摘要目的:運用網(wǎng)絡藥理學、分子對接和動物實驗探討活血解毒降糖方治療糖尿病心肌?。―CM)的主要化學成分及其作用機制。方法:利用網(wǎng)絡藥理學工具,確定治療DCM的活血解毒方有效成分、核心靶點和信號通路。建立DCM大鼠模型以驗證網(wǎng)絡藥理學預測的主要靶點及治療效果。結果:篩選出活血解毒降糖方158個活性成分,涉及318個DCM靶點及204條相關信號通路。網(wǎng)絡分析表明,活血解毒降糖方可能通過磷酸酶基因(PTEN)、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、腫瘤蛋白P53(TP53)、信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)、血管內皮細胞生長因子(VEGFA)等關鍵靶點治療DCM。分子對接顯示活血解毒降糖方對活性成分槲皮素、γ-氨基丁酸、腺苷、木犀草素、山柰酚成分與PTEN、mTOR、TP53、STAT3、VEGFA等關鍵靶點結合性較好,其中,木犀草素與mTOR的Vina得分最低。動物實驗結果表明,活血解毒降糖方可以減輕心肌纖維化,降低C反應蛋白(CRP)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素(IL)-6水平,并抑制mTOR蛋白的表達,從而發(fā)揮治療DCM作用。結論:活血解毒降糖方通過多成分、多靶點的作用改善DCM,為進一步探究活血解毒降糖方治療DCM提供了研究思路。
關鍵詞糖尿病心肌病;活血解毒降糖方;網(wǎng)絡藥理學;分子對接;作用機制
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.17.002
The Mechanism of Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe for Treating Diabetic Cardiomyopathy Based on Network Pharmacology, Molecular Docking and Experimental Study
CHEN Jiajun, JIANG Xiaofeng, SHEN Yaya, FU Xianzhao
Youjiang Medical University for Nationalities, Baise 533099, Guangxi, China
Corresponding AuthorFU Xianzhao, E-mail: 1620100638@qq.com
AbstractObjective:The main chemical components and mechanism of Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe for treating diabetic cardiomyopathy(DCM) were studied by network pharmacology,molecular docking and animal experiments.Methods:The active ingredients,core targets and signaling pathways of Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe for DCM were determined by means of network pharmacological tools.A DCM rat model was established to verify the main targets predicted by network pharmacology and the therapeutic effect.Results:A total of 158 active ingredients of Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe were screened,involving 318 DCM targets and 204 related signaling pathways.Network analysis showed that Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe could treat DCM by phosphatase gene(PTEN),target protein of rapamycin(mTOR),tumor protein P53(TP53),signal transduction and transcriptional activator 3(STAT3),vascular endothelial cell growth factor(VEGFA),and other key targets.Molecular docking showed that Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe showed better binding ability with quercetin,γ-aminobutyric acid,adenosine,luteolin,kaempferol and PTEN,mTOR,TP53,STAT3,VEGFA,and other key targets.The vina scores of luteolin and mTOR were the lowest.Animal experiments showed that Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe could alleviate myocardial fibrosis,reduce the levels of C-reactive protein(CRP),tumor necrosis factor-α(TNF-α),interleukin(IL) -6,and inhibit the expression of mTOR protein,so as to play some role for" the treatment of DCM.Conclusion:Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe could improve DCM by multi-component and multi-target way,which provided valuable research directions for further investigation of its therapeutic effects.
Keywords diabetic cardiomyopathy; Huoxue Jiedu Jiangtang Recipe; network pharmacology; molecular docking; mechanism
糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy,DCM)是一種常見的糖尿病心血管疾病并發(fā)癥。在排除高血壓和冠狀動脈疾病等心臟危險因素的情況下,糖尿病病人的心臟結構和功能出現(xiàn)異常,并最終發(fā)展為心力衰竭[1]。DCM會導致心臟肥大、心肌纖維化、心臟的收縮和舒張功能異常等一系列心臟異常[2],嚴重影響病人的生活質量甚至威脅生命。目前,西醫(yī)治療DCM沒有特效藥物,主要在控制血糖的基礎上控制血壓、血脂以及抗心力衰竭治療,但存在不良反應及易產(chǎn)生藥物依賴性[3]。而中醫(yī)藥治療具有整體觀念、辨證論治和多環(huán)節(jié)干預的特點,在治療DCM方面具有獨特的優(yōu)勢。
DCM具有復雜的病因病機,總體上以氣陰兩虛、心血瘀阻為主,治療通常采用滋陰益氣、活血化瘀的方法[4]?;钛舛窘堤欠骄哂凶剃幰鏆狻⒒钛舛镜墓π?。近年來研究發(fā)現(xiàn),活血解毒降糖方能夠改善糖脂代謝紊亂,減輕心肌損傷,提高心功能[5]。動物實驗方面,活血解毒降糖方能抑制心肌細胞內質網(wǎng)應激和凋亡[6]。然而,由于活血解毒降糖方活性成分和治療靶點的復雜性,其具體作用機制仍需進一步探究。
網(wǎng)絡藥理學是一種基于系統(tǒng)生物學和系統(tǒng)藥理學的研究方法,用于探究中藥活性成分與疾病靶點之間的相互作用關系以及中藥潛在的蛋白質靶點和作用途徑,為中藥的物質基礎和作用機制研究提供了全新的思路[7]。本研究基于網(wǎng)絡藥理學方法對活血解毒降糖方的有效活性成分與作用靶點進行探討,旨在揭示活血解毒降糖方治療DCM的潛在機制,為中醫(yī)藥預防和治療DCM提供新的思路和理論支持。
1資料與方法
1.1網(wǎng)絡藥理學預測
1.1.1活血解毒降糖方有效成分的搜集及靶點預測
通過中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP,https://tcmspe.com/tcmsp.php)依次檢索活血解毒降糖方中的10味中藥(人參、黃芪、山藥、山茱萸、大黃、黃連、桃仁、丹參、丹皮、五味子),篩選口服生物利用度(oral bioavailability,OB)≥30%和類藥性(drug-likeness,DL)≥0.18的有效成分,并收集這些化合物對應的靶點。通過中醫(yī)藥百科全書(ETCM,https://tcmip.cn/ETCM/)檢索活血解毒降糖方中的麥冬,并篩選出 “Druglinkness Grading”為“Moderate”或“Good”的有效成分和相應的靶點蛋白,通過中藥分子機制的生物信息學分析工具數(shù)據(jù)庫(BATMAN-TCM,http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/index.php)篩選出活血解毒降糖方中鱉甲和地黃的有效成分和相應的靶點蛋白,設置Score cutoff≥20、P-value cutoff<0.05。利用UniProt數(shù)據(jù)庫(https://www.uniprot.org/)將靶點蛋白轉化為對應的簡稱基因名。
1.1.2DCM靶點搜集
以“diabetic cardiomyopathy”為關鍵詞,分別檢索GeneCards數(shù)據(jù)庫(https://www.genecards.org/)、人類孟德爾遺傳在線數(shù)據(jù)庫(OMIM,https://omim.org/)、PhamGKB數(shù)據(jù)庫(https://www.pharmgkb.org/)、DisGeNET數(shù)據(jù)庫(http://www.disgenet.org/),獲得DCM相關靶點。然后利用R x64 4.3.0軟件制作韋恩圖,去掉重復靶點。
1.1.3藥物與疾病交集靶點的篩選
在獲得所有活血解毒降糖方和DCM的靶點后,使用R x64 4.3.0軟件和“venn”安裝包繪制了活血解毒降糖方有效成分靶點與DCM靶點交集的韋恩圖。
1.1.4活血解毒降糖方復方調控網(wǎng)絡的構建
獲取藥物有效活性成分靶點和交集靶點后,使用Cytoscape 3.10.0軟件制備“藥物有效活性成分-交集靶點”可視化網(wǎng)絡,隨后使用Network Analyzer插件功能對網(wǎng)絡進行拓撲分析,篩選出活血解毒降糖方的關鍵活性成分。
1.1.5關鍵靶蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡(PPI)的構建
將活血解毒降糖方治療DCM的潛在靶點導入蛋白質相互作用分析數(shù)據(jù)庫(STRING)平臺,設置物種為“homo sapiens”、置信度(medium_confidence)≥0.7,隱藏游離節(jié)點。獲得文本數(shù)據(jù)后,使用Cytoscape 3.10.0軟件構建初始PPI網(wǎng)絡。使用CytoNCA插件對初始網(wǎng)絡節(jié)點的中介中心性(betweenness centrality,BC)、接近中心性(closeness centrality,CC)、點度中心性(degree centrality,DC)、特征向量中心性(eigenvector centrality,EC)、局部平均連接度(local average connectivity,LAC)和網(wǎng)絡中心性(network centrality,NC)等拓撲學屬性的中位數(shù)作為標準進行2步篩選以簡化網(wǎng)絡,并用MCODE插件,使用默認參數(shù)“degree cutoff≥2,node score cutoff≥0.2,k-score≥2,maximum depth=100”[8]獲得靶點團,選取分數(shù)(score)高的靶點團作為核心基因團。其中,MCODE score可反映單個節(jié)點與其周圍節(jié)點的緊密程度[9],選取MCODE score排名前5位的基因作為核心基因。
1.1.6基因本體(GO)功能和京都基因和基因組百科全書(KEGG)信號通路富集分析
使用R x64 4.3.0軟件對活血解毒降糖方和DCM的交集靶點的分子功能(molecular function,MF)、生物過程(biological process,BP)、細胞組分(cellular component,CC)和KEGG信號通路進行富集分析,設置P-value<0.05,Q-value<0.05。
1.2分子對接分析
選取“藥物有效活性成分-交集靶點”網(wǎng)絡中的關鍵活性成分與最終篩選出來的核心靶點進行分子對接驗證。通過PubChem網(wǎng)站下載活血解毒降糖方活性化合物的sdf結構文件,其3D結構通過Chemoffice軟件轉化,得出mol2格式文件。核心基因對應的蛋白名稱通過UniProt翻譯,應用PDB蛋白數(shù)據(jù)庫(https://www.rcsb.org/)找出其三維結構,并以pdb格式保存。使用PyMOL軟件將蛋白三維結構中的小分子配體及水分子刪除,只保存蛋白受體三維結構。使用AutodockTools軟件對蛋白受體進行加氫處理,計算電荷,將運算后的小分子配體和蛋白受體都以pdbqt格式文件保存,運用GridBox設置蛋白受體的格點參數(shù)及坐標軸的大小,尋找蛋白受體和小分子配體的結合點。運用vina軟件,得出對應的結合位點及結合能。應用PyMOL軟件進行可視化分析,繪制出分子對接構象圖。
1.3動物實驗驗證
1.3.1實驗藥物、試劑及動物
1)實驗藥物:活血解毒降糖方購自右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院,符合《中華人民共和國藥典》藥品質量控制標準,制成浸膏,1 g等同于原生藥10 g,組方:人參15 g,黃芪15 g,山藥15 g,山茱萸10 g,大黃5 g,黃連8 g,麥冬10 g,地黃15 g,桃仁10 g,丹參10 g,丹皮10 g,五味子10 g,鱉甲15 g。格列喹酮(北京萬輝雙鶴藥業(yè)有限責任公司)和貝那普利(北京諾華制藥有限公司)。2)實驗動物:雄性無特定病原體(SPF)級SD大鼠50只,體質量(240±10)g,購自長沙市天勤生物技術有限公司,許可證編號SCXK(湘)2019-0014,飼養(yǎng)于右江民族醫(yī)學院動物實驗中心[溫度(20±2)℃,相對濕度50%~60%,每天12 h循環(huán)照明],自由進食、飲水。實驗過程嚴格遵循動物實驗倫理相關準則,并獲得右江民族醫(yī)學院實驗動物倫理委員會批準。3)試劑:鏈脲佐菌素、Masson染色試劑盒購自北京華越洋生物科技有限公司;C反應蛋白(CRP)試劑盒、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)試劑盒、白細胞介素(IL)-6試劑盒購自武漢博士德生物工程有限公司;蛋白裂解液(RIPA裂解液)、二喹啉甲酸法(BCA)蛋白濃度檢測試劑盒購自上海碧云天公司;4%多聚甲醛(杭州澳菌生物技術有限公司);兔抗雷帕霉素靶蛋白(mTOR)抗體、兔抗甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)抗體、IgG二抗購自北京華越洋生物科技有限公司。4)試驗儀器:超凈工作臺(中國蘇州醫(yī)療設備廠),全自動酶聯(lián)免疫分析儀(德國Berthold公司),光學顯微鏡(日本奧林巴斯公司),切片機(德國Thermo scientific公司),電子天平(上海天美天平儀器有限公司)等。
1.3.2動物分組和模型構建
SD大鼠飼養(yǎng)至完全適應環(huán)境后隨機分為對照組、模型組、西藥組、活血解毒降糖方1.0 g/kg組、活血解毒降糖方1.5 g/kg組,每組10只。對照組給予等量生理鹽水腹腔注射并以普通飼料喂養(yǎng),其余各組大鼠腹腔注射50 mg/kg鏈脲佐菌素并以高脂飼料(江蘇省協(xié)同生物工程有限公司供給)喂養(yǎng)[10]?;钛舛窘堤欠?.0 g/kg組每日給予活血解毒降糖方懸浮液1.0 g/kg灌胃,活血解毒降糖方1.5 g/kg組每日給予活血解毒降糖方懸浮液1.5 g/kg灌胃,西藥組給予等體積格列喹酮7.50 mg/kg和貝那普利2.50 mg/kg溶液灌胃,以上3組繼續(xù)用高脂飼料喂養(yǎng),模型組只給予高脂飼養(yǎng)喂養(yǎng),對照組繼續(xù)普通飼料喂養(yǎng)。連續(xù)干預8周后腹腔麻醉大鼠并頸靜脈采血7~10 mL,以3 000 r/min離心10 min,提取上清,-20 ℃保存?zhèn)溆?。然后,處死大鼠,在冰上迅速取心臟,取部分心肌組織用4%多聚甲醛固定,其余心臟組織放入液氮-80 ℃冰箱冷藏。
1.3.3心肌組織病理學檢測
采用Masson三色法染色心肌組織,染色后心肌肌纖維呈紅色,膠原纖維呈綠色,則為陽性,在顯微鏡下觀察心肌形態(tài)并選取5個不重疊視野拍照,采用Image-Pro Plus Version 6.0軟件測量膠原纖維的灰度值。
1.3.4酶聯(lián)反應法檢測大鼠血清CRP、IL-6、TNF-α含量
試驗步驟按照試劑盒方法進行操作。將樣本、試劑盒從冰箱中取出后應置室溫(25~28 ℃)平衡,配制洗滌液、標準品,后續(xù)嚴格按照說明書操作步驟進行操作。
1.3.5mTOR蛋白表達檢測
采用蛋白免疫印跡法(Western Blot)檢測mTOR蛋白的表達水平。取大鼠心肌組織,利用RIPA細胞裂解液進行裂解,并采用BCA法定量測定蛋白濃度。隨后,進行聚丙烯酰胺凝膠電泳,電泳結束后使用半干轉法將樣本轉印至硝酸纖維素膜上。在室溫下使用5%脫脂牛奶封閉孵化2 h,之后加入1∶1 000倍稀釋的一抗,在4 ℃冰箱過夜。洗膜后,使用相應的1∶10 000倍稀釋的二抗,在室溫下孵育2 h。顯色采用化學發(fā)光法,并在暗室中使用X光膠片曝光。最后,采用Image J圖像分析軟件分析條帶的灰度值。
1.3.6統(tǒng)計學處理
采用SPSS 26.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標準差(x±s)表示,兩組數(shù)據(jù)比較采用獨立樣本t檢驗。多組間比較采用單因素方差分析。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。
2結果
2.1活血解毒降糖方有效成分及靶點
對組方中人參、黃芪、山藥、山茱萸、大黃、黃連、桃仁、丹參、丹皮、五味子、麥冬、地黃、鱉甲每味中藥的成分進行篩選后,獲得活性成分251個,其中,人參22個,黃芪20個,山藥16個,山茱萸20個,大黃16個,黃連14個,桃仁23個,丹參65個,丹皮11個,五味子8個,麥冬32個,地黃3個和鱉甲1個。刪除重復或者無固定信息的成分后,活血解毒降糖方的有效活性成分共158個,中藥有效活性成分靶點共585個。
2.2DCM相關靶點和藥物有效活性成分靶點的交集
共獲得DCM靶點5 178個(見圖1),通過將585個活血解毒降糖方有效活性成分靶點基因與DCM靶點取交集,獲得318個活血解毒降糖方與DCM的交集靶點(見圖2)。
2.3有效活性成分-交集靶點網(wǎng)絡的構建與分析
使用Cytoscape 3.10.0軟件構建“有效活性成分-交集-靶點”網(wǎng)絡圖,涵蓋了13種藥物和158種有效成分,共有318個作用靶點(見圖3)。該網(wǎng)絡圖包含476個節(jié)點和1 396條邊。其中,圓形節(jié)點表示活性成分,方形節(jié)點表示DCM基因靶點。不同顏色代表不同的化合物來源,包括人參(深綠色)、黃芪(淡粉色)、山藥(深藍色)、山茱萸(灰色)、大黃(橙色)、黃連(紫色)、桃仁(褐色)、丹參(綠色)、丹皮(黃色)、五味子(白色)、地黃(藍色)、麥冬(深粉色)和鱉甲(紅色)。通過Network Analyzer進行分析,選取Degree前5位作為關鍵成分。其中,分子MOL000098代表槲皮素(quercetin),其Degree最大,為107;分子MOL000388代表γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid),其Degree為91;分子MOL011099代表腺苷(Adenosine),其Degree為67;分子MOL000006代表木犀草素(luteolin),其Degree為44;分子MOL000422代表山柰酚(kaempferol),其Degree為39。這些成分可能在活血解毒降糖方藥理功能方面發(fā)揮重要作用。
2.4PPI網(wǎng)絡構建與分析
初始PPI網(wǎng)絡由391個節(jié)點和2 512條邊組成(見圖4)。經(jīng)CytoNCA插件進行拓撲學分析,得到由98個節(jié)點和1 074條邊組成的簡化網(wǎng)路(見圖5)。經(jīng)MCODE插件分析得到由15個節(jié)點與78條邊組成的核心靶點團(score 11.143,見圖6),其中,MCODE score排名前5位的靶點分別為磷酸酶基因(PTEN)、mTOR、信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)、腫瘤蛋白P53(TP53)和血管內皮細胞生長因子(VEGFA)。
2.5GO功能富集分析
通過R語言對預測作用靶點進行GO分析,共得到3 486個基因功能信息?;钛舛窘堤欠交钚猿煞种委烡CM的潛在作用靶點在BP中富集了3 020個GO功能,主要涉及對異生物質刺激反應、營養(yǎng)水平反應、金屬離子反應以及氧化應激反應;在CC中富集了156個GO功能,主要涉及膜筏、膜微區(qū)和神經(jīng)元細胞體;在MF中富集了310個GO功能,主要涉及蛋白質絲氨酸/蘇氨酸激酶活性、DNA結合轉錄因子結合以及蛋白絲氨酸激酶活性。排名前10位的功能詳見圖7。
2.6KEGG通路富集分析
通過R語言挖掘分析獲得富集通路,共得到204條參與潛在作用靶點的通路。其中,活血解毒降糖方治療DCM的潛在作用靶點在10條顯著差異性富集通路中發(fā)揮重要作用。這些通路主要包括血脂和動脈粥樣硬化、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide-3-kinase,PI3K)-蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)信號通路、化學致癌-受體激活、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號通路、人巨細胞病毒感染、流體剪切應力與動脈粥樣硬化、乙型肝炎、卡波西肉瘤相關皰疹病毒感染、化學致癌活性氧、糖尿病并發(fā)癥中的晚期糖基化終產(chǎn)物及其受體(advanced glycation end product-receptor for advanced glycation end product,AGE-RAGE)信號通路。詳見圖8。
2.7分子對接驗證
將排名前5位的核心成分與關鍵靶點進行分子對接。通常認為配體與受體結合的構象穩(wěn)定時能量越低,發(fā)生的作用可能性越大。對接結果顯示所選蛋白和與之對應的小分子結合能均<0 kJ/mol,由此化合物和受體二者之間具有較好的結合活性(見表1)。其中木犀草素與mTOR和VEGFA、槲皮素與STAT3和PTEN對接活性較好。詳見圖9。
2.8動物實驗驗證
2.8.1活血解毒降糖方對DCM大鼠心肌組織病理學的影響
Masson染色結果顯示,對照組大鼠的心肌細胞排列緊密有序,呈鮮紅色,間質中纖維組織增生極少。模型組發(fā)現(xiàn)大量膠原纖維彌漫增生,心肌細胞間隙欠清晰。各給藥組心肌組織Masson染色病理情況得到改善,與西藥組比較,活血解毒降糖方1.5 g/kg組膠原纖維明IOD值顯降低(P<0.05)。但活血解毒降糖方1.0g/kg組與活血解毒降糖方1.5 g/kg組比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。詳見表2、圖10。
2.8.2活血解毒降糖方對DCM大鼠血清CRP、IL-6、TNF-α含量的影響
與對照組比較,模型組大鼠血清CRP、IL-6、TNF-α含量增加(P<0.01);與模型組比較,各給藥組血清中CRP、IL-6、TNF-α的含量均下降(P<0.05);與西藥組比較,活血解毒降糖方1.5 g/kg組降低更明顯(P<0.05);盡管活血解毒降糖方隨著劑量的增加顯示出更好的療效,但活血解毒降糖方不同劑量組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。詳見表3。
2.8.3活血解毒降糖方對DCM大鼠心肌組織中mTOR蛋白表達的影響
與對照組比較,模型組心肌組織中mTOR蛋白表達明顯升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組心肌組織中mTOR蛋白表達下降(P<0.05);與西藥組比較,活血解毒降糖方1.0 g/kg組和活血解毒降糖方1.5 g/kg組心肌組織mTOR水平下降(P<0.05);與活血解毒降糖方1.0 g/kg組比較,活血解毒降糖方1.5 g/kg組心肌組織mTOR水平有所降低,但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。詳見圖11、圖12。
3討論
目前,DCM的發(fā)病機制尚未明確,但與糖脂代謝紊亂、炎癥、氧化應激、胰島素抵抗和內質網(wǎng)應激密切相關[11]。DCM在中醫(yī)古文獻中無相關記載,一般將其歸屬于“消渴”并發(fā)“胸痹”“心痛”等范疇[12]。中醫(yī)認為DCM的發(fā)病與肝腎陰虛、心脾氣虛導致心血不足、血瘀阻滯有關[13]?;钛舛窘堤欠骄哂凶剃幰鏆?、活血解毒之功效,滋陰益氣具有改善肝腎陰虛的病理狀態(tài),而活血解毒能消除血瘀阻滯[14],且有多項臨床研究表明,活血解毒降糖方對DCM具有一定的治療作用。本研究基于中藥成分復雜、作用靶點冗雜,對通路、作用、靶點等進行分析,運用網(wǎng)絡藥理學的方法來篩選活血解毒降糖方中有效的活性成分,并預測其在治療DCM方面的核心靶點和信號通路。此外,采用動物實驗對核心靶點及治療效果進行驗證,以提供相關參考,探究活血解毒降糖方在治療DCM方面的作用。
網(wǎng)絡藥理學分析結果顯示,活血解毒降糖方治療DCM的前5位藥物活性成分為槲皮素、γ-氨基丁酸、腺苷、木犀草素和山柰酚。研究表明,槲皮素能抗炎并調節(jié)甘油磷脂代謝失調[15]。此外,可抵抗心肌細胞凋亡和抑制氧化應激,防止心肌細胞焦亡[16-17]。γ-氨基丁酸能抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的活化,抑制心肌細胞凋亡[18],此外,還可以糾正糖脂代謝紊亂[19-20]。腺苷可以通過促進內皮祖細胞遷移,改善缺血缺氧損傷和微血管的病變,并促進小動脈收縮[21-22]。木犀草素具有減輕炎癥反應和抗氧化作用[23],同時可以改善糖脂代謝紊亂[24]。山柰酚具有抗炎和改善胰島素抵抗的作用[25-26]。上述5種成分作用于DCM的多種發(fā)病機制,這為活血解毒降糖方在治療DCM的有效性提供了理論支持。經(jīng)PPI網(wǎng)絡分析PTEN、mTOR、TP53、STAT3、VEGFA是活血解毒降糖方治療DCM的重要靶點。分子對接過程中發(fā)現(xiàn)槲皮素、腺苷、木犀草素和山柰酚與關鍵靶點都具有較強的結合性,其中結合能最低的3對為mTOR與木犀草素、STAT3與槲皮素、VEGFA與木犀草素,提示mTOR、STAT3、VEGFA可能是活血解毒降糖方發(fā)揮治療作用的關鍵靶點。mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,通過激活下游蛋白參與DCM多種的發(fā)病機制如自噬[27]、細胞凋亡[28]、胰島素抵抗、高血糖和高血脂[29]。STAT3是一種轉錄因子,有研究顯示,抑制糖尿病H9c2細胞中STAT3蛋白的表達,H9c2細胞凋亡和纖維化的基因的表達受到抑制[30],此外,STAT3在自噬[31]、抗炎[32]、氧化應激[33]方面發(fā)揮重要作用。VEGFA是一種生長因子,有研究顯示,糖尿病病人VEGFA表達上調,促進心肌纖維化[34],但VEGFA又具有抑制心肌細胞凋亡并激活參與代謝的基因表達和心肌收縮性的作用[35]。經(jīng)GO分析發(fā)現(xiàn),活血解毒降糖方的化合物主要參與外源性刺激反應、激酶代謝、免疫反應以及細胞的能量代謝。KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn),活血解毒降糖方可能通過抗炎、調節(jié)血脂、調控凋亡和調控氧化應激等發(fā)揮作用。動物結果顯示,活血解毒降糖方能夠降低炎癥指標CRP、IL-6、TNF-α的含量,證實活血解毒降糖方具有抗炎功能,并抑制DCM導致的心肌組織膠原纖維增生;此外,活血解毒降糖方能夠抑制mTOR功能蛋白的表達,說明活血解毒降糖方可能通過上述篩選出的靶點發(fā)揮治療作用。
綜上所述,本研究通過對活血解毒降糖方與DCM疾病間的多元網(wǎng)絡成分進行研究,明確了活血解毒降糖方的潛在活性成分和關鍵作用靶點,以及與其相關的主要信號通路,為進一步深入探討其作用機制提供了新的思路與見解。
參考文獻:
[1]NAKAMURA K,MIYOSHI T,YOSHIDA M,et al.Pathophysiology and treatment of diabetic cardiomyopathy and heart failure in patients with diabetes mellitus[J].International Journal of Molecular Sciences,2022,23(7):3587.
[2]MOHAN M,DIHOUM A,MORDI I R,et al.Left ventricular hypertrophy in diabetic cardiomyopathy:a target for intervention[J].Frontiers in Cardiovascular Medicine,2021,8:746382.
[3]LORENZO-ALMOROS A,CEPEDA-RODRIGO J M,LORENZO O.Diabetic cardiomyopathy[J].Rev Clin Esp(Barc),2022,222(2):100-111.
[4]中國醫(yī)師協(xié)會中西醫(yī)結合醫(yī)師分會內分泌與代謝病學專業(yè)委員會.糖尿病心肌病病證結合診療指南[J].世界中醫(yī)藥,2022,17(12):1641-1653.
[5]符顯昭,許靖,李春燕,等.活血解毒降糖方對糖尿病急性冠脈綜合征經(jīng)皮冠脈介入術后心臟重構的影響[J].中國中西醫(yī)結合急救雜志,2016,23(2):117-121.
[6]符顯昭,黃文華,王寧莉,等.活血解毒降糖方對糖尿病大鼠動脈粥樣硬化內質網(wǎng)應激的實驗研究[J].中西醫(yī)結合心腦血管病雜志,2019,17(23):3702-3707.
[7]ZHANG Y Q,MAO X,GUO Q Y,et al.Network pharmacology-based approaches capture essence of Chinese herbal medicines[J].Chinese Herbal Medicines,2016,8(2):107-116.
[8]BADER G D,HOGUE C W.An automated method for finding molecular complexes in large protein interaction networks[J].BMC Bioinformatics,2003,4:2.
[9]YUAN G Z,SHI S,JIA Q L,et al.Use of network pharmacology to explore the mechanism of Gegen(Puerariae lobatae Radix) in the treatment of type 2 diabetes mellitus associated with hyperlipidemia[J].Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine,2021,2021:6633402.
[10]符顯昭,馮雪萍,丘海先,等.降糖舒心方對糖尿病心肌細胞內質網(wǎng)應激Caspase-12凋亡旁路及心功能的影響[J].中華中醫(yī)藥學刊,2019,37(9):2068-2073.
[11]JIA G H,HILL M A,SOWERS J R.Diabetic cardiomyopathy:an update of mechanisms contributing to this clinical entity[J].Circulation Research,2018,122(4):624-638.
[12]王貞貞,趙泉霖,宋亞一,等.中醫(yī)藥防治糖尿病心肌病進展[J].中國中醫(yī)急癥,2020,29(4):728-731.
[13]黃偉,彭博,丁趁趁,等.滋陰補氣活血法治療糖尿病心肌病心功能不全56例[J].環(huán)球中醫(yī)藥,2022,15(4):700-703.
[14]崔陽陽,楊麗霞,馬仙康,等.糖尿病心肌病的發(fā)病機制及中醫(yī)藥干預研究進展[J].中醫(yī)研究,2022,35(5):87-91.
[15]JIANG C J,LI D,CHEN L,et al.Quercetin ameliorated cardiac injury via reducing inflammatory actions and the glycerophospholipid metabolism dysregulation in a diabetic cardiomyopathy mouse model[J].Food amp; Function,2022,13(14):7847-7856.
[16]OJO O O,OBAIDU I M,OBIGADE O C,et al.Quercetin and vitamin E ameliorate cardio-apoptotic risks in diabetic rats[J].Molecular and Cellular Biochemistry,2022,477(3):793-803.
[17]ZHANG W,ZHOU J,KANG P F,et al.Quercetin inhibits pyroptosis in diabetic cardiomyopathy through the Nrf2 pathway[J].Journal of Diabetes Research,2022,2022:9723632.
[18]TUNG Y T,LEE B H,LIU C F,et al.Optimization of culture condition for ACEI and GABA production by lactic acid bacteria[J].Journal of Food Science,2011,76(9):M585-M591.
[19]WANG T J,LIEN A S,CHEN J L,et al.A randomized clinical efficacy trial of red yeast rice(Monascus pilosus) against hyperlipidemia[J].The American Journal of Chinese Medicine,2019,47(2):323-335.
[20]HSU T F,KISE M,WANG M F,et al.Effects of pre-germinated brown rice on blood glucose and lipid levels in free-living patients with impaired fasting glucose or type 2 diabetes[J].Journal of Nutritional Science and Vitaminology,2008,54(2):163-168.
[21]ROLLAND-TURNER M,GORETTI E,BOUSQUENAUD M,et al.Adenosine stimulates the migration of human endothelial progenitor cells.Role of CXCR4 and microRNA-150[J].PLoS One,2013,8(1):e54135.
[22]HANSEN P B,F(xiàn)RIIS U G,UHRENHOLT T R,et al.Intracellular signalling pathways in the vasoconstrictor response of mouse afferent arterioles to adenosine[J].Acta Physiologica,2007,191(2):89-97.
[23]LI L,LUO W,QIAN Y Y,et al.Luteolin protects against diabetic cardiomyopathy by inhibiting NF-κB-mediated inflammation and activating the Nrf2-mediated antioxidant responses[J].Phytomedicine:International Journal of Phytotherapy and Phytopharmacology,2019,59:152774.
[24]XIAO C,CHEN M Y,HAN Y P,et al.The protection of luteolin against diabetic cardiomyopathy in rats is related to reversing JNK-suppressed autophagy[J].Food amp; Function,2023,14(6):2740-2749.
[25]QIN N,CHEN Y,JIN M N,et al.Anti-obesity and anti-diabetic effects of flavonoid derivative(Fla-CN) via microRNA in high fat diet induced obesity mice[J].European Journal of Pharmaceutical Sciences,2016,82:52-63.
[26]LUO C,YANG H,TANG C Y,et al.Kaempferol alleviates insulin resistance via hepatic IKK/NF-κB signal in type 2 diabetic rats[J].International Immunopharmacology,2015,28(1):744-750.
[27]FAHEEM,SIVASUBRMANIAN S.Fathoming the role of mTOR in diabetes mellitus and its complications[J].Current Molecular Pharmacology,2023,16(5):520-529.
[28]GAO G Y,CHEN W W,YAN M J,et al.Rapamycin regulates the balance betweencardiomyocyte apoptosis and autophagy in chronic heart failure by inhibiting mTOR signaling[J].International Journal of Molecular Medicine,2020,45(1):195-209.
[29]DAZERT E,HALL M N.mTOR signaling in disease[J].Current Opinion in Cell Biology,2011,23(6):744-755.
[30]LUO W,HUANG L,WANG J Y,et al.Inhibition of EGFR-STAT3 attenuates cardiomyopathy in streptozotocin-induced type 1 diabetes[J].The Journal of Endocrinology,2019,242(3):199-210.
[31]YOU L K,WANG Z G,LI H S,et al.The role of STAT3 in autophagy[J].Autophagy,2015,11(5):729-739.
[32]LIM C P,F(xiàn)U X Y.Multiple roles of STAT3 in cardiovascular inflammatory responses[J].Progress in Molecular Biology and Translational Science,2012,106:63-73.
[33]BUTTURINI E,CARCERERI DE PRATI A,MARIOTTO S.Redox regulation of STAT1 and STAT3 signaling[J].International Journal of Molecular Sciences,2020,21(19):7034.
[34]PAINE S K,BASU A,MONDAL L K,et al.Association of vascular endothelial growth factor,transforming growth factor beta,and interferon gamma gene polymorphisms with proliferative diabetic retinopathy in patients with type 2 diabetes[J].Molecular Vision,2012,18:2749-2757.
[35]BRAILE M,MARCELLA S,CRISTINZIANO L,et al.VEGF-A in cardiomyocytes and heart diseases[J].International Journal of Molecular Sciences,2020,21(15):5294.
(收稿日期:2023-07-12)
(本文編輯鄒麗)