基于数据分析及生物膜干涉探讨中医治疗糖尿病肾病的用药规律.pdf

基于数据分析及生物膜干涉探讨中医治疗糖尿病肾病的用药规律张圆琳祁晓鸣冯逸佳卫紫琪宋丽娟(.山西中医药大学中药与食品工程学院晋中.山西中医药大学基于炎性反应的重大疾病创新药物山西省重点实验室晋中.国家中医药管理局多发性硬化益气活血重点研究室晋中)摘 要 目的 探讨中医治疗糖尿病肾病()的用药规律分析核心成分与关键靶点的相互作用 方法 利用古今医案云平台 专病医案库进行中药频次统计、关联分析发掘中医治疗 的组方规律 通过筛选中药系统药理学数据库与分析平台()和疾病数据库获得药对治疗 的靶点建立成分蛋白互作网络对靶点进行京都基因和基因组百科全书()富集分析明确活性成分与核心靶点、通路的对应关系 运用分子对接及生物膜干涉的方法检测活性成分与核心靶点的结合程度 结果 在 条医案所载录方剂中黄芪的使用频次与平均使用剂量均最高分别为 次与 其次是丹参与茯苓 以黄芪为基础关联分析到置信度最高的核心组合为黄芪丹参茯苓 网络药理学筛选到黄芪丹参茯苓治疗 的关键信号通路 条潜在靶点 个其中肿瘤坏死因子()信号通路、样受体信号通路、丝裂原活化蛋白激酶()信号通路为疾病相关通路白细胞介素()、血管内皮生长因子()为核心靶点 药对中的 个活性成分异鼠李素、槲皮素与 均具有较高的结合力对接得分分别为.和.解离常数()分别为.和.结论 初步发现以黄芪丹参茯苓为核心药对治疗 的组方规律异鼠李素、槲皮素可能是其治疗 的主要药效物质为 临床治疗及中药活性成分挖掘提供了依据关键词 中医药糖尿病肾病数据挖掘生物膜干涉中图分类号.文献标识码 文章编号()./.开放科学(资源服务)标识码()(.)()().().()().().().糖尿病肾病()是糖尿病最严重的并发症也是导致糖尿病患者死亡的主要原因 目前临床主要通过降压、降糖的方式控制 进展尚无针对 的特异治疗方法 中医在辨证论治的基础上开发了多种防治 的中药复方及制剂参芪地黄降糖颗粒、金水宝胶囊、益肾健脾汤等已被临床广泛使用并且取得了良好的治疗效果 但是中药成分复杂物质基础和作用机制尚不明确阻碍了中医药现代化的研究进程 数据挖掘为系统地认识中医药治疗疾病的组方规律、指导处方加减化裁、拟定新方提供了合理的解决办法 网络药理学为分析中药治疗 的物质基础及作用机制开辟了新方向 生物膜干涉已被广泛应用于中药物质基础的研究中为验证中药活性成分与 核心蛋白的相互作用提供了实验依据 本研究以古今医案云平台 专病医案库为基础利用数据挖掘、网络药理学及生物膜干涉的方法探索中医治疗 的用药规律发现核心药对组合及其治疗 的作用机制为临床合理选用 治疗药物提供新思路及新方法 材料与方法.材料 生物膜干涉仪(公司)异鼠李素、槲皮素(含量成都曼思特公司)人重组白细胞介素()蛋白(公司).数据来源与分析“古今医案云平台”由中国中医科学院中医药信息研究所大健康智能研发中心设计研发该平台收录医案数据 余万条兼具医案检索与分析挖掘功能是总结中医药经验的重要工具在收稿日期 修回日期 基金项目山西省应用基础研究计划青年基金资助项目()山西中医药大学博士科研启动基金资助项目()基于炎性反应的重大疾病创新药物山西省重点实验室开放基金资助项目()山西省卫健委医学科技领军团队项目()山西中医药大学科技创新团队项目()作者简介张圆琳()男山西晋城人讲师博士研究方向:中药活性成分筛选及药理:电话:.通信作者宋丽娟()女山西平遥人副教授博士研究方向:中医药防治缺血性心脑血管疾病的物质基础和机 制:电 话:.该平台的专病医案库中选择疾病种类为 并进行严格筛选:西医诊断明确为 不伴随其他并发疾病仅使用中药治疗且中药处方组成完整 利用平台的数据挖掘功能对病案中涉及的中药进行频次统计及药物关联分析.化学成分靶点筛选利用中药系统药理学数据库与分析平台()对核心药对化学成分及相应靶点进行筛选参数设为:口服生物利用度()及类药性().靶点筛选 以“”及“”为关键词在、及 数据库收集疾病靶基因并进行整合在 平台绘制 靶基因与药物靶基因韦恩图取交集得到核心药对治疗 的潜在靶点.核心药对治疗 蛋白质相互作用()网络及化学成分靶点疾病网络构建在 网站构建蛋白互作网络选择物种为 交互作用可信度()阈值.其余参数为默认值 运用 .版软件将蛋白互作网络可视化获得 网络中前 的关键基因其中节点大小、颜色深浅与度值正相关作为关键靶点的筛选依据同时构建化学成分靶点疾病网络图.基因功能和通路富集分析利用生物学信息注释数据库()设置 表明正相关性越高提升度 提示具有强烈的结合作用 化合物与关键靶点 的时按得分均其中甲基异微凸剑叶莎醇、异鼠李素、槲皮素和丹参酮 与 的对接得分均具有强烈的结合活性因此选取这 个化合物与 进行体外实验验证.异鼠李素、槲皮素与 的结合作用 生物膜干涉实验结果表明在 浓度区间异鼠李素、槲皮素与 有较强的结合作用力解离常数()分别为 与 这与分子对接的结果基本吻合并且呈现出迅速结合迅速解离的趋势(图)尽管 甲基异微凸剑叶莎醇与 具有最高的得分但是化合物难以获得丹参酮 与 传感器存在强烈的非特异性结合导致拟合数据异常 因此实验中仅检测了异鼠李素、槲皮素与 的结合作用 讨论本研究利用数据挖掘技术对古今医案云平台 专病医案库进行用药规律分析 共纳入有效方剂 条涉及中药 味 发现临床治疗 使用次数最多的是黄芪(次)、其次是丹参(次)、茯苓(次)、山药(次)、泽泻(次)等 方中重用黄芪以加强补气之功效丹参活血祛瘀茯苓兼具补气与利水之功效符合中医治疗 的原则 以黄芪为基础通过对不同药物进行关联分析发现“黄芪丹参茯苓”为治疗 的最基本组合通过网络药理学的方法分析了“黄芪丹参茯苓”治疗 的作用机制 成分靶点与疾病靶点取交集后发现了共同靶点 个 对它们进行 网络分析 图 黄芪丹参茯苓治疗 靶点 网络图.图 药对化学成分靶点疾病网络图.医药导报 年 月第 卷第 期图 核心靶基因 富集分析气泡图.表 活性成分与靶蛋白的分子对接.序号中文名()()()槲皮素.山奈酚.木犀草素.甲基异微凸剑叶莎醇.刺芒柄花素.异鼠李素.丹参新醌.二氢丹参内酯.鼠尾草酚酮.丹参酮.筛选到节点度值 倍平均度值的核心靶点 个依次为、和 富集分析发现的关键信号通路包括 炎症信号通路、信号通路、样受体信号通路以及 样受体信号通路它们在调节肾脏疾病的炎症反应中起重要作用而炎症是 发生与发展的重要病理因素 炎症信号通路共富集到基因 个包括、及 等核心靶点这些促炎因子均位于 炎症信号通路最下游激活后会加重炎症反应涉及 的各个阶段 研究发现 作为一种促炎因子通过与 受体或其他蛋白质形成复合物激活下游的免疫、炎症反应损伤肾小球、系膜细胞、足细胞等肾脏细胞使肾小球基底膜增厚出现蛋白尿诱发、加剧 研究表明重组的抗 受体融合蛋白通过阻断 受体抑制了 信号通路下游的免疫、炎症反应从而对 起到了一定的治疗作用 这也提示通过靶向而不是 受体来阻断 信号通路引起的炎症反应可能是未来治疗 的一种新选择通过研究中药活性成分与靶蛋白的相互作用有利于阐明中药药理作用机制 分子对接技术与生物膜干涉技术可分别在虚拟筛选及体外实验水平分析药物分子与靶蛋白之间的相互作用 生物膜干涉技术可以实时检测蛋白质与药物小分子的相互作用情况广泛应用于中药活性成分发现与作用机制研究 通过测定动力学常数可以反映药物小分子与蛋白质间的结合情况 解离常数()值可反映小分子与靶蛋白的结合强度结合速率常数()与解离速率常数()可反映小分子与靶蛋白的作用特点 实验结果表明图 活性成分(异鼠李素和槲皮素)与 的结合解离图.()异鼠李素和槲皮素与 的对接得分值具有强烈的结合作用 生物膜干涉实验也证实 种成分与 具有较强的结合作用力并且呈现出迅速结合迅速解离的趋势预示上述 种成分具有抑制 信号通路、减轻炎症反应的潜力因此 炎症信号通路和 可能是“黄芪丹参茯苓”治疗 的核心途径和潜在作用靶点 本研究筛选到的槲皮素、山奈酚及木犀草素已被证实对 具有治疗作用但是作用机制尚不明确特别是针对 信号通路的研究较少 后续研究中仍需扩大分析样本联合使用多种实验技术手段在细胞及动物水平观察核心成分对 信号通路以及细胞生物功能的调节作用参考文献 董文慧杨炎林王丹等.糖尿病肾脏病诊断及治疗新进展.中华糖尿病杂志():.:.():.高裕闻邱昌龙.中医药治疗糖尿病肾病的研究进展.中国医药导报():.李峰伊桐凝.单味中药及其有效成分治疗糖尿病肾病研究进展.山西中医():.姚辛敏谢梁震刘春燕等.参芪补肾消渴丸对早期糖尿病肾病的临床疗效研究.中医药学报():.阎佳张学玉刘锐.金水宝胶囊临床应用和药理作用的研究进展.中国临床药理学杂志():.李晓倩顾勇清薛莉等.中医药治疗糖尿病肾病的临床研究进展.中医药临床杂志():.周荣荣闫润红王丽萍等.数据挖掘技术在中医方剂科学问题研究中的应用.中华中医药杂志():.李菁李丹云綦向军等.基于数据挖掘的消化系统癌性疼痛治疗方剂组方规律.医药导报():.田会东王静郭丽娜等.基于网络药理学的“黄连三七”药对抗 型糖尿病作用机制.医药导报():.吴雪芬卫晓红武玉卓等.中药活性成分靶点确定及作用机制研究方法进展.中国中药杂志():.范建新秦雪梅李震宇.基于网络药理学和分子对接技术的款冬花在清肺排毒汤治疗新型冠状病毒肺炎()中的作用分析.中草药():.():.:.:.():.:.():./.():.():.:.:./.():.():.医药导报 年 月第 卷第 期