曾佑燕,李欣穎,周 莉,陳鍇嫻,李 博
廣東藥科大學,廣東省代謝病中西醫(yī)結合研究中心(中醫(yī)藥研究所),廣東 廣州 510006
糖尿病足(diabetic foot,DF)又名“脫疽”,是一種常見于糖尿病足部的并發(fā)癥,其具有神經病變、循環(huán)障礙、慢性潰瘍和易感染等病理特征[1-2]。國際糖尿病聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全球有4 000 萬~6 000萬糖尿病患者存在足部病變現(xiàn)象,其中約15%的患者被界定為DF 風險人群,5%的患者正經歷DF病痛折磨[3]。DF 病程長且預后差,患者后期大多表現(xiàn)為足部嚴重感染,最終導致截肢等嚴重臨床事件[4-6]。在我國,關于DF 的描述最早見于《黃帝內經》:“發(fā)于足指,名脫癰。其狀赤黑,死不治;不赤黑,不死。不衰,急斬之,不則死矣”[7]。
現(xiàn)階段DF 的臨床治療主要借助西醫(yī)療法,常用治療手段包括控制血糖、使用抗生素進行局部抗感染治療、使用止痛藥緩解患者疼痛等;此外,還可借助外科手術進行足部清創(chuàng)處理或血管修復;利用輔助理療促進血液循環(huán)、使用足部矯形器具對病患足部進行固定等[8-9]。上述療法雖然取得了一定進展,但仍存在諸多缺陷。長期使用抗生素易產生耐藥性及不良反應,導致病情反復無法治愈;手術干預雖能切除壞死組織,但治療方式繁雜且患者術后恢復時間長;使用足部矯形器等傷口管理措施雖能提高療效,但費用高昂且患者日常佩戴有諸多不便[10-11]。相比西醫(yī)重視器質治療,中醫(yī)則更強調通過整體調理而達到治療疾病的目的,其在治療DF 方面歷史悠久且療效顯著。
中醫(yī)藥治療DF 的歷史最早記載于華佗的《神醫(yī)秘傳》:“內服藥用金銀花三兩,元參三兩,當歸二兩,甘草一兩,水煎服”主治熱毒熾盛之脫疽[12];明代薛己的《外科樞要》中提到“脫疽…色赤作痛者,元氣虛而濕毒壅盛也…再用十全大補湯、加減八味丸。色黯不痛者,腎氣敗而虛火盛也?!逼渲鲝堄醚a益氣血的方法治療DF。發(fā)展至今,中醫(yī)藥在治療DF 方面體系已較完善且用藥方式更為多樣[13],但中藥成分繁雜所導致的肝毒性等毒副作用仍給臨床用藥及患者帶來困擾。藥食同源理論最早見于《黃帝內經·太素》:“空腹食之為食物,患者食之為藥物”,相比傳統(tǒng)中藥,藥食同源類中藥具備更高的安全性,是中醫(yī)“治未病”理念的重要承載[14-16]。隨著《“健康中國2023”規(guī)劃綱要》的提出,源自中醫(yī)藥傳統(tǒng)文化的藥食同源理念在預防疾病方面的應用備受關注,已有研究表明,該類中藥在防治諸如糖尿病等重大慢病方面具有獨特優(yōu)勢[17]。藥食同源類中藥藥性溫平,具有平補正氣、不良反應小、作用機制廣等特點,大多可作為日常飲食調理,用于疾病的長期防治[18-19]。針對DF 患者通常存在的營養(yǎng)不良和代謝紊亂等問題,引入兼具藥物療效性及食品安全性的藥食同源類中藥將具有更大的臨床治療優(yōu)勢。
基于此,本研究采用多維數(shù)據(jù)挖掘歸納藥食同源類中藥治療DF 的用藥規(guī)律,篩選得到其核心中藥;借助網(wǎng)絡藥理學分析核心中藥在治療DF 中的關鍵靶點及相關信號通路,基于分子對接及動力學模擬等技術,進一步探究核心中藥所含關鍵成分與DF 疾病靶點的結合模式與穩(wěn)定性,闡明藥食同源類核心中藥治療DF 的潛在分子機制;獲得潛在的治療DF 的藥食同源類中藥新組方,為后續(xù)開發(fā)具有改善DF 作用的藥膳療法及保健品提供指導和啟示。
1.1.1 數(shù)據(jù)來源 檢索中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫和中國生物醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)庫從建庫至2023 年4 月治療DF 的相關臨床文獻,通過主題詞“糖尿病足”或“脫疽”結合關鍵詞“中藥”“中醫(yī)藥”或“方藥”+“臨床療效”進行檢索,建立DF 方藥數(shù)據(jù)庫(圖1)。從國家衛(wèi)生健康委員會公布的《既是食品又是藥品的物品名單》提取藥食同源類中藥[20]。
圖1 藥食同源類中藥檢索流程Fig. 1 Retrieval process for medicinal and food homologous traditional Chinese medicines (TCMs)
1.1.2 納入與排除標準 納入標準:(1)文獻中DF 符合《中國糖尿病足診治指南(2020)》診斷標準;(2)文獻含有治療DF 的臨床觀察、隨機對照試驗;(3)文獻包含使用中藥治療的病例數(shù)≥15;(4)文獻包含方劑組成完整;(5)重復文獻保留最新發(fā)表的[21]。
排除標準:(1)文獻中DF 不符合《中國糖尿病足診治指南(2020)》診斷標準;(2)文獻僅含動物實驗或細胞實驗;(3)文獻類型為個案或學術會議論文;(4)文獻展示的臨床療效不顯著或無效;(5)文獻僅使用單味中藥或單體藥物治療。
1.1.3 中藥名規(guī)范及DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫建立DF 方藥數(shù)據(jù)庫中的中藥名及110 味藥食同源類中藥名參照《中國藥典》2020 年版和《中華本草》進行命名標準化處理[22-23]。如“山萸肉”規(guī)范為“山茱萸”,“當歸尾”“全當歸”規(guī)范為“當歸”,“公英”規(guī)范為“蒲公英”等。取處理后的DF 方藥數(shù)據(jù)庫與藥食同源類中藥共有組分,建立DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫。
1.1.4 DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫用藥規(guī)律分析 通過中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)對DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫進行頻次、四氣五味、歸經功效分析;通過IBM SPSS Modeler 及IBM SPSS Statistics 軟件進行關聯(lián)規(guī)則及聚類分析[24]。其中,關聯(lián)規(guī)則支持度設置為5%,置信度設置為60%,篩選核心用藥組合并繪制關聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡圖;聚類分析時選取頻數(shù)排名前20 的藥食同源類中藥進行分析,綜合藥物頻次、性味功效、關聯(lián)規(guī)則和聚類分析結果篩選出治療DF 藥食同源類核心中藥。
1.2.1 治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分與疾病靶點數(shù)據(jù)集建立 通過中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP)及草藥-中醫(yī)證候-西醫(yī)癥狀-成分-靶標-疾病關聯(lián)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫(SymMap)檢索治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分[25]。篩選標準設定為口服生物利用度(oral bioavailability,OB)≥30%、類藥性(drug-like properties,DL)≥0.18,合并去重得到活性成分集。將活性成分輸入SwissTarget Prediction 數(shù)據(jù)庫,篩選條件設定物種為“Homo sapiens”,Probability>0,得到活性成分所對應的疾病靶點數(shù)據(jù)集。將治療DF 藥食同源類核心中藥及其包含的活性成分以及活性成分所對應的疾病靶點導入Cytoscape 軟件,構建“DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-疾病靶點”網(wǎng)絡關系圖。
她帶著四位少年走到驛外,榆樹下月影如藻,積雪空明,抬頭看去,空中流霜,明月繁星,群山四圍,黃梁村傳來第一陣喔喔雞鳴。
1.2.2 DF 疾病靶點集建立及“治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點”網(wǎng)絡構建 在DisGeNET、Genecards、TTD、OMIM 和DrugBank中,以“diabetic ulcer”和“diabetic foot”為關鍵詞進行檢索,合并去重后得到DF 疾病靶點數(shù)據(jù)集。將“1.2.1”項中獲取的治療DF 藥食同源類核心中藥活性成分作用靶點和DF 疾病靶點取交集,得到藥食同源類核心中藥治療DF 的作用靶點。將治療DF 藥食同源類核心中藥、活性成分以及DF 作用靶點導入Cytoscape 軟件,構建“治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點”網(wǎng)絡。
1.2.3 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點蛋白質互作(protein-protein interaction,PPI)網(wǎng)絡構建將藥食同源類核心中藥治療DF 的作用靶點導入String 數(shù)據(jù)庫,選擇物種為“Homo sapiens”,條件設為“隱藏網(wǎng)絡中未連接的節(jié)點(hide disconnected nodes in the network)”和“最低相互作用分數(shù)(minimum required interaction score)為0.9”進行篩選,將結果導入Cytoscape 構建PPI 網(wǎng)絡,按“度(degree)>70”篩選作用靶點。
1.2.4 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點基因本體(gene ontology,GO)功能和京都基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析 利用DAVID 對DF 藥食同源類核心中藥作用靶點進行GO 功能及KEGG 通路富集分析,GO 分析包含生物過程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)和細胞組成(cell component,CC)3 個部分。GO 分析和KEGG 信號通路富集分析設置物種為“Homo sapiens”,設定P<0.05,P值排名前20 的條目以圖形展示。
從PubChem 網(wǎng)站下載蛋白基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9,PBD ID:6ESM)和氧化物酶體增殖物激活受體 γ(peroxisome proliferator activated receptor γ,PPARγ,PDB ID:5YCP)的3D 文件,使用Discovery Studio(DS)軟件的分子對接模塊,將6ESM、5YCP 復合物中的原配體取出并重新對接回原蛋白,即執(zhí)行重對接(redock)程序,以評價其對接準確性。從PubChem網(wǎng)站中下載槲皮素和β-谷甾醇小分子的3D 結構,利用DS 處理配體,將其與MMP9、PPARγ 分別執(zhí)行對接命令,評估其結合能力,取得分最高的對接構象用PyMOL 軟件作圖分析。
將對接后得到的蛋白-配體復合物結構轉換處理為相應的拓撲文件,在Gromacs 中采用最陡下降能量最小化算法,使用小于1 000 kJ/mol 的最小化力,步數(shù)被限制在50 000 步內,進行能量最小化。再進行體系預平衡,使用Berendsen 方法將系統(tǒng)溫度置于300 K 下,設置步長為2 fs,進行20 ns 時長的分子動力學模擬,評估其結合的穩(wěn)定性。
2.1.1 DF 藥食同源類中藥數(shù)據(jù)庫及頻次、四氣五味、歸經功效分析 經系統(tǒng)檢索整理文獻后,共錄入治療DF 的相關中藥方劑635 條,整理去重后,保留方劑586 條。將方劑包含的中藥名標準化處理后,挑選保留含有藥食同源類中藥的方劑521 條,共含有49 味藥食同源類中藥,共出現(xiàn)1 356 次,其中頻次≥18 共有16 味中藥(表1)。由四氣五味、歸經功效分析可知,篩選得到的藥食同源類中藥四氣以溫為主,五味以甘為主、歸經以脾經為主,而頻次排名前2 的功效類別分別為補虛類與清熱類(圖2)。
表1 用藥頻次分布 (頻次≥18)Table 1 Distribution of drug use frequency (frequency ≥ 18)
圖2 四氣、五味、歸經分布雷達圖Fig. 2 Radar maps of distribution of four qi, five flavors and meridian tropism
2.1.2 治療DF 藥食同源類中藥關聯(lián)規(guī)則分析 對DF 藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫進行關聯(lián)規(guī)則分析,得到頻數(shù)≥40 的藥物組合共28 個,強連接組合中頻數(shù)排名前5 的藥物組合依次是當歸-黃芪、當歸-甘草、當歸-金銀花、當歸-桃仁和黃芪-甘草(圖3)。按照支持度≥5%篩選得到18 個核心藥物組合(表2)。
表2 18 個核心藥物組合 (支持度≥5%)Table 2 18 core drug combinations (support degree ≥ 5%)
圖3 關聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡圖Fig. 3 Network diagram of association rule
2.1.3 治療DF 藥食同源類中藥聚類分析 對DF藥食同源中藥數(shù)據(jù)庫進行聚類分析,距離≥13 以上的高頻藥物可分為兩大類:第1 大類為重點選藥:山藥、蒲公英、山茱萸、茯苓、黨參、干姜、黃精、葛根等。第2 大類為辨證選藥,又可以分為4 小類,分別是第1 小類:白芷;第2 小類:金銀花、甘草;第3 小類:桃仁;第4 小類:當歸、黃芪(圖4)。綜合以上藥物頻次、性味功效、關聯(lián)規(guī)則和聚類分析結果,篩選得到當歸、黃芪、金銀花、甘草和桃仁為治療DF 的藥食同源類核心中藥。
圖4 DF 藥食同源類中藥聚類分析 (頻次≥14)Fig. 4 Cluster analysis of medicinal food homology TCMs of DF (frequency ≥ 14)
圖5 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-疾病靶點”網(wǎng)絡圖Fig. 5 Network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-disease target”
2.2.2 DF 疾病靶點數(shù)據(jù)庫 通過在DisGeNET 等數(shù)據(jù)庫檢索去重后,共獲得DF 疾病靶點838 個。比對治療DF 藥食同源類核心中藥所對應的疾病靶點與DF 疾病靶點,獲得共有靶點187 個(圖6-A),DF 疾病靶點與5 味藥食同源類核心中藥靶點共有40 個相同靶點(圖6-B),分別是PPARγ、褪黑激素受體1B(melatonin receptor 1B,MTNR1B)、PTPN1、醛酮還原酶1 成員B1(aldo-keto reductase family 1 member B,AKR1B1)、AKT 絲氨酸/蘇氨酸激酶1(AKT serine/threonine kinase 1,AKT1)、前列腺素-內過氧化物合酶 2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2,PTGS2)、絲氨酸蛋白E 成員1(serpin family E member 1,SERPINE1)、維生素D 受體(vitamin D receptor,VDR)和MMP9 等,其是5 味藥食同源類核心中藥針對DF 的共同作用靶點。
圖6 Venn 圖Fig. 6 Venn diagram
2.2.3 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點”圖及PPI 網(wǎng)絡模型 基于治療DF 藥食同源類核心中藥、活性成分及對應的DF 基因靶點構建的網(wǎng)絡圖顯示,其共包含6 108 條邊和382 個節(jié)點,按關聯(lián)度排名前 10 的 DF 相關靶點有CYP19A1、PTPN1、ESR1、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)、AKR1B1和前列腺素-內過氧化物合酶 1(prostaglandinendoperoxide synthase 1,PTGS1)等。對應的活性成分有β-谷甾醇、谷甾醇、芒柄花黃素、黃連素、槲皮素等(圖7、表3)?;谏鲜龉灿邪悬c繪制PPI網(wǎng)絡圖可知,187 個共有靶點網(wǎng)絡中包含21 924 條邊,其中“degree>70”的靶點共計24 個,包括腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)、AKT1、血管內皮生長因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)、SRC 原癌基因(SRC protooncogene,SRC)、腫瘤蛋白P53(tumor protein p53,TP53)、PPARγ、EGFR、信號轉導和轉錄激活劑3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)和MMP9 等,其為藥食同源類核心中藥治療DF 的核心作用靶點(圖8)。對比圖7 和圖8 的結果表明,相對應核心中藥活性成分數(shù)目排名靠前的靶點與PPI 網(wǎng)絡中關聯(lián)度排名靠前的靶點并不相同,這主要源于兩者關聯(lián)度的統(tǒng)計方式并不相同。相比于所對應活性成分的數(shù)目,靶點間的連接更能體現(xiàn)其在DF 治療中重要性,關聯(lián)度更高的靶點表明其處在靶點網(wǎng)絡的核心位置。
表3 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點”中關聯(lián)度前10 靶點及其活性成分Table 3 Top ten related targets in network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-DF target” and their corresponding active ingredients
圖7 “治療DF 藥食同源類核心中藥-活性成分-DF 靶點”網(wǎng)絡圖Fig. 7 Network diagram of “core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF-active ingredient-DF target”
圖8 PPI 網(wǎng)絡圖Fig. 8 PPI network diagram
2.2.4 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點GO功能及KEGG 通路富集分析 對治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點進行GO 功能富集分析,共篩選得到868 個條目,其中BP 654 個、MF 143 個、CC 71 個(圖9)。在P值排名前20 的條目中,BP主要涉及對脂多糖的反應、炎癥反應、對缺氧的反應、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)級聯(lián)的積極調節(jié)、血管生成的正向調節(jié)、細胞增殖積極調節(jié)等;CC 主要包括質膜、細胞外區(qū)域、細胞質、受體復合物、胞漿等;MF 主要涉及酶結合、蛋白激酶活性、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)結合、胰島素受體底物結合、血紅素結合等(圖10)。
圖9 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點GO 分析餅圖Fig. 9 Pie chart of GO analysis of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF
圖10 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點GO 富集分析Fig. 10 GO enrichment analysis of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF
KEGG 信號通路分析共富集到168 條,P值排名前20 的條目主要涉及糖尿病并發(fā)癥中的高級糖基化終末產物-受體(advanced glycation end products,AGE-RAGE)信號通路、脂質和動脈粥樣硬化、缺氧反應因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)信號通路、胰島素抵抗、MAPK 信號通路、內分泌抵抗、糖尿病性心肌病和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)信號通路等,表明藥食同源類核心中藥主要通過調節(jié)上述多條通路發(fā)揮治療DF 作用(圖11)。
圖11 治療DF 藥食同源類核心中藥作用靶點KEGG 通路圖Fig. 11 KEGG pathway diagram of target of core medicinal and food homology TCMs in treatment of DF
通過對PPI 網(wǎng)絡中24 個核心靶點分別進行文獻檢索后發(fā)現(xiàn),抑制MMP9 活性或激活PPARγ 活性能夠顯著提升DF 療效[26-27]。同時,高分辨率的“抑制劑+MMP9”和“激動劑+PPARγ”配體復合物晶體結構也已被解析報道,使基于這2 個靶點的分子作用模式分析成為可能[28-29]。此外,通過檢索分析MMP9 和PPARγ 在治療DF 藥食同源類核心中藥中所對應活性成分,最終篩選得到槲皮素和β-谷甾醇分別為MMP9 和PPARγ 所對應的關鍵成分(表4)。
表4 PPARγ 和MMP9 對應活性成分分析Table 4 Analysis of corresponding active components of PPARγ and MMP9
借助分子對接和動力學模擬對其結合模式與結合穩(wěn)定性進行研究。MMP9 及PPARγ 蛋白復合物中配體重新對接結果表明,對接后構象與原始構象的均方根偏差值(root mean square error,RMSD)分別為1.081 與0.806,證明該對接方案能夠較為準確地復現(xiàn)蛋白-配體結合模式,可用于進一步對接分析(圖12-A、D)。MMP9 及PPARγ 與自身原配體陽性化合物的結合打分值分別為156.28 和126.42,而與其對應的關鍵成分槲皮素及β-谷甾醇的結合打分值分別為150.73 和110.80,且槲皮素和β-谷甾醇與MMP9 及PPARγ 的結合位點與靶點原配體陽性化合物類似,表明其具有與原配體相當?shù)慕Y合能力和生物學活性(圖12)。
圖12 潛在靶點與陽性化合物和活性成分的分子對接Fig. 12 Molecular docking of potential targets with their positive compounds and active ingredients
為了檢驗關鍵成分與核心靶點結合構象的穩(wěn)定性,利用分子動力學模擬對分子對接后的構象進行評價。結果表明,槲皮素和β-谷甾醇與其對應的MMP9 及PPARγ 結合構象波動情況隨時間變化不大,其與蛋白自身原配體陽性化合物結合穩(wěn)定性相當,RMSD 波動均小于0.4 nm(圖13)。上述結果證明,治療DF 藥食同源類核心中藥關鍵成分與其對應靶點具有較好的結合能力,且能形成較為穩(wěn)定的結合復合物。
圖13 對接后復合物的分子動力學模擬Fig. 13 Molecular dynamics simulation of post-docking complex
DF 臨床療效的提升仍面臨病理機制復雜、創(chuàng)面愈合困難和感染風險高等難題,中醫(yī)藥依托整體觀念理論指導,在對DF 施以局部治療的同時,也更加注重整體用藥來全面調理患者的身體。其中,藥食同源類中藥兼具更高的安全性及更好的膳食營養(yǎng),其在改善DF 方面具有廣闊的應用前景。
本研究對用于DF 治療的藥食同源類中藥進行數(shù)據(jù)挖掘分析,證明其主要以補虛類、清熱解毒類和活血化瘀類藥物為主,這與DF 氣血凝滯、經脈阻塞的病因,以溫陽散寒、活血通絡、補氣養(yǎng)血為主的治法相印證。在性味分析中,甘味頻次最多,現(xiàn)代藥理學已經證實,甘味藥可以通過不同作用靶點起到降血糖的作用,符合DF 的治則。
藥物關聯(lián)分析結果證實,當歸-黃芪、當歸-金銀花、當歸-桃仁、當歸-甘草為治療DF 藥食同源類中藥中強關聯(lián)性的4 組藥對。當歸甘辛溫,歸肝、心、脾經,有補血通脈之效;黃芪甘微溫,歸脾、肺經,有補氣固表、托毒排膿之效;金銀花甘寒,歸肺、心、胃經,有清熱解毒、消炎退腫之效;桃仁甘苦平,歸心、肝、大腸經,有活血祛瘀之效;甘草甘平,歸心、肺、脾、胃經,有緩急止痛、清熱解毒、調和諸藥之功效。其中,當歸配伍各種不同功效的中藥可以發(fā)揮協(xié)同增效和功效擴展的作用:當歸-黃芪藥對具有補虛功效,兩藥合用一走一守共奏補氣生血、扶正托毒之功效,尤其適用于久病,素體氣血虛之瘡瘍類疾病患者[30]。當歸與桃仁配伍多見于葉天士醫(yī)案,其治療病機包括血絡痹阻、氣血不調、脈絡瘀阻等,符合DF 虛、瘀的基本病機。本研究中藥食同源類中藥聚類分析得到的辨證選藥4 個小類,分別具有消腫止痛、清熱解毒、活血化瘀和益氣補虛等功效,符合中醫(yī)藥治療DF 的化瘀止痛、清化濕毒、祛瘀通絡、益氣通脈的治法。綜合藥物頻次、性味功效、關聯(lián)規(guī)則和聚類分析的結果篩選出頻率排名前5 且功效配伍能起到協(xié)同增效作用的的當歸、黃芪、金銀花、甘草和桃仁為藥食同源類核心中藥。
對上述核心藥物的潛在作用機制研究發(fā)現(xiàn),其涉及的信號通路囊括了AGE-RAGE、HIF-1 和MAPK 等,研究表明,通過這些通路可以產生抗炎癥、抗缺氧及促進血管生成等生理學功能,協(xié)同實現(xiàn)對DF 的治療[31-32]。進一步分析核心藥物成分及對應靶點,發(fā)現(xiàn)其頻次靠前的活性成分包括槲皮素、異鼠李素、山柰酚和β-谷甾醇等,作用核心靶點主要為TNF、AKT1、PPARγ 和MMP9 等。
前期研究證實,MMP9 抑制劑和PPARγ 激動劑在DF 治療方面潛力巨大。當MMP9 活性被抑制時,細胞外基質降解變少,傷口能更快愈合;而PPARγ 激動劑常被用作胰島素增敏劑,其能顯著降低2 型糖尿病患者的血糖和脂肪酸水平,從而加速傷口愈合[33]。在頻次排名靠前的活性成分中,槲皮素具有較強抗炎、抗氧化作用,其可促進巨噬細胞表型從M1 型向M2 型極化,從而調控病灶炎癥微環(huán)境,其還可通過減少核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)和激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)的結合或減少MMP9 啟動子的反式激活來實現(xiàn)下調MMP9 的表達,從而加快傷口愈合;而β-谷甾醇則能顯著增加血清胰島素水平,從而降低高血糖大鼠的血糖和糖化血紅蛋白和一氧化氮水平。此外,研究表明β-谷甾醇還可增加胰島素靶組織上PPARγ和胰島素反應性的葡萄糖轉運蛋白 4(glucose transporter,GLUT4)的蛋白表達,從而達到降低血糖功效[34-37]。上述研究表明,槲皮素會通過減少NFκB 和AP-1 的結合從而下調MMP9 在體內發(fā)揮抗炎、抗氧化等作用,從而促進DF 恢復;而β-谷甾醇則主要通過上調PPARγ 來改善胰島素敏感,從而降低血糖及脂肪水平,促進DF 恢復。分子對接及動力學模擬結果進一步證明,MMP9 和PPARγ 分別與槲皮素和β-谷甾醇具有良好結合活性及結合穩(wěn)定性,其與靶點原配體陽性化合物具有相類似的結合位點和結合能力,提示其與該類靶點配體具有相同的抑制及激活生物學功效。
在基于用藥規(guī)律分析篩選得出的5 味DF 藥食同源類核心中藥中,同時包含關鍵活性成分槲皮素和β-谷甾醇的有當歸、黃芪、金銀花、甘草。盡管當歸早在2014 年版《按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材物質目錄管理辦法(征求意見稿)》就被收錄,但其同時也規(guī)定了當歸使用量應≤3 g/d;而在2019 年《關于當歸等6 種新增按照傳統(tǒng)既是食品又是中藥材的物質公告》中則指出,當歸僅適宜作為香辛料和調味品使用;且當歸服用過多易導致上火、胃腸不適和身體過敏等問題,因此不宜作為藥膳組方長期使用。反觀黃芪補而不膩,具益氣養(yǎng)陰、斂瘡生肌之功;金銀花性甘寒,主治癰瘍腫毒,有清熱解毒之功;甘草甘緩護胃、調和諸藥,可緩解金銀花甘寒對脾胃的影響,3 藥相輔相成,可組為“黃芪-金銀花-甘草”藥膳新方,其藥性多溫平,蛋白質與煙酸含量豐富,在發(fā)揮藥效的同時可為DF 患者提供藥膳營養(yǎng),長期使用有望顯著提升DF 臨床療效[38];其與諸如抗生素、外科手術等臨床DF 治療方案相結合,亦可達到減少藥物用量,調節(jié)全身氣血,加快患者恢復健康之功效。
本研究通過運用數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡藥理學和分子對接及動力學模擬等多維數(shù)據(jù)分析方法,對藥食同源類中藥治療DF 的用藥規(guī)律進行總結,并對這些中藥的分子作用機制進行深入研究,得出核心藥物所包含的槲皮素、β-谷甾醇可分別與MMP9、PPARγ靶向結合,通過影響AGE-RAGE 和HIF-1 等信號通路協(xié)同治療DF;基于此,進一步擬定了治療DF的藥膳新組方“黃芪-金銀花-甘草”,以期為針對DF的藥食同源類新產品開發(fā)奠定基礎。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突