2025-05-21
在售现制果蔬茶门店规模第一,沪上阿姨升级果蔬茶配方,重塑茶饮健康新趋势
2025-05-21
在售现制果蔬茶门店规模第一,沪上阿姨升级果蔬茶配方,重塑茶饮健康新趋势
2025-05-21
三养跨界盐津:火鸡辣味破圈魔芋零食新赛道
2025-05-21
三养跨界盐津:火鸡辣味破圈魔芋零食新赛道
基于网络药理学的达乌里芯芭抗糖尿病活性成分筛选及作用机制研究
2023-11-16作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
Introduction
达乌里芯芭作为一种蒙古族民间治疗糖尿病的药物和茶饮,有着悠久的历史。然而,其降血糖活性和机制尚未完全阐明。本研究通过网络药理学分析达乌里芯芭对2型糖尿病(T2DM)的潜在作用机制。基于数据挖掘和GO和KEGG通路富集,作者建立了化合物-靶点、蛋白-蛋白相互作用和靶点-通路网络,以识别核心靶点和通路。通路富集分析显示,达乌里芯芭治疗T2DM最重要的相关通路是PI3K-Akt通路,并且通过分子对接验证了预测结果。然后,建立HepG2细胞胰岛素抵抗模型和高脂高糖饮食联合链脲佐菌素诱导的T2DM大鼠模型,评估达乌里芯芭治疗后的空腹血糖变化和血脂水平。最后,通过PCR和western blotting验证关键靶点的变化。达乌里芯芭有效成分抗糖尿病作用可能与调控IRS-2、Akt1、GLUT4、GSK3β有关。
Results and discussion
糖尿病是一种复杂的代谢紊乱,与胰腺功能障碍和不同程度的胰岛素抵抗有关。胰岛素抵抗主要是指GLUT4从细胞质到细胞膜的异常转运功能,这与脂肪细胞和骨骼肌细胞中胰岛素信号通路的异常有关。全球肥胖发病率的增加使糖尿病成为一个主要问题。用于治疗该疾病的传统药物有许多副作用。因此,寻找替代药物已成为当务之急。作为一种传统蒙药,达乌里芯芭(也作白蒿茶)可用于治疗糖尿病。通过网络药理学研究了达乌里芯芭治疗2型糖尿病的物质基础和分子机制,并使用HepG2细胞胰岛素抵抗模型验证关键靶点的变化。最后,在体外和体内证明了达乌里芯芭的降血糖作用,并表明达乌里芯芭中的活性成分具有降血脂和降血糖作用,其降血糖机制可能与调节IRS-2、Akt1、GLUT4和GSK3β有关。
首先,确定了达乌里芯芭的活性成分和靶点,并建立了成分和药物靶点网络。作者的富集途径分析表明,胰岛素与细胞膜上胰岛素受体的结合通过PI3K-AKT信号通路影响糖尿病和炎症的发生。此外,类黄酮、单宁和其他天然成分已被证明可通过调节PI3K-AKT信号通路在体内和体外降低肝脏胰岛素抵抗。达乌里芯芭富含黄酮、苯乙醇苷和其他活性成分。作者重点研究了三种化合物:毛蕊花糖苷,异毛蕊花糖苷,三糖苯丙素苷,它们在糖尿病治疗中显示出巨大的潜力。PI3K是一种脂质激酶,介导胰岛素的代谢作用。Akt通常被认为与胰岛素的代谢功能一起发挥最重要的功能。当胰岛素被释放到血液中时,它将结合肝细胞膜表面的INSR并激活INSR,然后磷酸化IRS-1/2的酪氨酸位点,从而调节PI3K-Akt信号通路。IRS2是肝脏胰岛素代谢的主要靶点。因此,在HepG2细胞模型上,与模型组相比,达乌里芯芭组IRS-2的蛋白表达水平显著增加。
此外,作者使用雄性SD大鼠建立T2DM模型,在整个实验过程中,模型组大鼠出现毛发干燥、嗜睡、乏力,并有明显的多饮、多尿、多食症状,体重逐渐下降,典型症状为T2DM。STZ注射后2周,血糖水平稳定,大鼠FBG大于16.7mmol/L,表明模型成功。在整个实验过程中,模型组大鼠出现毛发干燥、嗜睡、乏力,并有明显的多饮、多尿、多食症状,体重逐渐下降,典型症状为T2D。血糖是诊断T2D的主要指标,也是判断病情和治疗效果的主要指标。这项研究表明,达乌里芯芭对降低FBG具有显著作用,与二甲双胍的效果相当。T2DM发病的主要机制是胰岛素抵抗和胰腺β细胞功能的缺乏,导致不同程度的INS缺乏。血清FINS水平和HOMA-胰岛素抵抗指数变化是评估T2DM 胰岛素抵抗的重要指标。模型组的血清FINS水平和HOMA-胰岛素抵抗指标均显著高于对照组,表明模型组T2DM大鼠具有显著胰岛素抵抗。达乌里芯芭和二甲双胍药物干预5周均显著降低了T2DM大鼠的血清FINS水平和HOMA-胰岛素抵抗指标,降低了IR,增加了胰岛素敏感性,并促进了其功能恢复。2型糖尿病患者常有血脂代谢异常,达乌里芯芭可下调TC、LDL-C、TG水平,但上调HDL-C水平。此外,它可以改善现有的血脂代谢紊乱。葡萄糖耐量试验(OGTT)可以反映人体胰岛β细胞的功能及其调节葡萄糖的能力。在T2DM中,胰岛素抵抗和胰腺β细胞受损,糖耐量通常降低。在治疗第5周结束时观察OGTT实验的结果,达乌里芯芭治疗组在改善糖耐量方面有更好的效果。
为了更好地理解达乌里芯芭对糖尿病大鼠作用的分子机制,作者关注了PI3K/AKT信号通路,其中Akt、GLUT4和GSK3β起关键作用。Akt通常被认为是PI3K启动的细胞信号传导的主要因素之一,并直接参与生理和病理过程,如血管生成、端粒酶激活、细胞侵袭、细胞周期调节和凋亡的调节。李等人研究了茶多糖在高脂饮食和链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠中的降血糖活性,其中多糖上调了关键蛋白的表达。类似地,在本研究中,达乌里芯芭上调Akt表达以对抗高血糖;GLUT4是PI3K-Akt信号通路下游的一种重要葡萄糖转运蛋白,多篇论文报道,GLUT4表达增加促进细胞对葡萄糖的摄取和利用,并可调节葡萄糖代谢。在这项研究中,作者表明,达乌里芯芭可以增加GLUT4的表达,从而在糖尿病的治疗中发挥不可或缺的作用。GSK3β是参与糖原合成调节的关键底物。随后,GSK3β磷酸化在胰岛素抵抗中起关键作用。这些结果表明,达乌里芯芭可调节血脂异常并降低血糖。
图1 C. daurica活性化合物
图2(A)T2DM和C.daurica之间的重叠基因;(B) C.daurica干预T2DM的核心基因;(C) PPI网络图。
图3(A)与T2DM相关的基因符号的GO分析,(B) KEGG通路富集分析。
Conclusion
总之,本研究的结果证实了达乌里芯芭在糖尿病治疗中的传统应用,虽然这只是初步评估,但作者的数据表明,PI3K/Akt信号通路是其主要作用机制。在T2DM患者中,使用达乌里芯芭或联合其他有降糖作用的药物治疗可能是一种有前景的长期临床降糖策略。然而,尚需进一步研究来阐明达乌里芯芭在T2DM治疗中的作用机制,例如该通路中IRS、p-Akt等相关靶点的变化是作者未来进一步探索的靶点。
第一作者简介
石如玉,女,药学专业硕士研究生,毕业于内蒙古科技大学包头医学院,主要研究方向为天然产物活性物质作用机制。在国内外期刊公开发表学术论文2篇,其中SCI收录1篇。
陈冬雪,女,中医临床基础专业硕士,毕业于内蒙古医科大学中医学院,主要研究方向为经典中(蒙)医药的基础研究。以第一作者在国内期刊公开发表学术论文5篇,其中核心期刊2篇。
通信作者简介
李旻辉,男,教授,博士生导师,青年岐黄学者。现任内蒙古自治区特色药用植物培育与保护工程技术研究中心主任,内蒙古省级中药原料质量检测技术服务中心主任,内蒙古自治区道地药材种植标准化与质量评价工程实验室主任,内蒙古自治区特色道地药材资源保护与利用重点实验室主任等。主持科研项目共三十余项,发表文章二百余篇,从事的科学研究方向为:中(蒙)药资源保护与开发利用。
Ruyu Shia,b,1, Dongxue Chena,c,1, Mingyue Jib,d, Baochang Zhoua,c, Ziyan Zhanga,c, Chunhong Zhangd,e,*, Minhui Lia,b,c,*
a Inner Mongolia Hospital of Traditional Chinese Medicine, Hohhot 010020, China
b Inner Mongolia Key Laboratory of Characteristic Geoherbs Resources Protection and Utilization, Baotou Medical College, Baotou 014040, China
c Inner Mongolia Institute of Traditional Chinese Medicine, Hohhot 010020, China
d Inner Mongolia Engineering Research Center of the Planting and Development of Astragalus membranaceus of the Geoherbs, Baotou Medical College, Baotou 014040, China
e Inner Mongolia Key Laboratory of Chinese Medicine Resources, Baotou Medical College, Baotou 014040, China
*Corresponding authors.
Abstract
Cymbaria daurica L. has a long history as a folk medicine and tea for the treatment of diabetes. However, the biological activity and mechanism of its hypoglycemic effect have not been fully elucidated. In this study, the potential mechanism of C. daurica against type 2 diabetes mellitus (T2DM) was postulated via pharmacological network analysis. Based on data mining techniques involving topological parameters, gene ontology, and pathway enrichment, we established a compound-target, protein-protein interaction, and target-pathway network to identify central targets and pathways. Pathway enrichment analysis revealed that the most important pathway associated with C. daurica in treating T2DM is the PI3K-Akt signaling pathway. Molecular docking was performed to validate the predicted results. Then, a HepG2 cell insulin resistance model and a high-fat, high-glucose diet combined with a streptozotocin-induced T2DM rat model was established to assess the fasting glucose changes and lipid profile after C. daurica treatment, respectively. Finally, real-time PCR and western blotting were used to verify changes in key targets. The anti-diabetic mechanism of the active ingredient in C. daurica may involve the regulation of IRS-2, Akt1, GLUT4, and GSK3β.