CJLIS (Traditional Chinese Medicine)
基于网络药理学探讨半夏泻心汤治疗糖尿病胃轻瘫胃排空延迟的作用机制
1,2，崔国良 1,2，冯小可 1,2，谢立群 1,2*
1.南京医科大学第一附属医院，江苏 南京 210029；2.南京医科大学中西医结合研究所，江苏 南京 210029
摘要：目的 基于网络药理学方法分析半夏泻心汤的关键活性成分治疗糖尿病胃轻瘫（DGP）胃排空延迟的作用机制。方法 利用中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）获取半夏泻心汤的主要活性成分及其对应的作用靶点，在人类基因数据库（GeneCards）中搜索 DGP 胃排空延迟相关的靶点，利用 Cytoscape3.7.1 软件构建中药活性成分-靶点网络，运用 STRING 数据库构建蛋白相互作用（PPI）网络，利用 DAVID6.8 在线工具进行靶点的 GO 功能富集和 KEGG 通路富集分析。结果 筛选出半夏泻心汤复方中的 152 个活性成分，作用于 108 个靶点，其中关键靶点 21 个，包括 AKT1、ESR1 和 STAT3 等。GO功能分析共获得 392 条富集结果，其中，生物过程主要涉及对药物的反应，对凋亡、蛋白磷酸化和基因表达的调控等 299 条；分子功能涉及酶结合、蛋白结合、细胞因子活性等 37 条；细胞组分涉及细胞质、细胞外区域、线粒体和细胞核等 56 条。KEGG 分析结果显示，TNF、HIF-1 和 PI3K-Akt 等信号通路与半夏泻心汤治疗 DGP 胃排空延迟密切相关。结论 本研究初步揭示半夏泻心汤治疗 DGP 胃排空延迟是多成分、多靶点和整体调节的复杂过程，为后续研究提供新的理论依据。关键词：网络药理学；半夏泻心汤；糖尿病胃轻瘫；信号通路；靶点
中图分类号：R259；R285 文献标识码：A 文章编号：2095-5707(2020)05-0007-07
DOI: 10.3969/j.issn.2095-5707.2020.05.002 开放科学（资源服务）标识码（OSID）： Mechanism of Banxia Xiexin Decoction in Treatment of Delayed Gastric Emptying in Diabetic Gastroparesis Based on Network Pharmacology
XU Ting-ting1,2, CUI Guo-liang1,2, FENG Xiao-ke1,2, XIE Li-qun1,2*
(1. The First Affiliated Hospital with Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China; 2. Institute of Integration of Chinese and Western Medicine with Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China)
Abstract: Objective To explore the core active components and targets of Banxia Xiexin Decoction and the possible mechanism of treating delayed gastric emptying in diabetic gastroparesis based on network pharmacology. Methods Major active components and corresponding target genes of Banxia Xiexin Decoction were obtained by Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology (TCMSP), and the target genes of diabetic gastroparesis were obtained by GeneCards. Cytoscape3.7.1 software was used to construct the active components-target network of TCM. The network of protein interaction (PPI) was constructed by using STRING database. The DAVID6.8 online tool was used for the gene ontology (GO) analysis and kyoto encyctopedia of genes and genomes (KEGG) pathway enrichment analysis of target genes. Results Totally 152 active
基金项目：江苏省中医药科技项目（YB2017088）；第四批全国中医（临床、基础）优秀人才研修项目（国中医药人教发〔2017〕24 号）
第一作者：徐婷婷，E-mail: xutingting0818@163.com
*通讯作者：谢立群，E-mail: xie-liqun@163.com
components of Banxia Xiexin Decoction were selected, which acted on 108 targets, 21 of which were key targets, involving AKT1, ESR1 and STAT3. GO functional analysis obtained a total of 392 enrichment results. Among them, the biological process mainly involved 299 items such as response to drugs, regulation of apoptosis, protein phosphorylation and gene expression, etc.; molecular functions involved 37 items such as enzyme binding, protein binding, and cytokine activity; cell components involved 56 items including cytoplasm, extracellular area, mitochondria and nucleus. KEGG results showed that signal pathways such as TNF, HIF-1 and PI3K-Akt were closely related to delayed gastric emptying in diabetic gastroparesis treated by Banxia Xiexin Decoction. Conclusion This study preliminarily reveals that Banxia Xiexin Decoction for delayed gastric emptying in diabetic gastroparesis is a complex process with multiple components, multiple targets and overall regulation, which provides a new theoretical basis for the follow-up studies.
Key words: network pharmacology; Banxia Xiexin Decoction; diabetic gastroparesis; signaling pathways; targets
糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是一种严重危害人类健康的代谢性疾病。资料显示，5 年以上糖尿病病史的患者中约有 50%的患者会伴发糖尿病胃轻瘫（Diabetic Gastroparesis，DGP）[1]。DGP 属于一种糖尿病胃肠植物神经病变，主要以胃排空延迟为特点，表现为早饱、腹胀、恶心、呕吐、上腹痛和体重减轻等，严重影响患者对食物和药物的消化吸收，加重糖代谢异常，使患者的生活质量明显下降，加重家庭的经济负担。因此，对于 DGP 的治疗至关重要。
西医治疗 DGP 的主要方法包括控制血糖、使用促胃肠动力药物，如新型选择性 5-羟色胺（5-HT） 4 受体激动剂及多巴胺 D2 受体阻滞剂，及维持水电解质平衡等。但由于对 DGP 发病机制的认识尚不明确，目前临床上尚无其他有效治疗手段，且促胃肠动力药物存在 QT 间期延长、增加心脑血管不良事件或锥体外系反应等副作用，故需要探索新的治疗途径。近年来中医治疗 DGP 疗效显著，其中出自张仲景《伤寒论》的半夏泻心汤是临床治疗 DGP 的常用方剂之一。半夏泻心汤由半夏、黄芩、干姜、人参、黄连、大枣、炙甘草 7 味药物组成，具有调和肝脾、寒热平调、消痞散结之功。研究表明，半夏泻心汤能明显改善 DGP 患者的临床症状[2-3]，其主要机制包括：增加胃窦 Cajal 间质细胞（Interstitial Cells of Cajal，ICC）数量[4]，改善肠道菌群比例、
抑制炎症因子的释放[5]，调节胃肠激素、降低血糖及改善胰岛素抵抗[6]等。目前对于半夏泻心汤改善
DGP 的主要活性成分、作用靶点及相关信号通路尚不明确，而网络药理学基于“药物-靶点-疾病”相互作用网络，能整体和系统研究中药的复杂成分及其
相互作用，为中医药研究提供新思路。故本研究采用网络药理学研究方法，对半夏泻心汤治疗 DGP 的作用机制进行探讨，为后期实验提供研究方向和理论依据。
1 资料与方法
1.1 半夏泻心汤活性成分及靶点筛选
利用中药系统药理学数据库和分析平台（ TCMSP ， http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php ）获得各中药的活性成分及其作用靶点。根据口服生物利用
度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.18，筛选出半
夏泻心汤的活性成分及其对应的靶点。利用 Uniprot数据库（https://www.uniprot.org）和美国国家生物技术信息中心数据库（ NCBI ， https://www.ncbi. nlm. nih.gov），限定物种为人，将靶点转换为相应的基
因名称。
1.2 DGP相关靶点筛选
在 GeneCards 数据库（ https://www.genecards. org ）中，以“diabetic gastroparesis”和“delayed gastric emptying”为关键词，以关联系数≥5 作为筛选标准，获得DGP疾病相关靶点。
1.3 半夏泻心汤治疗DGP潜在靶点预测
将半夏泻心汤活性成分对应的靶点与 DGP 相关靶点取交集，交集靶点可能是半夏泻心汤治疗 DGP的潜在作用靶点。使用 Cytoscape3.7.1 软件构建中药活性成分-靶点网络。
1.4 蛋白相互作用网络构建
将“1.3”中筛选出的交集靶点导入 STRING 数据库（ https://string-db.org ），限定研究物种为
“homo sapiens”，最低相互作用评分设置为最高置信度 0.90 ，其余设置为默认值，将数据导入
152 个活性成分。利用 Cytoscape3.7.1 软件构建半夏泻心汤活性成分-靶点网络（见图 1）。该网络中有260 个节点，其中活性成分节点 152 个、靶点基因节点 108 个，成分与靶点之间存在 1192 条相互作用连线。从图 1 可以看出，MOL000098（槲皮素）潜在靶点最多，为 77 个，其次分别为 MOL000173 （汉黄芩素） 34 个、MOL000422 （山柰酚） 25个。此外在网络中，前列腺素 G/H 合成酶
（Prostaglandin G/H Synthase，PTGS）2 靶点对应活性成分数目最多，为 134 个；其次为热休克蛋白
（Heat Shock Protein，HSP）90AA1 和雌激素受体（Estrogen Receptor，ESR）1，分别有 103 和 89 个对应活性成分。该网络中约 91.4%的活性成分至少与 2 个靶点相互作用，而 64.2%的靶点同时接受≥2个活性成分的调控，说明半夏泻心汤中的活性成分可能作用于整个网络系统中，不同的靶点可以接受
1 个或者多个活性成分的调控，形象地反映出中药作用的整体性和复杂性，体现中药“多成分-多靶点多途径”的综合调节作用。注：四边形表示半夏泻心汤活性成分，三角形表示半夏泻心汤治疗DGP 的预测靶点
序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
靶点
AKT1 ESR1 STAT3 MAPK1 HSP90AA1 JUN MAPK3 IL-6 TNF RB1 IL-4 MAPK8 MAPK14 FN1 EGFR CCND1
英文名称
Catenin beta-1 Proto-oncogene c-Fos Glucocorticoid receptor Myc proto-oncogene protein Apoptosis regulator Bcl-2
2.4 GO功能富集和 KEGG 通路富集分析
以 P ＜0.01 为筛选条件，在 DAVID6.8 数据库获得 392 条 GO 功能富集分析结果。其中，生物过程相关条目 299 条，主要涉及对药物的反应，对凋亡过程的负调节，对 RNA酶Ⅱ启动子转录、蛋白磷酸化和基因表达的正向调控等方面；分子功能相关条目 37 条，主要涉及酶结合、蛋白结合、蛋白同源二聚化活性、细胞因子活性和蛋白异源二聚化活性等方面；细胞组分相关条目 56 条，主要涉及细胞
质、细胞外区域、线粒体和细胞核等方面。GO 功能富集结果中-log10 P值居前 20位的条目见图3。
KEGG 通路富集结果显示，108 个靶点显著富集在 121 条通路上（P ＜0.01），有 48 条通路与DGP 密切相关，前 10 条信号通路包括 TNF 信号通
路、HIF-1 信号通路、FoxO 信号通路、PI3K-Akt 信
号通路、T细胞受体（T cell receptor，TCR）信号通路、Toll 样受体（Toll-like receptor，TLR）信号通路、Prolactin 信号通路、P53 信号通路、NOD-like receptor 信号通路、ErbB 信号通路，提示半夏泻心汤可能通过以上多条信号通路治疗 DGP。KEGG 通路富集显著性（P值）最强的20条通路见图4。3 讨论
祖国医学认为糖尿病胃轻瘫属“消渴”合并“痞满”“呕吐”“胃痛”等范畴，其病位在脾胃，多因消渴日久，耗伤气阴，气损血瘀，脾胃升降失和，纳运失权，以致痞满不舒，湿热内蕴，寒热互结于心下。半夏泻心汤全方寒热互用以和阴阳，苦辛并进以调其升降，补泻兼施以顾其虚实，具有清热除痞、健运脾胃之功。
本次研究获得半夏泻心汤治疗 DGP 对应活性成分 152 个，其中具有潜在靶点较多的是槲皮素、汉黄芩素和山柰酚，都是天然黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化和降糖等作用[7]。糖尿病患者处于高氧
化应激状态，正常的抗氧化调节机制受损，导致ICC 数量减少、超微结构异常，进而加重胃排空延迟。同时高血糖会抑制神经元，诱导细胞氧化损伤，从而影响激素水平[8]。另外，炎症也是加重 DGP患者胃排空延迟的重要原因之一，其中 TNF-α、IL-6、IL-10 起着至关重要的作用[9]。现代药理研究发现，槲皮素能直接消除活性氧（ROS）自由基，
起到抗氧化作用，改善胰岛素抵抗和增强胰岛素的敏感性[10-11]，降低炎症因子分泌[12]。山柰酚能通过