三七抗2型糖尿病的活性成分和作用機制的網絡藥理學分析①

李 豫，顧超豪，李 靜，蘭圓圓，朱開梅②

(桂林醫學院 a.藥學院；b.第二附屬醫院，廣西 桂林 541199)

2型糖尿病因其持續高血糖狀態，易引起機體出現不良并發癥，嚴重影響人類的健康生活。據官方機構統計，我國糖尿病患者人數是全球首位[1]。因此，對2型糖尿病預防及治療藥物的研究已成為醫藥研究的重難點。中藥具有多成分、多靶點、多途徑協同作用，在治療糖尿病中發揮重要的作用。三七藥用部位為干燥根莖，歸肝、胃經，具有止血、治跌打損傷及心血管疾病等功效，是中醫在糖尿病治療方面常用的中藥配伍。相關研究表明，三七初提部位如多糖、總黃酮等對2型糖尿病模型鼠具有降低血糖、改善胰島素抵抗及減少并發癥的作用[2-3]。然而對三七治療2型糖尿病的活性成分及作用機制尚未詳細報道。網絡藥理學符合中醫辨證思維，廣泛應用于研究中藥活性成分及其藥理作用。本文利用網絡藥理學方法分析三七抗2型糖尿病的活性成分及作用機制，為進一步探索三七提供科學依據。

1 方法

1.1 三七活性成分及靶點

通過TCMSP數據庫檢索三七的活性成分，按其成分的口服生物利用度OB≥30%以及類藥性DL≥0.18篩選三七的活性成分，并通過該數據庫獲取對應藥理靶標。

1.2 2型糖尿病靶點檢索及獲取交集靶點

通過GeneCard和OMIM數據庫檢索2型糖尿病的病理靶點，將二者的靶點通過venn圖獲得藥物-疾病交集靶點。

1.3 構建PPI蛋白互作網絡

利用String數據庫獲得交集靶點的蛋白-蛋白互作網絡及其相關信息表。

1.4 篩選關鍵靶點及富集分析

將信息表導入Cytoscape 3.7.1軟件，利用軟件中的網絡關系分析功能，按關聯度大小篩選其前10個靶點作為三七抗2型糖尿病的關鍵靶點。最終通過R語言中的"clusterProfiler"包對關鍵靶點進行通路富集分析。

2 結果

2.1 三七活性成分靶點及藥物-疾病交集靶點

基于TCMSP數據庫篩選，共得到三七活性成分8個。詳見表1。且該數據庫中活性成分對應的靶點經Uniport數據庫篩選并去除重復后，共得157個三七靶點，其中人參皂甘f2(Ginsenoside f2)在TCMSP數據庫中無相關的靶點。通過OMIM等數據庫共獲得2型糖尿病靶點10872個，將藥物靶點與2型糖尿病的靶點進行Venn圖后得到藥物-疾病交集靶點共152個，且通過String數據庫分析獲得152個交集靶點的蛋白互作網絡圖。詳見圖1。

表1 基于TCMSP數據庫篩選的三七活性成分

圖1 藥物-疾病交集venn圖(左)及其蛋白互作網絡圖(右)

2.2 篩選關鍵靶點及構建藥物-關鍵靶點圖

通過Cytoscape軟件對152個交集靶點進行蛋白互作關系網絡分析，發現平均關聯度為7.664，關聯度越高表示藥物在抗2型糖尿病中可能發揮越重要的作用。因此，選擇關聯度最高的前10個靶點作為關鍵靶點。構建三七-關鍵靶點圖，與關鍵靶點具有較多關聯的化合物說明該化合物在抗2型糖尿病中發揮更主要的活性作用。詳見圖2。

圖2 三七活性成分-關鍵靶點圖

將10個關鍵靶點進行KEGG富集分析，發現共有136條通路(P<0.05)，其主要與糖尿病、肝炎、胰島素抵抗及PI3K-Akt 等信號通路相關。詳見圖3。

圖3 信號通路富集分析圖

3 討論

本研究通過網絡藥理學的方法，發現三七在抗2型糖尿病中起主要作用的活性成分是槲皮素、人參皂苷rh2和β-谷甾醇。槲皮素是一種強抗氧化和抗炎作用的化合物，具有減輕炎癥、降低血糖、改善胰島素抵抗及減少并發癥等作用，能通過顯著降低糖尿病小鼠IL6、TNF、CXCL8等炎癥因子起到抗2型糖尿病的作用[4]。在一項槲皮素攝入量與2型糖尿病的調查研究中發現，槲皮素攝入量與患病率成反比[5]。人參皂苷rh2具有增強免疫力、抵抗力和防癌抗癌等作用，其通過抑制TNF炎癥因子的表達、調控PI3K-Akt、NF-κB等信號通路起到提高機體胰島素抵抗能力和保肝護肝等作用[6]。β-谷甾醇具有降低膽固醇、抗炎、改善2型糖尿病及其并發癥等作用[7]。

在關鍵靶點中，包括JUN、AKT1、MAPK1、TNF、TP53、RELA和FOS等癌基因，IL6、CXCL8等白介素家族基因和EGFR表皮生長因子家族基因。隨著機體內糖尿病和脂質穩態紊亂，不僅加劇糖尿病的發生發展，也會引起癌基因表達的失調而引發癌癥[8]。白介素家族基因與免疫機能和炎癥密切相關，表皮生長因子調控細胞生理過程，均對2型糖尿病有著重要作用[9]。據相關研究表明，三七通過降低糖尿病小鼠炎癥因子表達和血糖水平，提高胰島素抵抗能力，調控PI3K/AKT、AGE-RAGE等信號通路起到抗糖尿病模型鼠的作用，與本研究的網絡藥理學分析結果相符。

本研究利用網絡藥理學方法預測了三七抗2型糖尿病的活性成分、作用靶點及信號通路，體現了中藥多成分、多靶點、多途徑協同作用的特性，為進一步開發三七的藥用價值提供科學依據。