三七抗2型糖尿病的活性成分和作用机制的网络药理学分析①

李 豫，顾超豪，李 静，兰圆圆，朱开梅②

(桂林医学院 a.药学院；b.第二附属医院，广西 桂林 541199)

2型糖尿病因其持续高血糖状态，易引起机体出现不良并发症，严重影响人类的健康生活。据官方机构统计，我国糖尿病患者人数是全球首位[1]。因此，对2型糖尿病预防及治疗药物的研究已成为医药研究的重难点。中药具有多成分、多靶点、多途径协同作用，在治疗糖尿病中发挥重要的作用。三七药用部位为干燥根茎，归肝、胃经，具有止血、治跌打损伤及心血管疾病等功效，是中医在糖尿病治疗方面常用的中药配伍。相关研究表明，三七初提部位如多糖、总黄酮等对2型糖尿病模型鼠具有降低血糖、改善胰岛素抵抗及减少并发症的作用[2-3]。然而对三七治疗2型糖尿病的活性成分及作用机制尚未详细报道。网络药理学符合中医辨证思维，广泛应用于研究中药活性成分及其药理作用。本文利用网络药理学方法分析三七抗2型糖尿病的活性成分及作用机制，为进一步探索三七提供科学依据。

1 方法

1.1 三七活性成分及靶点

通过TCMSP数据库检索三七的活性成分，按其成分的口服生物利用度OB≥30%以及类药性DL≥0.18筛选三七的活性成分，并通过该数据库获取对应药理靶标。

1.2 2型糖尿病靶点检索及获取交集靶点

通过GeneCard和OMIM数据库检索2型糖尿病的病理靶点，将二者的靶点通过venn图获得药物-疾病交集靶点。

1.3 构建PPI蛋白互作网络

利用String数据库获得交集靶点的蛋白-蛋白互作网络及其相关信息表。

1.4 筛选关键靶点及富集分析

将信息表导入Cytoscape 3.7.1软件，利用软件中的网络关系分析功能，按关联度大小筛选其前10个靶点作为三七抗2型糖尿病的关键靶点。最终通过R语言中的"clusterProfiler"包对关键靶点进行通路富集分析。

2 结果

2.1 三七活性成分靶点及药物-疾病交集靶点

基于TCMSP数据库筛选，共得到三七活性成分8个。详见表1。且该数据库中活性成分对应的靶点经Uniport数据库筛选并去除重复后，共得157个三七靶点，其中人参皂甘f2(Ginsenoside f2)在TCMSP数据库中无相关的靶点。通过OMIM等数据库共获得2型糖尿病靶点10872个，将药物靶点与2型糖尿病的靶点进行Venn图后得到药物-疾病交集靶点共152个，且通过String数据库分析获得152个交集靶点的蛋白互作网络图。详见图1。

表1 基于TCMSP数据库筛选的三七活性成分

图1 药物-疾病交集venn图(左)及其蛋白互作网络图(右)

2.2 筛选关键靶点及构建药物-关键靶点图

通过Cytoscape软件对152个交集靶点进行蛋白互作关系网络分析，发现平均关联度为7.664，关联度越高表示药物在抗2型糖尿病中可能发挥越重要的作用。因此，选择关联度最高的前10个靶点作为关键靶点。构建三七-关键靶点图，与关键靶点具有较多关联的化合物说明该化合物在抗2型糖尿病中发挥更主要的活性作用。详见图2。

图2 三七活性成分-关键靶点图

将10个关键靶点进行KEGG富集分析，发现共有136条通路(P<0.05)，其主要与糖尿病、肝炎、胰岛素抵抗及PI3K-Akt 等信号通路相关。详见图3。

图3 信号通路富集分析图

3 讨论

本研究通过网络药理学的方法，发现三七在抗2型糖尿病中起主要作用的活性成分是槲皮素、人参皂苷rh2和β-谷甾醇。槲皮素是一种强抗氧化和抗炎作用的化合物，具有减轻炎症、降低血糖、改善胰岛素抵抗及减少并发症等作用，能通过显著降低糖尿病小鼠IL6、TNF、CXCL8等炎症因子起到抗2型糖尿病的作用[4]。在一项槲皮素摄入量与2型糖尿病的调查研究中发现，槲皮素摄入量与患病率成反比[5]。人参皂苷rh2具有增强免疫力、抵抗力和防癌抗癌等作用，其通过抑制TNF炎症因子的表达、调控PI3K-Akt、NF-κB等信号通路起到提高机体胰岛素抵抗能力和保肝护肝等作用[6]。β-谷甾醇具有降低胆固醇、抗炎、改善2型糖尿病及其并发症等作用[7]。

在关键靶点中，包括JUN、AKT1、MAPK1、TNF、TP53、RELA和FOS等癌基因，IL6、CXCL8等白介素家族基因和EGFR表皮生长因子家族基因。随着机体内糖尿病和脂质稳态紊乱，不仅加剧糖尿病的发生发展，也会引起癌基因表达的失调而引发癌症[8]。白介素家族基因与免疫机能和炎症密切相关，表皮生长因子调控细胞生理过程，均对2型糖尿病有着重要作用[9]。据相关研究表明，三七通过降低糖尿病小鼠炎症因子表达和血糖水平，提高胰岛素抵抗能力，调控PI3K/AKT、AGE-RAGE等信号通路起到抗糖尿病模型鼠的作用，与本研究的网络药理学分析结果相符。

本研究利用网络药理学方法预测了三七抗2型糖尿病的活性成分、作用靶点及信号通路，体现了中药多成分、多靶点、多途径协同作用的特性，为进一步开发三七的药用价值提供科学依据。