基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的澤瀉治療2型糖尿病作用機制研究

周熠 那立欣

[摘要]目的基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對澤瀉抗2型糖尿病（T2DM）作用機制的研究。方法應(yīng)用Swiss Target Prediction獲取澤瀉潛在靶點，篩選與T2DM有關(guān)基因靶點。構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)篩選關(guān)鍵成分和關(guān)鍵靶點，運用DAVID進行GO功能分析及KEGG通路分析。結(jié)果獲知澤瀉抗T2DM潛在靶點48個，關(guān)鍵靶點主要包括PRK3CA、AKT1、RPS6KB1等。澤瀉抗T2DM與細胞遷移、代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體激活等生物學(xué)過程有關(guān);澤瀉通過與糖尿病并發(fā)癥有關(guān)的ErbB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、胰島素抵抗通路和胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等協(xié)調(diào)發(fā)揮直接或間接治療作用。結(jié)論預(yù)測澤瀉抗T2DM的作用靶點和潛在作用機制，為下一步實驗研究提供科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]澤瀉;2型糖尿病;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);作用機制

[中圖分類號]R285??? [文獻標識碼]A??? [文章編號]2095-0616（2022）01-0197-04

Research on the action mechanisms of oriental waterplantain rhizome in the treatment of type 2 diabetes mellitus based on network pharmacology

ZHOU Yi1??? NA Lixin2

l.Graduate School，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 201203，China;2.School of Health and Public Health，Shanghai University of Medicine and Health Sciences，Shanghai 200120，China

[Abstract]Objective To investigate the action mechanisms of （Rhizoma Alismatis）in the treatment of type 2 diabetes mellitus （T2DM）based on network pharmacology. Methods The potential targets of oriental waterplantain rhizome were obtained by Swiss Target Prediction，and the gene targets related to T2DM were screened. PPI network was constructed to screen key components and key targets，and DAVID was used to analyze GO function and KEGG pathway. Results It was known that there were 48 potential targets of oriental waterplantain rhizome in the treatment of T2DM，and the key targets mainly included PRK3CA，AKT1，RPS6KB1，etc. In the treatment of T2DM，oriental waterplantain rhizome was related to biological processes such as cell migration，metabolism，signal transduction and receptor activation. Oriental waterplantain rhizome played a direct or indirect therapeutic role through coordination of ErbB signal transduction pathway，insulin resistance pathway and insulin signal transduction pathway related to diabetic complications. Conclusion The targets and potential action mechanisms of oriental waterplantain rhizome in the treatment of T2DM are predicted，and they provide scientific basis for the next experimental research.

[Key words]Oriental waterplantain rhizome;Type 2 diabetes mellitus;Network pharmacology;Action mechanisms

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種高發(fā)的內(nèi)分泌疾病，會引起糖尿病腎病、糖尿病性視網(wǎng)膜病變、糖尿病性腦血管病等并發(fā)癥，現(xiàn)有治療手段有服用降糖藥物、注射胰島素、配合膳食調(diào)養(yǎng)等，但難以從源頭治愈T2DM[1]。中醫(yī)藥體系以辨證論治為本，通過設(shè)計藥方，結(jié)合飲食調(diào)理氣血陰陽，在治療T2DM中取得明顯的成效[2]。中藥澤瀉具有利水滲濕、泄熱、化濁降脂等功效[3]，自古便用于消渴癥的治療[4]，近年來，發(fā)現(xiàn)含澤瀉的中藥復(fù)方對T2DM治療效果顯著[5]，但未對其本身作用機制進行深入探究。本研究應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法構(gòu)建澤瀉抗T2DM的“化學(xué)成分一關(guān)鍵靶點”網(wǎng)絡(luò)，為澤瀉對T2DM的治療提供依據(jù)。

1??? 研究方法

1.1??? 澤瀉化學(xué)成分篩選及作用靶點獲取

運用TCMSP分析平臺獲取澤瀉的化學(xué)成分，篩選后得到1-亞油酸甘油單酯、谷甾醇等9種成分，利用Swiss Target Prediction平臺獲取靶點后轉(zhuǎn)化為對應(yīng)基因。

1.2??? T2DM靶點獲取

在Omim數(shù)據(jù)庫中檢索T2DM相關(guān)靶點與澤瀉作用靶點取交集，得到澤瀉抗T2DM的靶點。

1.3??? 關(guān)鍵靶點蛋白一蛋白相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析

在String平臺中輸入澤瀉與T2DM的共同靶點，導(dǎo)入Cytoscape 3.8.2，進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，將數(shù)據(jù)中自由度（Degree）高于平均值的靶點定義為關(guān)鍵靶點。

1.4??? “化學(xué)成分一關(guān)鍵靶點”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析

將關(guān)鍵靶點與將澤瀉活性成分導(dǎo)入Cytoscape 3.8.2，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖進行拓撲分析。篩選出自由度（Degree）值高于平均值的成分作為澤瀉抗T2DM 的關(guān)鍵成分。

1.5??? GO生物功能分析和KEGG通路分析

將關(guān)鍵靶點對應(yīng)基因?qū)隓AVID 6.8數(shù)據(jù)庫，進行GO（gene ontology）生物學(xué)過程富集分析和KEGG代謝通路分析。

2??? 結(jié)果

2.1??? 澤瀉化學(xué)成分及作用靶點

經(jīng)篩選，從TCMSP平臺得到9個符合條件的成分，見表1。利用Swiss Target Prediction工具共獲得澤瀉成分318個靶點。

2.2??? 澤瀉抗T2DM相關(guān)靶點

將T2DM相關(guān)靶點與澤瀉成分作用靶點取交集制成韋恩圖，得到澤瀉抗T2DM的48個靶點，見圖1。

2.3??? PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析

網(wǎng)絡(luò)包含37個節(jié)點和174條邊，見圖2。篩選高于平均水平的目標作為關(guān)鍵靶點并進行網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù)分析，見表2，這些靶蛋白可能是澤瀉治療T2DM的關(guān)鍵靶點。

2.4??? “化學(xué)成分一關(guān)鍵靶點”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建分析

網(wǎng)絡(luò)包含45個節(jié)點和146條邊，見圖3。篩選后得到5個可能是澤瀉抗T2DM的關(guān)鍵成分，見表3。

2.5??? Gene Ontology分析與KEGG富集分析

在DAVID 6.8數(shù)據(jù)庫中將13個關(guān)鍵靶點進行GO生物學(xué)過程富集分析，見圖4，排名靠前的有磷脂酰肌醇細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、一氧化氮生物合成過程的正向調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)磷酸化等。

KEGG結(jié)果分析按P值前20條信號通路，見圖5，靠前的通路有ErbB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、前列腺炎癥通路、HIF-1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、胰島素抵抗通路和胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等。

3??? 討論

澤瀉性味甘、淡、寒，多用于水腫脹滿，泄瀉尿少，痰飲眩暈[6]，已廣泛應(yīng)用于治療高血壓病、梅尼埃病、遺精等疾病[7]。對降血糖、降血脂具有顯著療效[8]，含澤瀉的丹參降糖膠囊能改善糖尿病患者的血糖水平，保護胰島B細胞[9]，證明澤瀉對T2DM的氣陰兩虛、血瘀證有改善作用。張春海等[10]通過動物實驗后發(fā)現(xiàn)，澤瀉通過減少肝臟膽固醇合成達到降血脂的作用。目前，西醫(yī)所使用的治療T2DM的藥物存在如嘔吐、厭食等不良反應(yīng)，且易產(chǎn)生依賴性[11]。利用中醫(yī)藥手段進行治療，經(jīng)過配伍、炮制等手段，能夠多途徑、多靶點[12]作用于T2DM，減少副作用以及后遺癥的產(chǎn)生。

核糖體蛋白S6激酶B1（RPS6KB1）是一種肝癌診斷和預(yù)后標志物，是基因治療的潛在分子靶點[13]。激活蛋白1（JUN）對細胞增殖、細胞存活、細胞凋亡有著調(diào)控作用[14]。蘇氨酸蛋白激酶（MTOR）是為響應(yīng)環(huán)境中營養(yǎng)素與生長因子等信號變化而進行細胞生長與代謝活動的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者[15]。磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞基α（PIK3CA）參與并產(chǎn)生酯類第二信使，調(diào)節(jié)多種細胞的生存、激活、分化和繁殖[16]。蛋白激酶（AKT1）是胰島素信號通路下游的重要靶點，阻止胰島素受體去磷酸化，調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運通路，在外周細胞中的表達水平改善糖代謝[17]。這些靶蛋白通過調(diào)節(jié)體內(nèi)的細胞生存與凋亡，參與葡萄糖代謝等過程，與生物功能分析和通路分析一致。

數(shù)據(jù)庫無法對人體環(huán)境進行完全模擬，因此本研究側(cè)重于理論層面，后期還需要動物及細胞實驗進行臨床研究。對于肥胖型2型糖尿病，澤瀉利水化濁、行氣降脂，進行調(diào)理改善高血糖、高血脂[18]，還通過改善血液的高凝狀態(tài)來預(yù)防血栓等并發(fā)癥[19]。研究發(fā)現(xiàn)，澤瀉醇溶成分對T2DM及其并發(fā)癥有明顯的療效[20]，后續(xù)可針對澤瀉醇溶液起效原因以及其醚溶液、乙酸乙酯溶液、水溶液等進行對比分析，為中藥澤瀉臨床應(yīng)用和對T2DM的治療提供參考。

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