基于网络药理学的栀子豉汤治疗2型糖尿病的作用机制研究

张科楠 张淑玲 刘文文 常文武 何俊玲 汪亚娅 王锦超 袁倩文

1.北京中医药大学孙思邈医院药学部，陕西铜川 727100；2.铜川市中医医院针灸推拿科，陕西铜川 727100；3.北京中医药大学孙思邈医院急诊科，陕西铜川 727100

2 型糖尿病（type 2 diabeties mellitus，T2DM）是以胰岛素抵抗或胰岛β 细胞功能分泌障碍为主的代谢性疾病[1]。其已成为与肿瘤、心血管疾病并列的发病率和病死率最高的三大非传染性疾病之一。目前西药以口服二甲双胍、α-葡萄糖苷酶抑制剂、噻唑烷二酮类等药物治疗为主，增加组织对葡萄糖的利用、减缓吸收、增加胰岛素的敏感性[2]，但长期应用易引起胃肠不适、肝脏毒性及耐药性等。

栀子豉汤源于《伤寒论》，由栀子和淡豆豉组成。现代药理学研究显示栀子、淡豆豉均有降血糖、改善糖耐受的作用[3-4]。该方治疗T2DM 的文献已有报道[5]。但目前仍以单味药为主，缺乏系统地探讨该方作用机制的研究，因此本研究以网络药理学研究栀子豉汤中活性成分对T2DM 的改善机制，为该方临床应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 栀子豉汤活性成分及靶点的收集

通过中药系统药理学数据库与分析平台（Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）收集栀子豉汤活性成分，查阅文献[6-7]对相关成分进行补充，活性成分在Chembiodraw Ultra13.0 软件中绘制出各自的结构图，以SDF 格式储存。在PharmMapper 上传SDF文件，获得虚拟筛选结果。运用uniprot 数据库将收集的靶点的蛋白名转化为基因名。

1.2 T2DM靶点收集

利用GeneCards、OMIM、Drugbank、TTD 数据库，以“Type 2 Diabeties Mellitus”为关键词检索T2DM 疾病靶点。

1.3 活性成分-疾病靶点网络构建

Venn 图绘制活性成分靶点与T2DM 靶点的交集，将交集靶点在Cytoscape 3.7.2 软件绘制“活性成分-疾病靶点”网络图。

1.4 蛋白相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络构建

将交集靶点导入String 数据库及Cytoscape 3.7.2软件中，构建PPI 网络。

1.5 分子对接

将PPI 中排名前10 位的靶点与其对应的化合物进行分子对接，利用PubChem 数据库获得化合物结构，通过PDB 数据库获取靶点结构，运用AutoDock 1.5.6 及Pymol 2.4 软件进行制图。

1.6 通路富集分析

将交集靶点导入Metascape 平台，进行基因本体（gene ontology，GO）和基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）富集分析。

2 结果

2.1 栀子豉汤活性成分及靶点的收集

共收集到栀子豉汤中27个活性成分，栀子18个、淡豆豉9 个。活性成分的作用靶点为303 个。

2.2 栀子豉汤治疗T2DM的潜在作用靶点

整合各数据库收集到的疾病靶点，去重后，共获得942 个T2DM 的相关靶点，其与药物有138 个潜在作用靶点。见图1。

图1 栀子豉汤治疗T2DM 潜在作用靶点

2.3 活性成分-疾病靶点网络的构建

运用Cytoscape 3.7.2 构建活性成分-疾病靶点网络图，结果显示槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇、大豆皂苷Ⅰ成分为治疗T2DM 的主要活性成分。见图2。

图2 活性成分-疾病靶点网络图

2.4 PPI网络分析

PPI 网络中共有138 个节点、1092 条边，平均节点度值为15.8。度值排名靠前的靶点为肿瘤坏死因子（TNF）、转录因子（JUN）、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶AKT（AKT1）、白细胞介素-6（IL-6）、表皮生长因子受体（EGFR）等。见图3。

图3 PPI 网络的构建

2.5 分子对接

将PPI 中排名前10 位的靶点与及其对应的化合物进行分子对接验证。对接结果见表1，部分对接图见图4。

表1 栀子豉汤活性成分分子对接结果

图4 活性成分与靶点的分子对接模式图

2.6 GO及KEGG富集分析

GO 功能分析共涉及生物过程2546 项，细胞组成60 项，分子功能181 条，取前10 条展示结果见图5。KEGG 共富集到175 条信号通路，取前20 条展示（图6）。结果表明栀子豉汤治疗T2DM 与糖尿病并发症的AGE-RAGE、IL-17、TNF 等通路有关。选取AGE-RAGE 信号通路展示见图7。

图5 GO 富集分析柱状图

图6 KEGG 富集分析气泡图

图7 糖尿病并发症的AGE-RAGE 信号通路

3 讨论

“消渴”最早见于《黄帝内经》，后世医家在黄帝内经的基础上认识到消渴与脏腑气血功能失调有关，阴虚燥热是消渴的主要病机[8]，因此消渴以清热润燥、养阴生津为主要治则。栀子豉汤中栀子为君药，清内热，解消渴，通小便，解火郁，可引导心火下行；淡豆豉为臣药，可宣热滋阴，降利胃气，两药配伍，一升一降，滋阴降火，活血化瘀，达到标本兼治之功效。

网络药理学结果显示槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇为治疗T2DM 的主要活性成分。槲皮素可通过调节氧化应激水平、增强胰岛素敏感性、改善胰岛素抵抗发挥治疗T2DM 的作用[9-10]。同时可消除氧化应激以降低T2DM 铁死亡来实现胰岛β 细胞正常功能[11]。山柰酚具有改善组织对胰岛素的敏感性、显著降低血糖、抑制胰岛β 细胞凋亡、调节糖脂代谢紊乱的作用[12-13]。有研究显示，β-谷甾醇可使肠道葡萄糖吸收减少、糖异生途径及糖原分解减少，从而使血糖水平降低[14]。

PPI 结果显示TNF、JUN、AKT1 等为栀子豉汤治疗T2DM 的关键靶点。有研究表明TNF-α 与胰岛素抵抗和胰岛β 细胞损伤直接相关[15]。TNF 直接作用于胰岛β 细胞，产生NO，从而导致胰岛素分泌不足[16]。JUN 的激活与胰岛素抵抗和代偿性胰岛素分泌有关，T2DM 中血浆葡萄糖水平增高，有助于JUN 的活化。JUN 的激活也与糖尿病并发症有关[17]。AKT1 作为胰岛素信号通路的关键节点，它可作用于胰岛素的生理代谢，AKT1 磷酸化可促进糖原合成、葡萄糖转运和摄取、蛋白质生物合成等[18]。AKT1 被磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）激活后，通过正反馈调节刺激胰岛β 细胞分泌胰岛素，参与调节体内葡萄糖稳态平衡。研究显示，敲除小鼠AKT 基因后，表现为T2DM 表型[19]。

KEGG 通路显示，栀子豉汤治疗T2DM 主要涉及糖尿病并发症的AGE-RAGE、IL-17 等信号通路等。AGE-RAGE 信号通路可引发一系列炎症反应，导致胰岛细胞受损和胰岛素抵抗[20]。RAGE 可引起PI3K/AKT、核因子-κB（NF-κB）等细胞转导通路的激活（如图7 所示），PI3K/AKT 作为胰岛素下游主要分子通路，具有调控葡萄糖和脂质分子代谢，促进肌肉和肝脏中糖原合成，维持血糖稳态水平的作用[21]。NF-κB p65 决定炎症因子释放，当NF-κB 被激活，大量炎症因子增多，损伤胰岛细胞，导致机体糖代谢紊乱[22-23]。研究表明槲皮素可抑制AGEs 下调RAGE 的表达以延缓糖尿病的进展[24]。IL-17 作为促炎细胞因子，参与炎症信号通路激活。研究表明，IL-17 可激活NF-κB 信号通路，刺激促炎因子[IL-1、IL-6、TNF、基质金属蛋白酶（MMP）]的释放，共同抑制胰岛素信号通路、诱导胰岛素抵抗、从而导致T2DM 的发展[25]。

本研究采用网络药理学对栀子豉汤的成分、靶点及治疗T2DM 的途径进行探索性研究，结果显示该方可通过多成分-多靶点-多通路共同影响T2DM 的进程，为栀子豉汤改善T2DM 的后续临床研究提供一定的理论基础。