基于网络药理学的麦冬治疗糖尿病成分和机制及其配伍后作用通路改变研究（一）

糖尿病在中医属于消渴范畴，以阴液亏损为本、燥热偏胜为标。麦冬养阴润燥、清热生津，能疗消渴阴虚之本。文献报道，麦冬发挥降糖作用的成分多为麦冬多糖。麦冬中还含有70余种甾体皂苷、30余种高异黄酮类化合物，其是否有潜在降糖活性尚未明确。

中药中复杂的化学成分通过多靶点、多途径发挥作用，通过配伍和组方与其他药味相互作用，共同发挥药效。网络药理学整体性、系统性和注重药物间相互作用的特点与中医药学的基本特点相吻合，有利于揭示中药复杂的作用机制。

中医治疗糖尿病主要以清热润燥、养阴生津为主。由于本病常发生血脉瘀滞及阴损及阳的病变，且易并发痈疽、眼疾、劳嗽等症，故还应针对具体病情，及时合理地选用活血化瘀、清热解毒、健脾益气、滋补肾阴、温补肾阳等治法。麦冬养阴润燥、清热生津，疗消渴阴虚之本，黄芪补气升阳、布津摄液；北沙参多入上焦，清肺热、养肺阴，麦冬善入中焦，清胃热、益胃阴，两药相须为用；丹参活血化瘀，黄连清热泻火，配伍麦冬增强清热之力，使火去而津液自复，补虚而泻实；麦冬-山药-五味子三药合用，可增强补肾养阴、润肺作用。本研究依据中医补气、滋阴、清热、活血、酸甘化阴等治疗糖尿病基本的组方配伍方式，研究麦冬单味药及配伍后治疗糖尿病的潜在活性成分及作用机制，为进一步结合麦冬配伍后成分变化规律、血清药物化学、代谢组学、体外及体内降糖活性追踪等技术探究其具体成分群提供参考。

1 材料与方法

1.1 麦冬及其配伍后化学成分与靶点的获取

釆用TCMID(http://www.megabionet.org/tcmid/)、Batman-TCM(http://bionet.ncpsb.org/ batman-tcm/)数据库，结合文献挖掘的方法，收集麦冬单味药及其配伍的化学成分。

根据Batman-TCM数据库默认的阈值(prediction score cutoff>20)，筛选可信度高的蛋白作为候选靶点，其中麦冬为重点研究对象，阈值选择prediction score cutoff>15。使用UniProt数据库中UniProtKB功能(http://www.uniprot.org/)，限定蛋白物种为人，校正蛋白名称。

1.2 糖尿病作用靶点的获取

在CTD(http://ctdbase.org/)、TTD (http://bidd.nus.edu.sg/group/cjttd/)、DrugBank (https://www.Drugbank.ca/)数据库输入diabetes、diabetes mellitus等关键词，获得糖尿病相关靶点。

1.3 药味-成分-靶点网络的构建

将筛选得到的成分和靶点数据导入Cytoscape 3.7.2软件(http://www.cytoscape.org/)，构建药味-成分-靶点网络。

1.4 蛋白质-蛋白质相互作用(PPI）网络构建及分析

使用STRING 10.0(http://string-db.oig/)工具构建麦冬及其配伍后靶点PPI网络，并进行拓扑分析和模块分析。拓扑分析采用Cytoscape 3.7.2软件进行Network Analyzer分析。以网络节点中的拓扑结构特征值度(degree)和中介中心度(betweenness centrality, BC)为指标筛选关键靶点。模块分析采用Cytoscape 3.7.2软件ClusterViz插件中的MCODE算法，设置score>2，即至少包含3条边。

1.5 通路分析

通过DAVID 6.8(https:// david.ncifcrf.gov/)数据库对上述预测得到的关键靶点信息进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路注释分析，并运用GraphPad Prism 5绘图。

2 结果

2.1 麦冬及其配伍后成分和靶点筛选

共筛选得到麦冬化学成分22个、靶点236个；黄芪化学成分和靶点分别为35、415个，麦冬与黄芪配伍共有靶点为96个；黄连化学成分和靶点分别为23、132个，麦冬与黄连配伍共有靶点为24个；山药化学成分和靶点分别为20、478个，五味子化学成分和靶点分别为112、930个，麦冬与山药、五味子配伍共有靶点为146个；丹参化学成分和靶点分别为75、769个，麦冬与丹参配伍共有靶点为82个；北沙参化学成分和靶点分别为17、181个，麦冬与北沙参配伍共有靶点为172个。

2.2 糖尿病靶点筛选

基于多个数据库共检索到糖尿病相关靶点181个，其中麦冬涉及靶点20个，占糖尿病靶点数的11.05%；麦冬与黄芪共有相关靶点13个，黄芪涉及靶点27个，分别占糖尿病靶点数的7.18%、14.91%；麦冬与黄连共有相关靶点9个，黄连涉及靶点13个，分别占糖尿病靶点数的4.97%、7.18%；麦冬与山药共有相关靶点14个，山药涉及靶点32个，分别占糖尿病靶点数的7.73%、17.68%；麦冬与五味子共有相关靶点13个，五味子涉及靶点41个，分别占糖尿病靶点数的7.18%、22.65%；麦冬与丹参共有相关靶点9个，丹参涉及靶点41个，分别占糖尿病靶点数的4.97%、22.65%；麦冬与北沙参共有相关靶点11个，北沙参涉及靶点13个，分别占糖尿病靶点数的6.08%、7.18%；麦冬与各药味配伍后，涉及靶点58个，占糖尿病靶点数的32.04%。药味-成分-靶点网络见图1。

2.3 PPI网络分析

使用STRING工具构建PPI网络，见图2。其中麦冬单味药治疗糖尿病靶点的PPI网络包括20个节点和24条边；麦冬与黄芪配伍治疗糖尿病靶点的PPI网络包括33个节点和74条边；麦冬与黄连配伍治疗糖尿病靶点的PPI网络包括24个节点和36条边；麦冬与丹参配伍治疗糖尿病靶点的PPI网络包括51个节点和259条边；麦冬与北沙参配伍治疗糖尿病靶点的PPI网络包括22个节点和33条边；麦冬与山药、五味子配伍治疗糖尿病靶点的PPI网络包括48个节点和244条边；麦冬与所有药味共同配伍后，共包括58个节点和330条边。

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