肖遥 傅强 赵进喜 孙瑞茜 黄为钧 刘轶凡 刘媛媛
摘要 目的:應用网络药理学的研究方法筛选“人参-黄连-三七”药串治疗2型糖尿病胰岛素抵抗合并非酒精性脂肪肝的作用靶点及相关信号通路,通过动物实验明确其疗效与作用机制。方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)检索获取“人参-黄连-三七”的主要化学成分以及相关作用靶点;使用DisGeNET筛选胰岛素抵抗与非酒精性脂肪肝的相关靶标基因;通过韦恩软件筛选出药物与疾病的共同作用靶点;构建“疾病-靶点-成分-药物”网络、蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络;通过基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析对有效作用靶点进行分析;以db/db小鼠作为动物模型,检测小鼠血糖、胰岛素水平,并通过肝脏HE染色及免疫组织化学法进行进一步的实验验证。结果:通过筛选得到“人参-黄连-三七”药串有效成分39种,有效作用靶点125个,其中作用于胰岛素抵抗与非酒精性脂肪肝的相关靶点27个;分子功能共富集211个条目,生物过程共富集2 317个条目,细胞组分共富集105个条目;KEGG通路富集共富集到119条信号通路,其中包括AGE-RAGE信号通路、HIF-1信号通路、PPAR信号通路、PI3K/AKT信号通路等。通过动物实验验证“人参-黄连-三七”药串水煎剂能够有效降低db/db小鼠血糖,改善胰岛素抵抗,减轻肝脏脂肪变性。与模型组比较,中药组小鼠血糖、胰岛素抵抗指数下降(P<0.05),肝脏NAS评分较模型组明显下降(P<0.05),免疫组织化学染色结果显示,中药组小鼠肝脏PI3K、p-AKT表达水平较模型组明显上升(P<0.05)。结论:“人参-黄连-三七”药串能够有效改善db/db小鼠胰岛素抵抗并减轻非酒精性脂肪肝病变,其作用机制可能与调控PI3K/AKT信号通路有关。
关键词 网络药理学;胰岛素抵抗;非酒精性脂肪肝;人参-黄连-三七
Abstract Objective:To screen therapeutic targets and associated signaling pathways of “Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng” compound in the treatment of type 2 diabetic insulin resistance combined with non-alcoholic fatty liver disease by employing network pharmacology method and to clarify its efficacy and mechanism through animal experiments.Methods:The main chemical components and related action targets of “Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng” compound were retrieved by using TCMSP database.DisGeNET was used to screen the target genes related to insulin resistance and nonalcoholic fatty liver.The common action targets of drugs and diseases were screened by Venn software.Then a ‘diseases-targets-components-drugs’ network and constructed the protein-protein interaction network(PPI) were built.The effective targets were analyzed by Gene Ontology(GO) enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of genes and genomes(KEGG) pathway enrichment analysis.Finally,the levels of serum glucose and insulin in db/db mice were measured,and the effective targets and signaling pathway by liver HE staining and immunohistochemistry were verified.Results:A total of 39 effective components and 125 effective targets of “Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng” compound were screened,including 27 target relating to insulin resistance and nonalcoholic fatty liver; through GO enrichment analysis,211 entries were enriched in molecular function,2317 entries in biological process and 105 entries in cell components; KEGG pathway was enriched to 119 signaling pathways,including AGE-RAGE signaling pathway,HIF-1 signaling pathway,PPAR signaling pathway,PI3K/AKT signaling pathway,etc.Through animal experiments,it was verified that “Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng” compound could effectively reduce FBS,relieve insulin resistance and reduce liver steatosis in db/db mice.Compared with the model group,the FBS and HOMA-IR index of compound treatment group decreased(P<0.05),and the liver NAS score decreased significantly(P<0.05).The results of immunohistochemical staining showed that the expression levels of PI3K and p-AKT in the liver of compound treatment group increased significantly(P<0.05).Conclusion:“Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng” compound can effectively relieve insulin resistance and reduce nonalcoholic fatty liver disease in db/db mice,and its mechanism may be related to the regulation of PI3K/AKT signaling pathway.
Keywords Network pharmacology;Insulin Resistance;Non-alcoholic Fatty Liver Disease;Ginseng & Coptis chinensis & Pseudo-ginseng
中图分类号:R285;R587.1文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2022.01.005
近年來,在2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM)患者中胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)合并非酒精性脂肪肝(Non-alcoholic Fatty Liver Disease,NAFLD)的比例显著增高,研究显示超过76%的2型糖尿病患者患有NAFLD[1]。IR是2型糖尿病的主要特征,而肝脏是糖脂代谢的主要部位,也是发生IR的主要靶器官之一,在糖尿病的发生发展过程中扮演着至关重要的角色。肝脏的脂肪变性被与肝脏IR密切相关,IR能够诱发NAFLD,而当脂肪在肝脏中过多堆积时不仅可以诱发机体糖脂代谢紊乱加重IR,还能够通过炎症等途径进一步导致肝细胞的胰岛素敏感性进一步下降[2],从而加速疾病的进展。
中医药具有“多成分、多途径、多靶点”的特点,在治疗2型糖尿病IR合并NAFLD方面具有独到的优势。国医大师吕仁和教授根据《黄帝内经》中“肝脆,则善病消瘅易伤”理论认为,肝之疏泄功能失常与T2DM的发生发展密切相关[3],因此临床上糖尿病胰岛素抵抗患者多伴见脂肪肝表现。吕仁和教授以“益气清热活血”治法作为临床治疗2型糖尿病IR合并NAFLD的基本治法,并提出以“人参-黄连-三七”药串作为基本方,在临床上获得了较好疗效。但目前学界对于“人参-黄连-三七”药串的作用机制研究仍有不足,因此本研究将通过网络药理学的研究方法筛选出“人参-黄连-三七”药串的有效成分,进一步构建“疾病-靶点-成分-药物”网络图,探讨该药串改善IR合并NAFLD相关作用机制并通过动物实验进行验证。
1 资料与方法
1.1 药物关键化合物的筛选
运用中药系统药理学数据库与分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP,https://tcmspw.com/)检索出人参、黄连、三七的主要有效化学成分,再对3药的化学成分进行口服生物利用度(Oral Bioavailability,OB)以及类药性(Drug Likeness,DL)筛选,设置筛选条件为OB≥30%,DL≥0.18。
1.2 化合物关键靶点疾病相关靶点的筛选
利用TCMSP检索人参、黄连、三七化合物的关键作用靶标基因,利用UniProt数据库(https://www.uniprot.org/)检索出靶标基因对应人类基因的名称。基于基因-疾病关联评分≥0.3为筛选条件,IR合并NAFLD相关疾病的靶标基因通过DisGeNET数据库(https://Disgenet.org/)检索获得。
1.3 构建“疾病-靶点-成分-药物”网络及可视化分析
利用韦恩在线软件选取药物与疾病共同靶点,并绘制韦恩图,利用Cytoscape 3.7.2软件进行可视化分析。
1.4 蛋白质-蛋白质相互作用网络构建
将筛选得到的药物-疾病共同靶点基因导入STRING数据库(https://string-db.org/),得到蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-protein Interaction,PPI)网络,进一步筛选出靶点基因。
1.5 基因本体富集分析和京都基因与基因组百科全书通路富集分析
将“人参、黄连、三七”的靶蛋白上传到DAVID 6.8数据库(https://david.ncifcrf.gov/),通过分析了解“人参、黄连、三七”药串的有效成分对于IR合并NAFLD的基因本体(Gene Ontology,GO)功能,进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析找到相关靶标在通路中的分布情况,直接观察到“人参-黄连-三七”药串作用于IR合并NAFLD的主要机制途径。
2 动物实验验证
2.1 材料
2.1.1 动物 6周龄雄性db/db小鼠及对照db/m小鼠,购自常州卡文斯实验动物有限公司,许可证号:SCXK(苏)2016-0010。所有动物均饲养于北京中医药大学东直门医院动物实验室,饲养温度(24±2)℃,12 h光照维持,昼夜循环,自由摄食、饮水。
2.1.2 药物 黄连30 g、人参3 g、三七粉6 g(药物均购自北京中医药大学东直门医院,生产批号:19080501)。黄连、人参饮片加入500 mL去离子水浸泡30 min后,以煎药锅武火档煮沸,煮沸后换文火档煎药30 min,将煎煮完毕的药液倒出,再加入300 mL去离子水,以武火档煮沸,煮沸后换文火档煎药30 min,将煎煮完毕的药液倒出与第一次煎煮完毕的药液混合,加入三七粉6 g充分溶解,过滤并弃去药渣后继续煎煮将药液浓缩。浓缩后的药液置于冷冻干燥机中干燥脱水成粉末状,制成冻干粉-20 ℃储存备用。
2.1.3 试剂与仪器 PI3K抗体(abcam公司,英国,批号:ab135253);p-AKT抗体(abcam公司,英国,批号:ab81283);小鼠胰岛素检测试剂盒(abcam公司,英国,批号:ab277390);兔免疫组织化学检测试剂盒(PV-9001,北京中杉金桥生物技术有限公司)。
2.2 方法
2.2.1 分组与模型制备 所有动物在适应性喂养1周后编号、称重、测定空腹血糖,db/db小鼠以血糖作为分层标准再随机分为模型组、中药组,db/m小鼠作为空白对照,每组小鼠8只。但饲养过程中出现小鼠咬伤感染死亡,最后剩余空白组7只,模型组6只和中药组6只。限于经费等原因,IHC和HE是每组中随机选择了4~5只小鼠进行检测。
2.2.2 给药方法 所有小鼠在分組1周后开始进行药物干预,空白组与模型组给予10 mL/(kg·d)去离子水灌胃,中药组给予10 mL/(kg·d)“人参、黄连、三七”药串水煎剂灌胃。各组均灌胃1次/d,灌胃给药8周,根据人和动物药物剂量换算,实验用小鼠给予人体临床等效剂量9.1倍药量:黄连4.55 g/kg、人参0.455 g/kg、三七0.91 g/kg。
2.2.3 检测指标与方法
2.2.3.1 血糖、体质量及胰岛素检测 在第2、4、8周分别称体质量并测定血糖。检测前小鼠禁食6 h,其间自由饮水。检测时读取2次血糖平均指数。各组动物于给药8周后取材,取材前禁食水12 h,在1%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉下,摘眼取血,血液在采血管中静置2 h后,4 ℃,1 000 ×g,离心15 min。离心后取上层血清置于1.5 mL EP管中,采用酶联免疫吸附试验对血清中胰岛素水平进行检测,并计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。
2.2.3.2 肝脏病理检查 小鼠肝组织置于10%多聚甲醛固定液中固定,石蜡包埋后进行HE染色并在光镜下观察肝脏病理改变。每组随机选取6张切片,采用NAS半定量评分系统对肝脏脂肪病变程度进行判定。
2.2.3.3 免疫组织化学法检测PI3K/AKT信号通路相关蛋白表达 小鼠肝组织经固定、石蜡包埋后,切片机切成2 μm切片,经脱蜡、抗原修复、阻断、3%过氧化氢阻断、山羊血清封闭后取PI3K、p-AKT一抗(1∶250)在湿盒中孵育4 ℃过夜,随后经PBS泡洗、二抗、DAB显色、苏木素复染反蓝、脱水、透明后,使用中性树胶进行封片,随后在光镜下进行观察、拍照后,采用ImageJ测定免疫组织化学阳性区域光度值。
2.3 统计学方法 采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析,计量资料以均数±标准差(±s)表示,2组数据比较首先判断其是否符合正态分布,若符合正态分布则进行t检验,不符合正态分布则进行秩和检验;3组及以上数据首先检测其方差齐性,方差齐性采用Levene检验方法,组间比较采用单因素方差分析法(One-way ANOVA)检验,若方差齐则采用LSD检验比较组间差异,若方差不齐则采用新复极差法(Dunnett′T3)检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
3 结果
3.1 人参、黄连、三七药物有效化学成分
基于OB≥30%,DL≥0.18为筛选条件,共获取39种有效化学成分,其中人参22种,黄连14种,三七8种,人参、三七中均含有β-谷甾醇、豆甾醇、邻苯二甲酸二异辛酯、人参皂苷Rh2成分,黄连、三七均含有槲皮素成分。见表1。
3.2 药物与疾病相关靶点
基于DisGeNET数据库,共检索出相关靶点125个,将药物活性成分对应的215个药物靶点与125个疾病靶点获取交集,通过韦恩图交集得到27个共同靶点。见图1。
3.3 “疾病-靶点-成分-药物”网络构建与分析
将39种有效成分与27个共同靶点构建“疾病-靶点-成分-药物”的可视化网络图。其中橙色菱形代表药物,黄色矩形代表药物活性成分,蓝色矩形代表交集靶点,绿色三角形代表疾病,每条边表示各节点之间的相互作用关系。见图2。
3.4 药物与疾病相关靶点PPI网络的构建
从韦恩图中获得27个药物-疾病共同靶点上传至STRING数据库进一步得到PPI网络。共涉及27个节点274条边,节点表示成分与靶点,边表示二者之间相互作用。见图3。各靶点按与其相关的节点数目(Degree)进行排序,结果显示TNF、EGFR、PPARG、PPARA、PTEN、NOS3、HMOX1、NFE2L2、CCL2与其他靶点相互作用较强,可能在网络中起到关键作用。见表2。
3.5 人参-黄连-三七药串治疗IR合并NAFLD的关键靶点通路富集分析
3.5.1 GO富集分析 通过GO富集分析在分子功能(Molecular Function,MF)方面共富集211个条目,在生物过程(Biological Process,BP)方面共富集2 317个条目,在细胞组分(Cell Component,CC)方面共富集105个条目。其中“人参、黄连、三七”药串治疗IR合并NAFLD的关键靶点主要涉及的分子功能主要包括核受体活性(Nuclear Receptor Activity)、配体激活转录因子活性(Ligand-activated Transcription Factor Activity)、脂肪酸结合(Fatty Acid Binding)、长链脂肪酸结合(Long-chain Fatty Acid Binding)等;在生物过程方面主要涉及活性氧代谢过程(Reactive Oxygen Species Metabolic Process)、细胞对脂质的反应(Cellular Response to Lipid)、凋亡信号通路(Apoptotic Signaling Pathway)等;在细胞组分方面主要影响膜筏(Membrane Raft)、膜微区(Membrane Microdomain)、质膜筏(Plasma Membrane Raft)等组分。根据P值从小到大排序,选取各模块排名前20结果分别绘制柱状图。见图4。
3.5.2 KEGG通路富集分析 以P≤0.05的项目为有显著差异的通路,共富集到119条信号通路,其中包括AGE-RAGE信号通路、HIF-1信号通路、PPAR信号通路、PI3K/AKT信号通路等,基于P≤0.01的条件,在查阅文献后进一步对相关通路进行筛选,选取排名前30的通路绘制气泡图。见图5。
3.6 人参-黄连-三七药串干预db/db小鼠实验研究结果
3.6.1 各组小鼠血糖水平比较
0周、4周、8周时,模型组、中药组小鼠血糖较空白组均显著上升(P<0.01),模型组、中药组小鼠在0周血糖差异无统计学意义,4周、8周时中药组小鼠血糖水平较模型组下降(P<0.05)。见表3。
3.6.2 各组小鼠血清胰岛素水平及HOMA-IR比较
与空白组比较,模型组和中药组小鼠血清胰岛素水平均显著升高(P<0.01),模型组与中药组小鼠血清胰岛素水平差异无统计学意义。模型组及中药组小鼠HOMA-IR均较空白组显著上升(P<0.01),中药组小鼠HOMA-IR较模型组显著下降(P<0.01)。见表4。
3.6.3 各组小鼠肝脏病理结果
肝脏组织经HE染色后,光镜下可见空白组小鼠肝细胞排列整齐,模型组小鼠可见较为明显的肝细胞脂肪变性,大量肝细胞空泡性改变、细胞脱落表现。见图6。模型组db/db小鼠NAS评分较空白组显著升高(P<0.01),经中药干预后,中药组db/db小鼠肝脏脂肪变性明显减轻,NAS评分较模型组降低(P<0.05)。见表5。
3.6.4 各组小鼠肝脏PI3K/AKT信号通路相关蛋白的影响
本研究中网络药理学研究表明,PTEN同时是中药“人参、黄连、三七”药串调控IR与NAFLD的交集靶点之一,而PTEN同时也是PI3K/AKT信号通路的关键调节因子,参与了营养代谢、炎症反应等多个生物途径。提示PI3K/AKT信号通路可能在IR与NAFLD的发生过程中具有关键调节作用,因此在动物实验中我们通过免疫组织化学染色对小鼠肝脏PI3K/AKT信号通路相关蛋白的表达进行验证。见图7。
与空白组比较,模型组小鼠肝组织PI3K、p-AKT水平表达明显减少(P<0.05),经中药组干预后db/db小鼠肝组织中PI3K、p-AKT水平表达明显增加,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.05)。表明“人参、黄连、三七”药串能够通过激活PI3K/AKT信号通路从而改善肝脏胰岛素抵抗。见表6。
4 讨论
《素问·奇病论篇》有“有病口甘者……故其气上溢,转为消渴”等有关论述。国医大师吕仁和教授将糖尿病归于中医学“消渴病”的范畴,并根据其发展阶段将之分为脾瘅、消渴、消瘅3期[4]。我们认为,“热伤气阴”是糖尿病的基本病机,消渴病发生发展过程中产生的痰浊、瘀血、气滞等在络脉中相互胶结形成“微型癥瘕”是消渴病发展变化的主要因素,其发生发展具有“热伤气阴→气阴两虚→络脉瘀结”的变化规律[5]。而肝为血海,主疏泄,主藏血,其疏泄功能失常不仅会导致气血瘀滞,瘀血内生,还会导致痰浊内停郁积于肝,从而进一步加重疾病发展。
“人参-黄连-三七”药串是在“人参-黄连”药对的基础上,加用活血化瘀药的代表药物三七而来。这些药物在改善2型糖尿病IR和NAFLD方面均可以取得良好的疗效,如人参及其提取物能够通过激活AMPK信号通路,调节固醇调节元件结合蛋白-1c(SREBP-1c),并且能够通过AMPK信号通路抑制SREBP-1c和SREBP-2的核转位及靶基因的表达抑制肝脂肪变性和IR[6-8],人参的提取物还能通过抑制核因子κB信号通路减轻炎症反应,从而改善IR并减缓NAFLD进展[9-10]。黄连水煎剂能够通过调节胰岛素分泌、糖脂代谢、胰高血糖素样肽-1、体内炎症介质以及肠道菌群等途径保护胰岛功能[11-12],并能够通过多种途径抑制炎症与抗氧化应激相关通路、激活自噬相关mTOR信号通路、调节胆固醇代谢相关FXR/LXR信号通路等方式起到治疗NAFLD的作用[13]。三七水提物及其有效成分能够通过多种途径改善IR与NAFLD[14-16],如三七总皂苷能够调节总SOD水平抑制氧化应激损伤[17-18]、抑制肝脏组织炎症介质肿瘤坏死因子-α释放、调节核因子κB信号通路等途径改善IR与NAFLD,并能够通过调节肝脏中CRTC2和SREBP1c蛋白表达水平减轻肝脏脂肪变性程度[19-21]。本研究通过检索数据库发现,“人参-黄连-三七”药串治疗IR合并NAFLD的有效化学成分主要包括山柰酚、槲皮素、人参皂苷rh2、小檗碱、脱氧三尖形酯碱、邻苯二甲酸二异辛酯等共39种,其中β-谷甾醇、豆甾醇、邻苯二甲酸二异辛酯、人参皂苷Rh2成分在人参、三七中均含有,槲皮素成分在黄连、三七均含有。人参、黄连、三七这3种药物中含有的相同或不同化合物均有改善IR、减轻肝脏脂肪变性的作用,因此三药联合应用能够取得更加显著的临床效果。
網络药理学是一种基于大数据与人工智能,能够从整体层面出发,系统地解析药物及治疗对象之间分子关联规律的新型研究方法,在中医学领域被广泛用于中药方剂配伍规律分析、整体作用机制的阐释以及潜在药物靶点成分的预测等方面[22]。本研究通过对筛选得出的疾病相关靶点进行PPI分析,发现TNF、EGFR、PPARG、PPARA、PTEN等靶点与其他靶点具有较强的相互作用。TNF是一种由巨噬细胞分泌的细胞因子,能够与TNFRs相结合,直接诱导炎症反应的发生,研究表明TNF能够通过抑制胰岛素诱导的IRS1酪氨酸磷酸化和葡萄糖摄取,促进脂肪细胞中GKAP42蛋白降解,从而引起IR与NAFLD[23]。EGFR是EGF家族的受体酪氨酸激酶结合配体,能够与EGF、TGFA、AREG等多个配体相结合从而激活多个信号级联,将细胞外的信号刺激转化为特定的细胞反应[24],从而激活多种与IR和NAFLD相关的信号通路,如RAS信号通路、PI3K/AKT信号通路、PLCγ/PKC信号通路、STATs模块以及核因子κB信号通路等[25-26]。PPARA与PPARG同属过氧化物酶体增殖剂激活受体,是一类核激素受体家族中的配体激活受体,能够调节脂肪酸的过氧化物酶体β途径,是脂代谢的关键调节因子,在IR与NAFLD的形成中具有关键作用[27-28]。PTEN是一种肿瘤抑制因子,能够令磷酸肌醇去磷酸化从而拮抗PI3K/AKT信号通路,并在非磷酸化形式与MAGI2协同抑制AKT1激活[29],PTEN是PI3K/AKT/mTOR信号通路的关键调节剂,参与了营养代谢、炎症反应等多个生物途径。基于本研究的“疾病-靶点-成分-药物”网络构建与分析,我们发现PPARA、PTEN同时也是IR与NAFLD的交集靶点之一,提示二者在IR与NAFLD的发生过程中可能具有重要作用。
本研究通過GO富集分析发现“人参-黄连-三七”药串治疗IR合并NAFLD的关键靶点在分子功能方面主要以调节核受体活性、配体激活转录因子活性、脂肪酸结合、长链脂肪酸结合等功能为主;在生物过程方面主要涉及调控活性氧代谢过程、细胞对脂质的反应、凋亡信号通路等方面;在细胞组分方面主要影响膜筏、膜微区、质膜筏等组分。KEGG通路富集分析提示“人参-黄连-三七”药串治疗IR合并NAFLD主要是通过AGE-RAGE信号通路、HIF-1信号通路、PPAR信号通路、PI3K/AKT信号通路等发挥作用。在肝脏细胞中,晚期糖基化终产物(AGEs)的形成能够同糖基化终产物受体(RAGE)相结合引起氧化应激的发生,激活核因子κB等一系列信号通路引起肝脏细胞及肝星状细胞的炎症反应,从而加重IR与NAFLD[30]。HIF-1信号通路是动物细胞的一种对氧气感知和反应的信号通路,低氧状态下HIF-1信号通路能够被激活,从而激活编码参与低氧稳态反应蛋白质的基因,并诱导控制葡萄糖代谢、细胞增殖和血管形成的蛋白质表达[31],如促进血管生成的VEGF、激活葡萄糖转运的GLUT1、参与糖酵解途径的LDHA、促进红细胞生成的EPO等[32],当HIF-1信号通路下调时能够通过调节PPARγ改善脂代谢异常并减轻NAFLD症状[33-34]。PPARs是由脂肪酸及其衍生物激活的核激素受体,属于核激素受体家族中的配体激活受体。PPARs具有3种不同亚型[35],PPARα通过调节参与肝脏和骨骼肌脂质代谢基因的表达,在清除循环或细胞脂质中发挥作用;PPARβ/δ参与脂质氧化和细胞增殖;PPARγ促进脂肪细胞分化以增强血糖摄取。PPAR信号通路能够被ERK1/2、p38-MAPK、PKA、PKC、AMPK和GSK3等的信号通路调节,当PPARs激活后能够与视黄醇类X受体(RXR)形成PPAR-RXR二聚体,与DNA结合后具有调节脂质代谢、脂肪形成、炎症基因的表达以及维持代谢稳态的作用[36]。PI3K/AKT信号通路是经典的响应胰岛素信号的通路,能够通过RTK-IRS1途径被胰岛素激活,从而促进机体对葡萄糖的吸收和利用。PI3K/AKT信号通路同时也参与了增殖、分化、凋亡等多种细胞功能的调节,活化的AKT通过磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白Bad、Caspase9、核因子κB、GSK-3、FKHR等,进而调节细胞的增殖、分化、凋亡以及迁移等。PTEN是PI3K/AKT信号通路中的主要抑制因子,相关研究表明,在db/db小鼠的肝脏中存在AKT信号通路抑制从而导致肝脏糖代谢异常,通过调节PTEN能够重新激活AKT信号通路并促进肝糖原的合成[37]。
本研究最后对网络药理学所分析的结果进行了动物实验验证,我们以db/db小鼠作为动物模型,选择PI3K/AKT信号通路对“人参-黄连-三七”药串治疗IR合并NAFLD的作用机制进行验证。db/db小鼠是一种遗传性瘦素抵抗小鼠模型,具有瘦素水平较普通小鼠升高但出现运动减少、贪食、极度肥胖、代谢减退和低体温的特点[38]。db/db小鼠能够自发形成IR与脂肪肝,但在普通饲料喂养下db/db小鼠无法自发地由单纯性脂肪肝发展成脂肪性肝炎[39],因此适合作为本研究中观察中药对IR合并NAFLD疗效与作用机制的动物模型。本研究发现,“人参-黄连-三七”药串能够改善小鼠血糖情况和IR水平,减轻肝脏脂肪变性,而这一作用可能是通过调节肝脏PI3K/AKT信号通路表达水平实现的。
综上可见,“人参-黄连-三七”药串对改善IR,减轻肝脏脂肪变性有显著优势,本实验基于网络药理学的研究,发现“人参-黄连-三七”药串对治疗IR合并NAFLD的部分作用靶点以及具体作用机制,为中医药治疗IR合并NAFLD的多靶点、多途径以及作用机制相关的研究提供了方法学借鉴,并为相关临床研究提供了理论支持和研究思路。
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(2021-11-06收稿 本文編辑:吴珊)