基于“成分-靶点-效应”复合网络体系探索增液汤治疗糖尿病的物质基础和组方原理

Zeng-Ye-Tang is used to treat diabetes caused by extreme heat with yin asthenia (type 2 diabetes early) by traditional Chinese physician in clinic, which is composed of three traditional Chinese medicines (TCMs) for nourishing yin, Radix Scrophulariae, dried Radix Rehmanniae and Radix Ophiopogonis. Many pharmacological studies reported hypoglycemic effect and potential hypoglycemic mechanism of Zeng-Ye-Tang. However, due to the chemical composition complexity and biological pleiotropic characteristics of TCM prescription, the material basis and combination principles of Zeng-Ye-Tang is still unknown. Network analysis techniques have a good prospect in the material basis of TCM research because of its advantages of analyzing, integrating and summarizing nonlinear complex data areas. This study intends to study the material basis of Zeng-Ye-Tang for the treatment of diabetes: to improve the present network analysis techniques by the introduction of the element of "effect"; based on studies of effect and in vivo analysis for Zeng-Ye-Tang and its composition of medicinal herbs, and using approaches and technologies of multiple disciplinary, to construct "ingredient - target - effect" network of Zeng-Ye-Tang and its composition of medicinal herbs; to predict and to evaluate material basis, the role of targets and related effects of Zeng-Ye-Tang and its composition of medicinal herb according to network analysis results, which can be further simplified and verified based on the experimental results. These results can help clarify the scientific connotation contained in combination principles of Zeng-Ye-Tang, and this study will establish a new mode to be used in material basis and combination principles research of TCM prescription using network analysis.

增液汤是临床中医治疗阴虚热盛型糖尿病（2型糖尿病早期）的常用方剂，由玄参、生地和麦冬三味常用滋阴药组成，其降糖疗效及可能机制也有较多文献报道。然而，由于中药方剂化学复杂性和生物多效性的特点，导致增液汤的物质基础和组方原理依然不明。网络分析技术在分析、整合和总结非线性复杂数据方面的优势，使其在中药物质基础研究中具有良好的前景。本研究拟以增液汤为研究对象，对其治疗糖尿病的物质基础进行研究: 通过引入“效应”这一要素，对现有的网络分析方法技术加以改进；采用多个学科的方法技术，结合增液汤及其组成药材的体内过程研究和效应研究，针对增液汤及其组成药材分别构建“成分-靶点-效应”复合网络体系；预测与评估增液汤及其组成药材的物质基础，作用靶点和相关效应，并结合实验结果对网络分析结果进行简化与验证，据此阐明增液汤组方原理的科学内涵，并建立一种基于网络分析的中药方剂物质基础和组方原理研究新模式。

本研究基于中药方剂物质基础的研究现状，以临床中医常用于治疗阴虚热盛型糖尿病的方剂增液汤为研究对象，通过引入“效应”这一要素，构建了“成分-靶点-效应”复合网络体系，对增液汤降糖的物质基础和组方原理进行了研究。建立了2型糖尿病大鼠模型对增液汤的药效进行了确证，并在此基础上进行了系统的拆方研究；对增液汤进行定性分析，通过现有数据库挖掘糖尿病相关的靶点，整理相关治疗效应，按照不同效应对靶点进行归类，结合化合物结构相似性预测靶点方法，初步建立“成分-靶点-效应”复合网络体系，对增液汤治疗糖尿病的物质基础，靶点和效应进行预测；对增液汤的体内物质基础进行了系统研究，通过分析增液汤在血液、尿液、粪便、胆汁等生物样本中的原型成分和代谢产物，并辅以肝微粒体和肠道菌的代谢转化研究，最终确定了增液汤的主要体内物质基础；采用细胞和离体器官模型对增液汤降糖的效应进行遴选，并对其促进糖摄取的机制进行了初探；基于增液汤体内药效物质基础和降糖效应等研究结果，优化了增液汤治疗糖尿病的“成分-靶点-效应”复合网络，通过对拓扑学上的参数及对网络集群、节点度的分析，预测了该网络中的主要成分、作用靶点及效应，获得了新的成分排序顺序，并排除了部分假阳性靶点；将网络分析的结果与增液汤中各成分的相对含量相结合，采用R语言结合熵权法对两方面的指标赋予权重，计算出各成分的重要程度；选择排序前六的成分并对其在增液汤中的含量进行定量，在细胞水平上比较了不同成分对不同降糖效应的影响；在动物水平上，将上述六个成分组成的活性成分组与增液汤进行了生物等效性研究，并对部分关键靶点进行了验证，结果表明活性成分组与增液汤疗效几乎等同；综合上述结果，对增液汤降糖的组方原理进行了解读。本课题确证了增液汤降糖的主要物质基础，关键靶点和作用特点，并建立了一种基于网络分析的中药方剂物质基础研究模式，并希望据此为中药方剂研究提供有价值的参考。