張晶 李冰冰 黃敏儀 肖雪 張貴民 郭姣

摘要 目的：基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方探討薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝的潛在作用機(jī)制。方法：利用文獻(xiàn)挖掘及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索獲得薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝的活性成分、作用靶點(diǎn)及與糖代謝相關(guān)的疾病靶點(diǎn)，利用STRING、Cytoscape3.5.1中的BiNGO、MCODE及CluGO插件對(duì)潛在靶點(diǎn)分別進(jìn)行GO生物過(guò)程、聚類(lèi)模塊及KEGG信號(hào)通路富集分析，構(gòu)建薯蕷皂苷類(lèi)“成分-靶點(diǎn)-通路-疾病”網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果：本研究篩選得到11種薯蕷皂苷類(lèi)活性成分，協(xié)同作用于AKT1、STAT3、VEGFA等22個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)，主要參與蛋白激酶級(jí)聯(lián)調(diào)控、免疫反應(yīng)、白細(xì)胞趨化性調(diào)控等7類(lèi)生物過(guò)程及HIF-1信號(hào)通路、糖尿病并發(fā)癥的AGE-RAGE信號(hào)通路、長(zhǎng)壽信號(hào)通路、脂肪細(xì)胞脂解調(diào)控、腎素-血管緊張素系統(tǒng)等25條信號(hào)通路綜合調(diào)控糖代謝。結(jié)論：本研究初步揭示了薯蕷皂苷類(lèi)成分的潛在活性成分及其可能的降糖機(jī)制，薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝作用是多靶點(diǎn)、多層次，多途徑的，并且可以推測(cè)HIF-1信號(hào)通路可能是其發(fā)揮作用最為重要的信號(hào)通路，為薯蕷皂苷類(lèi)成分進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 薯蕷皂苷類(lèi)成分;糖代謝調(diào)控作用;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);HIF-1信號(hào)通路

Study on the Mechanism of Glycometabolism Regulation of the Dioscins Based on Network Effect

ZHANG Jing1，2，LI Bingbing3，HUANG Minyi1，2，XIAO Xue1，2，ZHANG Guimin3，GUO Jiao1，2

（1 Guangdong Metabolic Disease Research Center of Integrated Chinese and Western Medicine，Guangdong Pharmaceutical

University，Guangzhou 510006，China; 2 Guangdong Key Laboratory of Metabolic Disease Prevention and Treatment of

Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China; 3 State Key Laboratory of Generic Manufacture Technology

of Chinese Traditional Medicine，Lunan Pharmaceutical Group Co.，Ltd.，Linyi 276000，China）

Abstract Objective：To discover the potential mechanism of the Dioscin in regulating blood glucose based on the network pharmacology method.Methods：Literature mining and database retrieval were used to obtain the active components，action targets and related disease targets of the Dioscin in regulating glucose metabolism.GO biological process，clustering module and KEGG signal pathway enrichment analysis were carried out by using STRING and Cytoscape，including BiNGO，MCODE and CluGO plug-ins，respectively.Finally，the “component-target-pathway-disease” network of the Dioscin was constructed.Results：In this study，11 active components of the Dioscin were selected and applied to 22 key targets such as AKT1，STAT3，VEGFA，which involved 7 biological processes，such as regulation of intracellular protein kinase cascade，immune response，regulation of leukocyte chemotaxis etc.Meanwhile，they were involved in AGE-RAGE signal pathway，HIF-1 signal pathway，longevity regulating pathway，regulation of lipolysis in adipocytes，renin secretion，renin-angiotensin system and other 25 signal pathways for comprehensive glycometabolism regulation.Conclusion：This study preliminary reveals the potential active ingredient of the Dioscin and its possible hypoglycemic mechanism.Dioscin on glucose metabolism is multi-target，multi-layer and multi-pathway，and it can be speculated that the HIF-1 signaling pathway may be the most important one.Additionally，it provides a theoretical basis for Dioscin′s further development and clinical application.

Keywords Dioscin; Glycometabolism regulation; Network pharmacology; HIF-1 signaling pathway

中圖分類(lèi)號(hào)：R285.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.02.004

薯蕷皂苷（dioscin）類(lèi)成分具有抗炎、抗腫瘤、抗血栓、降血脂、免疫調(diào)節(jié)等作用，用于治療心腦血管疾病療效顯著[1-5]。近年來(lái)，針對(duì)薯蕷皂苷類(lèi)成分的研究多集中在工藝提取[6]、生物活性[7]和藥理作用[8]等方面。在糖脂代謝病創(chuàng)新理論的指導(dǎo)下，糖、脂代謝網(wǎng)絡(luò)交織，病理機(jī)制具有共通性[9]。同時(shí)已有文獻(xiàn)報(bào)告含有薯蕷皂苷類(lèi)成分的中藥如山藥具有較好的降血糖作用[10]，但其作用機(jī)制尚不明確。因此，本文擬從網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的角度[11]，基于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，探討薯蕷皂苷類(lèi)成分降血糖調(diào)控糖代謝作用機(jī)制，篩選調(diào)節(jié)血糖代謝的潛在藥效成分、潛在作用靶點(diǎn)及作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 薯蕷皂苷類(lèi)活性成分庫(kù)構(gòu)建 以“薯蕷皂苷”“Dioscin”為關(guān)鍵詞從PubMed、中國(guó)知網(wǎng)及萬(wàn)方數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)獲得所有已經(jīng)報(bào)道的薯蕷皂苷類(lèi)化學(xué)成分，通過(guò)Scifinder數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//scifinder.cas.org/scifinder/）及有機(jī)小分子生物活性數(shù)據(jù)庫(kù)PubChem（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/search/）[12]查詢所得成分的CAS號(hào)和Canonical SMILES字符串。

1.2 活性成分潛在靶點(diǎn)反向預(yù)測(cè) Swiss Target Prediction（http：//www.swisstargetprediction.ch/）[13]服務(wù)器是一個(gè)基于反向分子對(duì)接技術(shù)能精確預(yù)測(cè)生物活性分子靶點(diǎn)的服務(wù)器，將查詢到的Canonical SMILES字符串輸入Swiss Target Prediction網(wǎng)站進(jìn)行靶點(diǎn)對(duì)接，獲得薯蕷皂苷類(lèi)成分潛在的靶點(diǎn)基因，即為活性成分潛在作用靶點(diǎn)。

1.3 糖代謝相關(guān)疾病靶點(diǎn)預(yù)測(cè) 通過(guò)GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.genecards.org/）[14]檢索糖代謝調(diào)控作用相關(guān)疾病靶點(diǎn)，檢索詞分別為“Diabetes（DM）”“Diabetic cerebrovascular disease（DCD）”“Diabetic nephropathy（DN）”“Diabetes retinopathy（DRP）”“Diabetic cardiopathy（DC）”“Diabetic polyneuropathy（DPN）”“Diabetic foot（DF）”，以相關(guān)性分?jǐn)?shù)（Relevance score≥30）作為篩選條件，篩選結(jié)果作為與糖代謝作用相關(guān)疾病的候選靶點(diǎn)基因。

1.4 薯蕷皂苷類(lèi)“成分-疾病-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 將篩選的疾病靶點(diǎn)輸入STRING（https：//string-db.org/cgi/input.pl）[15]生物分子功能性蛋白質(zhì)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，限定物種為人，獲取蛋白相互作用關(guān)系。應(yīng)用Cytoscape3.5.1[16]軟件及Merge功能，依次導(dǎo)入1.2中整理的成分-靶點(diǎn)關(guān)系對(duì)及蛋白互作關(guān)系，分別構(gòu)建“成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)、疾病靶點(diǎn)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)及薯蕷皂苷類(lèi)“成分-疾病-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖。并運(yùn)用Cytoscape3.5.1中的插件Network Analyzer分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)：節(jié)點(diǎn)度（Degree）。

1.5 網(wǎng)絡(luò)分析 利用Cytoscape軟件中的“BiNGO”插件對(duì)所有靶基因進(jìn)行基因本位論（Gene Ontology，GO）生物過(guò)程富集，并運(yùn)用“MCODE”插件對(duì)所有具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的GO生物過(guò)程聚類(lèi)分析。MCODE是一種基于圖論的聚類(lèi)算法，它能快速的在大規(guī)模蛋白網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到稠密連通區(qū)域并依據(jù)關(guān)聯(lián)程度打分，K-Core值即為決定模塊大小的參數(shù)[17]。利用CluGO插件對(duì)薯蕷皂苷類(lèi)成分潛在靶點(diǎn)進(jìn)行京都基因與基因組百科全書(shū)（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析，參數(shù)設(shè)置為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 活性成分篩選結(jié)果 通過(guò)PubMed、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)服務(wù)等平臺(tái)共獲得已報(bào)道的薯蕷皂苷類(lèi)成分51個(gè)，經(jīng)查詢51個(gè)成分的CAS號(hào)和Canonical SMILES字符串，去除查詢沒(méi)有結(jié)果的成分，共匯總得到11個(gè)活性成分。見(jiàn)表1。

2.2 活性成分靶點(diǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果 通過(guò)Swiss Target Prediction服務(wù)器虛擬篩選，共得到潛在靶點(diǎn)基因331個(gè)，經(jīng)UniProt統(tǒng)一為基因名。進(jìn)而得到成分-靶點(diǎn)關(guān)系744對(duì)，用Excel表格整理。

2.3 疾病靶點(diǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果 通過(guò)GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)依次檢索DM、DCD、DN、DRP、DC、DPN、DF疾病靶點(diǎn)，經(jīng)篩選后分別得到疾病基因靶點(diǎn)數(shù)目為109、90、54、50、83、128、162。其中，6種糖尿病并發(fā)癥之間既存在共性靶點(diǎn)，又存在特有靶點(diǎn)。見(jiàn)圖1。提示糖尿病并發(fā)癥可能基于共同的發(fā)病機(jī)制，又因個(gè)體而出現(xiàn)差異，從而誘導(dǎo)不同并發(fā)癥的出現(xiàn)。

2.4 成分-疾病-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 利用Cytoscape3.5.1軟件風(fēng)格化顯示薯蕷皂苷類(lèi)“成分-疾病-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖。見(jiàn)圖2。共包含9個(gè)子網(wǎng)絡(luò)圖，33個(gè)潛在靶點(diǎn)基因，各網(wǎng)絡(luò)平均鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)依次為：5.2、9.75、1.857、7.92、3.778、4.526、4.8、5.273、9.029。節(jié)點(diǎn)度Degree值表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通過(guò)邊的個(gè)數(shù)，Degree值越大，該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)聯(lián)系就更密切。在本網(wǎng)絡(luò)圖中，Degree值較大的成分包含glucopyranosyl-（1-3）-deltonin（盾葉新苷）、deltonin（三角葉薯蕷皂苷）、trillin（延齡草苷）、diosgenin（薯蕷皂苷元）、deltoside（纖細(xì)薯蕷皂苷）和deltoside（三角葉薯蕷混苷）;靶點(diǎn)包含VEGFA（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A）、STAT3（信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3）、PPARγ（過(guò)氧化物酶體增生激活受體γ）、AKT1（絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶）、F2（凝血因子Ⅱ）和REN（腎素），提示這些成分及靶點(diǎn)可能是薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝的關(guān)鍵。

2.5 GO生物過(guò)程與模塊分析 以P<0.05為標(biāo)準(zhǔn)，將薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝作用的所有潛在靶點(diǎn)進(jìn)行GO生物過(guò)程富集，結(jié)果33個(gè)靶點(diǎn)能參與1 313個(gè)GO生物過(guò)程，包含2 333條層級(jí)關(guān)系連線。隨著系統(tǒng)生物學(xué)研究的深入，生物分子不再以單體作為主要表現(xiàn)形式，而是由相互作用的模塊構(gòu)成分子網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用[18]。按照MCODE聚類(lèi)分析算法將1 313個(gè)GO生物過(guò)程進(jìn)行模塊分析，篩選得到K-Core≥3的7個(gè)聚類(lèi)模塊。見(jiàn)圖3。依次涉及細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶級(jí)聯(lián)調(diào)控、毛發(fā)/囊生長(zhǎng)成熟、生物間相互作用、T細(xì)胞/淋巴細(xì)胞/白細(xì)胞/血小板活化分化調(diào)節(jié)、免疫系統(tǒng)及效應(yīng)過(guò)程、RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子對(duì)基因特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)控及白細(xì)胞趨化性調(diào)控等生物過(guò)程。

2.6 KEGG信號(hào)通路富集分析 將薯蕷皂苷類(lèi)成分作用各疾病的潛在靶點(diǎn)分別導(dǎo)入CluGO插件進(jìn)行KEGG通路富集，按照P值（P<0.05）分別篩選出糖尿?。?條）、糖尿病腦血管病變（12條）、糖尿病腎?。?條）、糖尿病視網(wǎng)膜病變（2條）、糖尿病性心臟病（6條）、糖尿病周?chē)窠?jīng)病變（4條）、糖尿病足（24條），涉及氧化應(yīng)激、糖脂代謝、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、炎性反應(yīng)、免疫等多方面的共25條信號(hào)通路。見(jiàn)表2。其中HIF-1信號(hào)通路和糖尿病并發(fā)癥的AGE-RAGE信號(hào)通路在7種疾病中均有富集，且HIF-1信號(hào)通路在所有通路中占比最大。見(jiàn)圖4。提示HIF-1信號(hào)通路可能是薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝的核心通路之一。

2.7 薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝作用機(jī)制分析

采用Cytoscape軟件構(gòu)建“成分-靶點(diǎn)-通路-疾病”網(wǎng)絡(luò)模型。見(jiàn)圖5。該模型中共66個(gè)節(jié)點(diǎn)，303條邊，11種薯蕷皂苷類(lèi)成分作用于22個(gè)糖代謝調(diào)控作用相關(guān)靶點(diǎn)，通過(guò)參與糖尿病并發(fā)癥的AGE-RAGE信號(hào)通路、HIF-1信號(hào)通路、長(zhǎng)壽信號(hào)通路、脂肪細(xì)胞脂解調(diào)控、腎素分泌、腎素-血管緊張素系統(tǒng)等25條信號(hào)通路防治糖尿病及其并發(fā)癥，表明薯蕷皂苷類(lèi)成分糖代謝調(diào)控機(jī)制是通過(guò)多成分、多靶點(diǎn)、多通路共同作用的結(jié)果。本網(wǎng)絡(luò)平均鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)為：9.292。

3 討論

糖尿病作為全球健康負(fù)擔(dān)，主要是由于胰島素分泌絕對(duì)或相對(duì)的不足，從而導(dǎo)致血糖升高及反復(fù)波動(dòng)，致使后期發(fā)生糖尿病腦血管病變、糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病性心臟病、糖尿病周?chē)窠?jīng)病變、糖尿病足等多種并發(fā)癥，嚴(yán)重降低糖尿病患者的生命質(zhì)量。有文獻(xiàn)報(bào)道薯蕷皂苷類(lèi)成分具有增敏胰島素、降血糖作用[10]，但其具體作用機(jī)制尚不明確。因此，為推動(dòng)薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝的作用機(jī)制研究，本研究基于生物信息網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)對(duì)其進(jìn)行解釋和探討。

1型糖尿病屬于自身免疫性疾病，其通過(guò)自身抗體破壞胰島β細(xì)胞致使胰島素分泌絕對(duì)不足。2型糖尿病則與后天環(huán)境飲食更密切相關(guān)，其主要產(chǎn)生胰島素抵抗及胰島β細(xì)胞功能減退而影響胰島素分泌。糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制更為復(fù)雜，至今未能完全闡明，主要包括代謝因素（氧化應(yīng)激，胰島素抵抗及血脂異常）、基因調(diào)控、血流動(dòng)力學(xué)（腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)異常、微循環(huán)障礙）、炎性反應(yīng)免疫等[19-22]。

3.1 氧化應(yīng)激 HIF-1信號(hào)通路在糖尿病及其并發(fā)癥中均有富集且占比最大提示其在薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝中的重要作用。見(jiàn)圖4、圖5。當(dāng)機(jī)體發(fā)生缺氧反應(yīng)時(shí)，體內(nèi)會(huì)形成以HIF-1為核心，聯(lián)合其上下游基因及產(chǎn)物形成復(fù)雜的缺氧調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。HIF-1為缺氧誘導(dǎo)因子，由對(duì)氧敏感的HIF-1α亞基和組成型表達(dá)的HIF-1β亞基共同構(gòu)成，在調(diào)節(jié)葡萄糖代謝、脂質(zhì)代謝、血管生成、炎性反應(yīng)中起著重要作用[23-24]。HIF1可與缺氧反應(yīng)元件（HRE）結(jié)合激活缺氧介導(dǎo)反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)糖酵解過(guò)程。HIF-1表達(dá)的失活會(huì)使葡萄糖激酶的催化作用減弱，從而導(dǎo)致葡萄糖不耐受及更嚴(yán)重的胰島素抵抗反應(yīng)。缺氧條件下HIF1參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，可誘導(dǎo)與中性脂質(zhì)形成相關(guān)的低氧可誘導(dǎo)蛋白2（HIG2）的表達(dá)，還可通過(guò)同時(shí)激活PPARγ和糖酵解途徑從而促進(jìn)脂肪酸合成[25-26]。糖尿病環(huán)境中細(xì)胞對(duì)缺氧反應(yīng)遲鈍，HIF-1α表達(dá)降低，VEGF和VEGFR2含量降低，從而能夠減弱血管生成及修復(fù)作用，最終導(dǎo)致心肌損傷、足細(xì)胞死亡。此外，炎性反應(yīng)刺激因子等可通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB依賴的炎性反應(yīng)信號(hào)通路來(lái)增強(qiáng)HIF-1基因及蛋白水平的表達(dá)，比如延齡草苷具有抗氧化和抗炎作用的機(jī)制之一可能就是通過(guò)抑制NF-κB p65的乙?；?，從而降低了TNF-α等炎性反應(yīng)因子的產(chǎn)生[27-29]。

3.2 糖代謝異常 糖尿病并發(fā)癥的AGE-RAGE信號(hào)通路是另外一條在糖尿病及其并發(fā)癥中均有富集的信號(hào)通路。晚期糖基化終產(chǎn)物（AGEs）是還原糖或糖衍生產(chǎn)物上的碳基與蛋白質(zhì)、脂類(lèi)或核酸的氨基發(fā)生一系列非酶反應(yīng)的產(chǎn)物，在糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[30]。AGEs與其受體RAGE（一種由內(nèi)皮、炎性反應(yīng)、血管平滑肌和心肌細(xì)胞表達(dá)的多配體受體）相互作用，可上調(diào)MAPK信號(hào)通路、觸發(fā)NF-κB和AP-1激活從而誘導(dǎo)炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激，最終導(dǎo)致糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生[31]。此外，AGEs能夠抑制抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)，進(jìn)而引起線粒體功能障礙，導(dǎo)致胰島β細(xì)胞凋亡受損[32]。AGEs還可誘導(dǎo)溶酶體功能障礙，通過(guò)自噬的改變導(dǎo)致腎小管損傷，同時(shí)AGEs引起的血管與心肌膠原的交聯(lián)可降低血管彈性和心肌彈性，進(jìn)一步導(dǎo)致血管壁柔韌性下降，血管和心肌僵硬，從而導(dǎo)致糖尿病患者舒張功能障礙[33]。研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍、阿卡波糖等臨床藥物及槲皮素、白藜蘆醇等天然產(chǎn)物對(duì)AGEs具有一定的抑制作用[30]，本研究發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷類(lèi)成分通過(guò)作用于AKT1、PIK3CA、VEGFA等潛在靶點(diǎn)影響AGEs-RAGE信號(hào)通路，值得進(jìn)一步研究。

3.3 脂代謝異常 脂肪細(xì)胞脂解調(diào)控在DM、DC、DF中出現(xiàn)富集，相關(guān)基因包括AKT1、INSR、PIK3CA、ADRB2和ADRB3。見(jiàn)表2。脂肪細(xì)胞脂解是白色脂肪組織的一種獨(dú)特功能，主要為身體各器官供給能量。需能時(shí)兒茶酚胺與β-腎上腺素能受體結(jié)合，激活蛋白激酶A（PKA），PKA進(jìn)一步磷酸化激素敏感性脂肪酶（HSL）和脂滴表面蛋白（Perilipin A），進(jìn)而與脂肪滴中的TG和DG底物結(jié)合最終水解為甘油和FA[34]。ADRB2基因編碼β2-腎上腺素能受體，主要影響血管擴(kuò)張及平滑肌舒張。ADRB3基因編碼β3-腎上腺素能受體，該基因突變有助于降低白色脂肪的脂解作用，增加棕色脂肪產(chǎn)熱，從而引起糖脂代謝的紊亂[35-36]。大量研究顯示，高水平的游離脂肪酸（FFA）能夠引起胰島素抵抗和胰島β細(xì)胞障礙，即脂毒性。而長(zhǎng)期高水平FFA會(huì)減少骨骼肌和脂肪組織細(xì)胞膜上GLUT4的數(shù)量，降低GLUT4表達(dá)和活性，從而抑制葡萄糖的氧化和代謝，導(dǎo)致胰島素抵抗。薯蕷皂苷元能通過(guò)減少脂肪組織炎性反應(yīng)和刺激脂肪細(xì)胞分化，激活肌肉細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT4，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，從而使血糖水平降低并改善胰島素抵抗[37-38]。

3.4 基因調(diào)控 長(zhǎng)壽信號(hào)通路[39]是包括IGF-1/胰島素信號(hào)通路、sirtuin信號(hào)通路、AMPK信號(hào)通路和mTOR信號(hào)通路的一條綜合信號(hào)通路，AKT1、IGF1R、INSR、MTOR、PIK3CA、PPARγ是薯蕷皂苷類(lèi)成分涉及長(zhǎng)壽信號(hào)通路的潛在靶點(diǎn)。見(jiàn)表2。正常的胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是調(diào)控血糖水平正常的關(guān)鍵，胰島素樣生長(zhǎng)因子1（IGF-1）與其受體IGF1R結(jié)合將信息轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)，觸發(fā)胰島素受體（INSR）酪氨酸激酶磷酸化胰島素受體底物（IRS），從而激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），產(chǎn)生磷脂酰肌醇3，4，5三磷酸鹽，并激活蘇氨酸激酶（AKT）。AKT1表達(dá)和活性的改變與胰島素抵抗的形成和發(fā)展密切相關(guān)，在胰島素刺激下，它可以被磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT4的上膜轉(zhuǎn)運(yùn)，從而增加葡萄糖攝取。PIK3CA為Ⅰ型PI3K，Li H等發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷可通過(guò)顯著增加IRS-1/PI3K/Akt通路的表達(dá)減輕脂肪組織中的胰島素抵抗[40-42]?；罨蟮腁kt與其底物帕霉素靶體蛋白（mTOR）結(jié)合并使其發(fā)生磷酸化，形成信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的生存、增殖進(jìn)而調(diào)節(jié)血管的生成。AGC蛋白激酶家族（PKC、PKA與PKG）是mTOR的主要下游信號(hào)，PKC對(duì)DKD發(fā)生發(fā)展起關(guān)鍵性作用，活化的PKC可增強(qiáng)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而改善腎小球?yàn)V過(guò)功能障礙。Chen L等[43-45]發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷通過(guò)抑制MAPK和Akt/GSK 3β/mTORx信號(hào)通路而減輕心肌肥厚。

3.5 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)異常 在圖5網(wǎng)絡(luò)中，DC和DN除上述討論的共有通路外，還分別富集到了腎素分泌及腎素-血管緊張素系統(tǒng)。血管緊張素和醛固酮是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）主要效應(yīng)器，由于胰島素增敏作用，抑制RAAS的治療對(duì)糖尿病微血管及大血管病變有著極其重要的臨床意義。腎素作為蛋白水解酶，可使血管緊張素原分解生成血管緊張素Ⅰ（AngⅠ），再通過(guò)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）的作用形成血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）而發(fā)揮收縮血管和刺激醛固酮分泌的生理效應(yīng)。局部AngⅡ的增多會(huì)增加腎小球壓力，抑制足突細(xì)胞表達(dá)，從而引起持續(xù)性蛋白尿、腎小球硬化及進(jìn)行性腎功能惡化。同時(shí)影響ROS、NF-κB、IL-6、TNF-α等炎性因子表達(dá)，從而導(dǎo)致炎性反應(yīng)細(xì)胞浸潤(rùn)及成纖維細(xì)胞分化，逐步表現(xiàn)為慢性腎衰竭[46]。心血管中也存在局部的RAAS，AngⅡ的升高會(huì)引起心肌細(xì)胞增生及纖維化，從而導(dǎo)致心肌的舒張功能障礙[21]。此外，AngⅡ通過(guò)激活A(yù)T1受體，抑制胰島素通過(guò)PI3K途徑介導(dǎo)的葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)、糖原合成等，從而影響胰島素代謝[47]。

3.6 炎性反應(yīng)及免疫反應(yīng) 圖3GO生物過(guò)程的模塊分析結(jié)果及上述通路基本均與炎性反應(yīng)及免疫反應(yīng)密切相關(guān)。淋巴細(xì)胞增殖是免疫活化的一個(gè)重要指標(biāo)，而薯蕷皂苷元可以通過(guò)激活淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞進(jìn)而發(fā)揮免疫作用[48-49]。慢性炎性反應(yīng)是各種代謝障礙的關(guān)鍵機(jī)制之一，其能通過(guò)促進(jìn)血糖過(guò)多的生成或抑制機(jī)體組織對(duì)血糖的攝取導(dǎo)致高血糖癥。小膠質(zhì)細(xì)胞作為一種固有免疫效應(yīng)細(xì)胞，在抗炎和神經(jīng)保護(hù)上發(fā)揮重要作用，而延齡草苷能抑制LPS誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞NO的產(chǎn)生，且顯著抑制促炎因子TNF-α、IL-6、iNOS等mRNA的表達(dá)[50-52]。

綜上所述，本研究通過(guò)闡述薯蕷皂苷類(lèi)成分、糖代謝調(diào)控作用靶點(diǎn)、通路之間的網(wǎng)狀關(guān)系，篩選出11個(gè)薯蕷皂苷類(lèi)活性成分，作用于AKT1、MTOR、STAT3、VEGFA等22個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、糖脂代謝、基因、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、炎性反應(yīng)免疫等6方面綜合干預(yù)糖尿病及其并發(fā)癥，從而更加系統(tǒng)全面地揭示了薯蕷皂苷類(lèi)成分調(diào)控糖代謝作用的機(jī)制。然而，由于數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性、實(shí)時(shí)性，分析軟件與體內(nèi)環(huán)境的差異等網(wǎng)絡(luò)分析的局限，本研究仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合質(zhì)量標(biāo)志物體系、多組學(xué)、分子生物學(xué)等現(xiàn)代技術(shù)明確薯蕷皂苷類(lèi)成分的物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制，從而為其進(jìn)一步的精準(zhǔn)型開(kāi)發(fā)利用提供充足的理論依據(jù)及指導(dǎo)。

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（2019-11-20收稿 責(zé)任編輯：王明）

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFC1704200，2018YFC1704205）;國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（81530102，81830113）

作者簡(jiǎn)介：張晶（1995.08—），女，碩士研究生在讀，研究方向：中西醫(yī)結(jié)合防治糖脂代謝病研究，Tel：（020）39353115，E-mail：zjsjh@foxmail.com

通信作者：郭姣（1961.11—），女，博士研究生，教授，主任醫(yī)師，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：中西醫(yī)結(jié)合防治糖脂代謝病研究，E-mail：gyguoyz@163.com;張貴民（1969.10—），男，碩士研究生，研究員，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：藥物研發(fā)，E-mail：lunanzhangguimin@163.com