糖尿病用药秦(糖尿病的药钱)
糖尿病人什么时候开始服用维生素B12?吃多长时间?
56岁的糖尿病患者,秦女士,来医院做定期复查。秦女士表示,据日常血糖监测来看,血糖值维持得已较为稳定,想进一步做系统的检查,确定自身血糖的控制情况,以及是否需要减少用药等。
秦女士,既往糖尿病病史两年,长期依靠服用二甲双胍缓释片,来达到控制血糖的效果。无其他病史,且无其他特殊症状表现。日常饮食偏清淡,以蔬菜素食为主,肉类偏少。
基于患者秦女士有两年的糖尿病史,首先我们随机测量了患者血糖值,结果显示为7.8mmol/L。并且为了确定患者在既往两到三个月内的血糖控制情况,还进一步做了糖化血红蛋白检查,结果为5.8。
其次血压值为:高压138mmHg,低压85mmHg。心率67次/分,心脏听诊无异常。且肝功和肾功等均为正常。
另外,考虑到患者长期服用二甲双胍,建议患者做血清维生素B12浓度的相关测定。测定结果显示,血清维生素B12浓度为98μμg/L,血清维生素B12浓度的正常范围在100-300μμg/L之间。
可见,患者的血清维生素B12浓度是属于偏低的状态。这时候,我们推荐患者要适当注意维生素B12的补充。
维生素B12又被称为钴胺素,因其是一种含有金属元素的维生素,所以说它是一种较为特殊的B族维生素。这种维生素多存在于,肉类、蛋类,以及动物内脏中。
维生素B12可参与神经元的合成,有改善神经病变,营养神经的作用。对于血糖长期控制不佳,出现周围神经性病变的患者,通常会表现为肢体麻木、忽冷忽热、疼痛等症状。这时候就要考虑适量补充维生素B12,可以达到改善和减轻这类糖尿病并发症状的作用。
另外,维生素B12除了可以通过食物补充摄入外,人体肠道中菌群也可以合成一部分。但是如果我们的肠道受到刺激,甚至发生病变,则会直接影响维生素B12的合成,导致体内的维生素B12浓度下降,出现各种症状。
患者秦女士,就是典型的长期服用二甲双胍的糖尿病患者,这也是在复查时,出现血清维生素B12浓度偏低的主要原因。
因为二甲双胍有较为常见的一大副作用就是对肠胃的刺激作用,这不仅会影响肠道对维生素B12的合成,并且还容易导致维生素B12大量流失。长期服用二甲双胍的糖尿病患者,是特别需要注重维生素B12补充的一类患者。
还有妊娠期的糖尿病患者,也同样需要补充维生素B12。这是因为,女性在怀孕期间,由于胎儿在母体内需要不断生长发育的关系,导致妊娠期女性对维生素B12和叶酸的需求量非常大,一旦摄入不足,不仅影响胎儿的生长发育,并且很有可能使孕妇出现巨幼红细胞性贫血症。所以,这个时候补充维生素B12和叶酸对患者有多重作用。
糖尿病患者在上述这几种情况下,都是需要及时补充维生素B12的时候。
秦女士在问诊时,还提到一个日常饮食问题。据秦女士描述,日常饮食多以清淡的素食为主,肉类偏少。这也是导致患者出现血清维生素B12浓度偏低的原因之一。我们知道维生素B12主要存在于肉类、蛋类,以及动物的内脏中,如患者在日常饮食中,不摄入这几类食物,当然会直接导致维生素B12的摄入不足。
通过对患者整体情况的综合考虑,建议患者秦女士服用维生素B12补充剂,并且要调整日常饮食达到营养均衡。连续服用三个月后,定期来医院复查。
患者具体应当如何补充维生素B12,需要吃多长时间,这是通过患者的自身条件,多项检查结果,以及后期的随访复查结果等综合考虑才能确定的。
但是在补充维生素B12的方法上,无外乎就是这几种方法:通过饮食摄入补充、通过服用维生素B12补充剂来补充,以及静脉输注的方法。
饮食上,患者可适当吃一些动物的肝脏、肾脏,牛羊肉、鱼肉蛋类等。
口服维生素B12补充剂,一般的推荐剂量为每日25μg~100μg,或者患者也可以每间隔一日服用50μg~200μg。上述每日推荐剂量,可一次顿服,也可分次顿服。
对于严重的维生素B12缺乏症患者,还可以通过静脉输注的方法补充,一般疗程为7-10天。
另外,糖尿病早期患者,也就是还没有出现并发症的患者,在控制好血糖的前提下,保证维生素以及蛋白质的摄入量,建议主要采取调整饮食结构,均衡营养的方法,达到对于维生素B12的补充,这对糖尿病并发症的预防上,可起到很好的作用。
而如果糖尿病患者已出现并发症的情况下,还要去正规医院就诊,注意针对并发症的情况,征求医生指导意见,确定科学的补充方案。
总结
维生素B12缺乏的发病率,远比我们想象中的要高,尤其是老年人群,但是因绝大多数患者不够重视,往往是在患者已经因为维生素B12缺乏,而导致出现了多种系统性的症状后才被发现。
患者秦女士是不幸中的万幸,这也是我们经常嘱咐患者要定期来医院做复查的意义所在。建议每位糖尿病患者,在做好日常监测血糖的同时,也要定期积极的来医院做其他疾病的排查检查,及时发现尽早治疗。
(声明:本文仅用于科普用途,若有疑惑请去正规医院咨询)
甲钴胺是糖尿病患者的“好帮手”!有啥作用?要吃多久?药师详解
67岁的秦叔得糖尿病已经13年了,几个月前他老是感觉两手麻木、疼痛,双脚也发凉,就到医院骨科、皮肤科、神经内、外科检查一圈,最终发现糖尿病引起的神经病变。医生根据他的病情给开了甲钴胺,先是在医院打了2周的注射液,后来让回家按时吃甲钴胺片。
一次在他和老友外出踏青吃药的时候,被一贯喜欢打破砂锅问到底的老李发现,好奇地问他吃甲钴胺干啥,有啥作用?要吃多久?秦叔知道这药是来改善自己手脚麻木、疼痛的,其他的却不知道从何说起。秦叔是机关单位的老干部,在小区老年群体中具有一定的威望,大家平时有啥拿不定主意的事就找他。老李的问题让他回答不上来,感觉有点颜面扫地。为了在老友面前挽回面子,秦叔特意跑来药店找我“补习”甲钴胺的相关知识。
了解过甲钴胺的人知道,甲钴胺本质上一种内源性维生素,也就是维生素B12,不过甲钴胺只是其中一种,维生素B12家族成员比较庞大,除了甲钴胺外,还有氰钴胺、羟钴胺以及腺苷钴胺等“同胞兄弟”。
这种维生素能够改善因缺乏维生素B12引起的巨幼红细胞性贫血、周围神经病变,缓解神经炎、头痛、失眠、坐骨神经痛、带状疱疹引起的神经痛等。简单来说,甲钴胺是一种能够营养、修复神经的药物,而且不需要生物转化,也不经肝脏代谢,直接发挥活性作用,肝功能不全的患者也能放心使用,国产价格药品只有几块钱,可以说药美价廉,对其对应的患者群体非常友好。
二、糖尿病患者为什么要吃甲钴胺糖尿病不单单是血糖异常升高,其危害是出现全身性的并发症,其中75%的糖尿病患者会出现周围神经病变,也就是像秦叔一样出现手脚麻木、疼痛、发凉以及感觉异常的表现;此外还可出现胃轻瘫、腹泻、反复泌尿系统感染等自主神经病变。
而甲钴胺能够直接参与神经组织间的甲基传递,进入神经细胞中参与合成轴突结构蛋白、促进合成髓鞘中的卵磷脂,修复人体受损的神经、改善神经传导速度等。因此,糖尿病患者服用甲钴胺能治疗周围神经病变引起的各种不适。
一般来说,甲钴胺进入人体需要至少3个月,才会发挥恢复神经的作用,因此改善糖尿病神经病变,患者一般需要肌肉注射或者静脉滴注甲钴胺2~4周,之后继续服用3个月~6个月的甲钴胺,具体需要医生根据患者的病情酌情调整。需要注意的是,服用甲钴胺治疗糖尿病神经病变也是治标不治本的,根本在于长期控制血糖稳定。
1、坚持服用降糖药。这是糖尿病控制血糖的基本,患者需要严格遵照医嘱按时、按量服用二甲双胍、米格列醇等降糖药。秦叔之所以出现糖尿病神经病变就是不坚持服用降糖药的结果。他有每天坚持测量血糖的习惯,有的时候发现血糖下来一点就以为自己病情减轻了或者痊愈了,自己自作主张悄悄少吃一顿降糖药,导致血糖忽高忽低,加速了神经病变的出现。
2、监测血糖同时定期筛查神经病变。秦叔虽然知道每天要监测血糖并且记录下来,但是没有听说过定期筛查神经病变,所以直到出现手脚麻木辗转了好几个科室才发现问题。建议糖尿病患者定期进行周围神经病变、自主神经病变等筛查,争取早干预,提高预后效果。
3、饮食、运动等多方式联合控制血糖。在控制总热量的基础上,保证营养均衡,少糖、少盐、少油,养成规律运动的习惯,每天坚持40分钟左右的快走或者慢跑,将体重指数控制在合理范围内,保证睡眠时间和质量等。
中药治疗糖尿病足溃疡用药规律及作用机制
随着我国经济生活水平提升,糖尿病(diabetes mellitus,DM)及其并发症患病率逐年攀升,糖尿病足溃疡(diabetic foot ulcers,DFU)是DM常见并发症之一,占DM患病人数的6.4%,50%~60%的DFU患者会发展为糖尿病足感染[1],15%患者最终面临截肢风险[2],而50%以上因DFU截肢的患者其死亡率显著提升[3],超过多数癌症[4],给个人、家庭及社会带来沉重经济和精神负担。DFU主要病因是当机体长期处于高血糖和代谢紊乱状况时,易诱发神经病变和不同程度的外周血管病变[5-6],最终导致溃疡形成和深层组织坏死,其病程冗长,机制繁杂不明,涉及多种生理学过程[7],使得临床有效治疗DFU面临困境。
目前临床上针对DFU主要采用生长因子疗法和激素疗法。生长因子疗法被证实可以温和改善伤口愈合,但高昂的成本限制了其广泛应用[8]。激素疗法虽见效较快,却面临机体激素水平失衡及病程反复的难题,且伤口愈合中的皮肤组织再生能力有限,易导致伤口愈合缓慢[9]。此外,亦有其他辅助治疗手段,包括血管介入治疗、创面负压吸引、高压氧治疗及干细胞移植术治疗等[10],但均面临医疗成本高、疗效不显著等诸多困境。
中医学上,DFU属于“脱疽”“脱痈”“筋疽”等范畴。关于DFU的记载最早见于《内经》:“发于足指,名曰脱痈。其状赤黑,死不治;不赤黑,不死。不衰,急斩之,不则死矣”[11]。宋朝朱端章的《卫生家宝方》中有“消渴患者足膝发恶疮,至死不救”[12]。现阶段,已有多种中药被证实可治疗DFU且临床疗效显著。相比于传统中药剂型,中成药在DFU患者长期服药过程中更具优势,具有剂型丰富、服用简便易于携带、廉价、不良反应少等特点。但中成药成分繁多,药物间相互作用复杂,且涉及众多作用靶点及生物机制,给临床对症选药及新药开发带来困惑。
本研究综合运用数据挖掘、网络药理学、分子对接和动力学模拟等多维数据分析方法,结合体内外实验,系统探究了中成药治疗DFU的组方规律、核心药物及其活性成分与关键作用靶点,为后期开发治疗DFU的新药奠定基础。
1 材料与方法1.1 数据挖掘1.1.1数据来源检索中国知网、万方数据库、维普数据库和《中国药典》2020年版(以下简称“药典”)的“成方制剂和单味制剂”部分,以“糖尿病足,中成药”“糖尿病足溃疡,中成药”“糖尿病溃疡,中成药”为关键词检索,检索年限为各数据库建库至2023年7月。
1.1.2 纳入与排除标准(1)纳入标准:纳入主治病症中含有“糖尿病溃疡”“糖尿病足”“糖尿病足溃疡”,且治疗中成药临床疗效明确,列出全部组成。若有种类相同但剂型不同的中成药,取一种剂型的中成药纳入。
(2)排除标准:未给出复方组成成分的中成药。
1.1.3 数据处理及方药数据库的建立与用药分析参照药典及《中华本草》对收集的中药名称进行标准化处理,如“白芨”规范为“白及”,“银花”规范为“金银花”。若为中药提取物、中药粉末、中药炮制品等则替换为对应的中药名称。
将经上述处理后的数据录入到中医传承辅助平台,建立方药数据库。运用中医传承辅助平台和SPSS对中成药数据库进行用药频数、性味归经、关联规则及聚类分析[13]。
1.2 网络药理学1.2.1 核心药物活性成分筛选及疾病靶点数据集建立在中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP,https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)和草药-中医证候-西医证候-成分-靶标-疾病关联网络数据库(SymMap,http://www.symmap.org/)中检索核心药物的活性成分,以口服生物利用度(oral bioavailability,OB)≥30%和药物相似性(drug-like properties,DL)≥0.18作为筛选条件[14],合并去重后得到核心药物活性成分。将上述活性成分输入SwissTargetPrediction数据库,设定生物种类“homo sapiens”,条件设为“Probability>0”,检索得到其对应的疾病靶点数据集。
1.2.2 “核心药物-活性成分-靶点”网络构建及DFU靶点数据集建立将核心药物及其活性成分以及对应的疾病靶点导入Cytoscape软件,构建“核心药物-活性成分-靶点”的网络图。
以“diabetic foot ulcer”“diabetic ulcer” “diabetic foot”为关键词,分别在DisGeNET(https://www.disgenet.org/)、GeneCards(https://www. genecards.org/)、OMIM(https://www.omim.org/)、DrugBunk(https://go.drugbank.com/)及TTD(https:// db.idrblab.net/ttd/)5个疾病数据库中检索,合并去重后建立得到DFU疾病靶点数据库。
1.2.3 活性成分治疗DFU疾病靶点的获取及“核心药物-活性成分-DFU疾病靶点”网络的构建汇总活性成分作用的疾病靶点和DFU疾病靶点,取共有靶点获得核心药物防治DFU作用靶点集。再将核心药物、DFU疾病靶点和核心药物活性成分导入Cytoscape软件,构建“核心药物-活性成分-DFU疾病靶点”网络图。
1.2.4 蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络构建将核心药物治疗DFU的作用靶点导入STRING数据库(https://cn.string-db.org/),生物种类设定为“homo sapiens”,设定最小相互作用得分≥0.4,将结果导入Cytoscape软件,构建PPI网络,进一步分析核心药物治疗DFU的作用靶点的网络拓扑性质参数,包括自由度(degree)、紧密度(closeness centrality)等。
1.2.5 基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析将核心药物治疗DFU的作用靶点导入DAVID数据库(https://david. ncifcrf.gov/),进行GO和KEGG富集分析,GO分析包括生物过程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)和细胞组成(cell component,CC)3个部分。设定生物种类为“homo sapiens”,分析结果均以P<0.05表明差异具有统计学意义。再根据P值排序,选择排名前20的条目进行可视化分析。
1.3 结合模式分析从PDB蛋白质数据库(https://www.rcsb.org/)下载靶标蛋白[蛋白激酶B1(protein kinase B1,AKT1,PDB ID: 1UNR)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α,PDB ID: 6OP0)]晶体结构,包含阳性化合物且构象分辨率最小,属于“homo sapiens”的晶体结构文件。使用Discovery Studio软件处理小分子及蛋白结构,设置分子对接结合口袋,进行分子对接计算。
将生成的蛋白-配体复合物构象转为拓扑文件,利用Gromacs进行体系预平衡,使用Berendsen方法将系统保持在300 K和1 bar的平衡环境中。体系平衡后设置步长为2 fs,共进行1×107步,总时长20 ns,进行分子动力学模拟。
1.4 细胞实验1.4.1 细胞与试剂人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)购买于中国科学院上海细胞库;黄芩苷(批号D2114360,质量分数90%)、木犀草素(批号F2215580,质量分数98%)购买于上海阿拉丁生化科技股份有限公司;DMEM培养基、10%胎牛血清购买于英潍捷基(上海)贸易有限公司;青霉素/链霉素溶液(100×)购买于特科思(广州)科技服务有限公司;二甲基亚砜购买于上海碧云天生物科技有限公司;CCK8购自Selleck公司;磷脂酰肌醇-3-羟激酶(phosphatidylinositol-3-hydroxykinase,PI3K,货号4292S)、p-PI3K(货号4228S)、AKT1(货号9272S)、p-AKT1(货号9271S)抗体均购于美国Cell Signaling Technology公司,β-actin(货号sc-47778)抗体购于Santa Cruz Biotechnology公司。
1.4.2 CCK8法检测黄芩苷和木犀草素对HUVEC细胞影响将HUVEC细胞按1×104个/孔接种于96细胞培养板中。在培养12 h后分别加入实验设定浓度的黄芩苷和木犀草素,处理24 h后每孔加入10 μL的CCK8溶液,孵育2 h。同时设置空白组(不加细胞和药物)和对照组(不加药物)。在酶标仪450 nm波长下检测吸光度(A),计算细胞存活率。
细胞存活率=(A实验-A对照)/(A对照-A空白)
1.4.3 定量聚合酶链反应(qPCR)法检测TNF-α、PI3K、AKT1转录水平采用qPCR法检测HUVEC细胞TNF-α、PI3K、AKT1的mRNA表达,反应条件为95 ℃预变性30 s;95 ℃变性10 s,58 ℃退火、延伸30 s,45个循环收集荧光信号,采用2−∆∆Ct法计算mRNA的相对表达量。为筛选LPS激活TNF-α最优条件,分别以0.5、1.0 μg/mL LPS对HUVEC细胞诱导12、24 h后,检测TNF-α转录水平。
黄芩苷对细胞TNF-α转录水平的影响实验将HUVEC细胞按2×105个/孔接种于12细胞培养板中,分为对照组(PBS溶液)、LPS诱导组(模型组)、LPS+黄芩苷低浓度(6.25 μmol/L)组和LPS+黄芩苷高浓度(12.5 μmol/L)组。除对照组外,其余各组分别加入0.5 μg/mL LPS及对应浓度的黄芩苷处理24 h后,检测TNF-α转录水平。另外,HUVEC细胞分为对照组、木犀草素低浓度(3.125 μmol/L)组和木犀草素高浓度(6.25 μmol/L)组,分别处理HUVEC细胞24 h后,提取mRNA检测评估木犀草素对PI3K和AKT1转录水平的影响。引物序列见表1。
实验分为对照组、木犀草素低浓度组(3.125 μmol/L)和高浓度组(6.25 μmol/L),处理细胞48 h后提取蛋白,采用二喹啉甲酸(bicinchoninic acid assay,BCA)法检测总蛋白含量。取6 µg总蛋白进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳,然后转膜至PVDF膜;常温下封闭2 h后分别加入PI3K、p-PI3K、AKT1、p-AKT1及β-actin(内参)抗体,4 ℃过夜。TBST洗涤后加入二抗,室温孵育2 h,基于Image J进行蛋白条带灰度分析。
1.5 动物实验1.5.1 DFU模型的制备健康SPF级SD雄性大鼠,体质量250~280 g,7周龄,购自广东维通利华实验动物技术有限公司[许可证号SCXK(粤)2020-0051]。动物实验经广东药科大学实验动物伦理委员会审查批准(编号SPF2022377)。所有动物适应性喂养1周后,一次性ip链脲佐菌素55 mg/kg,注射后3、7 d分别检测空腹血糖,其值≥16.7 mmol/L视为糖尿病模型制备成功,随后将其麻醉,背部脱毛并剪切直径10 mm的圆形伤口,建立DFU大鼠模型[15]。
1.5.2 分组给药及愈合率检测DFU大鼠分为模型组、黄芩苷组和木犀草素组。用CMC-Na溶液配制需剂量的黄芩苷及木犀草素给药液。各组每天分别ig CMC-Na溶液(模型组)、黄芩苷溶液(100 mg/kg)及木犀草素溶液(100 mg/kg),给药9 d,隔天拍照记录各组创面情况,用Image J计算伤口面积,并计算创面愈合率。
创面愈合率=(用药前创口面积-用药后创口面积)/用药前创口面积
1.6 统计学方法实验数据采用GraphPad Prism进行分析。计量资料用表示,两组间比较采用t检验,以P<0.05为差异有显著性,P<0.01为差异极显著。
2 结果2.1 治疗DFU相关中成药数据挖掘2.1.1 治疗DFU中成药频次分析基于文献调研检索,共录入治疗DFU的中成药108种,包含180味中药,使用频次共689次。用药频次排名靠前的中药有当归、黄芪、冰片、丹参、白芷等,见表2。
对180味中药进行性味归经统计分析。五味中以甘味、苦味药的使用频次较高;四气中以寒性药的使用频次最高,热性药物的使用频次最低(图1-A、B,表3)。药物归经涉及12条经络,经络使用频次前6位分别是肝经、脾经、心经、肺经、胃经、肾经(表4,图1-C)。
运用SPSS软件对处方中药进行关联规则分析,设置支持度为6,置信度0.6,得到强连接用药组合39对(图2)。其中,所含药物均为频次排名前4的药对:当归-黄芪、丹参-黄芪、当归-丹参、当归-冰片。
运用SPSS软件对处方进行聚类分析,筛选核心药物处方,根据K均值聚类算法对数据进行分析,设置K=5,得到5个核心药物组合,排名第1的组合是“黄芪-丹参-当归-金银花-川芎-地黄”(表5)。
根据方药分析结果,为进一步研究中成药治疗DFU的机制,选择频次排名前4位的中药当归、黄芪、冰片、丹参作为治疗DFU的核心药物进行后续作用机制研究。
2.2 核心药物治疗DFU机制研究2.2.1 核心药物活性成分和作用靶点数据集检索TCMSP和SymMap数据库筛选得到核心药物活性成分,其中当归22个、黄芪36个、冰片28个和丹参86个,合并去重后共计145个活性成分。将活性成分导入SwissTargetPrediction数据库中检索得到其作用的疾病靶点,去重后共得到1 030个靶点。
2.2.2 “核心药物-活性成分-作用靶点”网络构建将上述得到的核心药物、活性成分及疾病靶点数据导入Cytoscape软件制作“核心药物-活性成分-作用靶点”网络(图3)。关联度排名靠前的活性成分有槲皮素、黄芩苷、维生素E等。对应的疾病靶点中排名靠前的包括AKT3、蛋白激酶环磷酸鸟苷依赖性1(protein kinase cyclic guanosine monophosphate- dependent 1,PRKG1)、葡萄糖神经酰胺酶2(glucosylceramidase beta 2,GBA2)等。
在DisGeNET等5个疾病数据库中检索去重后,得到833个DFU相关靶点。将其与“2.2.2”中筛选获得的核心药物所对应疾病靶点取交集,分析后得到174个相关靶点,其中包含共有靶点80个(图4)。
为分析核心药物活性成分与DFU相关靶点间关系,用Cytoscape软件构建了“DFU靶点-核心药物-活性成分-相关靶点”网络(图5)。结果显示度值排名前5的靶点有细胞色素P450家族19亚家族A成员1(cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1,CYP19A1)、乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,ACHE)、雌激素受体β(estrogen receptor beta,ESR2)、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体1型(protein tyrosine phosphatase non-receptor type 1,PTPN1)和醛酮还原酶家族1成员B(aldo-keto reductase family 1 member,BAKR1B1)。对应的活性成分有黄连素、山柰酚、木犀草素等。
将上述活性成分对应的DFU相关靶点导入Cytoscape软件构建PPI网络(图6)。筛选到排名前8的靶点,包括TNF、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、AKT1、血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)等,将其作为关键靶点进行下一步分析。
通过DAVID数据库进行GO功能富集分析,设定P<0.05,共筛选得出772个条目,其中BP涉及条目565个,CC含有条目68个,MF包含条目139个(图7)。按P值排序,选取排名前20的条目可视化展示(图8)。其中,BP主要涉及对炎症反应、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPK)级联的积极调节、血管生成的正向调节、对缺氧的反应等;CC主要涉及质膜、细胞外间隙、细胞质、受体复合物等;MF则有酶结合、蛋白酪氨酸激酶活性、胰岛素受体底物结合、血红素结合等。
174个交集基因通过KEGG信号通路分析共富集到167个通路,按P值排名前20的信号通路主要涉及晚期糖基化终产物-晚期糖基化终产物受体(advanced glycation end products-receptor for advanced glycosylation end products,AGE-RAGE)信号通路、血脂与动脉粥样硬化、缺氧反应因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)、MAPK、TNF、PI3K-Akt等信号通路等,其与治疗DFU密切相关(图9)。
PPI结果表明,AKT1、TNF-α为核心药物治疗DFU的主要靶点,其对应的高频活性成分分别为木犀草素、黄芩苷。借助分子对接进一步探究其相互作用模式(图10)。一般认为,结合能力越强对接打分值越高。结果显示,AKT1结合木犀草素的打分为100.695,与所对应的阳性化合物打分值为82.984;TNF-α结合黄芩苷的打分值为153.154,与所对应的阳性化合物对接打分值为169.272。各化合物所对接后的打分值均接近靶标蛋白与其原结晶配体阳性化合物打分值,且结合位点类似。
利用分子模拟进一步探究活性成分与靶标蛋白结合的稳定性,通过分析复合物体系均方根偏差(root-mean-square deviation,RMSD)值可知,在20 ns模拟时间内,木犀草素与AKT1、黄芩苷与TNF-α对接的复合物稳定性与靶点和其原配体阳性化合物的复合物相类似,RMSD值波动变化范围较小,表明活性成分与其对应靶点形成的复合物体系可在较长热力学环境下保持稳定与平衡(图11)。
为进一步研究核心药物主要活性成分与其关键作用靶点间的潜在作用机制,本研究通过体内外研究开展了实验验证。
2.4.1 黄芩苷和木犀草素对HUVEC细胞增殖的影响对关键活性成分黄芩苷和木犀草素的生物安全性进行评价。结果(图12)表明,黄芩苷在低浓度时对HUVEC没有明显影响,在6.25 μmol/L时表现出一定促进细胞增殖效果,但在400 μmol/L时显示出一定的细胞毒性。木犀草素在3.125和6.25 μmol/L时可促进HUVEC细胞的生长,但其浓度在25 μmol/L以上时,对HUVEC细胞的增殖有显著抑制作用。
2.4.2 黄芩苷和木犀草素对关键靶点蛋白转录水平的影响为了进一步评估黄芩苷对TNF-α转录水平的影响,利用不同质量浓度的LPS刺激HUVEC细胞12、24 h,结果表明0.5 μg/mL的LPS刺激12 h后,TNF-α转录水平显著升高;在经过不同浓度黄芩苷处理后,TNF-α转录水平呈剂量相关性降低(图13)。
分子对接及分子动力学模拟结果显示,木犀草素可以与AKT1激动剂结合位点稳定结合(图10-B、图11);而GO功能富集中BP分析结果表明,核心药物的活性成分对应的DFU关键靶点主要富集在PI3K等信号通路的正向调控生物过程中(图8)。实验结果同样也证实,HUVEC细胞经不同浓度木犀草素处理后,PI3K和AKT1转录水平呈剂量相关性升高(图14)。
结果(图15)表明,3.125 μmol/L木犀草素处理HUVEC细胞后,其p-AKT/AKT和p-PI3K/PI3K水平升高,证明该信号通路被激活;当使用6.25 μmol/L木犀草素处理细胞后,p-PI3K/PI3K水平显著升高,但p-AKT/AKT水平相比于低浓度组有所降低,但仍高于对照组。
建立DFU大鼠模型评估木犀草素和黄芩苷治疗效果。结果(图16)表明,与模型组相比,经ig木犀草素或黄芩苷治疗的DFU大鼠伤口创面从第3天起均有所缩小,其愈合率显著升高。在ig治疗9 d后,木犀草素或黄芩苷治疗组DFU大鼠创面接近愈合,两者愈合率并无明显差异,但均显著高于模型组。
现阶段,DFU发病率逐年攀升,其可能成为DM“最贵”并发症之一,给全球卫生系统带来极大负担[16-17]。中医关于DFU论述历史悠久,《素问·生气通天论》曾记载:“膏粱厚味,足生大疔”;《外科正宗·脱疽论第十八》云:“夫脱疽者,外腐而内坏也。此因平昔厚味膏粱熏蒸脏腑……其蕴蓄于脏腑者,终成燥热火症;其毒积于骨髓者,终为疽毒阴疮”。本虚标实、气血亏虚是DFU发生之根本,阴阳两虚是其发展之趋势,气机郁滞、瘀热化火和湿热蕴结是其发生之关键。相比于西医疗法,中医认为,结合整体观及结合局部辨证后施治,可达调节气血津液阴阳平衡,延缓DFU进程之功效。因此,基于中医理论指导下的中成药在DFU临床防治领域应用广泛,疗效显著。
本研究系统分析了临床治疗DFU中成药用药规律,得到核心药物当归、黄芪、冰片、丹参。当归性甘,善补血活血;黄芪性甘,善补气固表、抗菌、托毒、排脓、生肌。两药合用一走一守共奏补气生血、扶正托毒之功效[18]。冰片善清热解毒;丹参善活血,却不伤正。药性方面,选用寒性药为主,达到滋阴清热的功效;配伍使用甘味药,主要在于甘能满中、甘者生津、甘者入脾、甘能护中[19]。古书记载苦味药可泄、可燥,《金匮要略心典》曰:“苦者能泄能燥能坚”。
临床上,DFU患者常伴有脾运化功能失常,导致痰湿、血瘀等郁滞体内,郁久而化为热毒,故应用苦味药以清热毒。而辛味药能散能行,可使体内郁积的痰湿等病理产物消散,促使津液正常输布,改善患者痰瘀互结之症状。此外,分析可知中成药中频次最高的药物组合为“黄芪-丹参-当归-金银花-川芎-地黄”。黄芪、当归可补气生血,扶正脱毒;丹参、川芎则活血化瘀、通络止痛;金银花、地黄可滋阴清热;且金银花清热解毒。用药规律分析证实,无论是频次最高的药物组合,或是筛选得到的核心中药,均对DFU 4大发病因素(虚、毒、湿、热)具有针对性,这也证实了中医理论指导下的精准用药与科学内涵。
为进一步探究中成药中核心药物治疗DFU的潜在机制,利用网络药理学系统分析了核心药物活性成分与其对应的DFU疾病靶点,证实其核心靶点包括了AKT1、TNF-α和IL-6等炎症分子。临床研究发现,DFU病程中伴有超长期炎症反应[20],导致肉芽组织生长延缓,溃疡面愈合困难[21]。靶向激活AKT1或抑制TNF-α已被证实可通过抗炎作用提升DFU治疗效果[22-23]。而在前期研究中,木犀草素与黄芩苷均被发现具有抗炎、抗氧化效果[24-26]。
本研究通过分子对接及动力学模拟,证实了木犀草素与黄芩苷能够分别与AKT1和TNF-α稳定结合,揭示其可能通过抗炎机制促进DFU创面愈合。通过GO和KEGG信号通路富集分析发现,PI3K-Akt、TNF、MAPK以及HIF-1等信号通路可能是中成药治疗DFU的主要途径。这与之前研究发现的PI3K/AKT、HIF-1、MAPK信号通路可通过抗炎、抗菌,促细胞增殖、迁移和血管生成等生物学功能,协同提升DFU疗效相吻合[27-29]。本实验结果表明,木犀草素能够显著上调PI3K和AKT1蛋白的转录及表达水平,其可能通过激活对应信号通路而发挥治疗DFU的功效。而在LPS诱导HUVEC高表达TNF-α细胞模型中[30],经黄芩苷处理后可显著降低TNF-α表达水平,提示黄芩苷能够有效抑制TNF-α炎症因子,其可能通过抗炎机制促进DFU愈合。
本研究利用数据挖掘、网络药理学结合分子模拟等数据分析技术,系统分析探讨了临床上中成药治疗DFU的用药规律,筛选得到了中成药治疗DFU的核心药物及主要活性成分,以及其对应的关键作用靶点。借助分子对接和动力学模拟探究了活性成分与对应靶点间的结合亲和力及稳定性,并通过实验证实了中成药主要活性成分治疗DFU的潜在作用机制。同时,基于DFU动物模型进一步证实了活性成分对DFU的治疗效果。
通过将大数据分析与实验验证相结合,筛选发现并证实了中成药治疗DFU的关键活性成分及其潜在作用机制,这为针对性开发治疗DFU,且机制明确、剂型丰富的新型中成药产品奠定了基础。然而,本研究仅对排名靠前的活性成分及对应靶点开展了实验研究,仍有许多关键成分及其涉及的靶点与信号通路有待进一步实验解析。此外,通过反复感染创面构建DFU慢性动物模型,将比现有模型更贴近临床病例,这些不足将会在今后的研究中得到进一步完善。
来 源:毛永馨,周 莉,秦 菲,姚唯唯,叶得伟,李 博.基于数据挖掘、网络药理学、分子模拟和实验验证探究中药治疗糖尿病足溃疡用药规律及作用机制 [J]. 中草药, 2024, 55(16): 5559-5572.