文|胡一舸

编辑|胡一舸

前言

脱发或称秃发，是一种以毛发减少为特征的皮肤疾病。常见的有先天性脱发、斑秃、雄性激素来源性脱发等。

常见的病因有遗传、内分泌功能、感染病灶、自身免疫功能、精神因素、营养状态等。生姜是一种常见的中药，其主要作用是温止呕、化痰止咳、解毒、解毒、解毒。

传统中药姜具有抗菌、抗肿瘤、消炎、解热、抗氧化、降血糖、保肝、利尿和降低胆固醇等多种功效。作为一种重要的植物精油，其在药用、保健食品、化妆品、香料等方面均有广泛的应用。

通过对其香气成分的分析，发现其香气成分以单萜烯、倍半萜烯等萜类为主，同时还存在一些酚类及碳氢化合物。

研究表明，姜黄提取液可显著促进头发增长，且与头发增长速率呈浓度依赖关系，但具体机理不清。

笔者拟通过对干姜精油中的物质基础及基于网络药理学的研究，探索干姜精油改善斑秃病症的作用机理，为干姜精油的临床开发奠定理论和实验依据。

材料与方法

首先采用Venn软件对病变的靶标进行重叠，剔除重叠的靶标。通过对RCSB蛋白质数据集的分析，结合有无蛋白质-配体复合物、晶体结构和解析度，共鉴定出57个目标蛋白质。

在此基础上，利用Sybyl7.3软件，对目标蛋白质进行结构改造，并通过分子模拟技术，实现对目标蛋白质的结构改造。

利用Sybyl7.3软件中的Surflex-Dock插件，将姜的挥发性组分与人体脱腺表型的靶标蛋白质进行“半柔顺”结构模拟。

本项目拟采用Cytoscape3.7.1对该复方中的活性物质和作用靶点进行系统研究，建立复方中活性物质与其作用靶点的关系模型。

首先，基于以上的模拟计算，将目标蛋白质与原始配体的结合得分作为一个门槛，评分大于该门槛的化合物被判定为有效成分。

在所建立的网络中，组分和靶标之间的关系由结点来表达，组分和靶标之间的关系由结点来表达。根据所得的结构特征，对其潜在的药效物质组分及作用靶点进行预测。

本研究拟采用String技术，在前期研究基础上，将与姜香相关的靶点基因键入String技术，并将其命名为“HomoSapiens”，在置信度（0.4）的基础上进行筛选，获得与姜香相关的蛋白质互作关系。

采用“Networkanalyzer”技术，对姜中的蛋白质互作网络进行了研究，获得了姜中的蛋白质互作网络图谱。同时，将该方法与结点度的度量相结合，构造出一种新的蛋白质互作网络。

借助于DAVID6.8数据库对疾病相关的药物活性成分靶点进行GO功能富集分析与KEGG通路富集分析。GO功能富集分析结果根据错误发现率（FDR）连的路线的条数。

基于拓扑结构特征，选取具有高度数的结点，对其进行结构解析，发现具有多个联结成分和多个靶标的结点；

作为整体网络的支撑点，很有可能就是其中的重要成分和靶标。有36.7%的化合物的作用靶点≥10个，作用靶点≥20个的化合物有10个。

挥发油成分分析

采用 TCMSP及BATMAN-TCM两种方法，剔除了其中的烷烃，得到了105种不同的挥发性组分，它们的化学成分的名字列于表1中。

在 GeneCard数据库中，搜索到了182个（Score≥10)，在 Uniprot数据库中，搜索到了46个与人类脱发有关的基因，去掉了复制的基因，一共获得了196个与人类脱发有关的基因。

利用 RCSBPDB的数据库，结合有无蛋白质-配体复合物、晶体结构和解析度，共鉴定出57个靶标。

利用 Sybyl7.3软件中的Surflex-Dock插件，将从姜精制得的105种化合物与57种与人体脱发有关的蛋白质靶进行了分子半挠性对接，见表2。

其中48种基于设置的门槛，对48种靶蛋白质显示良好的活性，建立了分子-靶蛋白的网络（如图1）。

笔者拟建立一个具有96个结点、470条边、9.771个最短路线、2.600条特征路线、0.103、0.293和0.825的化合物-靶点网络。

通过对其进行研究，获取其拓扑结构与功能的关系，并对其进行深入的研究。用一个结点的度来衡量结点与结点之间的路径数目。

基于拓扑结构特征，选择具有高度数的结点，并对其进行结构解析，发现具有多个联结成分和多个靶分子的结点。

作为整体网络的支撑点，很有可能是活性成分和多个靶分子。其中36.7%的成分具有10个以上的活性位点，10个以上具有20个以上的活性位点。

所建立的蛋白质-蛋白质网络由40个结点和269个边点组成，其中结点代表着蛋白质，而每个边都代表着蛋白质和蛋白质之间的相互作用。

构建的PPI网络（见图2）的平均相邻节点数13.45个，最短路径为1560，特征路径长度1.822，网络密度0.345，网络中心度0.420，网络异质性0.652。

笔者拟采用GO方法，对其中48种具有活性的活性物质（如表3、4所示）进行分子水平上的GO生物过程富集分析。

讨论

传统中医药是一种多类型成分的复合系统，其作用机制涉及多分子、多靶点和多通路。秃顶是一种比较普遍的皮肤疾病，造成秃顶的原因很多，病因也很多。

因此，我们提出假说：姜精油具有抗糖尿病、抗糖尿病及抗糖尿病等功效，因此，拟采用计算机模拟技术，采用计算机辅助药物设计。

从体内、体外两个层面，采用分子生物学、生物信息学等方法，从细胞及整体水平上，探讨姜精油抗糖尿病的作用机理，为其防治糖尿病提供新思路。

目前的实验结果显示，姜黄素对头发的促进效果显著，且对头发的增长速率有一定的影响，且呈浓度依赖关系。

然而，有研究表明，给C57BL/6小鼠注射6-carcinol后，其毛发数目明显下降。姜精油的用量对其疗效有很大的影响。

其中，白细胞介素（ILs）与TNF-α（TNF-α）是调控脱髓鞘发生发展的关键分子。IL具有信号转导、活化和调控免疫细胞、介导T细胞和B细胞的活化、增殖和分化以及参与机体的炎性反应等功能。

TNF-α作为一种关键的致炎因子，可导致细胞免疫功能紊乱及炎性反应，从而影响细胞稳态。

我们前期研究发现，姜水提物、6-姜油苷、山姜醇等具有显著的抗炎活性，可显著降低UVB所致的人表皮细胞及动物模型中IL1β、TNF-α、IL-6、IL-8等炎症因子的表达。

姜烯酚对肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）及白介素-6（IL-6）的分泌有明显的剂量依赖性。

此外，8-姜黄素、10-姜黄素、8-姜烯酚、10-姜烯酚对肿瘤坏死因子-a有明显的抑制作用。ICAM-1是一种具有重要生物学功能的抗原。

ICAM-1是一种在多种细胞中以较低的方式存在，并通过NF-kB基因的转录调控而被激活。干扰素-伽马是一种被特异性抗原或有丝分裂原活化的T细胞，在机体的免疫调控中发挥着关键作用。

前期的GWAS数据显示，天然和获得性免疫在调控毛囊丢失中发挥重要作用，其中Th1型细胞因子及CD8+T淋巴细胞是最重要的效应分子。

已有文献报道，但关于姜精制得的免疫及消炎活性物质均为姜酚类和姜烯类，而我们前期发现的6-甲基二甲基二乙基、10-丁二醇、金格尔乙基和金格尔二酮与免疫及炎性反应关系未见报道。

结果表明，姜烯酮和姜酮可能是生姜精制得的两种主要有效成分。通过分子-靶蛋白及蛋白-蛋白互作网络的研究。

发现姜具有“多分子-单一靶标蛋白”、“单一靶标蛋白-多重靶标蛋白”的作用，与中医药“多组分、多靶标”的特点相吻合。

GO功能富集研究表明，姜精制得的精制液可有效提高头发质量，但其作用机制尚不明确。

在对这些基因进行的KEGG通路富集分析中，发现大多数的基因都被富集到了与炎症反应和免疫反应有关的通路上。

其中包括了细胞因子受体相互作用、IL-17信号通路、T细胞受体信号通路、Jak-STAT信号通路、PI3K-Akt信号通路，这些通路中的18,8,8,9,11个基因。

细胞因子是一类具有多种生物学功能的细胞分子，在机体免疫反应、细胞增殖、分化、凋亡、血管生成等多种生理活动中起着关键作用。

IL-17（IL-17）可通过其受体活化NF-κB,MAPKs,C/EBPs等多个途径，产生抗菌肽，细胞因子，趋化因子等，参与了急、慢性炎症过程。

我们前期研究发现，姜黄素能够显著下调MAPK、ERK1/2、p38和JNK的磷酸化水平，并下调NF-кB的活化，从而下调MAPK和NF-кB信号途径中的关键因子的表达，从而达到抗炎的目的。

T淋巴细胞受体对T淋巴细胞发挥重要调控作用，并参与调控T淋巴细胞的分化。其在T淋巴细胞与抗原体呈细胞间建立了连接。

TCRs的活化会引发一系列的信号通路，从而调控细胞因子的产生，细胞的生存，增殖，分化等。

我们前期研究发现，姜黄对小鼠Th2型小鼠有明显的抗炎作用，其主要特征是下调IL-4、IL-5基因的mRNA表达。

我们前期研究发现，6-姜烯醇可有效地抑制原始T淋巴细胞向Th1、Th2淋巴细胞的分化，并对T淋巴细胞的受体通路产生一定的作用。

Jak-STAT及PI3K-Akt等信号转导途径在秃头发病中不容忽视；Jak/STAT通路作为一种重要的信号传导通路，参与调控多种生理过程。

Jaks除活化STATs之外，还可调控MAPK、PI3K等其它信号通路。在PI3K-Akt途径中，PI3K通过调控磷酸肌醇-三磷酸酯的合成而促进了PIP3的合成。PIP3又起到了辅助Akt活化的作用。

Akt活化后能调控细胞凋亡、蛋白合成、代谢及细胞周期等重要生理功能。有报道显示姜烯酮A对Jak2有明显的抑制作用；与6-姜烯酚，姜黄素，四氢姜黄素相比，其对STAT3的磷酸化也有明显的抑制作用。

同时，6-姜烯酚还可下调NF-кBp65蛋白的磷酸化及入核，从而减轻LPS对NF-кB的激活作用。

以上情况表明，由于炎症及自身免疫导致的脱肛，而生姜挥发油能够对炎症和免疫等多个生物途径信号通路进行调控，从而达到对其进行改善和治疗的效果。

综合运用网络药理学和计算机模拟相结合的方法，解析姜精制得的多组分、多靶点和多途径的复杂网状关联，阐明姜精制得的多组分、多靶点和多途径的作用机理。

在此基础上，我们还将从不同层次，尤其是我们所发掘的具有调节免疫、抗炎等多种信号途径的物质基础上；通过对这些物质的深入分析，确定这些物质的有效性、安全性及起效剂量，从而为该物质的临床应用及产品研发奠定基础。

参考文献：

［1］金建波，章建华《脱发实验模型及其药物治疗学现状》

［2］国家药典委员会《中华人民共和国药典》

［3］孙江伟，王军《生姜挥发油研究进展》

［4］刘莉，朱红霞，陈育尧，等《生姜对C57小鼠毛发生长影响的研究》