基于多維數(shù)據(jù)挖掘藥食同源類中藥治療糖尿病足的用藥規(guī)律及分子機(jī)制

曾佑燕，李欣穎，周 莉，陳鍇嫻，李 博

廣東藥科大學(xué)，廣東省代謝病中西醫(yī)結(jié)合研究中心（中醫(yī)藥研究所），廣東 廣州 510006

糖尿病足（diabetic foot，DF）又名“脫疽”，是一種常見于糖尿病足部的并發(fā)癥，其具有神經(jīng)病變、循環(huán)障礙、慢性潰瘍和易感染等病理特征[1-2]。國(guó)際糖尿病聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球有4 000 萬(wàn)～6 000萬(wàn)糖尿病患者存在足部病變現(xiàn)象，其中約15%的患者被界定為DF 風(fēng)險(xiǎn)人群，5%的患者正經(jīng)歷DF病痛折磨[3]。DF 病程長(zhǎng)且預(yù)后差，患者后期大多表現(xiàn)為足部嚴(yán)重感染，最終導(dǎo)致截肢等嚴(yán)重臨床事件[4-6]。在我國(guó)，關(guān)于DF 的描述最早見于《黃帝內(nèi)經(jīng)》：“發(fā)于足指，名脫癰。其狀赤黑，死不治；不赤黑，不死。不衰，急斬之，不則死矣”[7]。

現(xiàn)階段DF 的臨床治療主要借助西醫(yī)療法，常用治療手段包括控制血糖、使用抗生素進(jìn)行局部抗感染治療、使用止痛藥緩解患者疼痛等；此外，還可借助外科手術(shù)進(jìn)行足部清創(chuàng)處理或血管修復(fù)；利用輔助理療促進(jìn)血液循環(huán)、使用足部矯形器具對(duì)病患足部進(jìn)行固定等[8-9]。上述療法雖然取得了一定進(jìn)展，但仍存在諸多缺陷。長(zhǎng)期使用抗生素易產(chǎn)生耐藥性及不良反應(yīng)，導(dǎo)致病情反復(fù)無(wú)法治愈；手術(shù)干預(yù)雖能切除壞死組織，但治療方式繁雜且患者術(shù)后恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)；使用足部矯形器等傷口管理措施雖能提高療效，但費(fèi)用高昂且患者日常佩戴有諸多不便[10-11]。相比西醫(yī)重視器質(zhì)治療，中醫(yī)則更強(qiáng)調(diào)通過整體調(diào)理而達(dá)到治療疾病的目的，其在治療DF 方面歷史悠久且療效顯著。

中醫(yī)藥治療DF 的歷史最早記載于華佗的《神醫(yī)秘傳》：“內(nèi)服藥用金銀花三兩，元參三兩，當(dāng)歸二兩，甘草一兩，水煎服”主治熱毒熾盛之脫疽[12]；明代薛己的《外科樞要》中提到“脫疽…色赤作痛者，元?dú)馓摱鴿穸聚帐⒁病儆檬笱a(bǔ)湯、加減八味丸。色黯不痛者，腎氣敗而虛火盛也。”其主張用補(bǔ)益氣血的方法治療DF。發(fā)展至今，中醫(yī)藥在治療DF 方面體系已較完善且用藥方式更為多樣[13]，但中藥成分繁雜所導(dǎo)致的肝毒性等毒副作用仍給臨床用藥及患者帶來(lái)困擾。藥食同源理論最早見于《黃帝內(nèi)經(jīng)·太素》：“空腹食之為食物，患者食之為藥物”，相比傳統(tǒng)中藥，藥食同源類中藥具備更高的安全性，是中醫(yī)“治未病”理念的重要承載[14-16]。隨著《“健康中國(guó)2023”規(guī)劃綱要》的提出，源自中醫(yī)藥傳統(tǒng)文化的藥食同源理念在預(yù)防疾病方面的應(yīng)用備受關(guān)注，已有研究表明，該類中藥在防治諸如糖尿病等重大慢病方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[17]。藥食同源類中藥藥性溫平，具有平補(bǔ)正氣、不良反應(yīng)小、作用機(jī)制廣等特點(diǎn)，大多可作為日常飲食調(diào)理，用于疾病的長(zhǎng)期防治[18-19]。針對(duì)DF 患者通常存在的營(yíng)養(yǎng)不良和代謝紊亂等問題，引入兼具藥物療效性及食品安全性的藥食同源類中藥將具有更大的臨床治療優(yōu)勢(shì)。

基于此，本研究采用多維數(shù)據(jù)挖掘歸納藥食同源類中藥治療DF 的用藥規(guī)律，篩選得到其核心中藥；借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析核心中藥在治療DF 中的關(guān)鍵靶點(diǎn)及相關(guān)信號(hào)通路，基于分子對(duì)接及動(dòng)力學(xué)模擬等技術(shù)，進(jìn)一步探究核心中藥所含關(guān)鍵成分與DF 疾病靶點(diǎn)的結(jié)合模式與穩(wěn)定性，闡明藥食同源類核心中藥治療DF 的潛在分子機(jī)制；獲得潛在的治療DF 的藥食同源類中藥新組方，為后續(xù)開發(fā)具有改善DF 作用的藥膳療法及保健品提供指導(dǎo)和啟示。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)調(diào)研與數(shù)據(jù)挖掘

1.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 檢索中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)從建庫(kù)至2023 年4 月治療DF 的相關(guān)臨床文獻(xiàn)，通過主題詞“糖尿病足”或“脫疽”結(jié)合關(guān)鍵詞“中藥”“中醫(yī)藥”或“方藥”＋“臨床療效”進(jìn)行檢索，建立DF 方藥數(shù)據(jù)庫(kù)（圖1）。從國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)公布的《既是食品又是藥品的物品名單》提取藥食同源類中藥[20]。

圖1 藥食同源類中藥檢索流程Fig. 1 Retrieval process for medicinal and food homologous traditional Chinese medicines (TCMs)

1.1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）文獻(xiàn)中DF 符合《中國(guó)糖尿病足診治指南（2020）》診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）文獻(xiàn)含有治療DF 的臨床觀察、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)；（3）文獻(xiàn)包含使用中藥治療的病例數(shù)≥15；（4）文獻(xiàn)包含方劑組成完整；（5）重復(fù)文獻(xiàn)保留最新發(fā)表的[21]。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）文獻(xiàn)中DF 不符合《中國(guó)糖尿病足診治指南（2020）》診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）文獻(xiàn)僅含動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或細(xì)胞實(shí)驗(yàn)；（3）文獻(xiàn)類型為個(gè)案或?qū)W術(shù)會(huì)議論文；（4）文獻(xiàn)展示的臨床療效不顯著或無(wú)效；（5）文獻(xiàn)僅使用單味中藥或單體藥物治療。

1.1.3 中藥名規(guī)范及DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)建立DF 方藥數(shù)據(jù)庫(kù)中的中藥名及110 味藥食同源類中藥名參照《中國(guó)藥典》2020 年版和《中華本草》進(jìn)行命名標(biāo)準(zhǔn)化處理[22-23]。如“山萸肉”規(guī)范為“山茱萸”，“當(dāng)歸尾”“全當(dāng)歸”規(guī)范為“當(dāng)歸”，“公英”規(guī)范為“蒲公英”等。取處理后的DF 方藥數(shù)據(jù)庫(kù)與藥食同源類中藥共有組分，建立DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.1.4 DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)用藥規(guī)律分析 通過中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)對(duì)DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行頻次、四氣五味、歸經(jīng)功效分析；通過IBM SPSS Modeler 及IBM SPSS Statistics 軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則及聚類分析[24]。其中，關(guān)聯(lián)規(guī)則支持度設(shè)置為5%，置信度設(shè)置為60%，篩選核心用藥組合并繪制關(guān)聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖；聚類分析時(shí)選取頻數(shù)排名前20 的藥食同源類中藥進(jìn)行分析，綜合藥物頻次、性味功效、關(guān)聯(lián)規(guī)則和聚類分析結(jié)果篩選出治療DF 藥食同源類核心中藥。

1.2 治療DF 藥食同源類核心中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析

1.2.1 治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分與疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集建立 通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)（TCMSP）及草藥-中醫(yī)證候-西醫(yī)癥狀-成分-靶標(biāo)-疾病關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)（SymMap）檢索治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分[25]。篩選標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為口服生物利用度（oral bioavailability，OB）≥30%、類藥性（drug-like properties，DL）≥0.18，合并去重得到活性成分集。將活性成分輸入SwissTarget Prediction 數(shù)據(jù)庫(kù)，篩選條件設(shè)定物種為“Homo sapiens”，Probability＞0，得到活性成分所對(duì)應(yīng)的疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集。將治療DF 藥食同源類核心中藥及其包含的活性成分以及活性成分所對(duì)應(yīng)的疾病靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 軟件，構(gòu)建“DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-疾病靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖。

她帶著四位少年走到驛外，榆樹下月影如藻，積雪空明，抬頭看去，空中流霜，明月繁星，群山四圍，黃梁村傳來(lái)第一陣喔喔雞鳴。

1.2.2 DF 疾病靶點(diǎn)集建立及“治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 在DisGeNET、Genecards、TTD、OMIM 和DrugBank中，以“diabetic ulcer”和“diabetic foot”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，合并去重后得到DF 疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集。將“1.2.1”項(xiàng)中獲取的治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分作用靶點(diǎn)和DF 疾病靶點(diǎn)取交集，得到藥食同源類核心中藥治療DF 的作用靶點(diǎn)。將治療DF 藥食同源類核心中藥、活性成分以及DF 作用靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 軟件，構(gòu)建“治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)。

1.2.3 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)蛋白質(zhì)互作（protein-protein interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建將藥食同源類核心中藥治療DF 的作用靶點(diǎn)導(dǎo)入String 數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇物種為“Homo sapiens”，條件設(shè)為“隱藏網(wǎng)絡(luò)中未連接的節(jié)點(diǎn)（hide disconnected nodes in the network）”和“最低相互作用分?jǐn)?shù)（minimum required interaction score）為0.9”進(jìn)行篩選，將結(jié)果導(dǎo)入Cytoscape 構(gòu)建PPI 網(wǎng)絡(luò)，按“度（degree）＞70”篩選作用靶點(diǎn)。

1.2.4 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)基因本體（gene ontology，GO）功能和京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析 利用DAVID 對(duì)DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)進(jìn)行GO 功能及KEGG 通路富集分析，GO 分析包含生物過程（biological process，BP）、分子功能（molecular function，MF）和細(xì)胞組成（cell component，CC）3 個(gè)部分。GO 分析和KEGG 信號(hào)通路富集分析設(shè)置物種為“Homo sapiens”，設(shè)定P＜0.05，P值排名前20 的條目以圖形展示。

1.3 核心成分與關(guān)鍵靶標(biāo)蛋白結(jié)合模式分析

從PubChem 網(wǎng)站下載蛋白基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9，PBD ID：6ESM）和氧化物酶體增殖物激活受體 γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ，PDB ID：5YCP）的3D 文件，使用Discovery Studio（DS）軟件的分子對(duì)接模塊，將6ESM、5YCP 復(fù)合物中的原配體取出并重新對(duì)接回原蛋白，即執(zhí)行重對(duì)接（redock）程序，以評(píng)價(jià)其對(duì)接準(zhǔn)確性。從PubChem網(wǎng)站中下載槲皮素和β-谷甾醇小分子的3D 結(jié)構(gòu)，利用DS 處理配體，將其與MMP9、PPARγ 分別執(zhí)行對(duì)接命令，評(píng)估其結(jié)合能力，取得分最高的對(duì)接構(gòu)象用PyMOL 軟件作圖分析。

將對(duì)接后得到的蛋白-配體復(fù)合物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換處理為相應(yīng)的拓?fù)湮募?，在Gromacs 中采用最陡下降能量最小化算法，使用小于1 000 kJ/mol 的最小化力，步數(shù)被限制在50 000 步內(nèi)，進(jìn)行能量最小化。再進(jìn)行體系預(yù)平衡，使用Berendsen 方法將系統(tǒng)溫度置于300 K 下，設(shè)置步長(zhǎng)為2 fs，進(jìn)行20 ns 時(shí)長(zhǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，評(píng)估其結(jié)合的穩(wěn)定性。

2 結(jié)果

2.1 治療DF 的藥食同源類中藥數(shù)據(jù)挖掘

2.1.1 DF 藥食同源類中藥數(shù)據(jù)庫(kù)及頻次、四氣五味、歸經(jīng)功效分析 經(jīng)系統(tǒng)檢索整理文獻(xiàn)后，共錄入治療DF 的相關(guān)中藥方劑635 條，整理去重后，保留方劑586 條。將方劑包含的中藥名標(biāo)準(zhǔn)化處理后，挑選保留含有藥食同源類中藥的方劑521 條，共含有49 味藥食同源類中藥，共出現(xiàn)1 356 次，其中頻次≥18 共有16 味中藥（表1）。由四氣五味、歸經(jīng)功效分析可知，篩選得到的藥食同源類中藥四氣以溫為主，五味以甘為主、歸經(jīng)以脾經(jīng)為主，而頻次排名前2 的功效類別分別為補(bǔ)虛類與清熱類（圖2）。

表1 用藥頻次分布 (頻次≥18)Table 1 Distribution of drug use frequency (frequency ≥ 18)

圖2 四氣、五味、歸經(jīng)分布雷達(dá)圖Fig. 2 Radar maps of distribution of four qi, five flavors and meridian tropism

2.1.2 治療DF 藥食同源類中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則分析 對(duì)DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，得到頻數(shù)≥40 的藥物組合共28 個(gè)，強(qiáng)連接組合中頻數(shù)排名前5 的藥物組合依次是當(dāng)歸-黃芪、當(dāng)歸-甘草、當(dāng)歸-金銀花、當(dāng)歸-桃仁和黃芪-甘草（圖3）。按照支持度≥5%篩選得到18 個(gè)核心藥物組合（表2）。

表2 18 個(gè)核心藥物組合 (支持度≥5%)Table 2 18 core drug combinations (support degree ≥ 5%)

圖3 關(guān)聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 3 Network diagram of association rule

2.1.3 治療DF 藥食同源類中藥聚類分析 對(duì)DF藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聚類分析，距離≥13 以上的高頻藥物可分為兩大類：第1 大類為重點(diǎn)選藥：山藥、蒲公英、山茱萸、茯苓、黨參、干姜、黃精、葛根等。第2 大類為辨證選藥，又可以分為4 小類，分別是第1 小類：白芷；第2 小類：金銀花、甘草；第3 小類：桃仁；第4 小類：當(dāng)歸、黃芪（圖4）。綜合以上藥物頻次、性味功效、關(guān)聯(lián)規(guī)則和聚類分析結(jié)果，篩選得到當(dāng)歸、黃芪、金銀花、甘草和桃仁為治療DF 的藥食同源類核心中藥。

圖4 DF 藥食同源類中藥聚類分析 (頻次≥14)Fig. 4 Cluster analysis of medicinal food homology TCMs of DF (frequency ≥ 14)

2.2 治療DF 藥食同源類核心中藥作用機(jī)制研究

圖5 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-疾病靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 5 Network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-disease target”

2.2.2 DF 疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù) 通過在DisGeNET 等數(shù)據(jù)庫(kù)檢索去重后，共獲得DF 疾病靶點(diǎn)838 個(gè)。比對(duì)治療DF 藥食同源類核心中藥所對(duì)應(yīng)的疾病靶點(diǎn)與DF 疾病靶點(diǎn)，獲得共有靶點(diǎn)187 個(gè)（圖6-A），DF 疾病靶點(diǎn)與5 味藥食同源類核心中藥靶點(diǎn)共有40 個(gè)相同靶點(diǎn)（圖6-B），分別是PPARγ、褪黑激素受體1B（melatonin receptor 1B，MTNR1B）、PTPN1、醛酮還原酶1 成員B1（aldo-keto reductase family 1 member B，AKR1B1）、AKT 絲氨酸/蘇氨酸激酶1（AKT serine/threonine kinase 1，AKT1）、前列腺素-內(nèi)過氧化物合酶 2（prostaglandin-endoperoxide synthase 2，PTGS2）、絲氨酸蛋白E 成員1（serpin family E member 1，SERPINE1）、維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）和MMP9 等，其是5 味藥食同源類核心中藥針對(duì)DF 的共同作用靶點(diǎn)。

圖6 Venn 圖Fig. 6 Venn diagram

2.2.3 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點(diǎn)”圖及PPI 網(wǎng)絡(luò)模型 基于治療DF 藥食同源類核心中藥、活性成分及對(duì)應(yīng)的DF 基因靶點(diǎn)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)圖顯示，其共包含6 108 條邊和382 個(gè)節(jié)點(diǎn)，按關(guān)聯(lián)度排名前 10 的 DF 相關(guān)靶點(diǎn)有CYP19A1、PTPN1、ESR1、表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、AKR1B1和前列腺素-內(nèi)過氧化物合酶 1（prostaglandinendoperoxide synthase 1，PTGS1）等。對(duì)應(yīng)的活性成分有β-谷甾醇、谷甾醇、芒柄花黃素、黃連素、槲皮素等（圖7、表3）?；谏鲜龉灿邪悬c(diǎn)繪制PPI網(wǎng)絡(luò)圖可知，187 個(gè)共有靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中包含21 924 條邊，其中“degree＞70”的靶點(diǎn)共計(jì)24 個(gè)，包括腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、AKT1、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）、SRC 原癌基因（SRC protooncogene，SRC）、腫瘤蛋白P53（tumor protein p53，TP53）、PPARγ、EGFR、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活劑3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）和MMP9 等，其為藥食同源類核心中藥治療DF 的核心作用靶點(diǎn)（圖8）。對(duì)比圖7 和圖8 的結(jié)果表明，相對(duì)應(yīng)核心中藥活性成分?jǐn)?shù)目排名靠前的靶點(diǎn)與PPI 網(wǎng)絡(luò)中關(guān)聯(lián)度排名靠前的靶點(diǎn)并不相同，這主要源于兩者關(guān)聯(lián)度的統(tǒng)計(jì)方式并不相同。相比于所對(duì)應(yīng)活性成分的數(shù)目，靶點(diǎn)間的連接更能體現(xiàn)其在DF 治療中重要性，關(guān)聯(lián)度更高的靶點(diǎn)表明其處在靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的核心位置。

表3 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點(diǎn)”中關(guān)聯(lián)度前10 靶點(diǎn)及其活性成分Table 3 Top ten related targets in network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-DF target” and their corresponding active ingredients

圖7 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 7 Network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-DF target”

圖8 PPI 網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 8 PPI network diagram

2.2.4 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)GO功能及KEGG 通路富集分析 對(duì)治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)進(jìn)行GO 功能富集分析，共篩選得到868 個(gè)條目，其中BP 654 個(gè)、MF 143 個(gè)、CC 71 個(gè)（圖9）。在P值排名前20 的條目中，BP主要涉及對(duì)脂多糖的反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、對(duì)缺氧的反應(yīng)、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）級(jí)聯(lián)的積極調(diào)節(jié)、血管生成的正向調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖積極調(diào)節(jié)等；CC 主要包括質(zhì)膜、細(xì)胞外區(qū)域、細(xì)胞質(zhì)、受體復(fù)合物、胞漿等；MF 主要涉及酶結(jié)合、蛋白激酶活性、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）結(jié)合、胰島素受體底物結(jié)合、血紅素結(jié)合等（圖10）。

圖9 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)GO 分析餅圖Fig. 9 Pie chart of GO analysis of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF

圖10 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)GO 富集分析Fig. 10 GO enrichment analysis of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF

KEGG 信號(hào)通路分析共富集到168 條，P值排名前20 的條目主要涉及糖尿病并發(fā)癥中的高級(jí)糖基化終末產(chǎn)物-受體（advanced glycation end products，AGE-RAGE）信號(hào)通路、脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化、缺氧反應(yīng)因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）信號(hào)通路、胰島素抵抗、MAPK 信號(hào)通路、內(nèi)分泌抵抗、糖尿病性心肌病和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）信號(hào)通路等，表明藥食同源類核心中藥主要通過調(diào)節(jié)上述多條通路發(fā)揮治療DF 作用（圖11）。

圖11 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點(diǎn)KEGG 通路圖Fig. 11 KEGG pathway diagram of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF

2.3 治療DF 藥食同源類核心中藥關(guān)鍵成分與作用靶點(diǎn)結(jié)合模式分析

通過對(duì)PPI 網(wǎng)絡(luò)中24 個(gè)核心靶點(diǎn)分別進(jìn)行文獻(xiàn)檢索后發(fā)現(xiàn)，抑制MMP9 活性或激活PPARγ 活性能夠顯著提升DF 療效[26-27]。同時(shí)，高分辨率的“抑制劑＋MMP9”和“激動(dòng)劑＋PPARγ”配體復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)也已被解析報(bào)道，使基于這2 個(gè)靶點(diǎn)的分子作用模式分析成為可能[28-29]。此外，通過檢索分析MMP9 和PPARγ 在治療DF 藥食同源類核心中藥中所對(duì)應(yīng)活性成分，最終篩選得到槲皮素和β-谷甾醇分別為MMP9 和PPARγ 所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵成分（表4）。

表4 PPARγ 和MMP9 對(duì)應(yīng)活性成分分析Table 4 Analysis of corresponding active components of PPARγ and MMP9

借助分子對(duì)接和動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)其結(jié)合模式與結(jié)合穩(wěn)定性進(jìn)行研究。MMP9 及PPARγ 蛋白復(fù)合物中配體重新對(duì)接結(jié)果表明，對(duì)接后構(gòu)象與原始構(gòu)象的均方根偏差值（root mean square error，RMSD）分別為1.081 與0.806，證明該對(duì)接方案能夠較為準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)蛋白-配體結(jié)合模式，可用于進(jìn)一步對(duì)接分析（圖12-A、D）。MMP9 及PPARγ 與自身原配體陽(yáng)性化合物的結(jié)合打分值分別為156.28 和126.42，而與其對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵成分槲皮素及β-谷甾醇的結(jié)合打分值分別為150.73 和110.80，且槲皮素和β-谷甾醇與MMP9 及PPARγ 的結(jié)合位點(diǎn)與靶點(diǎn)原配體陽(yáng)性化合物類似，表明其具有與原配體相當(dāng)?shù)慕Y(jié)合能力和生物學(xué)活性（圖12）。

圖12 潛在靶點(diǎn)與陽(yáng)性化合物和活性成分的分子對(duì)接Fig. 12 Molecular docking of potential targets with their positive compounds and active ingredients

為了檢驗(yàn)關(guān)鍵成分與核心靶點(diǎn)結(jié)合構(gòu)象的穩(wěn)定性，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)分子對(duì)接后的構(gòu)象進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，槲皮素和β-谷甾醇與其對(duì)應(yīng)的MMP9 及PPARγ 結(jié)合構(gòu)象波動(dòng)情況隨時(shí)間變化不大，其與蛋白自身原配體陽(yáng)性化合物結(jié)合穩(wěn)定性相當(dāng)，RMSD 波動(dòng)均小于0.4 nm（圖13）。上述結(jié)果證明，治療DF 藥食同源類核心中藥關(guān)鍵成分與其對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)具有較好的結(jié)合能力，且能形成較為穩(wěn)定的結(jié)合復(fù)合物。

圖13 對(duì)接后復(fù)合物的分子動(dòng)力學(xué)模擬Fig. 13 Molecular dynamics simulation of post-docking complex

3 討論

DF 臨床療效的提升仍面臨病理機(jī)制復(fù)雜、創(chuàng)面愈合困難和感染風(fēng)險(xiǎn)高等難題，中醫(yī)藥依托整體觀念理論指導(dǎo)，在對(duì)DF 施以局部治療的同時(shí)，也更加注重整體用藥來(lái)全面調(diào)理患者的身體。其中，藥食同源類中藥兼具更高的安全性及更好的膳食營(yíng)養(yǎng)，其在改善DF 方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

本研究對(duì)用于DF 治療的藥食同源類中藥進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，證明其主要以補(bǔ)虛類、清熱解毒類和活血化瘀類藥物為主，這與DF 氣血凝滯、經(jīng)脈阻塞的病因，以溫陽(yáng)散寒、活血通絡(luò)、補(bǔ)氣養(yǎng)血為主的治法相印證。在性味分析中，甘味頻次最多，現(xiàn)代藥理學(xué)已經(jīng)證實(shí)，甘味藥可以通過不同作用靶點(diǎn)起到降血糖的作用，符合DF 的治則。

藥物關(guān)聯(lián)分析結(jié)果證實(shí)，當(dāng)歸-黃芪、當(dāng)歸-金銀花、當(dāng)歸-桃仁、當(dāng)歸-甘草為治療DF 藥食同源類中藥中強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的4 組藥對(duì)。當(dāng)歸甘辛溫，歸肝、心、脾經(jīng)，有補(bǔ)血通脈之效；黃芪甘微溫，歸脾、肺經(jīng)，有補(bǔ)氣固表、托毒排膿之效；金銀花甘寒，歸肺、心、胃經(jīng)，有清熱解毒、消炎退腫之效；桃仁甘苦平，歸心、肝、大腸經(jīng)，有活血祛瘀之效；甘草甘平，歸心、肺、脾、胃經(jīng)，有緩急止痛、清熱解毒、調(diào)和諸藥之功效。其中，當(dāng)歸配伍各種不同功效的中藥可以發(fā)揮協(xié)同增效和功效擴(kuò)展的作用：當(dāng)歸-黃芪藥對(duì)具有補(bǔ)虛功效，兩藥合用一走一守共奏補(bǔ)氣生血、扶正托毒之功效，尤其適用于久病，素體氣血虛之瘡瘍類疾病患者[30]。當(dāng)歸與桃仁配伍多見于葉天士醫(yī)案，其治療病機(jī)包括血絡(luò)痹阻、氣血不調(diào)、脈絡(luò)瘀阻等，符合DF 虛、瘀的基本病機(jī)。本研究中藥食同源類中藥聚類分析得到的辨證選藥4 個(gè)小類，分別具有消腫止痛、清熱解毒、活血化瘀和益氣補(bǔ)虛等功效，符合中醫(yī)藥治療DF 的化瘀止痛、清化濕毒、祛瘀通絡(luò)、益氣通脈的治法。綜合藥物頻次、性味功效、關(guān)聯(lián)規(guī)則和聚類分析的結(jié)果篩選出頻率排名前5 且功效配伍能起到協(xié)同增效作用的的當(dāng)歸、黃芪、金銀花、甘草和桃仁為藥食同源類核心中藥。

對(duì)上述核心藥物的潛在作用機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，其涉及的信號(hào)通路囊括了AGE-RAGE、HIF-1 和MAPK 等，研究表明，通過這些通路可以產(chǎn)生抗炎癥、抗缺氧及促進(jìn)血管生成等生理學(xué)功能，協(xié)同實(shí)現(xiàn)對(duì)DF 的治療[31-32]。進(jìn)一步分析核心藥物成分及對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其頻次靠前的活性成分包括槲皮素、異鼠李素、山柰酚和β-谷甾醇等，作用核心靶點(diǎn)主要為TNF、AKT1、PPARγ 和MMP9 等。

前期研究證實(shí)，MMP9 抑制劑和PPARγ 激動(dòng)劑在DF 治療方面潛力巨大。當(dāng)MMP9 活性被抑制時(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)降解變少，傷口能更快愈合；而PPARγ 激動(dòng)劑常被用作胰島素增敏劑，其能顯著降低2 型糖尿病患者的血糖和脂肪酸水平，從而加速傷口愈合[33]。在頻次排名靠前的活性成分中，槲皮素具有較強(qiáng)抗炎、抗氧化作用，其可促進(jìn)巨噬細(xì)胞表型從M1 型向M2 型極化，從而調(diào)控病灶炎癥微環(huán)境，其還可通過減少核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）的結(jié)合或減少M(fèi)MP9 啟動(dòng)子的反式激活來(lái)實(shí)現(xiàn)下調(diào)MMP9 的表達(dá)，從而加快傷口愈合；而β-谷甾醇則能顯著增加血清胰島素水平，從而降低高血糖大鼠的血糖和糖化血紅蛋白和一氧化氮水平。此外，研究表明β-谷甾醇還可增加胰島素靶組織上PPARγ和胰島素反應(yīng)性的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 4（glucose transporter，GLUT4）的蛋白表達(dá)，從而達(dá)到降低血糖功效[34-37]。上述研究表明，槲皮素會(huì)通過減少NFκB 和AP-1 的結(jié)合從而下調(diào)MMP9 在體內(nèi)發(fā)揮抗炎、抗氧化等作用，從而促進(jìn)DF 恢復(fù)；而β-谷甾醇則主要通過上調(diào)PPARγ 來(lái)改善胰島素敏感，從而降低血糖及脂肪水平，促進(jìn)DF 恢復(fù)。分子對(duì)接及動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果進(jìn)一步證明，MMP9 和PPARγ 分別與槲皮素和β-谷甾醇具有良好結(jié)合活性及結(jié)合穩(wěn)定性，其與靶點(diǎn)原配體陽(yáng)性化合物具有相類似的結(jié)合位點(diǎn)和結(jié)合能力，提示其與該類靶點(diǎn)配體具有相同的抑制及激活生物學(xué)功效。

在基于用藥規(guī)律分析篩選得出的5 味DF 藥食同源類核心中藥中，同時(shí)包含關(guān)鍵活性成分槲皮素和β-谷甾醇的有當(dāng)歸、黃芪、金銀花、甘草。盡管當(dāng)歸早在2014 年版《按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材物質(zhì)目錄管理辦法（征求意見稿）》就被收錄，但其同時(shí)也規(guī)定了當(dāng)歸使用量應(yīng)≤3 g/d；而在2019 年《關(guān)于當(dāng)歸等6 種新增按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材的物質(zhì)公告》中則指出，當(dāng)歸僅適宜作為香辛料和調(diào)味品使用；且當(dāng)歸服用過多易導(dǎo)致上火、胃腸不適和身體過敏等問題，因此不宜作為藥膳組方長(zhǎng)期使用。反觀黃芪補(bǔ)而不膩，具益氣養(yǎng)陰、斂瘡生肌之功；金銀花性甘寒，主治癰瘍腫毒，有清熱解毒之功；甘草甘緩護(hù)胃、調(diào)和諸藥，可緩解金銀花甘寒對(duì)脾胃的影響，3 藥相輔相成，可組為“黃芪-金銀花-甘草”藥膳新方，其藥性多溫平，蛋白質(zhì)與煙酸含量豐富，在發(fā)揮藥效的同時(shí)可為DF 患者提供藥膳營(yíng)養(yǎng)，長(zhǎng)期使用有望顯著提升DF 臨床療效[38]；其與諸如抗生素、外科手術(shù)等臨床DF 治療方案相結(jié)合，亦可達(dá)到減少藥物用量，調(diào)節(jié)全身氣血，加快患者恢復(fù)健康之功效。

4 結(jié)論

本研究通過運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接及動(dòng)力學(xué)模擬等多維數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)藥食同源類中藥治療DF 的用藥規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)這些中藥的分子作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，得出核心藥物所包含的槲皮素、β-谷甾醇可分別與MMP9、PPARγ靶向結(jié)合，通過影響AGE-RAGE 和HIF-1 等信號(hào)通路協(xié)同治療DF；基于此，進(jìn)一步擬定了治療DF的藥膳新組方“黃芪-金銀花-甘草”，以期為針對(duì)DF的藥食同源類新產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突