麝香保心丸“异病同治”2型糖尿病和冠心病的网络药理学作用机制研究.pdf
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1、 论著 麝香保心丸“异病同治”2 型糖尿病和冠心病的网络药理学作用机制研究朱子凡1,王智聪1,谢彬2,柳润辉1,2(1.福建中医药大学,福建 福州 350122;2.海军军医大学药学系,上海 200433)摘要目的基于网络药理学方法研究麝香保心丸“异病同治”2 型糖尿病(T2DM)和冠心病(CHD)的作用机制。方法运用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、中药成分数据库(TCMID)、中医药百科全书数据库(ETCM)和BATMAN-TCM 数据库筛选麝香保心丸中七味中药的化学成分和作用靶点,利用 DisGeNET 和 GeneCards 数据库获取与CHD 和 T2DM 相关的疾病靶点
2、。运用 Cytoscape3.8.2 软件构建“药物-成分-靶点”网络图,利用 STRING 数据库构建蛋白互作(PPI)网络图,利用 DAVID 在线数据库对麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 的共同作用靶点进行 GO 生物过程分析和KEGG 通路富集分析。结果共筛选出麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 的潜在活性成分 101 个,对应 229 个靶点。网络分析结果表明,麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 的共同主要成分可能是鹅去氧胆酸、熊去氧胆酸、肉桂醛、胆汁酸、肉桂酸及人参皂苷类成分。通路富集分析结果显示,麝香保心丸“异病同治”T2DM 和 CHD 的作用机制可能与抑制炎症反应和氧
3、化应激有关。结论麝香保心丸可通过多成分、多靶点、多途径发挥“异病同治”T2DM 和 CHD 的作用,为麝香保心丸的临床应用及进一步研究提供理论基础。关键词 麝香保心丸;2 型糖尿病;冠心病;异病同治;网络药理学文章编号 2097-2024(2024)04-0173-08DOI 10.12206/j.issn.2097-2024.202305037MechanismsofShexiangBaoxinPillinhomo-therapyforheteropathyintype2diabetesmellitusandcoronaryheartdiseasebasedonnetworkpharmaco
4、logyZHU Zifan1,WANG Zhicong1,XIE Bin2,LIU Runhui1,2(1.Fujian University of Traditional Chinese Medicine,Fuzhou 350122,China;2.School of Pharmacy,Naval Medical University,Shanghai 200433,China)AbstractObjectiveTo probe into the mechanism of Shexiang Baoxin Pill in homo-therapy for heteropathy for typ
5、e 2diabetes mellitus (T2DM)and coronary heart disease (CHD)based on network pharmacology.Methods All chemicalcomponents and action targets of these seven traditional Chinese medical in Shexiang Baoxin Pill were screened by TraditionalChinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platfo
6、rm(TCMSP),Traditional Chinese Medicines IntegratedDatabase(TCMID),The Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM)and BATMAN-TCM platform,and theDisGeNET and GeneCards databases were used to obtain CHD and T2DM-related Disease targets.The“drug-component-target”network map was constructed by C
7、ytoscape 3.8.2 software,the protein-protein interaction(PPI)network map was constructed bySTRING database,and the GO biological process analysis and KEGG pathway enrichment analysis were performed on the commontargets of Shexiang Baoxin Pill for T2DM and CHD using DAVID online database.ResultsA tota
8、l of 101 potential activeingredients for the treatment of T2DM and CHD in Shexiang Baoxin Pill were screened out,corresponding to 229 targets.Networkanalysis results showed that the common main active ingredients in Shexiang Baoxin Pill for treating T2DM and CHD might bechenodeoxycholic acid,ursodeo
9、xycholic acid,cinnamic aldehyde,bile acids,cinnamic acid,and ginsenosides.The results ofpathway enrichment analysis showed that the mechanism of action of Shexiang Baoxin Pill in the treatment of type 2 diabetes andcoronary heart disease in treating T2DM and CHD might be related to the inhibition of
10、 inflammatory response and oxidative stress.ConclusionShexiang Baoxin Pill could play a role in treating CHD and T2DM through multiple components,multiple targets andmultiple pathways,which provided a certain theoretical basis for the clinical application and further research of Shexiang BaoxinPill.
11、Keywords Shexiang Baoxin Pill;type 2 diabetes mellitus;coronary heart disease;homo-therapy for heteropathy;networkpharmacology 基金项目国家自然科学基金项目(82073981)作者简介朱子凡,硕士研究生,研究方向:中药化学与分析,Tel:18860899963,Email:通信作者柳润辉,博士,教授,研究方向:天然产物活性成分研究、中药复方药效物质基础及作用机制研究,Email: 药学实践与服务2024 年 4 月 25 日第 42 卷第 4 期 Journal of
12、Pharmaceutical Practice and Service,Vol.42,No.4,April 25,2024173 2 型糖尿病(T2DM)是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病,主要是由于胰岛素分泌不足而导致的空腹血糖升高1。冠状动脉粥样硬化性心脏病(CHD,简称冠心病)是一种常见的心血管疾病,主要是由于冠状动脉的粥样性硬化引起的血管阻塞或管腔狭窄,从而导致心肌缺血或缺氧性坏死,进而影响心脏功能2。近年来,T2DM 的患病人数不断增加。据相关不完全统计,预计到 2045 年,全球 T2DM 患病人数将增加至 7.83 亿,已成为全球关注的重要人类问题之一3。目前,我国 60 岁以
13、上的老年人中 T2DM 患病率超过 20%,其中心血管疾病是最常见的并发症,而 CHD 则是 T2DM 患者最常见的致残或致死原因4,5。有研究表明,T2DM患者发生心血管疾病的概率是非 T2DM 人群的24 倍,葡萄糖耐受量受损是影响 CHD 进展的重要因素6。由此可见,T2DM 与 CHD 相互影响,相互促进。中药复方制剂麝香保心丸源于宋代太平惠民和剂局方中治疗“寒闭证”的经典名方苏合香丸,由戴瑞鸿教授在 1972 年改良而来。麝香保心丸已在临床应用 40 余年,方中麝香通窍温阳、活血化瘀为君药;苏合香辟秽通窍、人参扶正益气为臣药;牛黄开窍醒神、肉桂助阳通脉、蟾酥开窍止痛为佐药;冰片开窍醒
14、神为使药。全方寒温并用、通补兼施、益气强心,主要用于治疗气滞血瘀所致的胸痹,症见心前区疼痛固定不移,心肌缺血所致的心绞痛、心肌梗死等7-9。目前临床上将麝香保心丸与基础西药中的降糖药联合应用,表现出比单用降糖药更好的血糖调节效果10,还可以降低患者血清胆固醇水平11,显著降低心血管事件发生率12。但目前关于麝香保心丸“异病同治”T2DM 和 CHD 共同作用机制的研究相对不足。本研究旨在通过运用网络药理学方法,探索麝香保心丸“异病同治”T2DM 和 CHD 的共同作用机制,为今后的研究和应用提供理论依据。1资料和方法 1.1 麝香保心丸化学成分与作用靶点筛选运用中药系统药理学数据库与分析平台(
15、TCMSP)、中药成分数据库(TCMID)、中医药百科全书数据库(ETCM)和 BATMAN-TCM 数据库,以“人工麝香、人参提取物、人工牛黄、苏合香、蟾酥、肉桂、冰片”为关键词,检索麝香保心丸的化学成分。将口服生物利用度(OB)20%、类药性(DL)0.1,同时文献报道具有确切活性的化合物,以及本课题组前期研究鉴定的入血成分,均视为麝香保心丸的活性化合物。取 BATMAN-TCM中 score48、TCMID 中 score400、ETCM 中score0.8 的靶点,同时将仅有 1 个成分对应的靶点去除,筛选得到麝香保心丸的潜在作用靶点,然后通过 Uniprot 数据库规范靶点蛋白的基因
16、名。1.2 T2DM 和 CHD 靶点收集在 DisGeNET 数据库和 GeneCards 数据库中以“type 2 diabetes mellitus”和“coronary heart disease”为关键词筛选出 T2DM 和 CHD 的相关靶点,为获得与疾病相关度更高的靶点,将 GeneCards 数据库中 score10 的靶点去除。1.3 麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 交集靶点获取绘制麝香保心丸组方中筛选出的化合物靶点、T2DM 相关靶点和 CHD 相关靶点的 Venn 图,取三者交集,得到麝香保心丸同时治疗 T2DM 和CHD 的潜在作用靶点。1.4 药物-成分-靶点网
17、络图的构建运用 Cytoscape 3.8.2 软件构建麝香保心丸发挥“异病同治”作用的“药物-成分-靶点”网络图,运用“Network Analyzer”功能进行分析,其中节点代表药物、成分、靶点,边代表药物与成分、成分与靶点之间的关系。1.5 蛋白-蛋白互作(PPI)网络图的构建与核心靶点分析运用 STRING 数据库,导入“药物-疾病”交集靶点,物种限制为“人”,构建 PPI 网络图,然后将STRING 数据库得到的数据导入 Cytoscape 3.8.2软件进行网络分析,依据度值筛选出核心靶点。1.6 GO 功能富集分析和 KEGG 通路富集分析运用 DAVID 在线数据库导入交集靶点
18、进行GO 功能富集分析和 KEGG 通路富集分析,研究麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 可能靶点的潜在关键生物学过程和相关通路。2结果 2.1 麝香保心丸化学成分和潜在靶点通过 TCMSP、TCMID、ETCM 和 BATMAN-TCM 数据库共检索得到 2 535 个化学成分,以OB20%、DL0.1,文献报道具有确切活性的化合物,以及本课题组前期研究鉴定的入血成分,并以 BATMAN-TCM 中 取 score48;TCMID 中 取score400;ETCM 中取 score0.8,同时将仅有1 个成分对应的潜在靶点去除为标准,共筛选出七味中药的 108 个活性成分,对应 451 个
19、靶点。药学实践与服务2024 年 4 月 25 日第 42 卷第 4 期 174Journal of Pharmaceutical Practice and Service,Vol.42,No.4,April 25,2024 2.2 药物与疾病交集靶点 Venn 图在 DisGeNET 和 GeneCards 数据库中共检索筛选得到 T2DM 相关靶点 5 777 个,CHD 相关靶点 3 433 个。利用 Venn 图将麝香保心丸预测筛选出的活性成分潜在靶点与疾病靶点作交集,得到麝香保心丸作用于 T2DM 和 CHD 的潜在共同靶点229 个(图 1)。8522291811886麝香保心丸3
20、 0962 334CHDT2DM图 1麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 的靶点 Venn 图 2.3 药物-成分-靶点网络图构建运用 Cytoscape 3.8.2 软件构建“药物-成分-靶点”网络图,网络中共有 337 个节点,其中药物7 个、活性成分 101 个、靶点 229 个。其中绿色代表麝香保心丸组方中的 7 味中药,蓝色代表活性成分,红色代表作用于疾病的靶点。根据度值大小筛选贡献较大的活性成分,其中鹅去氧胆酸、熊去氧胆酸、肉桂醛、胆汁酸、人参皂苷 Rh2、人参皂苷Rb1、肉桂酸等活性成分排名靠前,可能是麝香保心丸发挥治疗 T2DM 和 CHD 作用的主要贡献成分(图 2)。2.
21、4 PPI 网络图构建将麝香保心丸 229 个交集靶点导入 STRING数据库中,并利用 Cytoscape 3.8.2 软件对 PPI 图进行可视化分析(图 3)。根据度值由大到小对节点进行筛选,选取排名前 10 的潜在核心靶点,分别是胰岛素(INS)、白蛋白(ALB)、蛋白激酶 B(Akt1)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF)、环腺苷酸反应元件结合蛋白 1(CREB1)、白细胞介素-1(IL-1)、丝裂原活化蛋白激酶 3(MAPK3)、过氧化物酶体增生激活受体(PPARG),这些靶点可能是麝香保心丸治疗 T2DM 和 CHD 的关键核心靶点。2.5 GO 功能富集分析将麝香保
22、心丸 229 个交集靶点导入 DAVID 在线数据库进行 GO 功能富集分析,以 P0.05 为筛选标准,共筛选出生物过程(BP)724 条、细胞成分(CC)112 条、分子功能(MF)208 条,分别选取前10 条绘制气泡图(图 4)。BP 主要涉及对外源性刺激的反应、炎症反应、基因表达的正调控等过程;CC 主要涉及质膜、电压门控钙通道复合物、神经元细胞体等过程;MF 主要涉及 RNA 聚合酶转录因子活性、配体激活序列特异性 DNA 结合、类固醇结合、氧化还原酶活性等过程。2.6 KEGG 通路富集分析通过 KEGG 通路富集分析 229 个交集靶点,以 P0.05 为筛选标准,共得到麝香保
23、心丸治疗T2DM 和 CHD 的 188 条信号通路,选取排名前20 的绘制气泡图(图 5)。cAMP 信号通路、cGMP-图 2药物-成分-靶点网络图 药学实践与服务2024 年 4 月 25 日第 42 卷第 4 期 Journal of Pharmaceutical Practice and Service,Vol.42,No.4,April 25,2024175 PKG 信号通路、糖尿病并发症中的 AGE-RAGE 信号通路、Toll 样受体信号通路、TNF 信号通路、钙信号传导通路等可能在麝香保心丸治疗 T2DM 和CHD 中发挥重要作用。图 3PPI 网络图 对外源性剌激的反应7.
24、510.020.012.517.515.0炎症反应腺苷酸环化酶活性的激活对脂多糖的反应基因表达的正向调控细胞间信号传导细胞质钙离子浓度的正调节对乙醇的反应质膜的组成部分质膜电压门控钙通道复合体神经元细胞体细胞表面突触突触前膜的组成部分突触后膜的组成部分线粒体膜酶结合类固醇结合相同的蛋白质结合氧化还原酶活性蛋白质结合血红素结合受体结合高压门控钙通道活性腺苷酸环化酶激活G蛋白偶联受体信号通路IL-8的正向调节线粒体呼吸链复合物细胞色素C氧化酶活性RNA聚合酶转录因子活性,配体激活的序列特异性DNA结合BPCCMF17.512.510015015.010.057.550计数log10(P 值)图 4
25、GO 功能富集分析 药学实践与服务2024 年 4 月 25 日第 42 卷第 4 期 176Journal of Pharmaceutical Practice and Service,Vol.42,No.4,April 25,2024 3讨论中医将以多饮、多食、多尿、身体消瘦为主要特征的 T2DM 归结为“消渴症”范畴,以气阴两虚和阴虚内热为主要病机13。CHD 以气虚血瘀为主要病机,虚证多以阳虚、气虚、气阴两虚为主,实证多以气滞血瘀、痰凝寒浊为主14。中药复方制剂麝香保心丸作为中医经典名方“苏合香丸”的发展延续,是我国目前最常用的芳香温通类药物,为益气活血剂,临床上广泛应用于治疗心血管疾
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