网络药理学及其在中药领域的研究概述
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网络药理学在中药治疗痛风中的应用研究进展【摘要】摘要:痛风是一种由嘌呤代谢紊乱引起的慢性代谢性疾病,严重影响患者的生活质量。
传统中药治疗痛风的作用机制已有所了解,但随着网络药理学技术的应用,研究人员发现通过网络药理学可以更加全面、系统地分析中药在治疗痛风中的作用机制。
网络药理学不仅为中药治疗痛风提供了新的研究方向,还为中药研究中的数据分析和模型建立提供了新的思路和方法。
网络药理学在中药治疗痛风中具有广阔的发展前景,有望为痛风的预防和治疗带来新的突破。
【关键词】关键词:网络药理学、中药、痛风、治疗、病因、发病机制、作用机制、意义、技术、研究方向、发展前景1. 引言1.1 网络药理学在中药治疗痛风中的应用研究进展网络药理学是一门综合了药理学、计算机科学、统计学等知识的新兴学科,它利用大数据、网络技术和数学模型,对药物的作用机制、疾病的发病机制等进行系统的研究和分析。
在中药治疗痛风的研究中,网络药理学的应用逐渐受到重视。
痛风是一种代谢性疾病,主要由体内尿酸增多引起的,其临床表现为关节疼痛、红肿等症状,严重影响患者的生活质量。
传统的治疗方法主要包括药物治疗和饮食控制,但是存在副作用大、疗效不稳定等问题。
而中药作为我国传统医学的重要组成部分,具有疗效确切、毒副作用小等优点,因此在痛风治疗中备受关注。
网络药理学在中药治疗痛风中的应用研究进展,为研究人员提供了新的思路和方法。
通过构建网络模型、分析药物的作用靶点等技术手段,可以深入了解中药在痛风治疗中的作用机制,挖掘出更多具有潜在治疗效果的中药成分。
网络药理学的应用不仅可以加快中药在痛风治疗中的研究进展,还可以为中药的临床应用提供科学依据,促进中药在痛风治疗中的应用和推广。
2. 正文2.1 痛风的病因和发病机制痛风是一种代谢性疾病,主要的病因是体内尿酸代谢紊乱导致尿酸水平升高,从而形成尿酸结晶在关节和软组织中沉积引起的炎症反应。
通常情况下,尿酸是人体代谢嘌呤产生的代谢产物,通过肾脏排泄。
网络药理学在中药领域中的研究进展与应用策略单磊发布时间:2021-10-29T06:55:05.932Z 来源:《中国科技人才》2021年第20期作者:单磊[导读] 中医药在我国已有数千年的应用历史,我国劳动人民在几千年与疾病的斗争中,通过不断实践、发展、创新,逐渐积累了丰富的医药知识和临床经验,并形成了全面、系统的中医药理论知识和独特的医学体系。
扬州市邗江区瓜洲社区卫生服务中心江苏省扬州市 225000摘要:中医药在我国已有数千年的应用历史,我国劳动人民在几千年与疾病的斗争中,通过不断实践、发展、创新,逐渐积累了丰富的医药知识和临床经验,并形成了全面、系统的中医药理论知识和独特的医学体系。
而中药复方具有功效多向性、适应证广的特点,在治疗疾病方面能够起到调节、调理、调养、调摄等综合作用。
关键词:网络药理学;中药领域;应用策略;前言:由于中药及其复方制剂具有多成分、多途径、多靶点等协同作用效果,使得中药及其复方制剂的药效物质基础、作用基础不明确,中药和中药材的质量难以控制,以及缺乏科学、合理、有效的药效和安全性评价体系等问题,很难从整体到组织、器官、细胞和分子水平进行全面、系统的研究。
因此,如何阐明中药及其复方制剂的药效物质基础、作用机制等问题,是排除中医药现代化发展障碍亟待解决的重大问题。
一、网络药理学网络药理学这一概念是由英国药理学家构建分子生物网络是网络药理学的研究基础,主要通过对药物组、疾病组、分子相互作用进行分子网络构建。
例如,药物组中的药物-靶标网络,获取药物-靶标的作用关系是构建该网络的关键,通常采用数据库查询法、分子对接仿真法、反向分子对接仿真法及计算预测法获取药物-靶标间的作用关系。
利用化学结构相似性、药物效应相似性、药物表达谱相似性及药物共享靶标或疾病的方法获取药物-药物间的作用关系。
靶标-靶标间的某种联系可以通过分析序列相似性、通路相似性、基因本体相似性、基因表达相似性和共享药物或疾病得到。
网络药理学在中药治疗痛风中的应用研究进展
网络药理学是一种基于网络化信息平台和系统生物学相关理论的药理学研究方法。
它通过构建网络药理学数据库,结合基础科学实验,挖掘中药分子与靶标之间的相互作用规律,了解中药在分子水平上的治疗机制。
在中药治疗痛风的研究中,网络药理学可从以下几个方面进行探究。
首先,网络药理学可以对中药与高尿酸血症相关的分子靶标进行筛选。
高尿酸血症是痛风发生的重要因素,而中药在治疗高尿酸血症方面具有明显的优势。
通过对网络药理学数据库的分析,可以找到中药与高尿酸血症相关的分子靶标,进而筛选出能够治疗高尿酸血症的有效中药。
其次,网络药理学可以发掘中药方剂中分子与分子之间的相互作用关系,并优化方剂配伍。
中药常常采用复方剂型,其中的不同药材之间存在着多种复杂的相互作用,而且它们中所含有的活性分子数量是十分庞杂的。
通过网络药理学的方法,可以大大缩减中药复方的筛选范围,而一些靶标或关键通路则可以成为有针对性的调控作用点。
最后,网络药理学可以通过系统生物学的方式,加深对中药治疗痛风的机制了解。
痛风发病机制非常复杂,涉及到多个系统、多个信号通路和靶标。
通过生物信息学方法,可以对蛋白质相互作用、信号通路、代谢途径等方面开展全面的研究,进而弄清中药的治疗机制。
例如,通过模拟痛风模型和中药组分,可以了解每种药材和药效成分如何调控代谢途径,影响病理路径的不同环节。
总之,网络药理学在中药治疗痛风中的应用已经取得了显著的进展,在筛选、优化、机制解析等方面有着广泛的应用前景,对于进一步推动中药治疗痛风的研究和应用有着积极的意义。
基于网络药理学及实验验证的“麻黄葶苈子”药对治疗支气管哮喘的作用研究一、本文概述支气管哮喘,作为一种常见的慢性呼吸道疾病,严重影响着患者的生活质量。
近年来,随着中医药研究的深入,越来越多的传统中药被证实对支气管哮喘具有显著的疗效。
其中,“麻黄葶苈子”药对因其独特的药效和广泛的应用,成为了研究的热点。
本文旨在通过网络药理学方法和实验验证,深入探究“麻黄葶苈子”药对治疗支气管哮喘的作用机制,以期为临床提供更为科学、有效的治疗策略。
本文首先通过网络药理学的方法,对“麻黄葶苈子”药对的成分进行系统的分析和预测,挖掘其潜在的生物活性成分及作用靶点。
接着,通过生物信息学手段,构建药物-成分-靶点-疾病的关系网络,以揭示药对治疗支气管哮喘的复杂作用机制。
在此基础上,进一步利用实验验证,对所预测的生物活性成分和作用靶点进行验证,确保研究的科学性和准确性。
通过本文的研究,我们期望能够全面揭示“麻黄葶苈子”药对治疗支气管哮喘的作用机制,为中医药治疗支气管哮喘提供新的思路和方法,同时也为网络药理学在中医药研究中的应用提供有益的参考。
二、网络药理学研究网络药理学是一种基于系统生物学、网络分析以及多组学数据整合的研究方法,它旨在揭示药物与生物系统之间的相互作用关系。
本研究运用网络药理学的方法,对“麻黄葶苈子”药对治疗支气管哮喘的作用进行了深入研究。
我们搜集了与支气管哮喘相关的基因、蛋白质、代谢物等生物分子信息,构建了支气管哮喘的生物网络模型。
然后,通过文献挖掘和数据库查询,获取了麻黄和葶苈子中的主要活性成分及其潜在的靶点信息。
接下来,我们利用网络分析的方法,将药物成分、靶点以及疾病生物网络进行对接,找出药物与疾病网络中的关键节点和关键路径。
通过网络药理学分析,我们发现麻黄和葶苈子中的多种活性成分能够作用于支气管哮喘生物网络中的关键靶点,如炎症因子、受体、离子通道等。
这些成分通过调节这些靶点的表达和功能,进而调控哮喘相关的信号通路,如炎症通路、免疫通路等。
网络药理学在中药领域中的研究进展彭陈文,何沛聪,孙茗威,王森,黄璇(广州中医药大学第一临床医学院,广东广州510405)Research Progress on Network Pharmacology in Chinese Material MedicalPeng Chenwen,He Peicong,Sun Mingwei,Wang Sen,Huang Xuan(First Clinical Medical College Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou510405,China)Abstract:Network pharmacology is an interdisciplinary study of the complex relationship between“drug-target-disease”in the fields of fusion system biology, high-throughput screening,and computer technology.The overall research ideas of the network pharmacology system are consistent with the “multi-component-multi-target-multi-channel”mechanism of traditional Chinese medicine,so the discipline is very suitable for the study of the mechanism of action of traditional Chinese medicine prescriptions.This paper reviews the application of network pharmacology in the field of traditional Chinese medicine in recent years from the collection of traditional Chinese medicine ingredients and predictive targets,the mechanism of action of Chinese medicine,and the discovery of new indications.Keywords:network pharmacology;target of action;research progress中药凭借其“多成分-多靶点-多通路”的作用机制在呼吸疾病、糖尿病、心脑血管疾病、癌症等复杂疾病的治疗上有着独特优势,西医单一直线的研究思维难以用于挖掘中药的宝贵价值[1],中医药的现代化发展遇到瓶颈。
基于网络药理学技术的中药复方药物作用机制研究标题:基于网络药理学技术的中药复方药物作用机制研究摘要:网络药理学技术是一种应用计算机与网络技术相结合的新兴技术,广泛应用于药物作用机制研究中。
本研究旨在利用网络药理学技术解析中药复方的药物作用机制。
通过构建模型、进行定量分析和数据挖掘的方法,我们的研究结果显示中药复方对多个药物靶点具有显著的作用,并能调节多个生物通路。
1. 研究主题中药复方药物作用机制研究涉及对中药复方中药物成分与其作用靶点之间的相互关系的解析。
传统的实验方法往往耗时、费力且成本较高,而网络药理学技术能够更加高效地进行大规模数据挖掘和分析,为中药复方的药物研究提供新的思路和方法。
2. 研究方法2.1 数据收集与预处理我们收集了中药复方中常用的药物成分和目标蛋白的数据。
通过公开数据库(如TCMSP、SwissTargetPrediction等)收集了大量的中药化合物信息和相关靶点信息。
在收集到的数据中,我们进行了清洗和标准化处理,以确保数据的准确性和一致性。
2.2 构建中药复方药物作用机制模型我们采用系统药理学的方法,结合药物和靶点的相关性信息,构建了中药复方药物作用机制模型。
模型的构建包括以下步骤:(1)选择中药复方的主要化合物作为研究对象;(2)预测中药复方的药物靶点;(3)获取药物靶点与疾病之间的关联信息;(4)构建中药复方的药物作用机制网络图。
2.3 定量分析和数据挖掘我们使用网络分析方法对构建的药物作用机制网络图进行定量分析和数据挖掘。
通过计算节点的度中心性、介数中心性和紧密度等网络参数,我们确定了对中药复方的药物作用具有重要性的关键节点。
我们还应用聚类分析和功能富集分析等方法,对药物作用机制网络进行进一步的分析和解释。
3. 数据分析和结果呈现我们的研究结果表明,中药复方对多个药物靶点具有显著的作用,并能够调节多个生物通路。
通过计算网络参数,我们发现某些节点在中药复方的药物作用机制中起着重要的调控作用。
基于网络药理学研究丹参治疗作用机制一、概括丹参(Salvia miltiorrhiza)作为中国传统中草药的代表,具有悠久的历史和丰富的药用价值。
近年来随着对中药的研究不断深入,丹参在治疗心血管疾病、糖尿病等疾病方面的潜在作用得到了广泛关注。
网络药理学作为一种新兴的研究领域,为揭示丹参治疗作用机制提供了新的视角。
本研究旨在通过网络药理学方法,探讨丹参在不同疾病状态下的作用靶点及其相关通路,以期为丹参的临床应用提供理论依据和新思路。
1.1 研究背景和意义随着全球人口老龄化趋势的加剧,心血管疾病、脑血管疾病等慢性病的发病率逐年上升,给人类健康带来了严重的威胁。
丹参作为一种广泛应用于中医药领域的传统药材,具有活血化瘀、抗氧化、抗炎等多种药理作用,已被证实对多种心血管疾病和脑血管疾病具有良好的治疗作用。
然而目前关于丹参治疗作用机制的研究尚不完善,尤其是在分子水平上的探讨较为有限。
因此深入研究丹参的治疗作用机制对于指导临床用药、提高治疗效果具有重要的理论和实践意义。
网络药理学作为一种新兴的药物发现方法,通过整合大量公开发表的文献资料,建立药物与靶点之间的网络关系,从而揭示药物的作用机制。
近年来网络药理学在中药研究领域取得了显著的成果,为揭示丹参等中药的治疗作用机制提供了有力的理论支持和技术手段。
本研究基于网络药理学的方法,旨在深入探讨丹参治疗心血管疾病的分子机制,为临床用药提供科学依据。
1.2 研究目的和方法本研究旨在通过网络药理学方法,探讨丹参治疗作用的机制。
首先我们收集了大量关于丹参的临床文献、实验研究和网络资源,以便对丹参的药理活性进行全面了解。
然后我们利用网络药理学软件(如Web of Science、PubMed等)对这些数据进行筛选、整理和分析,以确定丹参的主要活性成分及其作用途径。
在分析过程中,我们采用了多种统计方法,如关联规则挖掘、网络聚类、路径分析等,以揭示丹参治疗作用的关键环节。
同时我们还结合了实验数据和临床资料,对丹参的有效成分进行了验证。
网络靶标中药方剂网络药理学研究的一个切入点一、本文概述随着网络药理学在中医药研究领域的深入应用,越来越多的研究者开始尝试运用网络靶标的研究方法来解析中药方剂的作用机制。
本文旨在探讨网络靶标在中药方剂网络药理学研究中的重要性,并提出一种以网络靶标为切入点的研究策略。
我们将对网络靶标的概念及其在中药方剂网络药理学中的应用进行阐述,明确其在揭示中药方剂多成分、多靶点、多途径协同作用机制中的关键作用。
接着,我们将介绍如何利用网络靶标对中药方剂进行深入研究,包括方剂成分的网络构建、靶点的预测与验证、方剂作用机制的解析等。
我们将讨论当前研究中存在的挑战与问题,并展望未来的发展方向。
通过本文的阐述,我们期望能为中药方剂的网络药理学研究提供一个新的切入点和思路,推动中医药现代化和国际化进程。
二、网络靶标的概念及意义网络靶标(Network Target)是近年来随着网络药理学的发展而提出的一个新概念,它指的是在疾病发生发展过程中,多个生物分子网络(如蛋白质相互作用网络、代谢网络、信号转导网络等)中的关键节点或调控靶点。
这些关键节点或靶点在疾病的发生、发展过程中扮演着重要的角色,因此,通过对这些网络靶标的研究,有望找到治疗疾病的新策略和新药物。
网络靶标的研究具有重大的意义。
网络靶标研究有助于深入理解疾病的发病机制。
通过对疾病相关网络靶标的研究,可以揭示疾病发生、发展的分子机制,从而为疾病的预防和治疗提供理论依据。
网络靶标研究可以为新药研发提供新的思路和方法。
传统的药物研发往往是基于单一的靶点或分子,而网络靶标研究则可以从多个生物分子网络的角度出发,寻找多个靶点或分子的组合,从而开发出更加有效的药物。
网络靶标研究还可以为个体化治疗提供理论支持。
由于不同个体之间的生物分子网络存在差异,因此,通过对网络靶标的研究,可以为不同个体制定更加精准的治疗方案。
网络靶标研究是网络药理学中的一个重要切入点,它不仅有助于深入理解疾病的发病机制,还可以为新药研发和个体化治疗提供新的思路和方法。
网络药理学中医药现代化的新机遇随着科技的不断进步和医学领域的快速发展,网络药理学和中医药现代化已成为当今医学界的热点。
网络药理学结合了现代科技和传统中医药理论,为中医药的现代化发展提供了新的机遇。
本文将从技术创新、政策支持、教育培养和临床实践等方面,探讨网络药理学在中医药现代化中的应用和发展。
网络药理学的发展得益于人工智能、大数据等网络技术的不断创新。
人工智能通过对大量数据的分析和模拟,为药物筛选、疾病诊断等提供了高效、准确的解决方案。
大数据技术则能够帮助医生对患者的病情进行更全面的分析和评估,为个性化治疗提供支持。
例如,利用人工智能和大数据技术,可以对中药的成分、作用机制等进行深入分析,加速中药的研发进程。
政策支持:国家政策推动网络药理学中医药现代化政府对中医药现代化发展给予了大力支持。
国家出台了一系列政策法规,推动中医药与现代科技的结合,加快中医药的现代化进程。
这些政策不仅为网络药理学在中医药领域的应用提供了指导和支持,还促进了中医药产业的快速发展。
教育培养:网络药理学中医药现代化的教育培养为了推动网络药理学中医药现代化的进程,高校和研究院所等机构加强了相关专业建设和人才培养。
这些机构通过设置中药学、网络药理学等课程,培养了一批具备现代科技和传统中医药理论的专业人才。
国际交流与合作也进一步推动了网络药理学中医药现代化的进程。
临床实践:网络药理学在中医药现代化中的应用效果网络药理学的发展为中医药的临床实践提供了新的思路和方法。
通过对患者的基因组、表型组等数据的分析,可以为患者提供更加精准的个性化治疗方案。
利用网络药理学方法,可以加速中药新药的发现和开发,提高中医药的临床治愈率。
例如,通过对中药复方进行系统生物学研究,可以深入了解其作用机制和疗效,为临床治疗提供科学依据。
网络药理学为中医药的现代化发展提供了新的机遇。
通过技术创新、政策支持、教育培养和临床实践等方面的共同努力,我们可以进一步推动中医药的现代化进程,为人类的健康事业做出更大的贡献。
网络药理学应用于中药新药研发通用规范专家共识1. 内容概述随着全球对中医药的关注度不断提高,中药新药研发已成为药物研究的重要领域。
网络药理学作为一种新兴的药物研究方法,已经在中药新药研发中发挥了重要作用。
为了规范网络药理学在中药新药研发中的应用,提高其研究水平和效果,本专家共识旨在为相关领域的科研人员提供一套通用的规范和指导原则。
本共识首先介绍了网络药理学的基本概念、发展历程以及在中药新药研发中的重要作用。
针对网络药理学在中药新药研发中的具体应用,如靶点筛选、生物标志物发现、药物作用机制解析等方面,提出了一系列具体的研究方法和技术要求。
本共识还对网络药理学在中药新药研发过程中可能面临的问题和挑战进行了探讨,并提出了相应的解决策略。
1.1 研究背景随着全球人口老龄化和慢性病患者数量的增加,对药物的需求不断扩大。
中药作为一种具有悠久历史的传统医学体系,在治疗各种疾病方面具有独特的优势。
由于中药的复杂性、多样性和不确定性,其研发过程往往受到诸多限制。
为了提高中药新药的研发效率和成功率,网络药理学作为一种新兴的研究领域,逐渐受到广泛关注。
网络药理学是一门利用计算机模拟和统计分析方法研究药物与生物体内靶点之间相互作用的学科。
它通过构建药物靶点的网络模型,模拟药物在生物体内的传递过程,从而预测药物的作用机制、疗效和安全性。
网络药理学在中药新药研发中的应用取得了显著成果,为中药新药的研发提供了有力的理论支持和技术手段。
目前关于网络药理学应用于中药新药研发的相关研究尚存在一定的局限性,如研究方法的不统数据来源的多样性等。
制定一套通用规范的专家共识,以规范网络药理学在中药新药研发中的应用,具有重要的理论和实践意义。
本文档旨在通过对网络药理学在中药新药研发中的研究现状、方法、技术要点等方面的梳理,为相关研究提供参考依据,促进网络药理学在中药新药研发领域的发展。
1.2 研究目的本专家共识旨在为网络药理学在中药新药研发中的应用提供一个通用的规范和指南。
第45卷第11期 2017年6月 广州化工
Guangzhou Chemical Industry Vo1.45 No.11
Jun.2017
网络药理学及其在中药领域的研究概述 吴钉红 (广州中医药大学第二临床医院,广东 广州 510120) 摘 要:与西医相比,中药自成体系,具有整体论和辨证论治的特点。中药现代化研究需要新的技术方法,能整合现有的 植物化学、药理学等研究成果,解析中药整体作用的科学内涵。网络药理学利用计算机科学、分子生物学,药学等学科的成果, 可以从整体上对中药物质基础和药理作用的现代内涵进行多层次的解析,是中药现代化研究最重要的技术手段之一。因此,本文 即对网络药理学的构建与分析方法,及其在中药研究中的应用进行概述。 关键词:网络药理学;网络分析;中药
中图分类号:R961 文献标志码:A 文章编号:1001—9677(2017)11—0216—03
Study on Network Pharmacology and Application in Chinese Herb Medicine Research
Ding-hong (The Second Clinical Hospital,Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangdong Guangzhou 510120,China)
Abstract:Comparing to the western medicine,Chinese medicine develops its own system,and has the characteristics of holistic and syndrome differentiation and treatment.Modern research of Chinese herb medicine(CHM) needs new techniques to decipher the scientific connotation for traditional Chinese medicine by integrating the research achievements of phytochemistry and pharmacology.Network pharmacology is one of the best important methods for CHM research by employing the techniques of computational virtual screen,molecular biology and pharmacology,etc. Therefore,the method of the construction and analysis of network and the application in Chinese medicine research were briefly summarized. Key words:network pharmacology;network analysis;Chinese herbal medicine
西方医学在很长一段时间都致力于研究能与关键靶标特异 性结合的药物也被称为“魔术子弹”(Magical bullets)” J,从 而避免副作用的产生,这一药物发现理念促使现代药学的飞速 发展。随着人们对疾病的认识不断加深,逐渐认识到很多复杂 疾病,如肿瘤、糖尿病等,与多种基因和多种蛋白相关,而且 相关的蛋白往往相互关联呈网络结构 。作用于蛋白网络多个 环节的药物 ,能同时调节或修复多个蛋白的功能,往往能取 得较好的疗效,较小的副作用 J。中医药强调“整体性”, 注重调节人体的平衡,这提示我们中药的可能是通过其中的化 学成分作用于人体中的蛋白网络,发挥“整体性作用”0中医 药的传统理念与现代西医学的最新进展不谋而合。同时,现代 研究显示,中药归根结底是通过其中的复杂化学成分与多个靶 标同时作用,从而预防或治疗疾病 。也就是说,在分子与受 体层面,中药与西药是相通的,只是中药的成分和作用的受体 更为复杂。因此,用网络药理学的方法诠释复杂的传统中药是 为来中药的中药发展方向之一,本文将对网络药理学的概念、 研究方法,以及在中医药领域已经开展的研究做一概述。 1 网络药理学的起源与概念 具有“多向药理学”(Polypharmacology) 特性的药物能 同时作用于多个靶点或多个信号通路,在西方药物研究者的传 统理念中是不好的特性,他们更期望“一种药物只作用于一个 靶标,治疗一种疾病”(One drug one target one disease)。这一 理念直接影响了药物发现策略,包括疾病的分类、靶标的确 认、药物筛选,药物设计 和临床药物试验的设计 。。”J。随 着系统生物学的发展和药物研究的深入,科学家发现“魔术子 弹”只能特异性的作用生物网络中的一个节点,阻断某一个信 号通路,生物信号还可以通过旁路进行传导,往往不能够达到 预期的疗效。而能同时作用于生物网络中多个靶点的药物或药 物组合能达到更好的药效 。 人体内的信号传导网络非常复杂,利用复杂网络的理论将 生物网络进行抽象和概括,可以提升研究者对复杂信号网络的 认识,以及对生物体结构和功能的理解 。复杂网络、系统生 物学与多向药理学相结合,促使了药物研究新策略——网络药 理学的产生。 网络药理学是基于复杂网络的构建与分析技术,系统生物 学和多向药理学发展而来的一种药物研究的新方法、新理念, 即通过现有的系统生物学数据构建正常状态及疾病状况网络,
基金项目:广东省科技厅项目(2013B0021800237)。 作者简介:吴钉红(1980一),女,博士,助理研究员,主要从事中药物质基础研究。 第45卷第11期 吴钉红,等:网络药理学及其在中药领域的研究概述 217 通过计算模拟 及相关实验揭示药物如何阻止或延缓从正常 网络转换为疾病网络(疾病预防)或从疾病网络转换到正常网络 (疾病治疗)。网络药理学不止包括生物网络,还包括药物一药 物网络,药物一靶标网络和靶标一疾病网络,用抽象、直观的网 络呈现它们之间的复杂联系。有文献认为是下一代药物开发的 平台 。
2复杂网络分析方法概述 网络药理学整合了靶标、药物、疾病三个层次的对象,并 作为网络中的节点,它们之间的联系作为边。通过复杂网络分 析方法,可以得到更高层次的信息,得到“整体大于部分之 和”的研究结果。网络生物学的研究已经证实,网络的拓扑结 构与它所代表的生物功能密切相关 。因此,找到合适的方法 评估网络药理学中涉及的各种网络非常重要。但是,网络药理 学的研究刚刚起步,目前尚无成熟的评价方法。下面将对能用 于网络药理学研究中的复杂网络评价技术,包括网络关键节点 分析技术和网络效率三种评价方法做一介绍。 2.1 网络关键节点分析技术 复杂网络拥有极少数节点,它们是拥有大量连接的“集散 节点”_2 ,而网络多数被这些节点所支配。通过找出和评价网 络中的重要“集散节点”,可以有助于我们理解网络中节点重 要性的含义。现有评估节点重要性的方法本质上都是源于图论 以及基于图的数据挖掘。主要分为两类:社会网络分析法和节 点删除法 。通过找出网络中的关键节点,研究者可以针对 该关键节点设计药物,达到更好的治疗效果。 2.1.1社会网络分析法 社会网络分析方法,将节点的“重要性等价为显著性”, 在不破坏网络整体性的同时从节点在整个网络中的位置特性来 考虑其重要性。包括核心性和声望两大类。基于核心性的节点 重要性评价方法包括度(Degree),紧密度(Closeness),中介性 (Betweenness)和子图等。基于声望的节点重要性评价方法,从 声望的角度猜测节点的全局重要性,包括随即行走、特征向量 (Eigenvector)和累计提名(Cumulated nomination)等指标度量节 点在整个网络图中的排名。S.H.wang等 构建了哮喘病病相 关靶标的生物网络,通过网络拓扑分析,发现度和中介性高的 节点是哮喘病治疗的重要靶标。 2.1.2节点删除法 节点删除方法是利用网络的连通性反映系统某种功能的完 整性,将节点的“重要性等价为破坏性”,通过度量节点删除 对网络连通性的破坏程度来反映网络节点(集)的重要性,其主 要基于“核与核度”理论、生成树理论和图熵理论。
2.2 网络效率 网络效率又称之为网络平均加权效率,常被用于研究信息 在动态网络上的扩散和控制等问题,是刻画网络结构特征又一 重要的性能参数,被定义为任意两个节点之间路径长度倒数之 和的平均值,公式表示为: E= 1
式中:d ——节点Vi和 .之间的加权最短距离 药物通过抑制或部分抑制生物网络中一个或几个节点的效 应,就可以改变生物网络的效率。因此,研究者可以通过网络 效率的研究设计出更加有效和安全的药物。Csermely等 发现 具有多靶作用的药物往往与靶标的亲和性较低,而单靶药物具 有较高的亲和性,但是多靶药物往往具有更好的药效,因此他
们用网络方法分析药物靶标,采用网络效率来衡量药物的药 效,提出了新的多靶药物开发策略。
3在中医药研究领域的应用概况 中药成分复杂,其体内过程更加复杂,运用网络药理学研 究方法可以从整体上分析中药中众多化学成分与人体内效应蛋 白复杂的相互作用关系。网络药理学方法在中药研究中主要用 于配伍研究和中药药效物质基础研究 。其中应用最多的是 用于预测中药中的活性成分、潜在的靶标,以及可能具有干预 作用的信号通路 。网络药理学在中药研究中的应用首先需 建立中药小分子三维结构数据集。常用的有贝尔斯坦数据库 (Reaxys) 、商业化的天然药物化学成分数据库和课题组自建 的数据库等。而作用靶标的收集常用疗靶标数据库(Therapeutic targets database,TYD) 。网络的构建与分析则常用学术软件 Cytoscape[3o]。 本课题组综合运用计算机虚拟筛选 lj 和网络药理学研
究方法,对清热中药 、活血化瘀中药和补气中药 ,以及 通冠胶囊 治疗冠心病的化学成分和作用机理进行了研究, 构建了药物一药物网络(Drug drug network),药物一靶标网络 (Drug—target network),靶标一疾病网络(Target—disease network)。通过网络拓扑性质分析,发现化学特性相似的化合 物在药物一网络中具有聚类的特性;在药物一靶标网络中,度高 的靶标,能与中药中的多种成分同时作用,度高的化学成分表 示该成分能同时作用于多个靶点,具有多向药理学特性;在靶 标一疾病网络中,度高的靶标是多种疾病的效应靶标,这提示 我们,以该靶标为治疗靶标的药物可能具有较多的副作用。清 华大学的李梢等运用系统网络对中药复方和中医证侯进行了一 些很有意义的研究 ” ,并尝试了从生物网络调控的角度研究 中药方剂C4o-4 z J,同时通过网络分析研究中医症候的分子网络标 志 。王耘等构建了中药功效网络,尝试用该网络研究中药的 作用机理以及中医药理论的创新,为复杂疾病提供新疗法,为 新药开发提供新资源,为复杂疾病的治疗和新药开发提供了基 础和新思路 。但是,这些研究均刚刚起步,都着重于思路和 方法的建立,尚需要更进一步的实验进行验证。