基于網絡藥理學和分子對接探討天花粉治療糖尿病作用機制

[關鍵詞] 糖尿??；天花粉；網絡藥理學；分子對接；過氧化物酶體增殖物激活受體[中圖分類號] R587.1;R285.5 [文獻標志碼］A [文章編號] 2096-5532（2025）03-0381-06doi：10.11712/jms.2096-5532.2025.61.104 [開放科學（資源服務）標識碼（OSID）][網絡出版]https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20250731.1031.003; 2025-07-3113：05：36

Mechanism of actionofRadixTrichosanthis intreatment of diabetesmelitus：Astudybasedonnetwork pharmacologyand molecular docking ZHANG Lei， CAO Yang，WANG Xiaoping ， HE KanLiang， YUAN Qiuzhen，LI Ting（Department of Pharmacy， Shanxi Provincial Hospital of Chinese Medicine，Xi'an 7looo3，China）

[Abstract]ObjectiveToinvestigatethemechanismofactionofRadixTrichosanthisinthetreatmentof diabetesmellitus based on network pharmacologyand moleculardocking.MethodsTCMSPdatabase was used toobtain theffectiveconstituents of Radix Trichosanthis，nd SwissTargetPredictiondataplatform wasusedtoobtainthecoresponding targets.MalaCardsdatabase wasusedtoobtainthetargetsasociatedwithdiabetesmelltus.Thecommontargetsofthedrugandthediseasewereobtained，and then STRING database and Cytoscape software wereused toconstruct a protein-proteininteraction（PPI）network andidentifythe coretargets.Matescape database was usedto perform the gene ontology（GO）and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG）analyses.Autodock Vina wasusedtoperformmoleculardockingbetweenthecoretargetsandthecorespondingeffective constituents.ResultsAtotalof28targets wereobtainedforRadixTrichosanthisinthetreatmentofdiabetesmelitus，and10 keytargets wereobtained bytopologicalanalysis.TheKEGG pathwayenrichmentanalysisobtainedthesignaling pathways including the peroxisome proliferator-activated receptor（PPAR）signaling pathway.Moleculardocking showed thatthecompounds in Radix Trichosanthis hadgood binding activitytothetargets in thePPAR signaling pathway.ConclusionRadix Trichosanthis may exert a regulatory effect on diabetes mellitus through the PPAR signaling pathway.

[Key words]diabetes melitus；Trichosanthis Radix;network pharmacology；molecular docking simulation；peroxisome proliferator-activated receptors

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，其特征是病人的血糖長期高于標準值。自1980年以來，各個國家的成人年齡標準化糖尿病患病率都在上升，人口增長和老齡化導致全球成人糖尿病病人人數增加了近4 倍[1]。天花粉為葫蘆科植物栝樓或雙邊栝樓的干燥根，具有清熱瀉火、生津止渴等功效[2]。中醫稱糖尿病為消渴癥，天花粉被稱為治療消渴癥之要藥[3]目前，天花粉治療糖尿病的物質基礎和作用機制研究不足，有待深人探討[4-5]。網絡藥理學可用于探究藥物與疾病之間的作用機制[6-9]，其應用范圍包括單體的作用靶點及作用機制、中藥及方劑的藥效物質基礎及作用機制等[10-11]。本研究應用網絡藥理學結合分子對接技術探究天花粉治療糖尿病的作用機制，為天花粉的進一步開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1天花粉活性成分和治療糖尿病的相關潛在靶 點的獲取

將藥物名稱輸入中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php），以OB≥30.DL≥0.18 為篩選條件，挖掘天花粉的有效活性成分。從MalaCards（http：//www.malacards.org/）和 SwissTargetPrediction（http：//www.swisstargetprediction.ch/）數據庫中獲取藥物和疾病的靶基因。將疾病靶基因與藥物靶基因重疊，交集基因即為天花粉作用于糖尿病的潛在靶點。

1.2蛋白-蛋白相互作用（PPI）網絡的構建及基因本體（GO）功能分析和京都基因與基因組百科全書（KEGG）通路富集分析

通過 STRING（https：//cn.string-db.org/）數據庫獲得PPI數據，將數據導人Cytoscape軟件中構建PPI網絡，并利用軟件中的插件進行進一步的分析。利用 Metascape（https：//metascape.org/）獲得GO與KEGG相關數據，隨后利用R語言將顯著性差異排名前20位的條目作圖。

1.3 天花粉活性成分與靶蛋白的分子對接

通過蛋白數據庫（http：//www.rcsb.org/pdb/home/home.do）[12]和Chemdraw 14.0 軟件獲取蛋白及藥物結構。使用AutoDockVina1.5.6軟件[13]進行半柔性分子對接，對接結果用DicoveryStudio軟件進行可視化

2結果

2.1天花粉活性成分和治療糖尿病的相關潛在靶 點的獲取

從MalaCards數據庫中獲得568個糖尿病相關靶點，從TCMSP數據庫中獲取15個天花粉化合物，獲取符合條件的活性化合物2個（MOL004355和MOL006756），在SwissTargetPrediction數據庫中獲得活性化合物的相關靶點。將兩者靶點重疊，交集靶點共28個，交集靶點即為天花粉可能作用于糖尿病的靶基因。見圖1、表1。進一步構建藥物化合物-靶基因網絡。見圖2。

2.2 天花粉治療糖尿病的相關潛在靶基因的PPI 分析

利用Cytoscape軟件構建天花粉治療糖尿病潛在靶基因的PPI網絡，通過軟件計算度值等拓撲學

圖1糖尿病靶基因與天花粉靶基因Venn圖

注：黃色圓為糖尿病靶點，紅色圓為化合物MOL006756潛在靶點，藍色圓為化合物MOL004355潛在靶點，紅色圓、藍色圓與黃色圓交集部分為天花粉可能作用于糖尿病的靶點。

表1天花粉作用于糖尿病的28個靶點

圖2天花粉-化合物-靶基因網絡

參數，繪制蛋白核心靶標相互作用網絡。見圖3A。利用Cytoscape中的Cytohubba模塊分析PPI網絡關鍵節點，通過度值計算打分，輸出前10位靶基因，包括PPARG、FABP4、SCD、FABP1、FABP5、SREBP2、HIF1A、NR3C1、MAPK14與ESR1，隨后繪制hub基因圖。見圖3B。

圖3天花粉治療糖尿病的相關潛在靶點的PPI網絡分析

A：天花粉作用于糖尿病潛在靶點PPI網絡；B：PPI網絡hub基因圖。圖中節點顏色越深，表明評分越高。

2.3天花粉治療糖尿病相關潛在靶點的GO功能 和KEGG通路富集分析

GO分類富集分析包括3個部分：細胞成分（CC）、生物過程（BP）和分子功能（MF）。CC富集分析結果顯示，天花粉的抗糖尿病靶點在細胞組成上主要與過氧化物酶體和微體有關。見圖4A。BP富集分析結果顯示，天花粉的抗糖尿病靶點主要通過調節激素水平和脂肪酸代謝過程等生物過程發揮作用。見圖4B。MF富集分析結果顯示，天花粉抗糖尿病靶點的分子功能主要涉及脂質結合和核類固醇受體活性。見圖4C。KEGG通路富集分析結果顯示，天花粉抗糖尿病靶點的首位通路為過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）信號通路。見圖4D。

2.4天花粉活性化合物菠菜甾醇和仙人掌甾醇與靶蛋白的分子對接

本研究分子對接結果顯示，FABP4、FABP1、FABP5、PPARD、PPARG和SCD為天花粉作用于PPAR信號通路的關鍵靶點。將這些關鍵靶點與天花粉活性化合物菠菜甾醇（MOL004355）和仙人掌留醇（MOL006756）進行分子對接，其蛋白結合能 K-5.0kJ/mol ，表明化合物與靶蛋白之間有較好的結合性。見表2和圖5、6。

3討論

糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病，可導致心血管疾病、眼部疾病、腎功能衰竭等相關并發癥。如何有效治療糖尿病已成為世界公共衛生健康的難題[14-15]。中藥具有多途徑、多靶點調控和副作用小等的特點，在防治糖尿病方面具有一定的優勢[16]。本文通過 TCMSP數據庫挖掘天花粉的有效成分，包括皂苷、天花粉蛋白、多糖類、氨基酸類、酶類等。此外，利用數據庫預測獲得天花粉治療糖

表2菠菜甾醇、仙人掌甾醇與PPAR信號通路關鍵靶點對接結果

A：CC 富集分析氣泡圖;B：BP富集分析氣泡圖;C：MF富集分析氣泡圖;D：KEGG通路富集分析氣泡圖。以圓大小表示基因數目，圓越大表示基因數越多。以圓顏色表示 P 值，顏色越偏紅色表示 P 值越小。

圖5菠菜甾醇與靶蛋白的分子對接結果

A：PPARD-菠菜甾醇對接模式圖； B：FABP1 -菠菜甾醇對接模式圖;C：PPARG-菠菜甾醇對接模式圖;D：FABP4-菠菜甾醇對接模式圖E：SCD-菠菜甾醇對接模式圖；F：FABP5-菠菜甾醇對接模式圖。

圖6仙人掌甾醇與靶蛋白的分子對接結果

A：PPARD-仙人掌甾醇對接模式圖;B：FABP1-仙人掌甾醇對接模式圖;C：PPARG-仙人掌甾醇對接模式圖;D; FABP4 -仙人掌甾醇對接模式圖;E：SCD-仙人掌甾醇對接模式圖;F：FABP5-仙人掌甾醇對接模式圖。

尿病的28個靶點。在此基礎上，構建PPI網絡并進行拓撲學分析，從而獲得了PPARG、FABP4和FABP5等10個關鍵靶點。

FABP5（脂肪酸結合蛋白5）作為脂質伴侶，在皮膚細胞、巨噬細胞和脂肪細胞等多種類型細胞中表達，可促進脂質轉運到細胞內的多個細胞器[17-18]。FABP4（脂肪酸結合蛋白4）主要在脂肪細胞和巨噬細胞中表達，與胰島素抵抗和動脈粥樣硬化等代謝紊亂的發生相關[19]。對FABP5基因敲除小鼠的實驗研究結果表明，FABP5與胰島素抵抗和動脈粥樣硬化相關[20]。FABP4作為脂肪因子在胰島素抵抗、動脈粥樣硬化和血管重塑中發揮作用[21-22]。FABP4水平升高與代謝紊亂和心血管疾病的發生相關[23]

本文GO富集分析表明，天花粉的抗糖尿病靶點可調節脂肪酸代謝等過程。糖尿病病人往往伴有脂代謝紊亂，特別是脂肪酸代謝的異常[24]。KEGG通路富集分析表明，天花粉可能通過PPAR信號通路作用于糖尿病。PPARG通過基因轉錄調節脂質代謝，調控脂肪生成、細胞增殖和增強胰島素敏感性，可使胰島細胞功能受損，導致病人出現高糖血癥及胰島素缺乏[25]。PPAR信號通路與動脈粥樣硬化、炎癥、癌癥以及糖尿病等的病理狀態有關[26]PPARG活性受翻譯前和翻譯后水平的腫瘤壞死因子 -α（TNF-α） 調節，TNF- ?α 抑制PPARG活性與胰島素抵抗、動脈粥樣硬化、炎癥和癌癥惡病質的發病機制有關，而PPARG編碼的PPARγ可促進與胰島素信號傳導相關基因的轉錄，從而增強胰島素信號傳導[25]

有研究表明，菠菜甾醇和仙人掌甾醇對小膠質細胞BV2沒有毒性，但是會影響線粒體膜電位[27]此外，這兩種甾醇作為新的肝X受體激動劑，可能通過調節膽固醇代謝發揮保護作用[28]。這兩種甾醇可以保護小鼠小膠質細胞BV2穩態免受氧化應激和炎癥的影響[29]。本文分子對接結果顯示，6個關鍵靶點與2個甾醇之間具有較強的結合穩定性和較高的空間匹配性。

綜上所述，本文研究結果顯示，天花粉可能通過菠菜甾醇與仙人掌甾醇作用于PPAR信號通路中的靶點，從而發揮對糖尿病的治療作用，這為進一步研究驗證天花粉治療糖尿病的靶點提供了參考。由于本研究采用的是網絡藥理學結合分子對接技術，未能闡明作用機制中各靶點之間的調控關系，有待后續實驗進一步探索。

[參考文獻]

[1］NCD RISK FACTOR COLLABORATION （NCD-RISC）. Worldwide trends in diabetes since 198o：a pooled analysis of 751 population-based studies with 4.4 million participants[J]. Lancet，2016，387（10027） ：1513-1530.

[2]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典（一部）：2020年版 [M].北京：中國醫藥科技出版社，2020：57.

[3]胡獻國.治療糖尿病的要藥：天花粉[J].求醫問藥，2010（10）： 33-34.

[4]楊璐瑤，胡瓊英.中藥治療2型糖尿病的研究進展[J].中國中 西醫結合雜志，2020，40（8）：1007-1011.

[5］王靜，蔣杰，李新朋，等.天花粉治療糖尿病物質基礎及作用機 制研究進展[J].藥學研究，2021，40（10）：684-686，697.

[6]莊延雙，蔡寶昌，張自力.網絡藥理學在中藥研究中的應用進 展[J].南京中醫藥大學學報，2021，37（1）：156-160.

[7]解靜，高杉，李琳，等.網絡藥理學在中藥領域中的研究進展與 應用策略[J].中草藥，2019，50（10）：2257-2265.

[8]吳純偉，路麗，梁生旺，等.藥物靶標預測技術在中藥網絡藥理 學中的應用[J].中國中藥雜志，2016，41（3）：377-382.

[9]ZHANG R Z， ZHU X， BAI H，et al. Network pharmacology databases for traditional Chinese medicine： review and assessment[J]. Frontiers in Pharmacology，2o19，10：123.

[10]韓森，呂愛平，李健，等.網絡藥理學在中藥藥性理論研究中的 應用概述[J].中國中醫基礎醫學雜志，2019，25（1）：127-130.

[11］徐文華，鄭景輝，趙陽，等.基于網絡藥理學和生物信息學的丹 參酮ⅡA治療冠心病的分子生物學機制分析［J].中草藥， 2019，50（5）：1131-1140.

[12]BURLEY SK，BHIKADIYA C，BICX，et al.RCSB Protein Data Bank：powerful new tools for exploring 3D structures of biological macromolecules for basic and applied research and education in fundamental biology，biomedicine，biotechnology，bioengineering and energy sciences[J]. Nucleic Acids Research，2021，49（D1）：D437-D451.

[13]TROTT O，OLSON A J. AutoDock Vina：improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function， efficient optimization，and multithreading[J]. Journal of Computational Chemistry，2010，31（2） ：455-461.

[14]RACHDAOUI N. Insulin： the friend and the foe in the development of type 2 diabetes mellitus[J]. International Journal of Molecular Sciences， 2020，21（5）：1770.

[15]KUMAR S，MITTAL A，BABU D，et al.Herbal medicines for diabetes management and its secondary complications[J]. Current Diabetes Reviews，2021，17（4） ：437-456.

[16］馮興中.中醫藥防治糖尿病臨床應用及科學研究述評[J].北 京中醫藥，2022，41（3）：224-229.

[17]FURUHASHI M，HOTAMISLIGIL G S. Fatty acid-binding proteins：role in metabolic diseases and potential as drug targets[J]. Nature Reviews Drug Discovery， 20o8，7（6） ：489-503. ty acid-binding protein 4（FABP4） ： pathophysiological insights and potent clinical biomarker of metabolic and cardiovascular diseases[J]. Clinical Medicine Insights Cardiology，2014，8 （Suppl 3）：23-33.

[19] MAKOWSKI L，BOORD J B，MAEDA K，et al. Lack of macrophage fatty-acid-binding protein aP2 protects mice deficient in apolipoprotein E against atherosclerosis[J]. Nature Medicine，2001，7（6） ：699-705.

[20] MAEDA K，UYSAL K T，MAKOWSKI L，et al. Role of the fatty acid binding protein mall in obesity and insulin resistance [J].Diabetes，2003，52（2） ：300-307.

[21] CAO H M， SEKIYA M， ERTUNC M E， et al. Adipocyte lipid chaperone aP2 is a secreted adipokine regulating hepatic glucose production[J].Cell Metabolism，2013，17（5）：768- 778.

[22] FUSEYA T，FURUHASHI M，MATSUMOTO M，et al. Ectopic fatty acid-binding protein 4 expression in the vascular endothelium is involved in neointima formation after vascular injury[J]. Journal of the American Heart Association，2017，6 （9）：e006377.

[23] FLORESTA G， PISTARA V， AMATA E， et al. Adipocyte faty acid binding protein 4（FABP4） inhibitors. A comprehensive systematic review[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2017，138： 854-873.

[24] WALI J A，JARZEBSKA N，RAUBENHEIMER D，et al. Cardio-metabolic effects of high-fat diets and their underlying mechanisms-a narrative review[J]. Nutrients，2O20，12（5）： 1505.

[25] YE JP. Regulation of PPARgamma function by TNF-alpha [J].Biochemical and Biophysical Research Communications， 2008，374（3）：405-408.

[26] BERGER J，MOLLER D E. The mechanisms of action of PPARs[J]. Annual Review of Medicine， 2002，53：409-435.

[27] BADREDDINE A， KARYM E L M， ZARROUK A， et al. An expeditious synthesis of spinasterol and schottenol，two phytosterols present in argan oil and in cactus pear seed oil，and evaluation of their biological activities on cells of the central nervous system[J]. Steroids，2015，99（Pt B）：119-124.

[28] KHARRASSI Y E， SAMADI M，LOPEZ T，et al. Biological activities of Schottenol and Spinasterol， two natural phytoste rols present in argan oil and in cactus pear seed oil， on murine miroglial BV2 cells[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2014，446（3） ：798-804.

[29] ESSADEK S， GONDCAILLE C， SAVARY S， et al. Two ar gan oil phytosterols，schottenol and spinasterol，attenuate oxidative stress and restore LPS-dysregulated peroxisomal functions in Acoxl-/- and wild-type BV-2 microglial cells[J].Antioxidants，2023，12（1） ：168.

（本文編輯 牛兆山）