通络糖泰方治疗糖尿病周围神经病变作用机制的网络药理学和分子对接分析

doi:10.13481/j.1671-587X.20230210

摘要/Abstract

摘要：

目的利用网络药理学筛选通络糖泰方（TLTT）治疗糖尿病周围神经病变（DPN）的活性成分，预测作用靶点及信号通路，探讨其作用机制。方法采用中药系统药理学分析平台（TCMSP）收集TLTT的主要化学成分及作用靶点；利用基因卡片（Genecards）数据库检索与DPN相关的蛋白；利用STRING数据库和网络可视化软件Cytoscape3.9.1构建蛋白-蛋白互作（PPI）网络；通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）和分子对接技术对靶点进行通路富集分析及成分-靶点对接。将30只SD大鼠随机分为对照组、弥可保组和TLTT组，每组10只，给予弥可保和TLTT灌胃制备含药血清；复苏1株RSC96雪旺细胞，设置对照组、高糖模型组、弥可保组和TLTT组，采用细胞计数检测法观察各组细胞存活率，Western blotting法检测各组细胞中丝氨酸/苏氨酸激酶1（AKT1）和抑癌基因TP53蛋白表达水平。结果 TLTT治疗DPN的有效化合物成分95个，463个靶点，DPN相关蛋白 1 187个，137个药物-疾病共同靶点；基因本体论（GO）分析中生物过程、细胞组成和分子功能分别得到5 505个、466个和791个结果；KEGG分析得到253个结果，提示TLTT可能通过调节磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K-Akt）信号通路、液体剪切应力和动脉粥样硬化、晚期糖基化终末产物及其受体（AGE-RAGE）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等信号通路发挥治疗作用；分子对接分析，TLTT通过槲皮素、豆甾醇、β-谷甾醇、山柰酚和常春藤皂苷元等核心成分，作用于 AKT1、TP53、肿瘤坏死因子（TNF）和表皮生长因子受体（EGFR）等核心靶点。CCK-8法检测，与对照组比较，高糖模型组细胞存活率明显降低（P<0.05）；与高糖模型组比较，TLTT组细胞存活率明显升高（P<0.05）。Western blotting法，与对照组比较，高糖模型组细胞中AKT1蛋白表达水平明显降低（P<0.05），TP53蛋白表达水平明显升高（P<0.05）；与高糖模型组比较，TLTT组细胞中AKT1蛋白表达水平明显升高（P<0.05），TP53蛋白表达水平明显降低（P<0.05）。结论 TLTT的主要活性成分槲皮素等可能通过靶向PI3K-Akt等信号通路，促进雪旺细胞存活，升高AKT1蛋白和降低TP53蛋白表达水平，进而发挥治疗DPN的作用。

关键词: 通络糖泰方, 糖尿病周围神经病变, 网络药理学, 分子对接, 雪旺细胞

Abstract:

Objective To screen the active components of Tongluo Tangtai Power（TLTT） in the treatment of diabetic peripheral neuropathy（DPN），predict the action targets and signaling pathways by network pharmacology，and to explore its mechanism. Methods The Traditional Chinese Medicine System Pharmacological Analysis Platform （TCMSP） was used to collect the main chemical components and action targets of TLTT；Genecard Database was used to retrieve the proteins associated with DPN； the protein-protein interaction（PPI） network was constructed by STRING Database and network visualization software Cytoscape3.9.1； pathway enrichment analysis and composition-target docking were analyzed by the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） and molecular docking technique. Thirty SD rats were divided into control group， mecobalamin group， and TLTT group， and there were 10 rats in each group.The rats were given mecobalamin and TLTT by gavage to make the drug-containing serum； one stain of RSC96 Schwann cells was resuscitated；control group， high glucose model group， mecobalamin group， and TLTT group were set up；then cell counting method was used to detect the survival rates of Schwann cells in various groups； Western blotting method was used to detect the expression levels of serine/threonine kinase 1（AKT1） and tumor suppressor gene TP53 proteins in the cells in various groups. Results There were 95 active compound components and 463 targets in TLTT for the treatment of DPN， 1 187 DPN-related proteins， and 137 drug-disease common targets.The Geno Ontology（GO） analysis，including biological processes， cell composition，and molecular function） results obtained 5 505， 466， and 791 results；the KEGG analysis obtained 253 results，suggesting that TLTT may played a therapeutic role by regulating the phosphatidyl inositol 3 kinase/protein kinase B （PI3K-Akt） signaling pathway， liquid shear stress and atherosclerosis， advanced glycosylation end products and their receptors （AGE-RAGE），mitosolysis-activated protein kinase （MAPK） singling pathways and so on；the molecular docking results showed that TLTT acted on AKT1，TP53，tumor necrosis factor（TNF），epidermal growth factor receptor（EGFR），and other core targets by some core components such as quercetin，sterol，beta-sitosterol， kaempferol， ivy saponin，and so on. The CCK-8 results showed that compared with control group，the survival rate of the cells in high glucose model group was significantly decreased（P<0.05）；compared with high glucose model group，the viability of the cells in TLTT group was significantly increased （P<0.05）.The Western blotting results showed that compared with control group， the expression level of AKT1 the cells in high glucose model group was significantly decreased（P<0.05）， and the expression level of TP53 protein was significantly increased （P<0.05）；compared with high glucose model group， the expression level of AKT1 protein in the cells in TLTT group was significantly increased（P<0.05）， and the expression level of TP53 protein was significantly decreased（P<0.05）. Conclusion The main active components of TLTT， such as quercetin， may promote the survival of the Schwann cells， increase the expression level of AKT1 protein and decrease the expression level of TP53 protein by targeting PI3K-Akt and other signaling pathways， so as to play a role in the treatment of DPN.

Key words: Tongluo Tangtai Power, Diabetic peripheral neuropathy, Network pharmacology, Molecular docking, Schwann cell

中图分类号:

R285.5

李周泉,李慧,唐莹,杨莉君,姜迎宏,殷丽平. 通络糖泰方治疗糖尿病周围神经病变作用机制的网络药理学和分子对接分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 341-350.

Zhouquan LI,Hui LI,Ying TANG,Lijun YANG,Yinghong JIANG,Lipin YIN. Network pharmacology and molecular docking analysis on mechanism of Tongluo Tangtai Power in treatment of diabetic peripheral neuropathy[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2023, 49(2): 341-350.

图/表 12

图1

图2

图3

图4

图5

表1

图6

图7

图8

图9

表2

图10

参考文献 33

1	TESFAYE S， BOULTON A J， DYCK P J，et al ．Diabetic neuropathies：update on definitions，diagnostic criteria，estimation of severity，and treatments［J］．Diabetes Care，2010，33（10）：2285-2293.
2	SHIN J Y， ROH S G， SHARAF B，et al.Risk of major limb amputation in diabetic foot ulcer and accompanying disease：a meta-analysis［J］.J Plast Reconstr Aesthet Surg，2017；70（12）：1681-1688.
3	VITKINA TK， NARRES M， CLAESSEN H，et al.Incidence of lower extremity amputation in the diabetic compared to the non-diabetic population：a systematic review protocol［J］.Syst Rev，2015，4（1）：74.
4	KIM H， KIM J J， YOON Y S.Emerging therapy for diabetic neuropathy：cell therapy targeting vessels and nerves［J］.Endocr Metab Immune Disord Drug Targets，2012，12（2）：168-178.
5	ZHOU J Y， ZHANG Z， QIAN G S.Mesenchymal stem cells to treat diabetic neuropathy：a long and strenuous way from bench to the clinic［J］.Cell Death Discov，2016，2：16055.
6	MAHMOOD D， SINGH B K， AKHTAR M.Diabetic neuropathy： therapies on the horizon.［J］.J Pharm Pharmacol，2009，61（9）：1137-1145.
7	JAVED S， ALAM U， MALIK R A.Treating diabetic neuropathy：present strategies and emerging solutions［J］.Rev Diabet Stud，2015，12（1/2）：63-83.
8	MALIK R A.Why are there no good treatments for diabetic neuropathy？［J］.Lancet Diabetes Endocrinol，2014，2（8）：607-609.
9	QUATTRINI C， TAVAKOLI M， JEZIORSKA M，et al.Surrogate markers of small fiber damage in human diabetic neuropathy［J］.Diabetes，2007，56（8）：2148-2154.
10	刘志华，孙晓波.网络药理学：中医药现代化的新机遇［J］.药学学报，2012，47（6）：696-703．
11	RU J L， LI P， WANG J N，et al.TCMSP：a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines［J］. J Cheminform，2014，6（1）：13.
12	ÇAKICI N， FAKKEL T M， VAN NECK J W，et al.Systematic review of treatments for diabetic peripheral neuropathy［J］.Diabet Med，2016，33（11）：1466-1476.
13	郭立新.2021年糖尿病领域年度重大进展回顾［J］.中华糖尿病杂志，2022，14（1）：1-8.
14	GORDOIS A， SCUFFHAM P， SHEARER A，et al.The health care costs of diabetic peripheral neuropathy in the US［J］.Diabetes Care，2003，26（6）：1790-1795.
15	ANG L， JAISWAL M， MARTIN C，et al.Glucose control and diabetic neuropathy：lessons from recent large clinical trials［J］.curr diab rep，2014，14（9）：528-7344.
16	DZIEMIDOK P， SZCZESNIAK G， KOSTRZEWA-ZABLOCKA E，et al.Current glycaemic control has no impact on the advancement of diabetic neuropathy［J］.Ann Agric Environ Med，2012，19（4）：742-745.
17	SMITH A G， RUSSELL J， FELDMAN E L，et al.Lifestyle intervention for pre-diabetic neuropathy［J］.Diabetes Care，2006，29（6）：1294-1299.
18	WANG Q， GUO Z L， YU Y B，et al.Two-point discrimination predicts pain relief after lower limb nerve decompression for painful diabetic peripheral neuropathy［J］.Plast Reconstr Surg，2018，141（3）：397e-403e.
19	JAVED S， PETROPOULOS I N， ALAM U，et al.Treatment of painful diabetic neuropathy［J］.J Assoc Physicians India，2014，6（1）：381-382.
20	赵宏贺，王丽，于世家.基于网络药理学及分子对接探究木丹颗粒治疗糖尿病周围神经病变分子机制研究［J］.中医临床研究，2021，13（25）：1-7.
21	邢琪昌，陈佳，刘征，等.当归四逆汤治疗糖尿病周围神经病变靶点预测和机制探讨［J］.中国中医药信息杂志，2020，27（6）：101-105.
22	衡先培.通络糖泰治疗非胰岛素依赖性糖尿病性周围神经病变的临床研究：附：129例病例报告［J］.成都中医药大学学报，1999，22（2）：11-13.
23	张海生.通络糖泰方对糖尿病周围神经病变大鼠血清C反应蛋白水平及神经功能的影响［D］.成都：成都中医药大学，2006.
24	王凡雅.通络糖泰方对实验性糖尿病周围神经病变大鼠神经功能的影响及作用机理的探讨［D］.成都：成都中医药大学，2009.
25	段金娜.通络糖泰方对实验性糖尿病周围神经病变大鼠JNK信号转导通路的影响及机制研究［D］.成都：成都中医药大学，2015.
26	汪帅，孙宇，李春梅，等.豆甾醇的研究进展概述［J］.中国药业，2019，28（23）：96-98.
27	刘威良，姬昱，黄艾祥.β-谷甾醇的研究及开发进展［J］.农产品加工，2019，1（1）：77-79，82.
28	王宝江，张家英，李丹，等.槲皮素对糖尿病性周围神经病变治疗的实验研究［J］.中国医药导报，2008，5（14）：18-20.
29	吴巧敏，卢笑，倪海祥.山奈酚防治2型糖尿病研究进展［J］.浙江中西医结合杂志，2017，27（4）：344-349.
30	邢颖，王雪，何忠梅，等.常春藤皂苷元的研究进展［J］.中国实验方剂学杂志，2017，23（22）：226-234.
31	OZA M J， KULKARNI Y A.Formononetin ameliorates diabetic neuropathy by increasing expression of SIRT1 and NGF ［J］. Chem Biodivers， 2020，17（6）： e2000162.
32	杨宇，胥学冰，蒋殿宇，等.异鼠李素通过调控NF-κB通路发挥镇痛作用［J］.第三军医大学学报，2021，43（14）：1366-1371.
33	SUBEDI L， LEE J H， GAIRE B，et al.Sulforaphane inhibits MGO-AGE-mediated neuroinflammation by suppressing NF-kB，MAPK， and AGE-RAGE signaling pathways in microglial cells［J］.Antioxidants （Basel），2020，9（9）：792.

Molecular number	Compound	Degree	Medical herb
MOL000098	Quercetin	464	Radix cyathulae，Astragalus membranaceus
MOL008583	β-sitosterol	233	Cortex lycii，Radix paeoniae rubra，Angelica sinensis，Scrophulariae，Radix cyathulae
MOL000449	Stigmasterol	127	Angelica sinensi，Radix paeoniae rubra，Cortex lycii
MOL000378	7-O-methylisomucronulatol	91	Astragalus membranaceus
MOL000296	Hederagenin	74	Astragalus membranaceu，Cortex lycii
MOL000422	Kaempferol	64	Astragalus membranaceus
MOL002222	Sugiol	53	Cortex lyci，Scrophulariae
MOL000392	Formononetin	40	Astragalus membranaceus
MOL000354	Isorhamnetin	38	Astragalus membranaceus
MOL002714	Baicalein	38	Radix paeoniae rubra

Group	Activity	Survival rate(η/%)
Control	0.99±0.02	100.00±0.00
High glucose model	0.66±0.02^*	67.23±0.04
TLTT	0.82±0.01^Δ	83.01±0.02
MKB	0.74±0.03	74.92±0.01

[1]	宫玉霜,付业繁,许会静,郭健,相琳,胡睿,樊睿,王捷,李淼,孙美艳. 温补脾肾经验方治疗视神经脊髓炎谱系疾病作用机制的网络药理学分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 261-271.
[2]	汪洺卉,刘墨祎,王鹤霖,李迎,汪香君,惠赫童,范馨元,王添琦,刘丽梅. 基于锦灯笼对白血病作用机制的网络药理学和分子对接技术的生物信息学分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 74-83.
[3]	付少杰,苏森森,陈奕颖,许钟镐. 基于参芪地黄汤治疗膜性肾病作用机制的网络药理学和分子对接技术分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(6): 1518-1527.
[4]	李妍,侯月,牟星蔚,刘冰清,万红,刘畅,夏薇. 北五味子在胸主动脉瘤发生发展中作用机制的网络药理学和分子对接技术分析[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(2): 414-425.
[5]	张鹏程, 冷向阳, 路博丞, 张远超, 王英, 王旭凯. 鹿茸多肽联合GDNF基因修饰的雪旺细胞对Aβ_25-35诱导脊髓神经元凋亡的保护作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(06): 1190-1193.
[6]	治丁铭, 隋殿军, 岂蕊, 苗永迪, 韩冬, 娄石磊, 邱悦, 孙聪. 基于网络药理学探讨葛根治疗高脂蛋白血症的潜在作用靶点[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(04): 724-730.
[7]	路博丞, 冷向阳, 张鹏程, 王英, 王旭凯. 鹿茸多肽联合GDNF基因修饰的雪旺细胞对人骨髓间质干细胞体外增殖的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(06): 1125-1129.
[8]	宋媛媛, 陈香润, 吕欣, 于清香, 王瑞, 高春时, 任明, 李波. 间充质干细胞对糖尿病相关病变治疗作用的研究进展[J]. 吉林大学学报(医学版), 2017, 43(03): 656-658.
[9]	夏海坚, CHEN Qiao, BO Xuenong, 孙晓川, 钟东, 夏永智. 大鼠原代背根神经元和雪旺细胞在随机及有序排列聚甲基丙烯酸甲酯电纺纳米纤维上共培养的形态学[J]. 吉林大学学报(医学版), 2016, 42(01): 1-6.