¹贵州中医药大学药学院，贵州 贵阳

²贵州中医药大学薏苡仁资源与开发研究中心，贵州 贵阳

收稿日期：2022年4月8日；录用日期：2022年5月18日；发布日期：2022年5月25日

摘要

目的：基于CiteSpace分析、GC-MS和网络药理学探讨地瓜藤抗氧化的成分及其作用机制。方法：以中国知网数据库(CNKI)中收录的地瓜藤相关文献为依据，运用CiteSpace软件对作者、机构、关键词进行可视化分析。进一步，将GC-MS技术分析鉴定出的地瓜藤成分和文献报道成分纳入研究，并借助TCMSP和Swiss Target Prediction数据库收集成分对应靶点，使用Cytoscape软件对其进行可视化分析和筛选，再进行KEGG通路分析。结果：共纳入文献112篇，研究团队以刘燕团队和叶林团队等为核心，研究机构主要以云南中医学院和贵州中医药大学等为核心。关键词聚类分析显示，研究热点主要集中在抗氧化、扦插和质地等方面。经GC-MS鉴别和文献整理，筛选得到地瓜藤抗氧化活性成分43个，包括槲皮素、柚皮素、芹菜素和木犀草素等，涉及52个靶点，可能是通过Pathways in cancer、Lipid and atherosclerosis等信号通路来发挥抗氧化作用。结论：通过可视化分析，直观地展现出地瓜藤的研究团队、机构和研究热点。在此基础上，利用网络药理学发现地瓜藤可能通过多成分、多靶点和多通路来发挥抗氧化的作用，研究结果可为阐明地瓜藤抗氧化的物质基础和作用机制提供依据。

关键词

地瓜藤，CiteSpace，抗氧化，GC-MS，网络药理学

The Antioxidant Components and Mechanism of Ficus tikoua Bur. Were Discussed Based on CiteSpace Analysis, GC-MS and Network Pharmacology

Shufeng Chen¹, Nana Wu¹, Wenxing Fang¹, Yonghuan Yan¹, Ying Liu¹, Feng Xu^1,2*

¹School of Pharmacy, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang Guizhou

²Research Center for Coix Seed Resources and Development, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang Guizhou

Received: Apr. 8^th, 2022; accepted: May 18^th, 2022; published: May 25^th, 2022

ABSTRACT

Objective: Based on CiteSpace analysis, GC-MS and network pharmacology, to explore the antioxidant components and mechanism of Ficus tikoua Bur. Methods: Based on the relevant literature of Ficus tikoua Bur. collected in CNKI database, the author, organization and keywords were visually analyzed by CiteSpace software. Further, the components of Ficus tikoua Bur. and literature reported components identified by GC-MS technology were included in the study, and the corresponding targets of components were collected with the help of TCMSP and Swiss target prediction database, which were visually analyzed and screened by Cytoscape software, and then analyzed by KEGG pathway. Results: A total of 112 literatures were included. The research team took Liu Yan’s team and Ye Lin’s team as the core, and the research institutions mainly took Yunnan University of traditional Chinese medicine and Guizhou University of traditional Chinese medicine as the core. Keyword cluster analysis showed that the research hotspots mainly focused on antioxidant, cutting and texture. After GC-MS identification and literature sorting, 43 antioxidant active components of Ficus tikoua Bur. were screened, including quercetin, naringin, apigenin and luteolin, involving 52 targets, which may play an antioxidant role through pathways in cancer, lipid and atherosclerosis. Conclusion: Through visual analysis, the research team, institutions and research hotspots of Ficus tikoua Bur. are intuitively displayed. On this basis, using network pharmacology, it is found that Ficus tikoua Bur. may play an antioxidant role through multi-component, multi-target and multi-channel. The research results can provide a basis for clarifying the material basis and action mechanism of anti-oxidation of Ficus tikoua Bur.

Keywords:Ficus tikoua Bur., CiteSpace, Antioxidation, GC-MS, Network Pharmacology

Copyright © 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

地瓜藤(Ficus tikoua Bur.)又名地石榴、地果、地枇杷、地板藤等，为桑科(Moraceae)榕属植物，在我国主要分布于云南、湖北、广西、贵州、西藏、四川、甘肃等地。该药材始载于明初兰茂所著的《滇南本草》，另外《全国中草药汇编》《中药大辞典》《云南中草药》和2018版《贵州省中药材、民族药材质量标准》等也有收载 [1] [2] [3] [4]。地瓜藤是彝、壮、苗、哈尼等少数民族的习用药材，其性凉、味苦、微涩，具有清热利湿、收敛止痢、解毒消肿的功效，主要用于痢疾、泄泻、黄疸、水肿、风湿疼痛、无名肿毒，具有良好的开发应用价值 [5]。

目前关于地瓜藤的研究时间跨度较大，研究的热点和方向尚未得到系统的追踪，不利于地瓜藤研究的深入开展。本文首先依据中国知网数据库(CNKI)使用CiteSpace软件对地瓜藤的文献数据进行可视化分析，绘制了地瓜藤的相关知识图谱，并发现了地瓜藤的主要药理研究领域。进一步应用GC-MS技术对地瓜藤乙酸乙酯萃取部位进行成分鉴定，并将地瓜藤报道的化学成分也纳入整理。最后，应用网络药理学探讨地瓜藤的抗氧化的主要活性成分及作用机制，为地瓜藤的进一步开发利用提供依据。

2. 研究方法

2.1. CiteSpace可视化分析

2.1.1. 数据整理

以中国知网数据库(CNKI)为数据来源，以“摘要”和“全文”进行检索，检索词为(“地瓜藤”or“地板藤”or“地果”or“地石榴”or“Ficus tikoua Bur.”)，检索关于地瓜藤发表的中英文全部文献，排除重复发表的文献，最终获得文献112篇。

2.1.2. 可视化分析

可视化通过CiteSpace 5.8.R3软件实现，分别对作者、机构、关键词进行可视化分析。参数设置为：时间分区(Time Slicing)：1990~2022年，每1年为一个分区；分别选择作者(Author)、机构(Institution)、关键词(Keyword)作为节点类型(Node Types)；提取节点阈值选择(Selection Criteria)：Top N PerSlice，网络裁剪功能(Pruning)：选择寻径算法(Pathfinder)，每个切片的网络进行裁剪(Pruning sliced network)。

2.2. GC-MS分析

2.2.1. 药材与试剂

地瓜藤于贵州中医药大学后山采集，经贵州民族大学王祥培教授鉴定为桑科(Moraceae)榕属植物地瓜藤(Ficus tikoua Bur.)的干燥藤茎；石油醚(20190501，天津市科密欧化学试剂开发中心)，乙酸乙酯(2020828，天津市富宇精细化工有限公司)，甲醇(20190221，国药集团化学试剂有限公司)。

2.2.2. 地瓜藤乙酸乙酯部位的制备

称取地瓜藤药材5080.06g，按照中药的传统煎煮方法，煎煮3次、过滤后、合并滤液，应用旋转蒸发仪浓缩滤液。先用石油醚萃取至无色，再应用乙酸乙酯萃取至无色，旋转蒸发仪回收有机试剂，分别获取地瓜藤石油醚部位和乙酸乙酯部位，乙酸乙酯部位的得膏率为0.33%。

2.2.3. 地瓜藤乙酸乙酯部位的GC-MS分析

取一定量的地瓜藤乙酸乙酯部位浸膏，加甲醇和三氯甲烷溶解，采用HP6890/5975C型GC/MS联用仪(美国安捷伦公司)进行GC-MS分析。

2.2.4. 相色谱–质谱联用分析条件

色谱柱为Agilent HP-5MS (60 m × 0.25 mm × 0.25 μm)弹性石英毛细管柱，初始温度40℃ (保留2 min)，以3.5℃/min升温至215℃，再以8℃/min升温至310℃，运行时间：74 min；汽化室温度230℃；载气为高纯He (99.999%)；柱前压16.03 psi，载气流量1.0 mL/min，分流比10:1，溶剂延迟时间：6 min。

离子源为EI源；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；电子能量为70 eV；发射电流34.6 μA；倍增器电压1941 V；接口温度240℃；质量范围29~500 amu。组分质谱数据采用Nist17和Wiley275库进行定性分析，峰面积归一法进行定量分析。

2.3. 网络药理学分析与验证

2.3.1. 地瓜藤中活性成分的整理及靶点筛选

通过GC-MS鉴别和查阅文献整理地瓜藤的成分，优先通过中药系统药理学分析平台(TCMSP)查询成分作用靶点，成分没被TCMSP平台收录，则结合Swiss Target Prediction数据库 (http://www.swisstargetprediction.ch/)获取成分的靶点。最后，将筛选得到的靶点转化成UniProt数据库蛋白质ID格式。

2.3.2. 网络构建及拓扑分析

为了阐明地瓜藤中化学成分与蛋白靶点之间的关系，本研究通过PPI (http://www.genome.jp/kegg/)数据库分析，将筛选得到的地瓜藤化学成分和成分相关的靶点连接成“成分–靶点”网络。利用Cytoscape 3.9.0软件将以上网络进行可视化分析，并进行筛选，筛选标准为：选择节点度值(Degree)和介数中心度(Betweenness centrality)大于所有节点2倍中位数值，同时满足接近中心度(Closeness centrality)大于所有点中位数值的靶点作为地瓜藤抗氧化的潜力靶点。

2.3.3. 通路分析

利用DAVID数据库(https://david.ncifcrf.gov/home.jsp)对筛选所得的化合物靶点进行KEGG通路分析。

3. 结果

3.1. 作者共现、机构共现和研究热点分析

构建作者共现图谱(见图1)，纳入的文献共涉及作者268人，连线数为586，密度为0.0164。对地瓜藤有研究的团队包括刘燕团队、叶林团队、刘呈雄团队等，团队内部的合作较为密切，而团队间的合作较少，分布较散。

图1. 作者共现图谱

构建了机构共现图谱(见图2)，纳入的文献涉及106个机构，发文量较多的机构包括三峡大学、贵阳学院、云南中医学院和贵州中医药大学等，表明地瓜藤资源的开发利用处于快速发展的状态。

图2. 机构共现图谱

利用关键词聚类来反映地瓜藤的研究热点，共有160个关键词，连线数为336，密度为0.0264。采用LLR算法，生成关键词的聚类图谱，得到了7个关键词聚类群标签(见图3)，结果表明地瓜藤的研究热点主要集中在抗氧化、扦插和质地等方面，在2000年后对地瓜藤的关注逐渐增加，但是整体的研究进展较为缓慢(见图4)。平均轮廓值(S值) = 0.9431 > 0.5，代表聚类合理，表明聚类图谱在一定程度上能展现地瓜藤的研究热点。

3.2. 地瓜藤乙酸乙酯萃取部位的GC-MS分析结果

按照上述GC-MS联用的分析条件进样分析，得到地瓜藤乙酸乙酯部位的总离子流图(见图5)。通过Nist17和Wiley275标准谱图库及人工谱图解析，确定地瓜藤乙酸乙酯部位中的各个化学成分，通过峰面积归一化法从总离子流图中计算各化学成分的相对百分含量，化学成分及相对百分含量结果见表1。从地瓜藤乙酸乙酯部位中共鉴定出40个化合物，其含量较高的是4-甲氧基-7H-呋喃[3,2-g][1]苯并吡喃-7-酮(9.137%)、3,5,5-三甲基-4-(3-氧丁基)-2-环己烯-1-酮(2.231%)和(Z, Z, Z) -9,12,15-十八碳三烯酸(2.327%)等成分。

图3. 关键词的聚类图谱

图4. 时间区域分布图

图5. 地瓜藤乙酸乙酯部位GC-MS总离子流图

表1. 地瓜藤乙酸乙酯部位中的化学成分

3.3. 地瓜藤成分和靶点网络及其拓扑参数分析

经GC-MS分析和文献整理地瓜藤的化学成分共45个纳入分析。通过TCMSP平台查询及结合Swiss Target Prediction数据库得到1214个靶点。通过Cytoscape构建出地瓜藤成分和靶点间的交互网络，采用不同颜色和形状图形使其可视化，经成分和靶点互作分析发现43个成分有直接作用靶点(见图6)。其中，

图6. 地瓜藤的“成分–靶点–药理活性”网络图

紫色为药理活性，红色为化学成分，绿色为药物的作用蛋白靶标。对网络中所有节点的拓扑参数分析结果显示，节点度值、介数中心度和接近中心度的中位数分别为32、0.000973和0.483301。按节点度值和介数中心度的中位数的2倍，及满足接近中心度数值大于所有节点中位数值筛选，共得到地瓜藤中成分的重要靶点52个，结果见表2。

表2. 地瓜藤KHJ抗炎的“成分–靶点–药理活性”网络中潜在作用靶点的拓扑参数分析

3.4. 靶点KEGG信号通路分析

将52个潜在靶点上传到DAVID数据库中，进行KEGG通路分析，共得到P值≤0.05的信号通路152条，排名靠前的信号通路包括Pathways in cancer、Lipid and atherosclerosis、AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications、Human cytomegalovirus infection、Kaposi sarcoma-associated herpesvirus infection、Bladder cancer、Proteoglycans in cancer、Fluid shear stress and atherosclerosis和IL-17 signaling pathway等。结果见表3。

表3. 地瓜藤KEGG分析的部分结果

4. 讨论与结论

本文首先利用Citespace软件，对CNKI数据库收录的关于地瓜藤研究的文献进行可视化分析。在整理文献时，发现地瓜藤的别名较多，给文献收集带来了不小的麻烦。通过对地瓜藤研究的作者、机构和关键词分别进行可视化分析，作者分析发现相对于其他药材，关注地瓜藤的学者较少，但是随着时间的推进，地瓜藤的文献量总体呈上升趋势，研究者主要是团队内展开合作，而团队之间的合作较少。机构可视化分析发现地瓜藤研究主要还是集中在少数的研究机构，以三峡大学、贵阳学院、云南中医学院和贵州中医药大学为核心，机构之间应该加强合作形成合力，促进地瓜藤的开发利用。关键词可视化分析发现地瓜藤的研究热点主要集中在抗氧化、扦插和质地等方面，可见地瓜藤的药理研究主要集中在抗氧化方面，可能与地瓜藤含有丰富的黄酮类成分相关 [6] [7]。

本实验通过对地瓜藤乙酸乙酯萃取部位进行GC-MS分析，从乙酸乙酯部位中共鉴定出40种化合物，其含量相对较多的成分依次为：4-甲氧基-7H-呋喃[3, 2-g][1]苯并吡喃-7-酮(9.137%)、2,3-二氢苯并呋喃(1.106%)、4-羟基苯甲醛(1.099%)、3,5,5-三甲基-4-(3-氧丁基)-2-环己烯-1-酮(2.231%)、4-(3-羟基丁基)-3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮(1.550%)、(Z,Z)-9,12-十八碳二烯酸(1.114%)、(Z,Z,Z)-9,12,15-十八碳三烯酸(2.327%)、(+)-马梅辛(1.820%)和(E)-3,3'-二甲氧基-4,4'-二羟基二苯乙烯(1.109%)等。本次实验进行GC-MS分析的结果与文献报道的地瓜藤乙酸乙酯部位的成分上有较大的差异 [8]，主要体现在鉴别化合物的种类和数量的差异，可能与地瓜藤的来源和地瓜藤的前处理相关，本次实验中地瓜藤乙酸乙酯部位的是萃取地瓜藤的传统水煎液而来。据报道，鉴别的成分儿茶酚和香兰素等具有良好的抗氧化活性，值得深入研究 [9] [10]。

网络药理学能通过文献挖掘和生物信息网络的构建，用于中药(民族药)的药效物质基础的识别和作用机制的研究 [11]。本研究通过筛选、整理出地瓜藤潜力成分45个，并使用Cytoscape软件构建“成分–靶点”网络进行可视化分析和筛选，发现43个成分有抗氧化的直接作用靶点，表明这些化合物可能是地瓜藤抗氧化的活性成分，其中环己酮、苯甲酸、槲皮素、柚皮素、芹菜素、木犀草素、儿茶酚和香兰素等8个成分已有文献报道具有抗氧化活性 [9] [10] [12] - [17]。地瓜藤抗氧化的潜在靶点达52个，其中CAT、TP53、Hsp90、MAPK3、HIF1A、PPARA、HMOX1和PARP1等8个靶点已有相关文献报道具有抗氧化作用 [18] - [25]。表明地瓜藤是多成分、多靶点发挥抗氧化作用。经KEGG通路分析发现，地瓜藤的作用途径较多。同时，也提示地瓜藤可能应用于治疗肿瘤、动脉粥样硬化、糖尿病并发症和病毒感染等的治疗，应重视地瓜藤的药用价值开发。

综上所述，本实验基于CiteSpace分析，发现地瓜藤的药理研究热点集中于抗氧化方面，运用GC-MS技术和网络药理学初步阐释了地瓜藤抗氧化的成分及作用机制，可为其进一步开发利用提供参考。

致谢

在本实验完成之际，我要感谢我的指导老师徐锋老师，从本文方案的设计、实施、完成和定稿，老师都一直悉心教导我，帮助我，相当有亲和力的老师让我可以很自如地与他交流实验中遇到各种问题，老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风对我的影响深远。本实验老师倾注了大量心血，多次与我探讨实验存在的问题及给予指导，在此，真诚的向徐老师表示感谢！

同时还要感谢各位任课老师，正是因为您们的悉心教导，才给了我完成本实验所需的理论基础和实验操作技能；也要感谢实验室的各位师兄师姐和同学们，在实验过程中给我的意见和帮助，让我顺利完成该实验。

最后祝愿所有老师工作一帆风顺，同学学业有成。

基金项目

贵州中医药大学大学生创新创业训练计划项目(贵中医大创合字(2021)107号；贵中医大创合字(2021)88号)；贵州省普通高等学校青年科技人才成长项目(黔教合KY字[2021]209)；贵州省基础研究项目(黔科合基础-ZK[2022]一般497)。

文章引用

陈书凤,吴娜娜,方文行,鄢永欢,刘 影,徐 锋. 基于CiteSpace分析、GC-MS和网络药理学探讨地瓜藤抗氧化的成分及其作用机制
The Antioxidant Components and Mechanism of Ficus tikoua Bur. Were Discussed Based on CiteSpace Analysis, GC-MS and Network Pharmacology[J]. 中医学, 2022, 11(03): 445-458. https://doi.org/10.12677/TCM.2022.113065

参考文献