基于网络药理学的黄芪抗疲劳作用机制研究

摘要：目的基于网络药理学方法探讨黄芪抗疲劳可能的作用机制。方法根据课题组前期研究并结合中医药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）指认黄芪中的活性成分，采用PharmMapper网络服务器预测其作用靶点；在GeneCards、OMIM数据库中搜索抗疲劳靶点，采用Cytoscape3.6.0软件构件黄芪活性成分-抗疲劳靶点网络；使用String数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用分析，构建蛋白质-蛋白质相互作用网络，通过度值（degree）筛选关键靶点并进行归属；使用DAVID数据库对黄芪抗疲劳作用靶点进行基因本体（GO）富集分析和KEGG通路富集分析，以探究黄芪抗疲劳的作用机制。结果获得黄芪中11种活性成分，包括毛蕊异黄酮葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、芒柄花苷、芒柄花素、异黄烷、紫檀烷6种黄酮类成分，黄芪皂苷I、II、III、IV4种皂苷类成分及蔗糖。黄芪抗疲劳作用预测靶点有76个，网络分析结果表明，黄芪主要涉及一氧化氮的生物合成、过氧化氢反应、棕色脂肪细胞分化的正调节、活性氧代谢等生物过程，通过调节癌症通路，FoxO、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-蛋白激酶B（Akt）、低氧诱导因子-1（HIF-1）、血管内皮生长因子（VEGF）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、Ca2+信号通路、氧化应激反应等来发挥抗疲劳作用。结论本研究体现了黄芪多成分-多靶点-多途径的作用特点，为进一步开展黄芪抗疲劳作用机制的研究提供了新思路和新方法。

疲劳首见于《金匮要略》[1]，随着现代生活节奏加快和社会竞争激烈，疲劳已经成为普遍的问题。疲劳是一种常见而又复杂的症状，生理性疲劳是由大量运动导致体内代谢物累积引起，如果不能及时消除，随着运动强度和运动量的增大，会出现情绪变化、身体不适、脾胃症状和津液损失，表现出亚健康疲劳，这种状态的进一步发展必将导致五脏机能失调、精气血耗损，出现慢性疲劳综合症[2]。世界上约有10%的人患有慢性疲劳[3]，然而其发病机制并不完全明确。有研究表明，疲劳的产生可能与能量代谢、免疫和内分泌系统及抗氧化防御系统的炎症反应和功能障碍有关[4-6]。

黄芪，始载于《神农本草经》，列为上品[7]，为豆科植物膜荚黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.或蒙古黄芪A.membranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicusBge.Hsiao的干燥根，归肺、脾经，具有补气升阳、固表止汗、利水消肿、生津止血等功效，用于气虚乏力、食少便溏、中气下陷、气虚水肿等[8]。黄芪中主要成分包括黄酮类、皂苷类、糖类、有机酸类、氨基酸类等[9]。传统中医认为黄芪是补气良药，素有“十药八芪”之称，文献研究表明，黄芪具有显著的抗疲劳[10]、抗炎[11]、抗免疫[12]等作用，但其作用的分子机制不十分明确。因此，借助网络药理学的方法挖掘黄芪抗疲劳作用的靶点与通路，从微观角度科学论证黄芪抗疲劳的作用机制有重要意义。

网络药理学融合了系统生物学、多向药理学、计算生物学、网络分析等多学科的技术和内容，进行“疾病-表型-基因-药物”多层次网络的构建，从整体的角度探索药物与疾病间的关联性，具有整体性、系统性的特点，特别适用于多成分、多靶点、多途径的中药药效机制和物质基础研究[13-15]。本课题组前期研究通过力竭游泳及限制饮食复制疲劳大鼠模型，给予黄芪后疲劳大鼠力竭游泳时间、血清生化指标、病理切片、肌肉代谢组学等结果均显示黄芪有明显的抗疲劳效果。因此，本研究以课题组发现的黄芪中主要的初级、次级代谢产物糖类、黄酮类、皂苷类成分为研究对象，采用网络药理学方法阐释黄芪发挥抗疲劳药效的作用机制，为后续实验提供理论依据。

1方法

1.1黄芪化学成分数据库的构建

本课题组前期从黄芪中指认出12种次级代谢成分以及氨基酸、有机酸、糖等多种初级代谢成分，结合中医药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP，