基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討五苓散治療糖尿病腎病的作用機(jī)制

詹立北

摘要 目的：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法對(duì)五苓散治療糖尿病腎?。―KD）的作用機(jī)制進(jìn)行研究探討。方法：利用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)（TCMSP）對(duì)五苓散中有效成分進(jìn)行篩選及靶點(diǎn)預(yù)測(cè)，檢索GeneCards、CTD數(shù)據(jù)庫(kù)篩選DKD疾病靶點(diǎn)，利用韋恩圖在線平臺(tái)篩選五苓散治療DKD交集靶點(diǎn)，借助網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治霾寮﨏ytoNCA篩選五苓散治療DKD核心靶點(diǎn)，使用Cytoscape 3.7.1建立化合物-疾病-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，基于DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO功能富集和KEGG通路富集分析。結(jié)果：基于TCMSP得到五苓散的27個(gè)有效成分和62個(gè)潛在靶點(diǎn)，篩選獲得與DKD疾病發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的靶點(diǎn)21 153個(gè)，借助網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治霾寮﨏ytoNCA篩選五苓散治療DKD核心靶點(diǎn)16個(gè)，GO功能富集分析得到條目99個(gè)，其中生物過(guò)程條目64個(gè)、分子功能條目24個(gè)、細(xì)胞組成條目11個(gè)，主要包括過(guò)脂質(zhì)反應(yīng)、G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)途徑、腎上腺素能受體活性、四吡咯結(jié)合、胞膜小凹等功能途徑;KEGG通路富集分析得出條目61個(gè)，主要包括NF-κB信號(hào)通路、細(xì)胞凋亡、TNF信號(hào)通路、雌激素信號(hào)途徑、IL-17信號(hào)通路等通路途徑。結(jié)論：基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)初步探討并驗(yàn)證了五苓散治療DKD多成分、多靶點(diǎn)、多通路的整體調(diào)節(jié)作用特點(diǎn)，預(yù)測(cè)了五苓散治療DKD的潛在作用機(jī)制，以期為其活性成分研究與實(shí)驗(yàn)研究提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);五苓散;糖尿病腎病;信號(hào)通路;靶點(diǎn)

Abstract Objective：To explore the mechanism of Wuling Powder（WLP）in treatment of diabetic kidney disease（DKD）based on network pharmacology.Methods：Using TCMSP to screen effective components and targets of WLP，searching GeneCards，CTD to screen targets of DKD，constructing Venn online platform to get intersection targets of WLP-DKD，selecting common targets of WLP-DKD by using CytoNCA，using Cytoscape 3.7.1 to build component-disease-target network，analyzing GO function enrichment and KEGG pathway enrichmen by David database.Results：27 effective components and 62 potential targets of WLP were obtained based on TCMSP，21 153 targets related to the occurrence and development of DKD were obtained，16 common targets of WLP-DKD were obtained by using CytoNCA.99 items were obtained by GO function enrichment analysis，including 64 biological process items，24 molecular function items and 11 cellular component items，mainly including response to lipid，G protein-coupled receptor signaling pathway，adrenergic receptor activity，tetrapyrrole binding，caveola.KEGG pathway enrichment analysis obtained 61 items，including TNF signaling pathway，IL-17 signaling pathway，NF-κB signaling pathway，apoptosis and estrogen signaling pathway signaling pathway.Conclusion：Based on network pharmacology，the overall regulatory characteristics of WLP in treatment of DKD were discussed and verified，and the potential mechanism of WLP in treatment of DKD was predicted，in order to provide scientific basis for the study of active ingredients and experimental research.

Keywords Network pharmacology; Wuling Powder; Diabetic kidney disease; Signaling pathway; Target

中圖分類(lèi)號(hào)：R285;R256.5;R255.4;G350.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.22.004

糖尿病腎病（Diabetic Kidney Disease，DKD）是糖尿病病程進(jìn)展過(guò)程中最主要的慢性高血糖所致腎臟損害并發(fā)癥，也是發(fā)達(dá)國(guó)家腎臟衰竭及終末期腎臟透析的首要病因[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20% ～30%糖尿病患者將會(huì)發(fā)展為DKD，嚴(yán)重危害糖尿病患者的預(yù)后及生命質(zhì)量[2]。DKD發(fā)病機(jī)制極為復(fù)雜，迄今尚未完全闡明，包括腎小球超濾、細(xì)胞外基質(zhì)沉積、多元醇通路激活、蛋白激酶C活化、氧化應(yīng)激、遺傳因素等多種因素綜合作用所致[3]。目前臨床DKD的治療主要集中于糾正糖脂代謝紊亂、控制血壓、運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)及降低尿蛋白等方面[4]，臨床治療上仍未取得滿意療效。因此，探析DKD發(fā)病機(jī)制尋求有效靶點(diǎn)早期干預(yù)以延緩DKD疾病進(jìn)展具有重要意義。而在整體觀念、辨證論治等思想指導(dǎo)下，中藥復(fù)方具有多靶點(diǎn)、多層次的治療特點(diǎn)，在DKD防治方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)及巨大潛力。目前針對(duì)五苓散治療DKD研究多為臨床病例觀察或針對(duì)個(gè)別活性單體進(jìn)行，并不能較為全面地反映五苓散治療DKD的潛在藥理作用機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)則為從系統(tǒng)藥理學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)層面闡述五苓散治療DKD的潛在作用機(jī)制提供了理論依據(jù)，為治療DKD多靶點(diǎn)新藥創(chuàng)制研發(fā)與藥理作用機(jī)制研究提供了技術(shù)支撐[5]。基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)中藥復(fù)方的有效成分-活性靶點(diǎn)-疾病靶點(diǎn)進(jìn)行綜合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，使得中藥藥理學(xué)特征概括更為全面，同時(shí)也符合中藥復(fù)方多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用特點(diǎn)[6]。本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)五苓散治療DKD的有效成分、活性靶點(diǎn)、潛在機(jī)制進(jìn)行探討，以期為藥理作用研究和臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)及分析平臺(tái) 本研究所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)及分析平臺(tái)詳見(jiàn)表1。

1.2 五苓散中有效成分篩選及靶點(diǎn)預(yù)測(cè) 通過(guò)中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與分析平臺(tái)（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）對(duì)五苓散中茯苓、豬苓、澤瀉、桂枝、白術(shù)的有效成分進(jìn)行初步篩選，其中篩選條件為類(lèi)藥性（Drug Likeness，DL）≥0.18、口服生物利用度（Oral Bioavailability，OB）≥30%，并對(duì)篩選有效成分進(jìn)行靶點(diǎn)預(yù)測(cè)，利用UniProt將篩選靶蛋白名進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.3 DKD疾病靶點(diǎn)的獲取 以“diabetic nephropathy”“diabetic kidney disease”作為關(guān)鍵詞，檢索并篩選GeneCards、CTD數(shù)據(jù)庫(kù)獲取DKD疾病靶點(diǎn)。

1.4 核心靶點(diǎn)篩選及蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 將五苓散治療DKD靶點(diǎn)進(jìn)行映射，利用韋恩圖在線平臺(tái)篩選交集靶點(diǎn)。利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)在線平臺(tái)構(gòu)建五苓散治療DKD交集靶點(diǎn)的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（Protein-protein Interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)，篩選條件設(shè)置：種屬選擇人、互作分?jǐn)?shù)值為0.4。借助網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治霾寮﨏ytoNCA，根據(jù)DC、BC、CC、EC、NC、LAC等參數(shù)進(jìn)行拓?fù)洌Y選各指標(biāo)大于所有節(jié)點(diǎn)中位數(shù)的節(jié)點(diǎn)即為核心靶點(diǎn)。

1.5 核心靶點(diǎn)的GO功能富集分析與KEGG通路富集分析 將篩選后的核心靶點(diǎn)上傳至Cytoscape 3.7.1建立化合物-疾病-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以展現(xiàn)五苓散在系統(tǒng)水平上對(duì)DKD的作用關(guān)系。利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)顯示五苓散治療DKD的核心靶點(diǎn)蛋白在基因功能中的作用，并對(duì)五苓散治療DKD核心靶點(diǎn)進(jìn)行基因本體（GO）功能富集分析與基因組百科全書(shū)（KEGG）通路富集分析，物種限定為人類(lèi)，閾值設(shè)定為PValue<0.05，利用OmicShare云平臺(tái)將數(shù)據(jù)結(jié)果可視化，富集分析結(jié)果采用柱狀圖和氣泡圖形式展現(xiàn)。其中，不同顏色節(jié)點(diǎn)代表不同類(lèi)型富集結(jié)果，而其大小與顯著程度呈正相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 五苓散中有效成分篩選和靶標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果 根據(jù)DL、OB參數(shù)對(duì)TCMSP進(jìn)行篩選，共得到五苓散中茯苓、豬苓、澤瀉、白術(shù)、桂枝的有效成分46個(gè)，其中有19個(gè)有效成分未預(yù)測(cè)到對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)，最終獲得有效成分27個(gè)，有效成分對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)62個(gè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 DKD疾病靶點(diǎn)篩選結(jié)果 通過(guò)檢索GeneCards、CTD數(shù)據(jù)庫(kù)，檢出與DKD相關(guān)的靶點(diǎn)分別為10 661個(gè)、18 750個(gè)，刪除檢索結(jié)果中重復(fù)靶點(diǎn)后共納入21 153個(gè)與DKD發(fā)生發(fā)展相關(guān)的靶點(diǎn)。

2.3 核心靶點(diǎn)篩選及PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建結(jié)果 利用韋恩圖在線平臺(tái)將21 153個(gè)DKD疾病靶點(diǎn)與62個(gè)五苓散有效成分作用靶點(diǎn)映射以繪制韋恩圖，即五苓散治療DKD的交集靶點(diǎn)，結(jié)果見(jiàn)圖1，其中藍(lán)色代表GeneCards疾病靶點(diǎn)，黃色代表CTD疾病靶點(diǎn)，綠色代表五苓散有效成分作用靶點(diǎn)，由此可篩選得到五苓散治療DKD交集靶點(diǎn)60個(gè)。在STRING數(shù)據(jù)庫(kù)在線平臺(tái)輸入60個(gè)交集靶點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治霾寮﨏ytoNCA，限定參數(shù)（DC≥8，BC≥20，CC≥0.239，EC≥0.09，NC≥5.65，LAC≥3.75）拓?fù)浜Y選后獲得16個(gè)核心靶點(diǎn)，再次導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(kù)在線平臺(tái)構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)果見(jiàn)圖2。五苓散治療DKD的核心靶點(diǎn)條形圖可篩選出核心靶點(diǎn)，即鄰接節(jié)點(diǎn)數(shù)目越多表示成為核心靶點(diǎn)的概率越大，結(jié)果見(jiàn)圖3。在PPI網(wǎng)絡(luò)圖中，共有16個(gè)節(jié)點(diǎn)，63條邊，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代表靶點(diǎn)蛋白，線條代表靶點(diǎn)蛋白之間的聯(lián)系，線條越多表示關(guān)聯(lián)程度越大。最終篩選得到五苓散治療DKD核心靶點(diǎn)16個(gè)，分別為ACHE，ADRA1A，ADRA1B，AR，CASP3，CAT，CHRM1，ESR1，F(xiàn)2，ICAM1，JUN，NOS3，NR3C1，PTGS2，RELA，SLC6A4。

2.4 化合物-疾病-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建結(jié)果 利用Cytoscape 3.7.1將16個(gè)核心靶點(diǎn)、14個(gè)有效成分、中藥（茯苓、豬苓、澤瀉、白術(shù)、桂枝）和疾?。―KD）導(dǎo)入以構(gòu)建化合物-疾病-靶點(diǎn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果見(jiàn)圖4。網(wǎng)絡(luò)中共包含30個(gè)節(jié)點(diǎn)（16個(gè)核心靶點(diǎn)節(jié)點(diǎn)以及14個(gè)有效成分節(jié)點(diǎn)）以及33條邊，其中綠色長(zhǎng)方形節(jié)點(diǎn)代表有效成分，紫色橢圓形節(jié)點(diǎn)代表靶點(diǎn)。在有效成分方面，MOL000358（β-谷甾醇）、MOL000049（3β-乙酰氧基蒼術(shù)酮）作用靶點(diǎn)均為7個(gè)，MOL004576（二氫槲皮素）作用靶點(diǎn)為4個(gè)。在核心靶點(diǎn)方面，7個(gè)核心靶點(diǎn)能與≥2個(gè)有效成分相連接，其中PTGS2能與9個(gè)有效成分相連接，NR3C1能與4個(gè)有效成分相連接。由此可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)有效成分與多個(gè)核心靶點(diǎn)的相互作用，同時(shí)也存在不同有效成分相互作用于同一核心靶點(diǎn)，體現(xiàn)了中藥多成分、多靶點(diǎn)治療DKD的作用機(jī)制。

2.5 GO功能富集分析結(jié)果 利用DAVID 6.8對(duì)16個(gè)核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO功能富集分析，共得到GO條目99個(gè)，其中功能（Molecular Function，MF）條目24個(gè)、細(xì)胞組成（Cellular Component，CC）條目11個(gè)、分子生物過(guò)程（Biological Process，BP）條目64個(gè)，主要富集結(jié)果見(jiàn)圖5，各自GO功能富集分析結(jié)果見(jiàn)圖6～8。GO功能富集分析結(jié)果顯示：BP主要涉及有細(xì)胞增殖、脂質(zhì)反應(yīng)、血管直徑及容量調(diào)節(jié)、血管收縮、有機(jī)環(huán)狀化合物及含氧化合物反應(yīng)、G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)途徑等方面;MF主要涉及蛋白質(zhì)同源二聚化及異源二聚化活性，腎上腺素能受體活性、RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、四吡咯結(jié)合等方面;CC主要涉及等膜筏、膜微域、胞膜小凹、突觸前后膜等方面。

參考文獻(xiàn)

[1]桑小溪.糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2019，25（17）：193-194.

[2]Doshi SM，F(xiàn)riedman AN.Diagnosis and management of type 2 diabetic kidney disease[J].Clin J Am Soc Nephrol，2017，12（8）：1366-1373.

[3]李嘉欣，馬婷婷，南一，等.糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展[J].臨床腎臟病雜志，2019，19（11）：860-864.

[4]Andrade Lopes S，Jornayvaz FR，De Seigneux S.Chronic kidney disease and new antidiabetic drugs：an overview in 2019[J].Rev Med Suisse，2019，15（653）：1106-1111.

[5]Hopkins AL.Network pharmacology：the next paradigm in drug discovery[J].Nat Chem Biol，2008，4（11）：682-690.

[6]陳娟，顧俊菲，汪春飛，等.組分結(jié)構(gòu)中藥與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)：病理機(jī)制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)整體調(diào)控[J].中國(guó)中藥雜志，2015，40（4）：758-764.

[7]趙娟，戴助.糖尿病腎病的藥物治療進(jìn)展[J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2017，36（1）：60-64.

[8]陸世龍，王龍龍，黃國(guó)東.中醫(yī)藥治療早期糖尿病腎病的研究進(jìn)展[J].遼寧中醫(yī)雜志，2016，43（5）：1101-1103.

[9]敬仁芝，馮靜，郭文利，等燕.五苓散輔助羅格列酮治療糖尿病腎病的臨床療效觀察[J].中藥藥理與臨床，2017，33（4）：176-178.

[10]孟憲悅，曲超，楊宇峰，等.五苓散加減方治療糖尿病腎病療效評(píng)價(jià)[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，21（9）：152-157.

[11]陳海彬，周紅光，李文婷，等.網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)—中藥復(fù)方作用機(jī)制研究新視角[J].中華中醫(yī)藥雜志，2019，34（7）：2873-2876.

[12]依秋霞，生生，李敬林，等.從脂毒及毒損腎絡(luò)探討糖尿病腎病病理機(jī)制[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，16（3）：58-59.

[13]呂福平，黃才博，薛耀明.脂質(zhì)異位沉積與慢性腎臟疾病[J].國(guó)際內(nèi)分泌代謝雜志，2014，34（6）：390-392，407.

[14]楊峰，唐麗琴，魏偉.與糖尿病腎病相關(guān)的G蛋白偶聯(lián)受體及相關(guān)治療藥物的研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥房，2011，22（33）：3145-3148.

[15]趙林雙，廖玉華，王敏，等.糖尿病腎病患者抗血管緊張素Ⅱ的1型受體和腎上腺素能α1受體自身抗體改變的觀察[J].中國(guó)糖尿病雜志，2006，14（3）：185-187.

[16]Wang T，Zhang Y，Wang N，et al.Synergistical action of the β2 adrenoceptor and fatty acid binding protein 2 polymorphisms on the loss of glomerular filtration rate in Chinese patients with type 2 diabetic nephropathy[J].Int Urol Nephrol，2018，50（4）：715-723.

[17]Xu XW，Pan XJ，Li S.Prospective analysis of the efficacy of beraprost sodium combined with alprostadil on diabetic nephropathy and influence on rennin-angiotensin system and TNF-α[J].Exp Ther Med，2020，19（1）：639-645.

[18]楊樂(lè)，吳雅莉，楊丹丹，等.NF-κB—治療糖尿病微血管并發(fā)癥的潛在靶點(diǎn)[J].中南藥學(xué)，2019，17（8）：1237-1242.

[19]陳潔，羅敏虹，陳興強(qiáng)，等.miRNA-9-5p與NF-κB信號(hào)通路在2型糖尿病腎病發(fā)病中的作用機(jī)制[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2019，19（17）：3239-3243，3212.

[20]宋春雨，杜聯(lián).論糖尿病及糖尿病并發(fā)癥與細(xì)胞凋亡關(guān)系[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，17（11）：71-73.

[21]譚玲玲，樊均明.IL-17在糖尿病腎病中扮演的角色[J].中國(guó)老年學(xué)雜志，2017，37（19）：4951-4952.

[22]李敏，王玉玲，劉磊.幽門(mén)螺桿菌感染與糖尿病腎病關(guān)系研究進(jìn)展[J].中國(guó)當(dāng)代醫(yī)藥，2017，24（28）：11-13.

[23]朱利霞，叢麗.性激素與糖尿病腎病的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2016，44（8）：1150-1152.

（2020-01-09收稿 責(zé)任編輯：蒼寧）