基于“关键成分-潜在靶点-核心通路”交互网络的酒蒸黄连生物碱-石菖蒲挥发油配伍防治糖尿病认知功能障碍机制研究

目的运用网络药理学预测酒蒸黄连-石菖蒲治疗糖尿病认知功能障碍的作用机制,并进行相关实验验证。方法通过TCMSP数据库、SwissTargetPrediction在线平台、GeneCards数据库筛选出酒蒸黄连和石菖蒲的主要活性成分、作用靶点和疾病靶点,借助DAVID 6.8数据库进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析,利用STRING数据库和Cystoscope 3.8.1软件分别构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络和"药物-关键成分-潜在靶点-核心通路"网络,预测药物防治糖尿病认知功能障碍的作用机制。建立大鼠糖尿病认知功能障碍复合模型,给予酒蒸黄连-石菖蒲进行干预,检测各组大鼠空腹血糖、血清胰岛素、稳态模型胰岛素抵抗指数(homeostasis model of insulin resistance,HOMA-IR)和胰岛素敏感指数(insulin sensitivity index,IAI);检测各组大鼠海马组织中乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)含量以及乙酰胆碱酯酶(acetyl cholinesterase,AchE)和乙酰胆碱转移酶(choline acetyl transferase,Ch AT)活性;采用免疫组化法测定各组大鼠海马组织中β-淀粉样蛋白42(β-amyloidprotein42,Aβ42)、AchE和Ch AT蛋白表达;采用Westernblotting法测定各组大鼠海马组织中与糖代谢相关的胰岛素受体底物(insulinreceptor substrate,IRS)、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)、蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)、糖原合成酶激酶3β(glycogensynthasekinase3β,GSK3β)的蛋白表达及磷酸化水平,以及与炎性反应相关的白细胞介素-1β(interleukin-1,IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的蛋白表达,系统观察并验证酒蒸黄连-石菖蒲治疗糖尿病认知功能障碍的作用及机制。结果筛选出酒蒸黄连-石菖蒲有效活性成分16个,与糖尿病认知功能障碍相关的候选靶点84个;KEGG通路分析发现,酒蒸黄连-石菖蒲可能通过作用于PI3K-Akt信号通路、胰岛素信号通路、胆碱能通路、糖基化终末产物(advanced gycation end products,AGEs)-AGE受体(receptor of AGE,RAGE)信号通路及炎症相关途径治疗糖尿病认知功能障碍。验证性实验结果显示,酒蒸黄连-石菖蒲显著降低糖尿病认知功能障碍大鼠空腹血糖和HOMA-IR(P0.05、0.01),提高IAI(P0.01);抑制海马组织中Aβ42蛋白表达(P0.05),减少Aβ生成;增加海马组织中Ach含量(P0.05、0.01),增加Ch AT活性及蛋白表达(P0.05、0.01),降低AchE活性及蛋白表达(P0.05、0.01);上调海马组织中IRS、PI3K、Akt和GSK3β的磷酸化水平(P0.05、0.01),降低IL-1β、IL-6及TNF-α蛋白表达水平(P0.05、0.01)。结论网络药理学预测结果和动物实验结果相呼应,均表明酒蒸黄连-石菖蒲组分可能通过调节糖代谢、改善胰岛素抵抗、抑制炎性因子表达、抗神经细胞凋亡以及调控PI3K-Akt、AGE-RAGE、胰岛素、胆碱能等相关通路,发挥治疗糖尿病及其并发的认知功能障碍作用。