基于网络药理学分析消瘅片改善胰岛素抵抗的机制.pdf

药理研究 基于网络药理学分析消瘅片改善胰岛素抵抗的机制吴跃陈中阳婉容黄淑玲 作者单位:广东省东莞市广州中医药大学东莞医院内分泌科通信作者:黄淑玲:.【摘 要】目的 利用网络药理学构建消瘅片药效成分、胰岛素抵抗、靶点及信号通路间的网络关系探讨消瘅片改善胰岛素抵抗的作用机制 方法利用中药系统药理分析平台查询消瘅片的药效成分及对应靶点从 数据库获取胰岛素抵抗相关靶点用 软件绘制活性成分疾病靶点关系网络使用 语言及相关脚本对潜在靶标进行、通路富集分析 结果 消瘅片的药效成分有 种以黄酮类成分为主其改善胰岛素抵抗的关键靶点有白介素、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶、表皮生长因子受体、过氧化物酶体增殖物激活受体、缺氧诱导因子 转录因子、血管内皮生长因子 等 功能富集分析后得到消瘅片与生物过程相关的有细胞对缺氧的反应、类固醇激素的调节、酮的调节、转录的调控等 通路主要涉及消瘅片主要调控脂质和动脉粥样硬化、多种癌症、糖尿病并发症中的、缺氧诱导因子、肿瘤坏死因子、乙型肝炎、酒精性肝病、内分泌抗性、胰岛素抵抗等信号通路 结论 消瘅片主要通过调控氧化应激、抑制炎性因子释放、调整糖脂代谢、胰岛素信号等多种途径起到改善胰岛素抵抗的作用【关键词】消瘅片胰岛素抵抗作用机制网络药理学【】././.近年来我国糖尿病发病率呈逐年上升趋势中国 型糖尿病防治指南(版)显示我国糖尿病发病率已达.胰岛素抵抗()是 型糖尿病的主要特征和重要致病机制除此之外 还可以导致超重或肥胖、高血压、高脂血症、代谢综合征及多囊卵巢综合征等多种疾病 中医药治疗糖尿病具有独特的优势不仅能够降低患者的血糖水平还能改善 并且没有明显不良反应 中医学将 归入“消渴”“消瘅”“脾瘅”等范畴 消瘅片是东莞市名中医黄淑玲教授经验方主要用于气滞痰阻血瘀型糖尿病早期患者 临床研究表明消瘅片可以明显改善患者 网络药理学是基于生物信息学、药理学、网络拓扑分析等学科融合的方法 中医学认为人与自然界是一个统一整体形成了“天人合一”的系统性调控理论而网络药理学通过构建“药物靶点疾病”网络探讨网络各节点生物功能与疾病的互相作用关系这与中医的整体观是一致的 本研究利用网络药理学方法对消瘅片的有效成分进行筛选预测其改善 的相关靶点及通路证实其临床疗效并为深入开展有关研究工作提供理论依据 资料与方法.消瘅片的活性成分及靶点筛选 通过中药系统药理学数据库与分析平台()对消瘅片的 味药(莱菔子、郁金、玄参、牡丹皮、大黄、川贝母、桃仁、丹参)进行检索 由于是复方成分化合物较多故以口服生物利用度()和类药性()作为标准筛选有效成分及对应的靶标蛋白然后利用 在线数据库逐一查找靶标蛋白对应的靶点基因.消瘅片治疗 潜在靶点的预测登录 数据库查找并下载与 相关的靶点查找关键词为“”将消瘅片和 各自靶点输入网络工具 .内绘制韦恩图取相交靶点获得消瘅片改善 的潜在靶点.消瘅片治疗 的关键活性成分预测用 软件构建“药物成分共同靶点”网络图通过 工具对药物有效成分进行分析选取连接度(值)较大的作为消瘅片改善 的关键活性成分.蛋白相互作用网络的构建 将.项下的交集临床合理用药 年 月 日第 卷第 期 靶点输入 数据库生物种类限定为“”构建 网络数据保存为 格式之后将数据导入 软件中进行可视化展示.基因富集分析使用 语言软件中的数据包和相关函数将.项得到的潜在作用靶点转换为基因 然后进行 功能富集分析和 富集分析 结 果.消瘅片的活性成分及其作用靶点 根据筛选标准在 中检索获取药物活性成分其中莱菔子 种郁金 种玄参 种牡丹皮 种大黄 种川贝母 种桃仁 种丹参 种其中共有成分有 种 去重后得到 种活性成分共作用于 个靶点见表.交集靶点的确定 数据库中与 相关的靶点总共有 个以“”作为标准筛选出 个相关度高的靶点与消瘅片活性成分的靶点在韦恩图中相交得到 个交集靶点见图 消瘅片 胰岛素抵抗()图 消瘅片 韦恩图.活性成分靶点网络的构建应用 软件绘制消瘅片药物成分和靶点的可视化网络见图 用 工具分析出 值排前 位的主要成分为:谷甾醇、槲皮素、山柰酚、木犀草素、丹参酮、豆甾醇、柳杉酚、柚皮素 其中谷甾醇为川贝母、大黄、桃仁、玄参、郁金的共同成分豆甾醇为川贝母、莱菔子、牡丹皮、玄参、郁金的共同成分柳杉酚为丹参、玄参的共同成分.网络构建将 数据库得到的数据导入 软件构建可视化网络得到含 个节点、条边的 网络见图 值较大的基因有白介素()、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶()、表皮生长因子受体()、过氧化物酶体增殖物激活受体()、缺氧诱导因子()转录因子、血管内皮生长因子()等表明这些靶点可能是消瘅片改善 的关键靶点表 消瘅片的主要活性成分 中药 活性成分()桃仁.郁金柚皮素().玄参.().川贝母贝母素乙().贝母辛().环巴胺().考瑟蔚宁碱().异贝母碱().丹参紫丹参萜醚().()()()().().醛基丹参酮().丹参酚醌().莱菔子 .大黄芦荟大黄素().泽兰黄醇(泽兰黄醇).儿茶素().大黄酸().决明内酯().牡丹皮白桦脂酸().儿茶素().槲皮素().().山柰酚().川贝 母、大 黄、桃仁、玄参、郁金谷甾醇().川贝母、莱菔子、牡丹皮、玄参、郁金豆甾醇().丹参、玄参柳杉酚().注:共有成分全部列出少于 种活性成分的全部列出多于 种的选 值排前 位的列出.功能和 通路富集分析将.项得到的 个靶点通过 语言软件进行 功能和 富集分析 功能富集分析得到消瘅片 个生物过程()主要涉及细胞对缺氧的反应、类固醇激素的调节、酮的调节、转录的调控、凋亡信号通路的调控及对电解质、体液调控见图 通路富集分析得到条消瘅片主要调控脂质临床合理用药 年 月 日第 卷第 期 注:八边形代表药物成分菱形代表靶点圆形代表中药(:桃仁:川贝母:莱菔子:丹参:玄参:牡丹皮:大黄:郁金)、分别对应共有成分 谷甾醇、豆甾醇、柳杉酚图形面积代表作用强度图 消瘅片药物成分共同靶点网络图注:内层菱形为 值前 的基因图形大小代表 值大小图 消瘅片改善 的 网络图和动脉粥样硬化()、多种癌症(、)、糖尿病并发症中的晚期糖基化终末产物糖基化终注:图中展示了 值及富集基因数排前 位的条目图 消瘅片 功能富集分析()图末产物受体()、缺氧诱导因子()、肿瘤坏死因子()、乙型肝炎()、酒精性肝病()、内分泌抗性()、()等信号通路见图 讨 论 从“药物成分共同靶点”的互作网络图中可以看出槲皮素、山柰酚、木犀草素、柚皮素均是消瘅片有效的活性成分这些化合物均是黄酮类化合物临床合理用药 年 月 日第 卷第 期 注:图中展示了 值及富集基因数排前 位的条目图 消瘅片 通路富集分析图均可以有效地清除氧自由基降低脂质过氧化调节脂质代谢减弱 淀粉酶和 葡萄糖苷酶的活性调节有关基因蛋白的表达提升胰岛素敏感性使其达到抗 作用 甾醇类成分中豆甾醇等植物类甾醇可以通过降低胆固醇和三酰甘油达到降低血脂的目的从而改善 延缓 型糖尿病的进展谷甾醇通过调节/介导的胰岛素信号途径发挥降脂、抗氧化、抗炎、调节葡萄糖吸收作用缓解 尤一萍通过临床试验证明丹参酮 可降低脂联素减轻炎性反应促进血管内皮细胞功能恢复从而改善患者血循环及 功能富集分析结果显示消瘅片与 相关的主要集中在细胞对缺氧的反应、类固醇激素的调节、转录的调控、凋亡信号通路的调控及对电解质、体液调控的反应上表明在肥胖缺氧、高酮、离子紊乱、脱水状态下炎性因子表达增加诱导 此外类固醇激素升高拮抗胰岛素也会降低胰岛素敏感性 富集分析结果显示消瘅片主要调控脂质和动脉粥样硬化、多种癌症、乙型肝炎、内分泌抗性、糖尿病并发症中的、缺氧诱导因子、肿瘤坏死因子、酒精性肝病等信号通路大部分通路存在互相关联、协同作用的关系 富集分析结果显示消瘅片有效活性成分的作用靶标与多种癌症相关 有研究表明 与多种常见癌症发生风险的增加有关可能机制是通过肿瘤坏死因子、缺氧诱导因子、等信号通路来发挥改善 的作用肥胖和 经常伴随着炎性递质的显著增加体现了 和动脉粥样硬化之间存在联系 动脉粥样硬化在许多方面类似于炎症状态具有显著的炎性细胞浸润和炎性递质表达目前已知脂肪组织可以动态产生多种炎性递质如肿瘤坏死因子、白介素、白介素 等 大量研究表明这些炎性递质使 表型永久化并对血管系统造成有害影响 中可能与血管疾病临床相关的两个主要信号通路涉及核因子()和 末端激酶()有研究表明糖尿病患者晚期糖基化终末产物()在体内积聚所诱发的炎性反应既可以引发又导致胰岛素 细胞凋亡增加和功能减退 内源性 能促进体内氧化应激刺激炎症发生的蛋白质、脂质或核酸等大分子物质的糖化产物 介导的病理过程的启动涵盖了丝裂原活化蛋白激酶()和 等多种导致氧化应激的信号转导途径 的活化促进了细胞的增殖和浸润而 的活化则会造成大量促炎细胞因子的表达和释放如、肿瘤坏死因子()等从而造成慢性细胞活化效应和组织损伤进而参与胰岛细胞功能受损的发病机制 冯燕等研究表明与 呈正相关 是 的重要危险因素表明在 型糖尿病初期 能诱导氧化应激释放炎性因子使体内各种应激酶活性增加这些激酶能使蛋白分子在胰岛素作用通路上发生磷酸化改变从而形成 信号通路参与了负责储存能量的白色脂肪组织向负责产热耗能的褐色脂肪组织的转变过程产能过程中需要消耗葡萄糖和脂质成分进而改善 脂肪组织还会在低氧环境下释放、等炎性因子激活脂肪细胞内 以及其调控的低氧反应相关通路导致胰岛素敏感性下降、血糖升高进而发生慢性炎症及 李婷等通过对代谢综合征的患者观察研究发现 感染组的空腹血糖、胰岛素抵抗指数()高于非感染组表明 感染可能与 有关 长时间大量饮酒后乙醇会对细胞中的/、等蛋白的表达或磷酸化造成干扰同时饮酒还能引起体内的炎性因子在肝细胞中激活细胞因子信号传导抑制因子()的表达过量的 可以与胰岛素受体或 结合抑制/途径的激活减少肝细胞对胰岛素的敏感程度进而产生肝 综上所述本研究通过网络药理学与生物信息学分析了消瘅片改善 的作用机制结果显示其具有多靶点和多通路的特点为临床中使用消瘅片改善临床合理用药 年 月 日第 卷第 期 提供了理论依据 但不可否认的是网络药理学存在一定的局限性如缺乏中药在制剂中发生一系列复杂变化的研究数据忽略了药物剂量问题不同的数据处理方法对结果的影响等 后续仍需完善试验研究对消瘅片改善 的具体作用机制加以明确利益冲突:所有作者声明无利益冲突参考文献 黄淑玲周宇清侯淑芳等.消瘅片改善糖耐量减低患者胰岛素抵抗的临床研究.辽宁中医药大学学报():.:./.黄莉莉谭周进李小雅等.基于网络药理学分析七味白术散治疗腹泻的机制.湖南中医杂志():.:./.岳映东康学东杨维杰等.基于网络药理学及分子对接方法分析佩兰治疗 型糖尿病作用机制.甘肃中医药大学学报():.:./.尤一萍.丹参酮 磺酸钠治疗缺血性脑血管病的临床疗效及其对胰岛素抵抗、脂联素及血管内皮细胞功能的影响.实用心脑肺血管病杂志():.蔡孟成金永生俞超芹等.苍附导痰汤治疗肥胖型多囊卵巢综合征的网络药理学研究.数字中医药(英文)():.:./.张梓涵杨丽霞贺云.脂肪因子、炎症因子与胰岛素抵抗分子机制研究进展.中医临床研究():.:./.冯燕王颜刚王冲等.初诊 型糖尿病患者血清晚期糖基化终末物与胰岛 细胞早相分泌功能及胰岛素抵抗的关系.中华糖尿病杂志():.:./.李婷黄利琼陈婵等.乙型肝炎病毒感染与磷脂代谢和胰岛素抵抗的相关性.中华医院感染学杂志():.:./.:.:./.():.(收稿日期:)(上接第 页)疗可发挥协同增效作用改善患者体内相关神经递质水平提高神经兴奋性促进神经系统重构从而缓解患者抑郁症状提高生活质量改善睡眠质量与认知功能 本研究结果还显示联合 组与艾司西酞普兰组不良反应总发生率比较无统计学差异表明 联合艾司西酞普兰治疗老年抑郁症患者未增加不良反应这可能与 自身具有效果好、无创、可操作性强有关综上所述 联合艾司西酞普兰治疗老年抑郁症可进一步改善患者的抑郁程度提高其睡眠质量、认知能力及日常生活能力且不增加不良反应发生风险安全性较高值得在临床中积极推广利益冲突:所有作者声明无利益冲突参考文献 洪虹孔晓明张丽等.老年抑郁症共病阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征与血脂、抑郁焦虑症状的关系.安徽医药():.:./.季丽丽王翠丽.老年抑郁患者认知偏向研究进展.中国老年学杂志():.:./.田乐张慧如王毅等.艾司西酞普兰联合电针治疗老年抑郁症的效果及对脑神经递质和近红外脑功能定量的影响.中国医药导报():.:./.杨柳刘玉山史文宗等.高频重复经颅磁刺激辅助治疗脑卒中后抑郁症疗效观察.中国实用神经疾病杂志():.:./.随燕芳宋振华曾骥等.高频重复经颅磁刺激联合艾司西酞普兰对脑卒中后抑郁患者神经功能、抑郁状态及其血清炎症因子的影响.中华物理医学与康复杂志():.:./.世界卫生组织编刘平等译.精神与行为障碍分类:研究用诊断标准.北京:人民卫生出版社.徐军.探讨草酸艾司西酞普兰与盐酸帕罗西汀治疗抑郁症患者的临床疗效比较.中国医药指南():.陈晔梅刚陆蓉.重复经颅磁刺激联合艾司西酞普兰对老年抑郁症的临床疗效分析.中国现代医学杂志():.:./.:.():.刘丽妮魏宏萍傅锦华等.重复经颅磁刺激治疗老年抑郁症的研究进展.国际精神病学杂志():.:./.(收稿日期:)临床合理用药 年 月 日第 卷第 期