丁 念,鄭承紅
(1.湖北中醫(yī)藥大學(xué),湖北 武漢 430000;2.武漢市中醫(yī)醫(yī)院,湖北 武漢 430014)
1976 年,Schuyler 提出糖尿病肺損害屬于糖尿病微血管病變,因肺臟血供豐富,所以肺臟也是糖尿病損害的靶器官之一[1]。 肺臟有豐富的血管系統(tǒng),極易受到高糖狀態(tài)的影響。 糖尿病微血管病變是造成糖尿病肺損害的主要原因。 彭麗媛等[2]發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的肺臟微血管通透性及肺臟結(jié)構(gòu)破壞明顯高于健康對照組。 KODOLOVA 等[3]觀察了不同嚴(yán)重程度和不同病程的糖尿病患者肺血管組織,發(fā)現(xiàn)這些肺血管組織的微血管病變與其他臟器(如腎臟)的微血管病性改變極其相似。 糖尿病肺損害的基本病機(jī)是陰虛燥熱、絡(luò)脈瘀阻,陰虛為本,燥熱、氣滯、痰濕、瘀血為其標(biāo),而瘀血貫穿疾病的始終。針對“虛”“瘀”兩個核心, 臨床采用降糖通脈方以滋陰清熱、 活血化瘀。 降糖通脈方主藥為女貞子12 g、黃連5 g、川芎10 g,其中:女貞子補(bǔ)肝腎之陰、清虛熱,發(fā)揮養(yǎng)陰之力,以治其本;消渴日久,臟腑虛弱,必生痰濕、瘀血等內(nèi)毒,黃連清熱解毒燥濕;川芎行氣活血化瘀治其標(biāo)。前期研究發(fā)現(xiàn),降糖通脈方可以下調(diào)糖尿病大鼠TGF-β1 表達(dá),減少細(xì)胞外基質(zhì)的堆積,改善血管的超微病理結(jié)構(gòu)來干預(yù)糖尿病微血管病變[4]。 臨床研究也發(fā)現(xiàn),降糖通脈方可以改善糖尿病患者的肺功能損害。為進(jìn)一步探究降糖通脈方治療糖尿病肺損害的分子學(xué)機(jī)制,通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法,探究降糖通脈方治療糖尿病肺損害的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制,并結(jié)合糖尿病肺損害模型大鼠對其中的關(guān)鍵信號通路進(jìn)行驗證,可為后續(xù)基礎(chǔ)研究和臨床實(shí)踐提供依據(jù)。
選用健康的SPF 級雄性8 周齡SD 大鼠60 只,體質(zhì)量180~200 g,實(shí)驗動物使用許可證號:SYXK(鄂)2018-0104,購于三峽大學(xué)實(shí)驗動物中心。 飼養(yǎng)環(huán)境為溫度22~26 ℃,濕度50%~60%,人工光照明、暗各12 h。 在本次實(shí)驗過程中,按照《實(shí)驗動物管理條例》等相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行飼養(yǎng)與處置。
戊巴比妥鈉(批號P3761)、鏈脲佐菌素(STZ)(批號S0130)均購自美國Sigma 公司;二甲雙胍(批號M107827,阿拉丁試劑有限公司);二甲苯(批號10023418)、無水乙醇(批號10009218)、碳酸鋰(批號20022818)、冰乙酸(批號10000218)均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;伊紅(批號E8090)、中性樹脂(批號G8590)、蘇木素(批號G1004)均購自武漢賽維爾生物科技有限公司;蛋白質(zhì)Marker(批號X1109A,美國Helix 公司);十二烷基硫酸鈉(SDS)(批號1019Y032)、TEMED(批號CT29143440)、過硫酸銨(批號603B0313)、BCA 蛋白濃度測定試劑盒(批號120720210514)、RIPA(強(qiáng))組織細(xì)胞快速裂解液(批號20201027)、Tween-20(批號C2011141)均購自北京索萊寶科技有限公司;PVDF 轉(zhuǎn)移膜(批號R9JA64128)、化學(xué)發(fā)光試劑(批號20345A4/20345A4)均購自德國Millipore 公司;TGF-β 一抗(批號20201014)、SnoN 一抗(批號20200312)、Smad2一抗(批號20200525)、Smad3 一抗(批號20200218)、Smad7 一抗(批號20200622)、p-Smad2 一抗(批號GR200003-85)均購自英國Abcam 公司;p-Smad3 一抗(批號15,CST)、p-Smad7一抗(批號20201012)、GAPDH 一抗(批號20200525)、Goat anti-Rabbit IgG(批號20200507)均購自華聯(lián)科股份有限公司。
正置顯微鏡(型號DM1000,德國徠卡顯微系統(tǒng)有限公司);TB-718L 型生物組織包埋機(jī)-冷凍機(jī)、GNP-9080 型隔水式恒溫培養(yǎng)箱均購自泰維科技股份有限公司;電泳儀(型號mini protean 3 cell,美國BIO-RAD 公司);全自動化學(xué)發(fā)光分析儀(型號Tanon-5200,上海天能有限公司)。
2.1.1 藥物有效活性成分的篩選 應(yīng)用TCMSP 數(shù)據(jù)庫(https://tcmsp-e.com/)及BATMAN-TCM 數(shù)據(jù)庫(http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/)檢索藥物方中主要藥物女貞子、黃連、川芎的所有活性成分。 根據(jù)研究結(jié)果,以口服生物利用度(oral bioavailability, OB)>30%、類藥性(drug-likeness, DL)≥0.18 為限制條件進(jìn)行篩選,得到藥物的有效活性成分。
2.1.2 藥效成分-靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 應(yīng)用TCMSP數(shù)據(jù)庫及BATMAN-TCM 數(shù)據(jù)庫平臺檢索藥物所有活性成分的靶基因,并將TCMSP 數(shù)據(jù)庫篩選所得所有靶蛋白名稱導(dǎo)入DrugBank 數(shù)據(jù)庫(https://www.drugbank.ca/) 以及UniProt 數(shù)據(jù)庫(https://www.uniprot.org),設(shè)置物種為人類(Homo sapiens),對得到的靶蛋白進(jìn)行比對和基因名校正,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的基因名,并刪除無對應(yīng)基因名的靶蛋白。
2.1.3 糖尿病肺損害的疾病靶點(diǎn)篩選 設(shè)置檢索詞為“type 2 diabetes lung injury”,通過GeneCards數(shù)據(jù)庫(https://www.genecards.org/)進(jìn)行檢索,篩選得到糖尿病肺損害疾病靶點(diǎn),并應(yīng)用UniProt 數(shù)據(jù)庫(https://www.uniprot.org)對疾病靶點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,獲得Swiss-Prot ID。
2.1.4 活性成分與疾病的共同靶點(diǎn)篩選及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(protein-protein interaction, PPI)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 明確糖尿病肺損害相關(guān)靶點(diǎn)與藥物潛在靶點(diǎn)之間的相互作用,應(yīng)用R 語言(https://www.r-project.org/)軟件及Perl 語言程序?qū)⒓膊“悬c(diǎn)與藥物靶點(diǎn)進(jìn)行交集,并輸入Venny 2.1 軟件(http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)繪制韋恩圖。 應(yīng)用STRING(https://string-db.org/) 插件構(gòu)建共同靶點(diǎn)PPI,將蛋白種類設(shè)置為“Homo sapiens”,將Settings 設(shè)為“high confidence:0.9”,并隱藏?zé)o關(guān)系的靶點(diǎn),其他參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置,獲得PPI 網(wǎng)絡(luò)。 應(yīng)用count.R 插件獲得共同蛋白靶點(diǎn)出現(xiàn)的頻次。
2.1.5 GO 生物功能分析和KEGG 富集 應(yīng)用R 語言(https://www.r-project.org/)軟件中clusterProfiler GO.R 包及Perl 語言對活性成分與糖尿病肺損害的共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO 分析,GO 分析主要用于描述基因產(chǎn)物的功能, 其中包括細(xì)胞組分 (cellular component, CC)、分子功能(molecular function, MF)和生物學(xué)過程(biological process, BP),并應(yīng)用clusterProfiler KEGG.R 包進(jìn)行KEGG 富集分析。 利用Cytoscape 3.7.2 軟件構(gòu)建核心靶基因-信號通路互作網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)富集因子值分析核心通路富集程度,查閱相關(guān)文獻(xiàn), 基于構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)探討降糖通脈方治療糖尿病肺損害的潛在機(jī)制。
2.2.1 大鼠糖尿病肺損害模型的復(fù)制與鑒定 根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法取10 只大鼠作為正常對照組(NC組),另取50 只大鼠作為糖尿病造模組。大鼠均予高糖高脂飼料(含蔗糖10%、豬油10%、蛋黃粉10%、膽固醇1.5%、膽酸鈉0.5%、全價飼料68%)喂養(yǎng)4 周,后造模,大鼠禁食不禁水12 h 后,在配制好的0.1 mol/L檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液(pH=4.2)的基礎(chǔ)上,配制1% STZ溶液,按照35 mg/kg 腹腔注射1% STZ 溶液,72 h后采尾靜脈血及檢測,隨機(jī)血糖值大于16.7 mmol/L、尿糖≥(+++)的大鼠為糖尿病造模成功[5]。 大量研究表明持續(xù)高糖環(huán)境可以直接引起糖尿病肺損傷[6-8]。本實(shí)驗研究,在制備出具有2 型糖尿病特征的大鼠模型后,繼續(xù)高糖高脂飼料喂養(yǎng)8 周。 在飼養(yǎng)第8周末,取大鼠肺組織做病理檢查,發(fā)現(xiàn)肺泡腔減少,肺泡腔增厚,部分肺泡腔萎縮甚至塌陷,有大量炎性細(xì)胞滲透、纖維組織增生,纖維細(xì)胞浸潤明顯,說明已經(jīng)成功復(fù)制了大鼠糖尿病肺損害模型。
2.2.2 動物分組和樣本采集 造模成功后,將大鼠分為6 組進(jìn)行藥物干預(yù),每組10 只大鼠。 (1)NC組:不給藥,普通飼料喂養(yǎng);(2)糖尿病模型組(DM組):等體積生理鹽水灌胃,每天灌胃一次,連續(xù)8周,繼續(xù)使用高脂飼料喂養(yǎng);(3)降糖通脈方低劑量組(JTTM 低劑量組):JTTM 63 mg/mL 混懸液灌胃給藥1 mL/(kg·d),持續(xù)8 周后繼續(xù)高脂飼料喂養(yǎng);(4)降糖通脈方中劑量組(JTTM 中劑量組):JTTM 126 mg/mL混懸液灌胃給藥1 mL/(kg·d),持續(xù)8 周后高脂飼料喂養(yǎng);(5)降糖通脈方高劑量組(JTTM 高劑量組):JTTM 252 mg/mL 混懸液灌胃給藥1 mL/(kg·d),持續(xù)8 周后,高脂飼料喂養(yǎng);(6)二甲雙胍組(Met 組):二甲雙胍54.3 mg/mL 水溶液灌胃給藥1 mL/(kg·d),持續(xù)8 周后,繼續(xù)高脂飼料喂養(yǎng)。
于第8 周末藥物干預(yù)完成后,頸椎脫臼法處死各組大鼠,將血標(biāo)本離心,取上清液置-80 ℃冰箱保存。 取一側(cè)肺組織用4%多聚甲醛固定,另一側(cè)肺臟組織放入液氮保存。
2.2.3 HE 染色觀察大鼠肺組織形態(tài)學(xué)變化 石蠟切片,常規(guī)二甲苯脫蠟,梯度乙醇水化至蒸餾水洗;蘇木素染色8 min,自來水沖洗;鹽酸乙醇分化30 s(提插數(shù)下);溫水返藍(lán);置伊紅液中2 min;常規(guī)梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片;觀察肺組織的病理變化,拍照分析。
2.2.4 Western blot 法檢測大鼠肺組織中的TGFβ1、Smad2、Smad3、Smad7 和SnoN表達(dá) 將凍存于-80 ℃冰箱的肺組織取出備用,使用RIPA 裂解液將細(xì)胞裂解,按說明書步驟配制總蛋白溶液,置于組織勻漿器中,13 800 r/min, 離心15 min 離心半徑6 cm,取上清液,使用BCA 試劑盒測定蛋白質(zhì)濃度。 取總蛋白上樣、電泳分離、切膠,轉(zhuǎn)至PVDF 膜上,5%脫脂牛奶封閉2 h,加入TGF-β1 一抗(1∶1000)、Smad2 一抗(1∶1000)、Smad3 一抗(1∶1000)、Smad7一抗(1∶1000)、p-Smad2 一抗(1∶1000)、p-Smad3一抗(1∶1000)、p-Smad7 一抗(1∶1000)、GAPDH一抗(1∶1000),4 ℃搖床過夜;PBST 洗膜, 加二抗(1∶20 000),4 ℃搖床過夜,PBST 洗膜, ECL 發(fā)光試劑盒顯色、顯影,以GAPDH 為內(nèi)參蛋白,采用目標(biāo)蛋白條帶灰度值/GAPDH 條帶灰度值來表示目的蛋白相對表達(dá)水平。
2.2.5 統(tǒng)計分析 采用SPSS 21.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以“±s”表示,兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗,多組間比較使用單因素方差分析,P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
3.1.1 降糖通脈方活性成分篩選 通過TCMSP、BATMAN-TCM 數(shù)據(jù)庫對女貞子、黃連、川芎的活性成分進(jìn)行檢索,并以O(shè)B>30%和DL≥0.18 為限制條件進(jìn)行篩選,其中得到川芎8 種有效活性成分、黃連14 種有效活性成分、女貞子14 種有效活性成分。詳見表1。
表1 有效活性成分信息表
3.1.2 糖尿病肺損害的疾病靶點(diǎn)篩選 通過檢索GeneCards 數(shù)據(jù)庫得到2 型糖尿糖肺損害的疾病治療靶點(diǎn),刪去重復(fù)靶點(diǎn)后共得到584 個與2 型糖尿病肺損害的疾病治療靶點(diǎn)。
3.1.3 共同靶點(diǎn)篩選及PPI 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 得到的109個藥物活性成分靶點(diǎn)與584 個相關(guān)疾病靶點(diǎn),分別導(dǎo)入在線韋恩圖制作網(wǎng)站InteractiVenn,相匹配映射得到降糖通脈方治療2 型糖尿病肺損害的潛在作用靶點(diǎn)共95 個,藥物有效活性成分-疾病交集靶點(diǎn)Venny 圖(圖1)。 將95 個潛在靶基因?qū)隨TRING在線分析網(wǎng)站(https://string-db.org/),設(shè)置隱藏未連接的靶點(diǎn),設(shè)定最低互作評分中的“highest confidence>0.900”,并導(dǎo)出PPI 結(jié)果數(shù)據(jù)(圖2)。進(jìn)一步通過Cytoscape 3.7.2 軟件得到潛在靶基因的PPI,運(yùn)用其中的cytoHubba 插件篩選Hub 基因,使用Degree算法,得出排名前20 位潛在核心靶基因(圖3)。
圖1 藥物活性成分靶點(diǎn)與2 型糖尿病肺損害疾病靶點(diǎn)Venny 圖
圖2 共同靶點(diǎn)的PPI 網(wǎng)絡(luò)圖
圖3 Degree 值排名前20 的靶點(diǎn)
3.1.4 活性成分-肺損害-靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 采用Cytoscape 3.7.2 軟件在中藥活性成分-2 型糖尿病肺損害-靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò)圖中,共獲得121 個節(jié)點(diǎn)、415 條邊(靶點(diǎn)95 個,活性成分24 個)(圖4)。
圖4 中藥活性成分-2 型糖尿病肺損害-靶點(diǎn)互作網(wǎng)絡(luò)
3.1.5 藥物治療糖尿病肺損害的生物功能(GO)分析及核心通路篩選 運(yùn)用R 語言中的Bioconductor包、clusterProfiler 包對24 個中藥活性成分-疾病交集靶點(diǎn)進(jìn)行GO 和KEGG 富集分析,結(jié)果顯示:95個潛在靶基因GO 分析可見其主要富集于DNA-轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、蛋白質(zhì)異二聚化活性、配體激活的轉(zhuǎn)錄因子活性、SMAD 結(jié)合等(圖5)。 而KEGG 富集分析發(fā)現(xiàn)其主要集中于糖尿病并發(fā)癥中的TGF-β 信號通路、AGE-RAGE 信號通路以及TNF 信號通路等(圖6)。并對“3.1.3”中篩選得到的核心靶基因Smad2、Smad3、Smad7、Skil 相關(guān)蛋白(Ski-related novel protein,SnoN)中富集的信號通路進(jìn)行展示,利用Cytoscape
圖5 GO 生物功能分析氣泡圖
圖6 KEGG 富集分析氣泡圖
3.7.2 軟件構(gòu)建核心靶基因-信號通路互作網(wǎng)絡(luò)圖(圖7)。
圖7 核心靶點(diǎn)與2 型糖尿病相關(guān)性肺損害信號通路之間的關(guān)系
3.2.1 各組糖尿病大鼠肺組織病理結(jié)構(gòu)的變化 NC組大鼠肺組織結(jié)構(gòu)正常。 與NC 組相比,DM 組的肺泡腔減少,肺泡腔增厚,部分肺泡腔萎縮甚至塌陷,有大量炎性細(xì)胞滲透,纖維組織增生。 與DM 組相比,JTTM 各劑量組和Met 組均有明顯改善。 隨著JTTM 劑量的增加,肺組織損害明顯改善,炎癥細(xì)胞浸潤減少,纖維組織增生減少,肺泡間距恢復(fù)正常。詳見圖8。
圖8 各組大鼠肺組織HE 染色病理結(jié)構(gòu)改變(200×)
3.2.2 各組TGF-β1/Smads 信號通路上的相關(guān)蛋白表達(dá) 與NC 組相比,DM 組的Smad2、Smad3 和Smad7差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),而p-Smad2 和p-Smad3 在DM組中顯著升高(P<0.01)。 p-Smad2 和p-Smad3 在JTTM 組和Met 組中的表達(dá)均較DM 組降低(P<0.05)。隨著JTTM 劑量的增加,p-Smad2 和p-Smad3 表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)。 而p-Smad7在DM 組中的表達(dá)低于NC 組,JTTM 組和Met 組p-Smad7 水平高于DM 組,隨著JTTM 劑量的增加,p-Smad7 表達(dá)水平顯著升高(P<0.05)。 DM組SnoN的表達(dá)低于NC 組(P<0.01),但JTTM 組和Met 組SnoN 表達(dá)較DM 組增加(P<0.05),與p-Smad7 的表達(dá)相一致。 與DM 組相比,JTTM 各劑量組中TGFβ1 降低(P<0.05)。 詳見圖9。
圖9 各組大鼠TGF-β1/Smads 信號通路上的相關(guān)蛋白表達(dá)
現(xiàn)代研究認(rèn)為,糖尿病引起的免疫功能下降、氧化應(yīng)激和微血管病變均可導(dǎo)致肺損害,高血糖會導(dǎo)致肺泡慢性損傷,而細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉淀增多,破壞肺泡的正常結(jié)構(gòu),使其順應(yīng)性降低,最終導(dǎo)致肺通氣和彌散功能喪失而危及生命[9]。 中醫(yī)學(xué)認(rèn)為其病位在肺,涉及脾腎,屬本虛標(biāo)實(shí)之證,本虛以肺脾腎虧虛為主,而陰虛血瘀貫穿糖尿病微血管病變始終,在治療糖尿病肺損害的過程中以滋陰化瘀為主要治法[10]。 降糖通脈方以女貞子滋陰、黃連清熱、川芎活血化瘀,標(biāo)本兼顧,共奏滋陰化瘀之效,與糖尿病肺損害的病機(jī)對應(yīng)。
通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法,建立了“化合物-靶點(diǎn)”的關(guān)系網(wǎng)絡(luò),為降糖通脈方多成分的復(fù)雜性、多靶點(diǎn)的不確定性、多通路的交叉性提供了科學(xué)依據(jù)。由“3.1.4”可知降糖通脈方的活性成分中阿魏酸、川芎嗪、小檗堿和女貞苷等與糖尿病肺損害的關(guān)系程度明顯高于其他。 研究表明,川芎提取物對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠具有明顯降血糖作用[11]。 阿魏酸通過抑制JAK2/STAT6 免疫信號通路抑制肺癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[12]。 川芎嗪可有效阻斷大鼠氣道壁中Ⅲ型膠原的合成,抑制網(wǎng)狀基底膜層增厚,進(jìn)而抑制氣道重塑早期纖維化的發(fā)生[13]。 小檗堿通過cAMP/GP 信號通路可改善2 型糖尿病小鼠的肝糖原結(jié)構(gòu),修復(fù)受損糖原結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)肝糖代謝,從而發(fā)揮降糖作用[14]。 小檗堿可能通過與AngⅡ誘導(dǎo)IL-1β/NF-κB 通路介導(dǎo)的促炎性反應(yīng)顯著降低2 型糖尿病小鼠血糖[15]。 黃連素可抑制LPS 刺激下大鼠Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞促凝及纖溶抑制相關(guān)因子表達(dá)凝和纖溶抑制[16]。 女貞苷通過提高細(xì)胞中AMP 與ATP 濃度的比值激活A(yù)MPK 通路從而促進(jìn)脂聯(lián)素的高聚化,而脂聯(lián)素的高聚化對于提高葡萄糖耐受性和胰島素敏感性具有重要意義[17]。女貞子通過上調(diào)T-bet 基因表達(dá)和下調(diào)GATA3 基因表達(dá), 調(diào)節(jié)Th1/Th2 之間的平衡,抑制IgE 生成和炎性細(xì)胞因子表達(dá),減輕肺和氣道的炎癥反應(yīng)[18]。由此可以發(fā)現(xiàn),降糖通脈方的活性成分在治療糖尿病肺損害方面可能發(fā)揮了重要的作用。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)PPI 網(wǎng)絡(luò)分析篩選得到的核心基因Smad2、Smad3、Smad7、SnoN(Skil)等靶點(diǎn)與文獻(xiàn)報道相一致[19]。 GO 生物功能分析中,與降糖通脈方作用靶點(diǎn)即相關(guān)聯(lián)的有DNA-轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、蛋白質(zhì)異二聚化活性、 配體激活的轉(zhuǎn)錄因子活性、Smad 結(jié)合等。 KEGG 信號通路分析得出,降糖通脈方作用靶點(diǎn)主要通過TGF-β 信號通路、AGERAGE 信號通路以及TNF 信號通路等干預(yù)糖尿病肺損害,同時也與糖尿病其他微血管并發(fā)癥存在密切的關(guān)系[20]。
通過數(shù)據(jù)庫及文獻(xiàn)篩選,降糖通脈方中共得到36 個活性分子、作用靶點(diǎn)有109 個,其中與糖尿病肺損害相關(guān)的作用靶點(diǎn)有95 個。 PPI 網(wǎng)絡(luò)中主要節(jié)點(diǎn)有Smad2、Smad3、Smad7、SnoN(Skil)等。分析結(jié)果顯示,降糖通脈方主要通過蛋白質(zhì)異二聚化活性、配體激活的轉(zhuǎn)錄因子活性、Smad 結(jié)合等BP 參與糖尿病肺損害,通過TGF-β 信號通路、AGE-RAGE信號通路以及TNF 信號通路等干預(yù)糖尿病肺損害。前期研究發(fā)現(xiàn),此方可以下調(diào)TGF-β1 基因表達(dá)來干預(yù)糖尿病血管損害[21-22]。相關(guān)研究也表明,SnoN(Skil)和TGF-β1/Smads 通路與糖尿病肺損害最為密切,可能是其危險因素或共用信號通路[23]。
動物實(shí)驗結(jié)果表明,DM 組肺組織病理結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠肺組織的肺泡腔縮小,炎性細(xì)胞浸潤,肺泡腔被破壞增厚,大量膠原纖維增生,顯示早期肺纖維化表現(xiàn),這與文獻(xiàn)報道的糖尿病肺損害大鼠肺組織病理結(jié)果是一致的[24-26]。隨著JTTM 藥物干預(yù)劑量的增加,各炎癥因子的表達(dá)逐漸減少,降糖通脈方可以減輕糖尿病肺損害,有助于糖尿病肺損害的治療和預(yù)后。Smads 作為TGF-β1 家族的下游信號分子,也是TGF-β1 的唯一底物[27]。 在外界刺激下,TGF-β1 受體Ⅰ直接磷酸化Smad2 和Smad3,最后與Smad4 形成三聚體,并在內(nèi)部轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核參與調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄[28]。 Smad7 是一個抑制Smads 的蛋白,可降低TGF-β1 的表達(dá),通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)TGF-β1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo),對糖尿病肺組織起到保護(hù)作用[29]。
本研究表明,DM 組TGF-β1 蛋白水平明顯高于NC 組,提示糖尿病肺損害與TGF-β1 的過度表達(dá)密切相關(guān)。 糖尿病大鼠Smad2/3 表達(dá)增加、Smad7表達(dá)降低,提示TGF-β1 參與糖尿病的肺損害的機(jī)制是上調(diào)Smad2/3 的表達(dá)和下調(diào)Smad7 表達(dá)。 各組經(jīng)JTTM 干預(yù)后,Smad2/3 表達(dá)降低、Smad7 表達(dá)上調(diào)[30-32]。SnoN 蛋白屬于Ski 蛋白家族,它最重要的功能是通過結(jié)合Smad 蛋白相互作用,以負(fù)向調(diào)控TGFβ1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo),有效抑制糖尿病肺損害的發(fā)生[33]。 未受TGF-β1 刺激時,SnoN 蛋白與Smad4 結(jié)合在DNA 特異性結(jié)合位點(diǎn)(Smad binding element, SBE)上,SBE 是Smad2、Smad3、Smad4 多聚體與Smad7基因啟動因子的結(jié)合位點(diǎn);反之,SnoN 會與SBE 分離,而Smad2、Smad3、Smad4 多聚體與SBE 結(jié)合,使負(fù)調(diào)控因子Smad7 基因的轉(zhuǎn)錄蛋白啟動,Smad7 表達(dá)增多從而抑制TGF-β1 信號傳導(dǎo)[34-35]。 在本研究中,當(dāng)糖尿病肺損害發(fā)生時,TGF-β1/Smads 信號通路與SnoN 蛋白相互作用,可以抑制炎癥信號。
綜上所述,本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測降糖通脈方治療糖尿病肺損害的作用機(jī)制,并通過動物實(shí)驗對降糖通脈方治療糖尿病肺損害的作用效果和潛在的信號通路進(jìn)行驗證,為中醫(yī)藥治療糖尿病肺損害提供了新的思路。