,探讨其信号通路及作用机制,为临床科学合理用药提供理论依据。
1 资料与方法
1.1 数据来源
通过检索中国学术期刊全文数据库(CNKI)、万方数据库(Wanfang Data)、维普生物医学数据库(VIP)和PubMed数据库,收集使用清热解毒类方治疗银屑病的相关文献报道[11],CNKI检索式:SU=('银屑病'+'牛皮癣')*('清热'+'解毒');VIP检索式:U=(银屑病 OR 牛皮癣) AND U=(清热 OR 解毒);Wanfang Data检索式:主题:("银屑病" or "牛皮癣")and("清热"or"解毒");PubMed检索式:(((((Qingre)OR (clearing heat)) OR (Jiedu)) OR (removing toxic)) OR (Detoxification)) AND (Psoriasis),选取从2013年1月1日—2023年6月30日的文献,并根据文献的种类,分别从学术期刊和学位论文2类进行筛选。
1.2 处方筛选
1.2.1 纳入标准
在临床观察试验、临床随机对照试验以及中西医结合治疗试验中,将有明确组成和剂量的清热解毒类中药内服复方(汤剂、颗粒剂、胶囊、丸剂等)用于治疗银屑病或牛皮癣的相关文献纳入。
1.2.2 排除标准
综述类、Meta分析类、细胞及动物实验类等文献;非治疗银屑病的文献;治疗银屑病伴有其他合并症的文献;重复发表的文献只纳入1次;不同文献中复方组成相同的,只选取其中1首。
1.3 数据处理
1.3.1 数据规范化
以《中国药典》2020年版[12]和《中华本草》[13]为标准,对所收集处方中的中药名称进行统一规范化处理,例如将生地、地黄统称为生地黄,丹皮改为牡丹皮,山萸肉规范为山茱萸等;统一对于经过不同方法炮制后功效、性味和归经无明显影响的药材的名称,如水牛角片、水牛角粉统称为水牛角,生黄柏、炒黄柏统一为黄柏,黄芪片、生黄芪统一为黄芪。中药名称规范完成后,统计各味中药的功效及性味归经,对于具有多重性味归经的中药全部记录在内,将结果导入Excel表格中,以待后续处理。
1.3.2 数据分析
在数据统计完成的Excel表格中插入“数据透视表”,进行频数统计;运用IBM SPSS Modeler18.0对高频药物进行关联规则分析,通过对2种或多种药物的相关性进行分析,得出2种或多种药物的关联性,在建模中选用Apriori算法来挖掘药物间的内在规律,得出不同的2种或3种中药之间的支持度、置信度和提升度等信息,并绘制网络关系图;将数据导入IBM SPSS Statistics 26.0进行聚类分析,并绘制聚类树状图。
1.4 网络药理学分析
1.4.1 药物成分及相关靶点获取
通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP,http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp. php)对规律分析中得到的核心药物组合中组成中药的化学成分分别进行检索,将口服生物利用度(OB)≥30%和类药性(DL)≥0.18的化学成分作为潜在活性成分,并通过检索相关文献对其潜在活性成分进行补充,通过Swisstargetprediction数据库(http:
//swisstargetprediction.ch/)获取潜在活性成分的相关靶点信息。
1.4.2 银屑病靶点及抗银屑病靶点获取
以“psoriasis”为关键词在GeneCards数据库(https://www.genecards.org)与OMIM数据库(https://www.omim.org)筛选并获取银屑病相关靶点。通过微生信(www.bioinformatics.com.cn)可视化平台将药物成分靶点与银屑病靶点取交集,获取抗银屑病靶点。
1.4.3 抗银屑病靶点蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络构建
将交集基因导入至STRING11.5数据库(https://string-db.org/),生物类别设置成“Homo sapiens”,最小互作阈值设置成“medium confidence”(>0.7),获取并下载PPI网络数据的TSV文件,利用CytoScape3.9.1对抗银屑病靶点的核心蛋白网络进行可视化处理。
1.4.4 基因本体(GO)注释及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析
将抗银屑病靶点导入到David数据库(https://david.ncifcrf.gov/),设定物种为“Homo sapiens”,对其进行生物功能和信号通路富集分析,根据FDR值由小到大排名筛选排名靠前的GO富集信息和信号通路富集信息,并将结果信息导入Sangerbox 3.0(http://www.sangerbox.com/)平台进行可视化处理。
2 结果
2.1 文献统计情况
从CNKI、万方、VIP、PubMed中共检索文献1 995篇,根据纳入标准和排除标准筛选后最终纳入162篇清热解毒类方治疗银屑病的相关文献,包含中药处方129首。
2.2 药物使用频数分析
129首中药处方中包含159味中药,药物累计使用总频次1 448次,其中高频药物(累计使用频次≥20次)21味,累计使用频次915次,占比63.2%,见表1。生地黄、土茯苓、赤芍、牡丹皮、甘草为使用频次前5的药物。
2.3 中药功效分析
按照药物功效不同将159味中药分成了18类,频次共计1 448次,其中使用最多的是清热药(823次,占比56.83%),其次是活血化瘀药(159次,占比10.98%),具体排名见图1。
2.4 性味归经分析
根据药物的性味归经不同将其分类,对拥有不同性味归经的单一中药分别进行统计,其中药性为微温、微寒者统一为温、寒。药性总频次159次,其中使用最多的为寒性药(80次,占比50.3%),其次是药性平者(37次,占比23.3%);药味总频次245次,苦味(87次,占比35.5%)居首,甘味(64次,占比26.1%)次之;归经总频次385次,以归肝经者(87次,占比22.6%)居多,其次是归肺经(59次,占比15.3%),具体见图2。
2.5 高频药物的聚类分析
利用IBM SPSS Statistics 26.0,采用组间联接、运用皮尔逊相关性算法,以最大、最小聚类数分别为10、5进行聚类分析,得出聚类树状图,见图3,以组间距23为界,共分为3类,第1类:生地黄、牡丹皮、赤芍、水牛角、黄芩、板蓝根、大青叶、紫草、槐花、白茅根、土茯苓、白鲜皮;第2类:当归、苦参、金银花、连翘、玄参、甘草;第3类:丹参、鸡血藤、白花蛇舌草。
2.6 高频药物的关联规则分析
利用IBM SPSS Modeler18.0对21味高频药物进行关联规则分析,采用Apriori算法,设置最低支持度50%、最低置信度50%,最大前项数2,共得到核心关联规则14条,见表2;21味中药关联网络见图4,绝大多数关联规则的提升度均高于1,显示其具有较强正相关性,且都具有统计学意义,其中“生地黄-赤芍”这一药物组合的支持度最高,置信度较高,提升度较高,说明“生地黄-赤芍”在治疗银屑病的清热解毒类方中较为重要,因此将“生地黄-赤芍”定为核心药物组合。
2.7 网络药理学分析
根据上述数据挖掘所示,“生地黄-赤芍”药物组合的支持度最高,置信度最高,提升度较高,关联性较强,并且生地黄、赤芍在清热解毒类方治疗银屑病中使用频率较高,故生地黄、赤芍作为清热解毒类方中核心药物组合治疗银屑病的可能性最大,通过网络药理学技术,分别对核心药物生地黄、赤芍以及两者组合治疗银屑病的作用机制进行探讨。
2.7.1 生地黄、赤芍活性成分与靶点筛选及抗银屑病靶点获取
从TCMSP数据库中共检索到赤芍化学成分119种,以OB≥30%,DL≥0.18为条件,剔除无靶点成分,经筛选,共得到赤芍潜在活性成分17种;通过文献检索[14-15],并经过《中国药典》补充,共获得生地黄活性成分15个,见表3;通过Swiss Target Prediction数据库预测药物潜在活性成分的相关靶点,选取可能性值>0的靶点,剔除重复靶点后共获得生地黄268个,赤芍302个,“生地黄-赤芍”397个;从GeneCards数据库与OMIM数据库查找疾病靶点,获得相关性分值(relevance score)大于2倍中位数的疾病靶点1 425个。使用微生信平台获得生地黄抗银屑病靶点79个(图5),赤芍抗银屑病靶点91个(图6),“生地黄-赤芍”抗银屑病靶点114个(图7)。
2.7.2 抗银屑病靶点PPI网络
将生地黄、赤芍、“生地黄-赤芍”抗银屑病靶点导入String 网站,获得PPI数据信息,生地黄79个抗银屑病靶点PPI网络种共有79个节点,213条边,平均节点度5.39,平均局部聚类系数0.606,P<1.0×10-16;赤芍91个抗银屑病靶点PPI网络共有91个节点,268条边,平均节点度5.89,平均局部聚类系数0.49,P<1.0×10-16;“生地黄-赤芍”114个抗银屑病靶点PPI网络共有114个节点,417条边,平均节点度7.32,平均局部聚类系数0.566,P<1.0×10-16。邻接节点个数越多,成为关键靶点的概率越大。将String网站输出结果导入Cytoscape 3.9.1软件,采用CytoNCA计算网络节点的度(dgree)值,根据度值大小排序,见图8~10。
2.7.3 GO分析和KEGG富集分析
通过David数据库对抗银屑病靶点蛋白进行GO功能注释分析及KEGG信号通路富集分析,包括细胞组成(CC)、分子功能(MF)和生物过程(BP)3部分,选取FDR值最小的前5个进行作图呈现,选取前20个KEGG通路富集分析结果,利用Sangerbox 3.0平台进行可视化,见图11~13。
3 讨论
银屑病又被中医称之为“干癣”“白疕”,中国医家早在隋代就对银屑病的病因病机有了一定的认识,从强调风寒等外在原因,发展到重视内在气血脏腑的病理改变,以及六淫在肌肤上的外感所致,紧扣“血”和“风”这两大要素。根据中医“血分辨证”,赵炳南教授[16]认为血热是促使银屑病发生的内在因素,强调“血分有热”是发病的主因,且“血热”的病机贯穿于银屑病病程的始终;而禤国维教授[17]认为本病发病多由内外合邪所致血燥为本,瘀毒为标,血瘀贯穿疾病的始终。
本研究经过药物频次统计分析后发现,治疗银屑病使用清热解毒类处方的常用药物有生地黄、土茯苓、赤芍、牡丹皮、甘草、白花蛇舌草、紫草、金银花、白鲜皮等。高频药物中药性以寒、温、平为主,药味以苦、甘、辛为主,归经以肝经、肺经、胃经为主。
中医理论认为,苦入心,有清热泻火、清热燥湿的功效;甘入脾,有补益、和中、缓急的功效;辛入肺,有发散、行气、活血、开窍、化湿的功效;肝主疏泄、肺主气、胃主通降,配合四气五味,可清热解毒燥湿,补泻兼施。
根据聚类分析结果得出3个药物分类,第1类主要为清热药,如生地黄、牡丹皮、赤芍、水牛角、黄芩、板蓝根、大青叶、紫草、槐花、白茅根、土茯苓、白鲜皮;第2类主要为清热补虚药,如当归、苦参、金银花、连翘、玄参、甘草;第3类主要为活血化瘀清热药,如丹参、鸡血藤、白花蛇舌草。关联规则分析结果显示,支持度、置信度前6位的药物组合为生地黄-赤芍、生地黄-牡丹皮、生地黄-土茯苓、土茯苓-牡丹皮、土茯苓-赤芍、土茯苓-生地黄,主要为清热药,生地黄、赤芍、牡丹皮能够清热凉血,赤芍还可以散瘀止痛,牡丹皮可以活血化瘀,土茯苓可以解毒、除湿。其中“生地黄-赤芍”为关联规则中支持的最高,置信度最高,关联性较强的药物组合。
生地黄味甘,性寒,归心、肝、肾经,具有清热凉血,养阴生津、润燥止痒的功效,可用于治疗热病伤阴、舌绛烦渴、温毒发斑、咽喉肿痛等病症,并且生地黄中含有多种黄酮类化合物,具有很好的清热解毒作用,常用于银屑病血热证的治疗,并且对于银屑病导致的瘙痒症状也有一定缓解作用,杨素清教授[18]在临床上治疗进行期银屑病时,常采用生地黄、牡丹皮、赤芍药、紫草4味凉血药合用,以清热凉血解毒之法,既能袪邪外出,又能扶助正气,使气血调畅,疾病自愈。
赤芍味苦,性微寒,入肝经血分,善泻肝降火,清血分实热而凉血止血,又能散瘀血留滞而通脉止痛,故常运用于治疗银屑病血瘀证,常与配伍当归、川芎、桃仁、红花等活血化瘀的药,不仅可增强活血祛瘀能力,还能凉血以清瘀热[19]。桃红四物汤、血府逐瘀汤等经典名方中,常以赤芍为主药发挥祛瘀的作用。
生地黄和赤芍都能入肝,清热凉血止血,活血化瘀;生地黄清热凉血力强,还能养阴生津,故既能清血分实热,又能清虚热,赤芍能清血分实热,以活血散瘀见长。二药配伍,优势互补,清热凉血、活血化瘀之力明显加强。且活血凉血之中能养阴生津顾护营阴,使活血而不耗血动血;清热凉血同时又可兼顾热伤阴津之病机,使邪热清而瘀无所成,瘀血去而热无所附;又止血而不留瘀,共奏凉血止血,养阴散瘀之功。常用治温热病热入营血,发热舌绛,身发斑疹,吐衄尿血,妇人血热崩漏者,可配伍水牛角、牡丹皮加强凉血活血之力,如《备急千金要方》犀角地黄汤。
靳艳玲[20]也在临床上使用以生地黄和赤芍配伍的清热凉血方联合卡泊三醇软膏与卤米松乳膏治疗银屑病,可有效降低患者炎症因子水平,改善皮肤瘙痒等临床症状,提高临床治疗效果。因此,生地黄与赤芍分用可扬己之长,针对性治疗不同证型银屑病,合用则优势互补,即可扬清热之效,又可补散瘀之力,还可兼具解毒生津之功,可用于多证型患者的治疗。
网络药理学的结果可以看出,生地黄与赤芍联合应用,其多个活性成分能够通过多条通路作用于多个银屑病相关靶点。肿瘤坏死因子(TNF)、信号转导和转录激活子 3(STAT3)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 1(AKT1)、表皮生长因子受体(EGFR)、缺氧诱导因子1α(HIF-1α)等是“生地黄-赤芍”治疗银屑病的关键靶点。
“生地黄-赤芍”抗银屑病靶点GO功能富集分析显示,BP主要涉及细胞外基质分解、凋亡过程的负调控、ERK1和ERK2级联正向调节、血管内皮细胞迁移的正向调节、内皮细胞增殖的正向调控等;CC主要涉及细胞质、胞液、细胞外区域、膜筏、细胞外间隙等;MF主要涉及内肽酶活性、RNA 聚合酶II转录因子活性,配体激活的序列特异性DNA结合、酶结合、蛋白质丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、丝氨酸型内肽酶活性等。KEGG通路富集分析显示,信号通路主要涉及癌症相关通路、脂质与动脉粥样硬化通路、磷脂酰肌醇-3-羟激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路、HIF-1信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Th17细胞分化通路等。
现代药理学研究表明,银屑病的病理特征主要为角质形成细胞过度增殖引起的表皮增生,常常有环境、遗传和免疫等多种因素共同参与,尤其是固有免疫和适应性免疫在发病中起到重要作用,多种免疫细胞和细胞因子与银屑病的病理生理机制密切相关[21]。清热药在治疗炎性皮肤病的应用较为广泛,多具有抗炎、杀菌的药理作用[22]。并且清热解毒类中药对免疫功能也有一定调节作用,不仅能够调节免疫失衡,影响免疫细胞和炎症因子,还能改善免疫微环境[23-24]。
有研究证实生地黄中活性成分梓醇能明显降低有丝分裂指数,可能对银屑病的表皮异常增生具有防治作用,也对磷酸组织胺引起的豚鼠皮肤瘙痒有明显的抑制作用[25];王会娟等[26]研究发现,木犀草素具有良好的消炎作用,可通过降低IL-1β、IL-6、COX-2等炎症因子表达的方式有效抑制银屑病鳞屑产生及皮肤红肿;芹菜素可减轻IL-6及IL-22诱导的HaCaT细胞的STAT3通路的激活及异常增殖和分化[27];芍药苷作为赤芍的主要活性成分,具有良好的抗炎作用,在体外实验中可明显降低IL-1β的表达,抑制脂多糖诱导的p65 NF-κB信号级联反应,减少ROS的过度积累,维持HaCaT细胞线粒体膜电位在正常水平,进而发挥抗银屑病活性的作用[28]。
因此,与单独使用治疗范围有限相比,生地黄、赤芍组合对银屑病的治疗可能通过更多的有效成分,作用于更多靶点,进而更全面的调控相关信号通路以达到增效作用。
本研究通过数据挖掘探讨了清热解毒类方治疗银屑病的用药规律,得出了核心药物组合“生地黄-赤芍”,并通过网络药理学技术初步探讨了“生地黄-赤芍”分用及合用增效治疗银屑病的作用机制,为指导临床采用清热解毒法治疗银屑病提供依据,并为研究相关创新药物提供数据参考。中药治疗银屑病尚有极大的研究开发潜力,值得更深入,更全面的研究与探索。
来 源:姜昊,马文珂,时沙沙,王振国,宋咏梅,满帅,何珊.基于数据挖掘的清热解毒方治疗银屑病用药规律及其作用机制研究 [J]. 药物评价研究, 2024, 47(4): 850-861.