基于网络药理学探讨葛根黄芩黄连汤治疗2型糖尿病的机制_杨艳.pdf

Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期21doi：10.3969/j.issn.1674-2257.2023.01.005论著基于网络药理学探讨葛根黄芩黄连汤治疗2型糖尿病的机制*杨艳，王雪亮，王雨辰，贾杰，丛莎莎河北省承德市市场监督管理综合执法局（承德 067000）【摘要】目的采用网络药理学和分子对接技术共同探讨葛根黄芩黄连汤（GHHT）对 2型糖尿病及其并发症的治疗机制。方法使用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）筛选葛根、黄芩、黄连、甘草 4味中药所含的活性成分。利用GeneCards数据库搜索与 2型糖尿病相关的蛋白靶点；利用Pharmmapper平台，预测GHHT所含活性成分所作用的人类蛋白靶点。分析二者靶点的重复情况，并将重复靶点进行靶点蛋白相互作用（PPI）分析，利用Cytoscape软件构建药物-成分-靶点的网络图。通过Enrichr平台对关键基因作用的靶向细胞进行富集分析。结果筛选得到活性成分 101种，相关靶点 155种，与 2型糖尿病相关靶点 500种，共有 26种靶点重复。结论GHHT可通过调节胰岛素分泌水平、改善胰岛素抵抗等机制治疗 2型糖尿病；并通过调节转化生长因子（TGF-）/转化生长因子受体 1（TGFR1）改善糖尿病肾病；通过调节血管内皮生长因子（VEGF）/血管内皮生长因子受体（KDR）通路改善糖尿病视网膜病变和糖尿病血管并发症。【关键词】葛根黄芩黄连汤；2型糖尿病；网络药理学；分子对接；作用机制【中图分类号】R259【文献标志码】Mechanism of Gegen Huangqin Huanglian Decoction in the Treatment of Type 2 Diabetes Based on Network PharmacologyYang Yan，Wang Xueliang，Wang Yuchen，Jia Jie，Cong Shasha.Comprehensive Law Enforcement Bureau for Market Supervision and Administration of Chengde City，Hebei Province，Chengde 067000，China【Abstract】ObjectiveTo explore the therapeutic mechanism of Gegen Huangqin Huanglian Decoction（GHHT）in the treatment of type 2 diabetes and its complications by using network pharmacology and molecular docking technology.MethodsTraditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform（TCMSP）was used to screen the active ingredients of four traditional Chinese medicines，namely，Pueraria lobata，Scutellaria baicalensis，Coptis chinensis and Glycyrrhiza uralensis.GeneCards database was used to search for protein targets related to type 2 diabetes.Pharmmapper platform was used to predict the human protein targets affected by the active ingredients in GHHT.The duplication of the targets screened in the above two searches was analyzed.The duplicated targets were analyzed by protein-protein interaction（PPI）.And the drug-component-target network diagram was constructed by using Cytoscape software.Enrichment analysis of targeted cells with key gene effects was performed by using Enrichr platform.ResultsA hundred and one active ingredients，155 targets related to the active ingredients in GHHT and 500 targets related to type 2 diabetes were screened，with a total of 26 target replicates.ConclusionGHHT can treat type 2 diabetes by regulating insulin secretion and improving insulin resistance，improve diabetic nephropathy by regulating transforming growth factor-（TGF-）and TGF-beta receptor type-1（TGFR1），and improve diabetic retinopathy and diabetic vascular complications by regulating vascular endothelial growth factor（VEGF）and vascular endothelial growth factor receptor（KDR）pathway.【Key words】Gegen Huangqin Huanglian Decoction；Type 2 diabetes；Network pharmacology；Molecular docking technology；Mechanism*基金项目：承德市科技局科技研究与计划发展项目（No：202006A015）Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期22图 2药物-成分-靶点网络图黄岑甘草葛根黄连葛 根 黄 芩 黄 连 汤（pueraria huangqin huanglian decoction，GHHT）是由葛根、黄芩、黄连、甘草 4味中药组成的传统中药汤剂，出自 伤寒论。方中葛根为君，既能发表解肌，以解在表之邪，又能升清止泻，以解表和里。黄芩、黄连具有清热之功，同时又可厚肠止利，二者极苦之味又可燥湿坚阴；甘草味甘性平，和中益土，又可调和诸药；共奏表里两解，清热止利之功。主治外感表证未解而热邪入里，身热下利，胸脘烦热，口干作渴，或喘而汗出，苔黄脉数。其功能主治与现代医学中 2型糖尿病患者“三多一少”症状表现相似。现代药理学和临床用药研究1-2表明，GHHT方中葛根、黄连具有良好的改善 2型糖尿病的功效，说明GHHT可能具有潜在的抗 2型糖尿病作用。目前关于GHHT治疗 2型糖尿病的相关研究基础较为薄弱，且现存零星报道仅限于药效观察层面，尚无深入到机制层面的研究，因此亟待进行GHHT治疗 2型糖尿病机制的探索。本研究采用网络药理学和分子对接技术相结合的手段，对其可能的作用机制进行初步预测和探索，为后续研究提供依据。1材料与方法1.1GHHT 有效成分筛选使用中药系统药理学数据库与分析平台（http:/ TCMSP）筛选GHHT组方中4味中药：葛根、黄芩、黄连、甘草所含的活性成分。以口服生物利用度（oral bioavailability，OB）30.0，类药性（drug like，DL）0.18，作为筛选标准。1.2靶点预测分析利 用Pharmmapper平 台3，对GHHT所 含 活 性成分作用的人类蛋白靶点进行预测，并选取每种成分作用靶点的前 30种。利用GeneCards在线数据库（https:/www.genecards.org/），使用关键词“2型糖尿病（Type 2 diabetes）”对疾病相关靶点进行搜索，选取相关性较强的前 500种。利用Jvenn网站绘制出二者重复的韦恩图。进一步使用Cytoscape软件，构建出可视化的药物-成分-靶点网络图。1.3靶点蛋白相互作用网络图的构建和分析将GHHT和失眠的重复靶点导入STRING数据库（https:/string-db.org/），选定物种为“智人”（Homo sapiens）进行检索，以获得蛋白质相互作用关系，并 进行靶点蛋白相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络图构建，并分析各靶点蛋白的作用关系。1.4基因富集分析将重复靶点带入Uniprot网站查询对应基因名称，将所得基因名称输入Enrichr基因富集分析平台（https:/maayanlab.cloud/Enrichr/），对所作用的靶向细胞类型进行分析4，并绘制出柱形图和聚类图。1.5分子对接利用 PDB 数据库（http:/www.rcsb.org/）下载 PPI 网络的核心蛋白质结构，利用 PubChem（https:/pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）数据库下载核心有效成分的 sdf 文件，将其利用 OpenBabel 软件转化为 mol2 格式，最后将得到的蛋白结构（受体）及有效成分（配体）运用 autodock 软件进行分子对接，最后用 Pymol 软件将对接结果进行可视化处理。2结果2.1GHHT 活性成分筛选结果根据 1.1中的筛选方法进行活性成分筛选，共得到方中活性成分 101种，其中黄连 27种，葛根 5种，黄芩 27种，甘草 49种，共有的重复成分 7种。2.2GHHT 与2型糖尿病的靶点预测及网络构建通过 1.2中方法，得出GHHT所含活性成分相关作用蛋白靶点共 155种，2型糖尿病相关蛋白靶点取前500种。将二者重复部分进行分析，得到 26种重复靶点（图 1、表 1）。使用Cytoscape软件，将上述结果构建出可视化的药物-成分-靶点网络图（图 2）。图 1GHHT与 2型糖尿病重复靶点韦恩图12926474Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期23表 1GHHT与2型糖尿病预测重复靶点中文名称英文名称基因名称血清白蛋白Serum albuminALB雄激素受体Androgen receptorAR骨形态发生蛋白 2Bone morphogenetic protein 2BMP2B-Raf原癌丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B-Raf proto-oncogene serine/threonine-protein kinaseBRAF半胱天冬酶-3Caspase-3CASP3肝羧酸酯酶 1Liver carboxylesterase 1CES1二肽基肽酶 4Dipeptidyl peptidase 4DPP4雌激素受体Estrogen receptorESR1凝血酶原ProthrombinF2碱性成纤维细胞生长因子受体 1Basic fibroblast growth factor receptor 1FGFR1葡糖基神经酰胺酶Glucosylcer