基于网络药理学探讨当归芍药散治疗糖尿病肾病的作用机制

何晓翠 周卓宁　

基于网络药理学探讨当归芍药散治疗糖尿病肾病的作用机制

何晓翠1周卓宁2

（1.广西中医药大学，广西 南宁 530000；2.广西中医药大学附属瑞康医院，广西 南宁 530000）

目的：通过网络药理学方法探讨当归芍药散治疗糖尿病肾病（DKD）的机制。方法：使用TCMSP数据库检索当归芍药散的活性成分，并利用PubChem数据库与Swiss Target Prediction平台收集当归芍药散6味中药活性成分的作用靶点；通过OMIM、DrugBank、TTD、GeneCards数据库获取糖尿病肾病的靶点；使用STRING平台构建PPI网络图；基于Cytoscape3.7.0软件，构建当归芍药散-活性成分-DKD作用靶点网络图；运用DAVID 6.8数据库对当归芍药散-DKD共同靶点进行GO功能与KEGG通路富集分析。结果：筛选出当归芍药散治疗DKD的活性成分共20个，关键靶点361个，生物过程共694条，信号通路共128条。结论：当归芍药散通过多种成分、多靶点、多途径、多种通路发挥其对糖尿病肾病的治疗作用。

网络药理学；当归芍药散；糖尿病肾病；靶点预测

引言

糖尿病肾病（diabetic kidney disease，DKD）是常见的慢性肾脏病之一，由糖尿病导致的慢性肾脏结构改变引起[1]。糖尿病肾病随着病程的迁延，容易发展为死亡率较高的终末期肾病。根据2019年公布的统计研究数据，世界范围内的糖尿病患病人数已达到4.63亿，这一数据还在逐年快速增长，预计2045年将达到7亿[2]。随着糖尿病患病人数的逐年增加，DKD这个公共卫生问题将愈发严重。

西医对DKD的治疗包括对生活和饮食习惯的调整、对血糖与血压等基础疾病的调控，以及肾脏替代治疗等。祖国医学将DKD归属于“消渴”“水肿”“虚劳”“关格”等范畴，其基本病机为虚、瘀、浊，治法以补虚、活血通络、温阳泻浊为主[3]。当归芍药散出自《金匮要略》，原方以当归、芍药、川芎、茯苓、泽泻、白术6味中药组成，具有养血、祛瘀、利水的功效。近年来关于当归芍药散的动物试验研究表明，该方可能通过调节糖尿病大鼠的氧化应激水平，从而显著减轻其肾脏病理损伤程度[4]。此外，已有的临床研究表明，当归芍药散能有效改善DKD患者的水肿症状，减少尿蛋白，增加内生肌酐清除率，从而延缓DKD疾病的进展[5-7]。

尽管前期研究与实践已证实当归芍药散对治疗DKD确有疗效，但由于中药成分复杂，当归芍药散治疗DKD机制尚未明确。网络药理学是一门具有系统性、整体性特点的新兴学科[8]，它与祖国医学整体观念和辨证论治的独特优势有相似之处。本研究使用网络药理学方法及相关数据库与软件，对当归芍药散治疗DKD的活性成分、作用靶点与作用通路进行分析，旨在探讨当归芍药散治疗糖尿病肾病的机制，为后期当归芍药散治疗DKD的基础研究与临床应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 当归芍药散活性成分及靶点的收集

将当归芍药散中的当归、白芍、川芎、茯苓、泽泻、白术6味中药上传至中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP，https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）进行检索，筛选条件设置为口服生物利用度（Oral Bioavailability，OB）≥30%、类药性（Drug-Likeness，DL）≥0.18，获取当归芍药散6味中药的活性成分，将获取的成分名称输入PubChem数据库（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/），下载当归芍药散中活性成分分子结构的SDF结构式，并上传至Swiss Target Prediction平台（http://www.swisstargetprediction.ch/），获取各活性成分的潜在靶点信息。

1.2 糖尿病肾病作用靶点的收集

以“diabetic kidney disease”和“diabetic nephropathy”为检索词，分别在OMIM数据库（http://www.omim.org）、DrugBank数据库（https://go.drugbank.com/）、TTD数据库（http://db.idrblab.net/ttd/）、GeneCards数据库（https://www.Genecards.org）进行检索，其中，GeneCards数据库检索到的靶点以Score中位数作为临界值，筛选出score值大于临界值的疾病潜在靶点，再将以上4个数据库获取的作用靶点进行整合并去重，得到糖尿病肾病的作用靶点。

1.3 当归芍药散药物-活性成分-DKD靶点的网络构建

将当归（DG）、白芍（BS）、川芎（CX）、茯苓（FL）、泽泻（ZX）、白术（BZ）6味中药的活性成分以及与DKD的共同作用靶点信息导入至Cytoscape 3.7.0软件，构建并导出当归芍药散药物-活性成分-DKD靶点网络图，探究当归芍药散与DKD作用靶点之间的联系。

1.4 蛋白质相互作用网络构建（PPI）

将当归芍药散的活性成分靶点信息与DKD作用靶点信息取交集，获取当归芍药散药物与DKD的共同作用靶点信息，据此绘制韦恩图。将获取的共同作用靶点信息上传至STRING平台（https://string-db.org/），选择物种来源为人，并选择最高置信度（0.900），其余参数保持默认值，获得当归芍药散治疗DKD的PPI网络图。使用Cytoscape3.7.0对PPI网络的tsv文件进行分析，将靶点以degree值由大到小排序，获取排名前10的靶点。

1.5 GO功能与KEGG通路富集分析

使用生物学信息注释数据库DAVID 6.8（https://david.ncifcrf.gov/）对当归芍药散治疗DKD的361个作用靶点进行基因本体论（Gene Ontology，GO）功能富集分析与京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析，并将当归芍药散治疗DKD的富集分析结果根据P值由小到大排序，绘制成表格。

2 结果

2.1 当归芍药散的活性成分及药物作用靶点

剔除6味中药中重复的活性成分，共获得当归芍药散的活性成分51个。其中，治疗DKD的活性成分共20个，包括β-谷固醇、茯苓酸、豆甾醇等（见表1）。在Swiss Target Prediction平台获得有效靶点共764个，去重后得到有效靶点400个。

表1 当归芍药散治疗DKD活性成分基本信息

续表1

FL3MOL000290Poricoic acid A（茯苓酸A）30.610.76 FL4MOL000287Eburicoic acid（齿孔酸）38.700.81 FL5MOL000282Stellasterol（星鱼甾醇）43.510.72 FL6MOL000279Cerevisterol（啤酒甾醇）37.960.77 FL7MOL00027316alpha-Hydroxydehydrotrametenolic acid（16α-羟基脱氢戊烯酸）30.930.81 FL8MOL000280Dehydrotumulosic acid（去氢土莫酸）31.070.82 FL9MOL000285Polyporenic acid C（猪苓酸C）38.260.82 泽泻ZX1MOL000862[（1S,3R）-1-[（2R）-3,3-dimethyloxiran-2-yl]-3-[（5R,8S,9S,10S,11S,14R）-11-hydroxy-4,4,8,10,14-pentamethyl-3-oxo-1,2,5,6,7,9,11,12,15,16-decahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-yl]butyl]acetate35.580.81 ZX2MOL002464alpha-Glyceryllinoleate（单亚油酸甘油酯）37.180.30

2.2 糖尿病肾病相关靶点的收集

将检索的结果取并集后共获得DKD的相关靶点7579个。将当归芍药散的活性成分作用靶点与DKD的疾病靶点取交集，获得当归芍药散治疗DKD的作用靶点共361个（见图1）。

图1 当归芍药散活性成分作用靶点与DKD疾病靶点交集

2.3 当归芍药散-活性成分-DKD靶点的网络构建与分析

通过Cytoscape 3.7.0软件构建当归芍药散药物-活性成分-DKD靶点的网络图（见图2），图中，当归芍药散中6味中药用红色的圆形表示；当归芍药散治疗DKD的20个活性成分用绿色的六边形表示；361个当归芍药散与DKD的共同靶点用蓝色的菱形表示。通过对当归芍药散治疗DKD的作用靶点进行分析，结果表明，degree值排名前10的靶点为AR、CYP19A1、PTPN1、HSD11B1、ESR1、CYP17A1、SHBG、ESR2、NR1H3、CES2，推测这些靶点可能是当归芍药散治疗DKD的主要作用靶点。

DG：当归；BS：白芍；CX：川芎；BZ：白术；ZX：泽泻；FL：茯苓

2.4 PPI网络构建与分析

在STRING平台构建PPI网络并进行分析，其包含361个节点、1023条边，平均degree值为5.67，PPI富集P值小于1.0e-16。排名前10的靶点分别为SRC、HSP90AA1、MAPK3、PIK3R1、MAPK1、PIK3CA、AKT1、JAK2、EGFR、PLCG1（见表2），推测这些靶点可能是当归芍药散治疗DKD的关键靶点。

表2 当归芍药散治疗DKD的PPI网络中Degree值排名前10的靶点

2.5 GO功能与KEGG通路富集分析

通过进行GO功能富集分析，获得当归芍药散治疗DKD的GO条目共1008条，其中包括生物过程（BP）694条，细胞组成（CC）104条，分子功能（MF）210条。结果表明：当归芍药散治疗DKD相关性最大的生物过程有信号转导、蛋白质磷酸化、炎症反应、凋亡过程的负调节，细胞增殖的正向调控等，排名前10的条目见表3；当归芍药散治疗DKD相关性最大的细胞组成有质膜、质膜的组成部分、胞质溶胶、细胞表面、膜筏等；当归芍药散治疗DKD相关性最大的分子功能有蛋白激酶活性、药物结合、类固醇激素受体活性、酶结合等。推测当归芍药散治疗DKD可能与影响上述生物功能密切相关。通过KEGG通路富集分析得到当归芍药散治疗DKD的KEGG条目共128条，排名前20的条目见表4。结果表明，当归芍药散治疗DKD最显著的通路有神经活性配体-受体相互作用、肿瘤信号通路、前列腺癌、PI3K-Akt信号通路、胰岛素抵抗、cAMP信号通路等，推测当归芍药散可能通过上述通路治疗DKD。

表3 当归芍药散治疗DKD的GO功能富集分析BP结果

表4 当归芍药散治疗DKD的KEGG通路富集分析结果

3 讨论

糖尿病的微血管并发症众多，DKD作为并发症之一，其患病率不容小觑。根据已有的研究显示，DKD在病程较长的糖尿病患者中患病率为20%～40%[9,10]。在中医学中虽无DKD的病名，但历代医家早已对DKD的发病机理有所阐释，例如在《圣济总录》中提到：“消渴病久，肾气受伤，肾主水，肾气虚衰，气化失常，开阖不利，能为水肿。”此外，清代杰出的医家叶天士在《临证指南医案》中提出“初为气结在经，久则血伤入络”的论述，说明瘀血在DKD的发生发展中发挥着关键作用。因此，运用当归芍药散活血化瘀，健脾利湿的功效治疗DKD具有重要的研究意义。

本研究发现当归芍药散治疗DKD的关键成分有β-谷甾醇、谷甾醇、豆甾醇、丁子香萜、山柰酚、阿魏酸、茯苓酸、亚油酸乙酯等。现代药理学研究表明，β-谷甾醇、谷甾醇和豆甾醇均为活性植物甾醇，具有改善血糖和抗氧化的良好作用，在DKD的治疗中可显著降低尿素和肌酐水平[11-13]。山柰酚为天然黄酮类化合物，不仅可以抑制高血糖诱导的RhoA活化[14]，而且可以防止异位脂质沉积和内质网应激，从而通过腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）介导的脂噬作用恢复胰腺β细胞的功能[15]。阿魏酸作为一种酚类化合物，具有调节血糖、血脂、抗氧化和抗炎等多种功效，并且通过提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、过氧化氢酶（CAT）活性，可以显著减轻肾组织病理损伤，起到肾脏保护作用[16]。Ran Choi等[17]实验发现阿魏酸通过减轻氧化应激和炎症反应对DKD起到一定的治疗作用，其不仅能有效改善糖尿病大鼠的血糖水平，还可显著降低大鼠的尿白蛋白与尿肌酐的比值。Dan-Qian Chen等[18]实验发现茯苓酸A通过激活AMPK和抑制Smad3，从而抑制肾纤维化，改善肾功能。综上所述，当归芍药散治疗DKD是由多种成分发挥作用的。

通过PPI网络分析结果可知当归芍药散治疗DKD的关键受体可能是SRC、HSP90AA1、MAPK3、PIK3R1、MAPK1、PIK3CA、AKT1、JAK2、EGFR、PLCG1等。已有研究表明，SRC活化在肾损伤后纤维化的形成起着重要作用，通过抑制SRC可显著抑制体内输尿管梗阻诱导的损伤肾脏巨噬细胞-肌成纤维细胞的转化[19]。Iolanda Lazaro等[20]证明通过抑制HSP90可以减弱NF-κB和STAT信号通路调节的细胞过程，从而改善糖尿病相关的肾损伤。PIK3CA，PIK3R1属于磷脂酰肌醇3-激酶（PI3Ks）的脂酶家族，而PI3K/Akt信号通路与肾小管上皮细胞转分化和系膜细胞增生密切相关，通过激活PI3K/Akt信号通路，可减轻DKD小鼠足细胞凋亡所致的肾损伤[21]。王蕊等[22]通过动物研究发现，川芎嗪通过下调JAK2蛋白的表达，可抑制JAK2/STAT3信号通路的激活，从而减轻DKD大鼠的炎症反应。黄恬等[23]证实通过降低DKD大鼠肾组织的EGFR活化，进而抑制EGFR/ TGFβ1-Smad2/3信号通路激活，从而达到抑制DKD肾纤维化和氧化反应的作用。因此，推测当归芍药散治疗DKD是通过激活多个靶点来实现的。

GO功能富集分析结果表明，当归芍药散通过在不同程度上影响多种生物学进程，从而达到治疗DKD的目的，如信号转导、炎症反应、蛋白质磷酸化、凋亡过程的负调节、细胞增殖的正向调控等。已有研究表明，细胞内存在多种信号转导方式与途径，例如MAPK信号转导通路与DAG/PKC信号转导通路等均与DKD的发生与发展有着密切关联[24-26]此外，DKD的发生和发展与炎症反应密切相关，这其中不但有炎症介质的密切参与、炎症信号通路的激活，而且趋化因子的释放又促进了免疫细胞的进一步的浸润，从而加剧了肾损伤[27,28]。

KEGG通路富集分析结果表明，当归芍药散治疗DKD最显著富集的通路是：PI3K-Akt信号通路、神经活性配体-受体相互作用、胰岛素抵抗、cAMP信号通路、肿瘤信号通路、前列腺癌等。已有的研究表明，Mei Xue等[29]通过激活PI3K-Akt信号通路能明显抑制DKD患者肾小管上皮间质的转化。此外，肾小管间质细胞外基质的积聚可能是通过激活PI3K-Akt信号通路来介导的，这一机制在DKD的发生发展中起着重要作用[30]。Undurti N Das等[31]研究发现，在神经活性配体-受体相互作用等通路的相关基因表达方面，糖尿病患者与正常人相比存在显著差异。此外，这些通路相关基因的表达通过抑制炎症对2型糖尿病的治疗发挥着重要作用。黄倩等[32]发现通过激活cAMP信号通路，对DKD的肾纤维化和肾小管上皮细胞的增殖活化具有抑制作用，从而延缓疾病的进展。

本研究基于网络药理学技术研究显示当归芍药散可能是以β-谷固醇、豆甾醇、茯苓酸等活性成分调控SRC、HSP90AA1、MAPK3、PIK3R1、PIK3CA等靶点，以及调控PI3K-Akt信号通路、前列腺癌、胰岛素抵抗等通路，达到降低血糖水平、减轻氧化应激、抑制肾纤维化，改善肾功能等作用，从而延缓DKD的发展。另外，本研究发现当归芍药散可能在高胆固醇血症、前列腺癌以及心血管疾病等方面有良好疗效，但该方面研究仍较少。因此，本研究不仅为当归芍药散干预DKD的进一步实验研究提供了参考依据，而且为当归芍药散在临床上治疗DKD也提供了理论依据。但本研究仍存在一定的不足，例如在数据的收集上主要依赖于已有的数据库，后期需要开展更多的动物实验研究以及临床试验进行进一步的验证。

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Study on the Mechanism of Danggui Shaoyao Powder in the Treatment of Diabetic Kidney Disease Based on Network Pharmacology

Objective: To explore the mechanism of Danggui Shaoyao Powder in the treatment of diabetic kidney disease (DKD) through network pharmacology. Methods: TCMSP database was used to search the active components of Danggui Shaoyao powder, and the action targets of 6 active components of Danggui Shaoyao powder were collected by PubChem database and Swiss Target Prediction platform; the targets of diabetic kidney disease were obtained through OMIM, DrugBank, TTD and GeneCards databases. Use STRING platform to build PPI network diagram; based on Cytoscape 3.7.0 software to construct the target network diagram of Danggui Shaoyao powder-active ingredient-DKD; David 6.8 database was used to analyze the go function and KEGG pathway enrichment of the common target of Danggui Shaoyao powder-DKD. Results: A total of 20 active components, 361 key targets, 694 biological processes, and 128 signal pathways of Danggui Shaoyao powder in the treatment of DKD were screened. Conclusion: Danggui Shaoyao powder can play a role in the treatment of diabetic kidney disease through multiple components, multiple targets, multiple channels and multiple pathways.

network pharmacology; Danggui Shaoyao powder; diabetic kidney disease; target prediction

R692

A

1008-1151(2022)03-0072-06

2022-01-14

广西中医药管理局项目（GZBZ21-5）；广西卫健委重点课题（S201419_07）。

何晓翠（1996－），女，广西中医药大学在读硕士研究生，研究方向为内分泌代谢性疾病的临床治疗与研究。

周卓宁（1968－），女，广西中医药大学附属瑞康医院主任医师，教授，硕士研究生导师，研究方向为内分泌代谢性疾病的临床治疗与研究。