基于网络药理学探讨补阳还五汤治疗糖尿病足溃疡的作用机制

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目的:采用网络药理学并结合动物实验研究,探讨补阳还五汤治疗糖尿病足溃疡的作用机制。方法:1.网络药理学研究:运用中药系统药理学数据库与分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)检索补阳还五汤中的六味中药黄芪、当归、赤芍、川芎、桃仁及红花所含有的化学成分以及化学成分作用的靶点,并根据口服生物利用度(Oral Bioavailability,OB)和药物相似度(或类药性,drug-like properties,DL)对补阳还五汤的化学成分进行筛选。使用Cytoscape软件构建可视化的补阳还五汤“中药组分-活性成分-靶点”的网络图。使用人类基因数据库(Genecards)、比较毒物基因组学数据库(Comparative Toxicogenomics Database,CTD)和Dis Ge NET数据库挖掘糖尿病足溃疡(Diabetic Foot Ulcer,DFU)的相关靶点,使用韦恩图(Venn diagram)在线工具将筛选得到的补阳还五汤中的活性成分作用的靶点与糖尿病足溃疡相关靶点取交集,预测得到补阳还五汤中活性成分治疗DFU的潜在靶点。使用DAVID数据库对预测得到的潜在靶点进行基因本体论(基因本体论联合会建立的数据库,Gene Oncology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析。使用Metascape数据库将预测得到的潜在靶点,构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(Protein-Protein Interaction network,PPI network)。使用cytohubba(Cytoscape的插件),将PPI网络结果进行拓扑分析,根据拓扑参数度中心度(Degree)值得到关键靶点(基因)。通过Auto Dock Vina软件将关键靶点与其对应的活性成分进行分子对接,验证活性成分与靶点结合能力的强弱。2.动物实验研究:将小鼠随机分为正常组、对照组和给药组。使用链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)诱导构建糖尿病小鼠模型,并在此基础上构建糖尿病小鼠全皮层损伤模型。通过观察糖尿病小鼠创面愈合情况、HE染色、Masson染色以及荧光定量PCR检测创面组织中MMP-9、HSPB1和NFE2L2 mRNA的表达情况的研究,分析补阳还五汤对糖尿病小鼠创面的作用及其机制。结果:根据OB≥30%,DL≥0.18的筛选标准,从补阳还五汤中筛选出91种活性成分,并得到化学成分所作用的226个靶点,38个DFU相关靶点,取交集后得到补阳还五汤活性成分作用于DFU的13个潜在靶点分别是TNF、TGFβ-1、MAPK1、IL-6、MMP-9、CCL-2、PRKC-β、HSPB-1、MAPK14、SPP1、HIF-1α、NFE2L2和CRP。构建13个靶点的蛋白质-蛋白质相互作用网络,并筛选出关键靶点。分子对接实验显示,潜在靶点与其对应的活性成分有较好的结合活性。通过比较创面愈合情况,结果表明补阳还五汤能促进糖尿病小鼠创面的愈合。HE染色和Masson染色结果表明补阳还五汤能促进糖尿病小鼠创面胶原纤维增殖及糖尿病小鼠创面表皮的生长。荧光定量PCR检测结果表明,在第7天,给药组MMP9、HSPB-1和NFE2L2 mRNA的表达相较于对照组都明显增加(差异有统计学意义,P<0.05)。在第14天,给药组MMP9 mRNA的表达相比于对照组明显减少(差异有统计学意义,P<0.05)。在第14天,给药组HSPB-1 mRNA的表达相比于对照组没有明显差异。在第14天,给药组NFE2L2 mRNA的表达相比于对照组有所增加(差异有统计学意义,P<0.05)。结论:本研究初步揭示了补阳还五汤可通过多成分、多靶点、多通路影响糖尿病足溃疡的发生发展过程。结合动物实验,结果表明补阳还五汤可通过影响糖尿病小鼠创面组织中MMP9、HSPB1和NFE2L2 mRNA的表达,促进糖尿病小鼠创面愈合,发挥治疗作用。
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