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基于网络药理学对参芪地黄汤治疗糖尿病视网膜病变的主要活性成分及潜在基因分析.pdf
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1、 糖尿病与并发症 糖尿病新世界 2023年9月DIABETES NEW WORLD 糖尿病新世界基于网络药理学对参芪地黄汤治疗糖尿病视网膜病变的主要活性成分及潜在基因分析林称心,李光智海南省中医院内分泌科,海南海口 570203摘要 目的 运用网络药理学研究方法对参芪地黄汤治疗糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)主要活性成分及核心基因进行分析。方法 采用中药系统药理学分析平台筛选出参芪地黄汤组成药物的有效活性成分及作用靶点基因,通过Gene Cards数据库收集DR疾病基因,然后对药物作用基因及疾病相关基因进行韦恩分析,确定药物作用潜在基因,进而构建蛋白相互作用和
2、活性成分-基因相互作用网络,并进行细胞功能注释和通路富集分析。结果 研究得到了如槲皮素、山奈酚、豆甾醇、-谷甾醇和异鼠李素等179种可直接作用于DR疾病基因的活性成分,以及丝氨酸/苏氨酸激酶1、肿瘤坏死因子-、白细胞介素-1、白细胞介素-6、血管内皮生长因子等 143个潜在基因,并通过通路富集分析确定了 101条作用通路,细胞功能注释确定了976种细胞功能。结论 参芪地黄汤中的药物活性成分,可通过调节DR病程中的炎症反应对DR产生治疗效果。关键词 网络药理学;参芪地黄汤;糖尿病视网膜病变;血管内皮生长因子中图分类号 R587.1 文献标识码 A 文章编号 1672-4062(2023)09(b
3、)-0179-04Analysis of the Main Active Ingredients and Potential Genes of Shenqi Dihuang Decoction in Treating Diabetic Retinopathy Based on Network PharmacologyLIN Chengxin,LI GuangzhiDepartment of Endocrinology,Hainan Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine,Haikou,Hainan Province,570203
4、ChinaAbstract Objective To use network pharmacology research methods to analyze the main active ingredients and core genes of Shenqi Dihuang Decoction in treating diabetic retinopathy(DR).Methods The traditional Chinese medicine systems pharmacology analysis platform was used to screen out the effec
5、tive active ingredients and target genes of the drugs composed of Shenqi Dihuang Decoction.DR disease genes were collected through the Gene Cards database,and then Wayne analysis was performed on drug-action genes and disease-related genes to determine potential genes for drug action.Then,protein in
6、teraction and active ingredient-gene interaction networks were constructed,and cell function annotation and pathway enrichment analysis were performed.Results The study obtained 179 active ingredients that can directly act on DR disease genes,such as quercetin,kaempferol,stigmasterol,-sitosterol and
7、 isorhamnetin.As well as 143 potential genes such as serine/threonine kinase 1,tumor necrosis factor-,interleukin-1,interleukin-6,and vascular endothelial growth factor.And 101 action pathways were identified through pathway enrichment analysis,and 976 cell functions were identified through cell fun
8、ction annotation.Conclusion The active pharmaceutical ingredients in Shenqi Dihuang Decoction can produce therapeutic effects on DR by regulating the inflammatory response in the course of DR.Key words Network pharmacology;Shenqi Dihuang Decoction;Diabetic retinopathy;Vascular endothelial growth fac
9、torDOI:10.16658/ki.1672-4062.2023.18.179基金项目 海南省卫生健康行业科研项目(21A200392)。作者简介 林称心(1983-),女,本科,副主任医师,研究方向为中西医结合治疗内分泌疾病。179 糖尿病与并发症 糖尿病新世界 2023年9月糖尿病新世界 DIABETES NEW WORLD糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的主要并发症之一,可导致患者视力下降,甚至失明,是糖尿病患者致残的主要原因之一1。在中医学理论里 DR 属于“消渴目病”范畴,是因素体阴虚,虚火旺盛,耗气伤津致使目睛失养所引发的疾病2。所以治疗
10、上应当扶正固本、益气养阴。参芪地黄汤就是基于这一治法开发而来。参芪地黄汤的前期临床随机对照研究表明,DR 患者规律服用该方 12 周,能显著降低眼底检查评分3。然而,由于参芪地黄汤治疗DR的作用机制尚未明确,这也限制了该方的进一步推广。为初步探讨参芪地黄汤治疗 DR 的机制,给进一步的实验室研究做好前期铺垫。本研究采用网络药理学方法,分析出了参芪地黄汤治疗 DR 的药物-化合物-靶基因机制,现报道如下。1 材料与方法1.1 参芪地黄汤主要活性成分和药物作用靶基因的筛选本研究通过中药系统药理学数据库与分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharma
11、cology Database and Analysis Platform,TCMSP)(http:/ 选 条 件 设 置 为 口 服 利 用 度 30%和 类 药 性 0.184。此外,本研究还通过 TCMSP 检索出活性成分的靶基因。1.2 DR疾病基因的获取以及交集基因的筛选本 研 究 通 过 基 因 卡 数 据 库(https:/www.genecards.org/)中输入关键词:Diabetic Retinopathy,检索DR的疾病基因并建立数据集。然后将疾病基因与 1.1 筛选出的药物靶基因取交集,得到两者的交集基因,并利用文氏图展示。1.3 交集基因中的核心基因筛选STRING
12、 数据库(http:/string-db.org)能够通过人类已知的蛋白相互作用信息,预测出所检索蛋白中的核心蛋白5。基于这一点,本研究通过 STRING数据库建立交集基因的蛋白互作网络(protein-protein interaction network,PPI)(参数设置为:a.物种限制为人类;b.隐藏游离点;c.设定置信度0.7;d.其他保持默认设置),对交集基因进行分析,获取蛋白相互作用,并保存其 TSV 格式文件,最后将 TSV格式文件导入 Cytoscape3.9.0 软件绘制 PPI网络,用于后续进一步分析。1.4 中药名-活性成分-交集基因网络的建立为了筛选参芪地黄汤治疗 D
13、R 的关键活性成分,本研究将 1.1 和 1.2 部分得到的中药、中药活性成分和交集基因导入Cytoscape3.6.1软件建立药物-活性成分-交集基因的相互作用网络关系图,并利用该软件中的 CytoNCA 插件分析网络节点的相关拓扑参数。1.5 交集基因的细胞功能注释分析与通路富集分析为获取交集基因的细胞功能注释和信号通路富集分析结果,本研究最后再将 1.2 获取的交集基因导入DAVID在线工具(https:/david.ncifcrf.gov/)进行分析。2 结果2.1 参芪地黄汤有效成分及药物靶点的筛选结果在 TCMSP 数据库本研究共检索到 179 种参芪地黄汤主要活性成分,并获得这些
14、活性成分作用的靶基因320个。2.2 疾病基因和交集基因的筛选结果通过 Gene cards 数据库本研究收集到 DR 的疾病基因3 834个,与2.1的药物基因进行交集分析后得到交集基因143个。2.3 核心基因的筛选结果本研究将 2.2 中获得的交集基因导入 STRING数据库,建立 PPI互作网络。随后将获得的数据录入 Cytoscape 进行网络分析,得到 143 个节点,2 873条边。使用 Cytoscape NCA 插件计算 Betweenness unDir、Closeness unDir、Degree unDir 值,值越高说明该节点在 PPI 网络中越核心4。其中前 5 个
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