桑的不同部位(桑白皮、桑叶、桑椹和桑枝)都可用来入药,且功效各异。4味桑源药材均具有改善胰岛素抵抗(IR)的功效,而桑不同部位治疗IR的药效及临床用药也存在着差异。吴志平等[1]研究表明桑源药材不同部位乙醇提取物改善链脲佐菌素(STZ)所致糖尿病小鼠血糖水平顺序为桑枝桑叶桑皮桑白皮。在临床上,利用桑白皮、桑椹、桑叶清热的作用,纠正患者因热邪入侵,伤气耗津造成引起的消渴症状,用桑枝治疗糖尿病周围神经病变引起的肢体疼痛、寒凉、麻木等消渴病痹证[2]。但是桑源药材治疗IR的成分及成分-靶点作用机制尚未得到充分的阐释,故仍需展开工作明确其物质基础异同。IR是指脂肪细胞、肌肉细胞和肝细胞对正常浓度胰岛素的代谢反应降低,即胰岛素的降糖功能下调。IR受到饮食方式、过度肥胖、长期久坐等影响因素发生,其病理机制主要包括胰岛素质量及数量异常、胰岛素受体异常、胰岛素信号转导通路异常、复杂分子作用等[3]。IR可进一步发展为2型糖尿病(T2DM)、代谢综合征[4]。现代医学认为IR和T2DM及其并发症的发生和进展密切相关,改善IR是治疗T2DM的关键手段。在前期研究中,本团队基于超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)技术鉴定了桑叶甲醇提取物成分[5],确定了桑源药材成分鉴别的最佳色谱条件,并基于分子连接性指数分析法、信息熵和总量统计矩分析法探讨了桑源中药的物质基础异同[6-7]。本研究拟用UPLC-Q-TOF-MS技术鉴定桑枝、桑白皮、桑椹和桑叶中的水提物化学成分,再结合分子对接、“化合物-靶点-疾病”网络分析、总量统计矩(相似度)法、网络药理学比较桑源药材不同部位改善IR的物质基础,助力桑的药用资源利用和新产品开发。1 材料Waters Acquity UPLC型超高效液相色谱仪,Em-power工作站,含四元梯度泵、自动进样器(美国Waters公司),SHB-ⅢAS型循环水式真空泵(中兴伟业仪器有限公司),SB5200DTD型数控超声波清洗器(新芝生物科技股份有限公司),MS205DU型电子天平(瑞士Mettler Toledo公司),MicroPette型手动单道可调式移液器(20~200 µL)、TopPette型手动单道可调式移液器(100~1 000 µL)(大龙医疗设备有限公司);PINE-TREE型超纯水制水机(湘顺源科技有限公司)。绿原酸、芦丁、异槲皮苷、槲皮素、木犀草苷、山柰酚(中国食品药品检定研究院,批号分别为110753-201415、100080-201409、111809-201403、100081-201610、111720-201609、110861-201611)。紫云英苷、氧化白藜芦醇、桑黄酮G、桑皮苷A(上海源叶生物科技有限公司,批号分别为B21704、B21467、B24049、B21108,纯度均≥98%)。乙腈、甲醇(HPLC/Spectro,美国Tedia公司),水为超纯水,其他试剂均为分析纯。桑枝、桑白皮、桑椹、桑叶,均购买自湖南中医药大学第一附属医院。经湖南中医药大学石继连教授鉴定为桑科植物桑Morus alba的干燥嫩枝、干燥根皮、干燥果穗和干燥叶,低温干燥粉碎后过40目筛备用。2 方法2.1 桑源药材化学成分研究2.1.1 供试品溶液的制备分别精密称取绿原酸5.7 mg、芦丁6.1 mg、异槲皮苷4.3 mg、紫云英苷5.3 mg、槲皮素5.5 mg、木犀草苷3.1 mg、山柰酚2.4 mg、氧化白藜芦醇2.9 mg、桑黄酮G 5.1 mg、桑皮苷A 5.7 mg,分别置于25 mL量瓶中,用甲醇溶解并定容至刻度,混合均匀,进样前稀释至1~100 μg·L-1,过0.22 μm微孔滤膜,备用。精密称取适量桑枝、桑白皮、桑椹、桑叶样品粉末1 g,置具塞锥形瓶中,加水30 mL,密塞,精密称定,超声提取(功率100 W,频率40 kHz)1 h,取出后放冷至室温,再次精密称定,加水补足质量,离心10 min(12 000 r·min-1,4 ℃,离心半径14.8 cm),取上清液,用0.22 µm微孔滤膜过滤后作为供试品溶液。2.1.2 UPLC-Q-TOF-MS条件Waters Acquity UPLC BEH C18色谱柱(2.1 mm×50 mm,1.7 μm);流动相0.1%甲酸水溶液(A)-乙腈(B),梯度洗脱(0~5 min,10%~16%B;5~9 min,16%~24%B;9~14 min,24%~76%B;14~20 min,76%~100%B;20~25 min,100%~10%B),进样量1 μL,流速0.3 mL·min-1,检测波长350 nm,柱温30 ℃。电喷雾离子源(ESI),负离子模式,高纯氮气作为雾化器和辅助气,氩气作为碰撞气,离子源温度为100 ℃,去溶剂化温度400 ℃,锥孔气流50 L·h-1,去溶剂化气流800 L·h-1,喷雾电压-4 500 V,温度600 ℃,碰撞电压30 V,校正离子m/z 554.262 0,质量数扫描范围m/z 100~1 200,数据采集时间25 min。2.2 分子对接及网络药理学研究2.2.1 疾病靶点蛋白的获取在GeneCards数据库(https://www.genecards.org/)检索“insulin resistance”,检索时间为2021年12月12日,以相关性分数(relevance score)≥30为筛选条件[8],核实靶点的基因名,在蛋白质PDB结构数据库RCSB(http://www.rcsb.org/)搜索人源蛋白3D晶体结构的PDB格式文件。2.2.2 分子对接及化合物-靶点-疾病网络构建提取IR核心靶点蛋白晶体结构,去除结晶水、加氢和除去侧链的残基,有配体的蛋白晶体根据配体暴露活性位点生成活性口袋、无配体晶体结构采用自动模式生成活性口袋。将靶点与桑源药材活性成分进行对接,使用total score评价成分-靶点对的结合力度,total score≥5表示成分-靶点对存在较强的相互作用[9]。采用Sybyl-X 2.1软件对本研究的对接方法进行方法学验证,抽离靶点蛋白原配体后,按上述操作重新对接计算均方根偏差(RMSD),RMSD值均0.2 nm,表示本研究对接方法可行、可靠。统计每个活性成分对接评分≥5的靶点数量,并用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、SciFinder数据库(https://scifinder-n.cas.org/)查找活性成分的口服生物利用度(OB)、类药性(DL)、分子式等信息。把上述total score≥5的活性成分-靶点对导入Cytoscape 3.9.0软件中,绘制桑枝、桑白皮、桑椹和桑叶活性成分与疾病靶点网络图。2.2.3 靶点-成分对接评分数据集TQSMSS的计算用总量零阶矩(AUCT)、总量一阶矩(MCRTT)、总量二阶矩(VCRTT)、总量统计矩标准相似度(TQSMSS)等参数对靶点-成分对接评分数据集进行分析,其中AUCT表示所有成分的摩尔质量的加合;MCRTT为总靶点-成分对接评分的平均值;VCRTT为总靶点-成分对接评分的方差,TQSMSS即两标准正态概率分布曲线下重叠的面积[9],以TQSMSS≥0.75为条件筛选潜在核心靶点。2.2.4 蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络构建将总量统计矩(相似度)法筛选的潜在核心靶点导入到STRING蛋白数据库(https://string-db.org/),设置物种为“Homo sapiens”,combined score0.7,隐藏网络的无连接节点。将结果数据导入到Cytoscape 3.9.0软件中构建PPI网络,利用“Network Analyzer”模块计算Degree值,按照Degree值大小构建PPI网络。2.2.5 生物信息构建基于R语言从生物过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF)3个层面对潜在核心靶点进行基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,设置“org.Hs.eg.db”、P0.05,GO和KEGG可视化分别采用条形图和气泡图。3 结果与分析3.1 桑源药材化学成分按2.1.2项下液质联用条件对桑枝、桑白皮、桑椹和桑叶4味药材成分进行定性检测分析,各样品在ESI负离子模式下获得了良好的响应值,见图1。从桑枝中共指认出了14个化学成分,从桑白皮中共指认出了18种化学成分,从桑椹中共指认出了17个化学成分,从桑叶指认出了19种化学成分。共指认了41个化合物。10.13422/j.cnki.syfjx.20221214.F001图1桑枝(A)、桑白皮(B)、桑椹(C)和桑叶(D)的MS质谱总离子流(TIC)Fig.1Mass spectrum total ion chromatogram (TIC) of Mori Ramulus (A), Mori Cortex (B), Mori Fructus(C) and Mori Folium (D)3.2 基于分子对接及化合物-靶点-疾病网络分析的桑源药材不同部位物质基础比较在GeneCards数据库和蛋白质PDB结构数据库共查到62个IR核心靶点PDB文件。将潜在成分与IR核心靶点进行对接,分子对接模式见增强出版附加材料;桑枝的化合物C2与IGFBP1活性位点的ASP223、ASN225、CYS226等5个氨基酸残基形成氢键,与ASN180、GLU9、TYR229等8个氨基酸残基有疏水相互作用;桑白皮的化合物C4与ABCC8的PHE1482、GLU1480、ASN1481等7个氨基酸残基形成氢键,与THR696、SER1483、CYS718等9个氨基酸残基有疏水相互作用;桑椹的化合物C14与IRS2的ASP1083、SER1086、ARG1136等11个氨基酸残基有氢键作用,与LEU1078、MET1139、ALA1028等8个氨基酸残基有疏水相互作用;桑叶的化合物C1与PIK3R1的VAL851、SER919、GLN859等4个氨基酸残基有氢键作用,与LEU807、MET922、ASP933等12个氨基酸残基有疏水相互作用。在活性成分到达特定深度(颜色)的活性口袋内部疏水区后,活性口袋中的氨基酸残基可作为氢键给体与活性成分通过氢键相互结合,氨基酸残基-活性成分的作用的相互作用使得两者的结构稳定性较好。以total score≥5为对接结果的筛选条件,统计与靶点相关的41个活性成分的基本信息及其作用于IR潜在靶点的数量,结果见表1,并做出桑源药材活性成分-IR蛋白核心靶点网络图,见增强出版附加材料。其中C1作用于49个靶点;C2和C3作用于48个靶点;C4和C5作用于46个靶点;C6、C7和C8作用于45个靶点。因此,可能是桑源药材作用于IR的关键活性化合物。10.13422/j.cnki.syfjx.20221214.T001表1桑源药材活性成分及与IR核心靶点的对接Table 1Active ingredients of mulberry source and docking results with IR core targets编号TCMSP标识/CAS标识化合物分子式OB/%DL药物来源total score≥5的靶点数/个C152146-61-9木犀草素7-O-(β-D-吡喃葡萄糖基-2-吡喃葡萄糖苷)C27H30O16--④49C294356-17-9β-D-glucopyranose,2-[(2E)-3-phenyl-2-propenoate] 1,6-bis(3,4,5-trihydroxybenzoa)C29H26O15--①48C3MOL011621芹菜素-7-O-芸香糖苷C27H30O147.860.75④48C454542-51-76″-乙酰异槲皮苷C23H22O13--②46C554542-51-7槲皮素-3-O-6"-乙酰基葡萄糖苷C23H22O13--②③④46C6MOL008905β-vicianosyl-3-quercetinC26H28O167.220.71②③④45C7MOL001624根皮素C15H14O51.330.17①45C838681-85-5槲皮素-3-O-α-鼠李糖-β-葡萄糖-α-鼠李糖苷C33H40O22--④45C9147714-60-1flavoplatycosideC27H32O16--①44C10MOL000738桑黄酮CC25H26O61.220.58①44C11118169-27-0山柰酚-3-O-6"-乙酰基葡萄糖苷C23H22O12--②③④44C12MOL000416落叶松树脂醇C20H24O65.530.38①43C13MOL000561紫云英苷C21H20O1114.030.74②③④42C142586048-09-9矢车菊素-3,5-O-双葡萄糖苷C27H30O16--③41C15MOL001415山柰酚-3-O-葡萄糖苷C21H20O112.770.74③41C162185850-75-1隐绿原酸C16H18O9--①④39C17MOL000415芦丁C27H30O163.20.68①②③④39C18MOL012733桑皮苷AC26H32O1413.340.73①②37C1955136-76-0槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖-(1→2)-β-D-葡萄糖苷C33H40O21--④37C20MOL000110异槲皮苷C21H20O127.470.30①②③④37C21MOL007932山柰酚-3-O-芸香糖苷C27H30O155.150.73④36C22MOL012695桑黄酮GC40H36O113.010.51②35C23MOL003871绿原酸C16H18O913.610.31①②③④34C24MOL000098槲皮素C15H10O746.430.28②34C25MOL006407新绿原酸C16H18O918.050.33①②③④33C26MOL012688氧化白藜芦醇C14H12O4109.290.13①②33C27MOL000735环桑素C25H24O69.840.84①②33C28345898-70-6chalcomoracinC39H36O9--②33C295373-11-5木犀草苷C21H20O11--①③31C30MOL003758鸢尾甲黄素BC17H14O771.550.34④30C31MOL000002矢车菊素C15H11O6+1.360.24③29C3223445-11-6(2,5-二羟基苯甲酸酯)-1-葡萄糖C13H16O9--④29C3390989-33-6桑呋喃JC34H28O9--②④25C34MOL000422山柰酚C15H10O641.880.24②21C35MOL000360阿魏酸C10H10O439.560.06③17C36MOL001456柠檬酸C6H8O756.220.05③④15C37MOL001468苹果酸C4H6O559.620.02④7C38MOL000114香草酸C8H8O435.470.04③6C39MOL000105原儿茶酸C7H6O425.370.04③3C4071815-36-6takakin-8-glucuronideC22H20O12--③3C41MOL012811白桦脂酸C30H48O315.520.78②3注:①、②、③、④分别表示桑枝、桑白皮、桑椹和桑叶所含成分3.3 基于总量统计矩(相似度)法的桑源药材不同部位物质基础比较单靶点-成分对接评分数据集(STDSD)与总靶点-成分对接评分数据集(TTDSD)的TQSMSS结果见表2。TQSMSS≥0.75作为结果的筛选条件,桑枝的胰岛素受体底物1(IRS1)、整流性钾离子通道J家族11因子(KCNJ11)、肝细胞核因子1α(HNF1A)、葡萄糖转运蛋白4(SLC2A4)、白细胞介素(IL)-6、胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白2(IGF2BP2)等STDSD与桑枝TTDSD的TQSMSS大于临界值0.75;桑白皮的KCNJ11、HNF1A、雄激素受体(AR)、肿瘤坏死因子(TNF)、蛋白磷酸酶1调节亚基3A(PPP1R3A)、蛋白激酶B1(Akt1)等STDSD与桑白皮TTDSD大于临界值0.75;桑椹的HNF1A、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型1(PTPN1)、转录因子7类似物2(TCF7L2)、糖皮质激素受体(NR3C1)、TNF和小窝蛋白-1(CAV1)等STDSD与桑椹TTDSD的TQSMSS大于临界值0.75;桑叶的HNF1A、IL-6、AR、TNF、Akt1、胰高血糖素(GCG)等STDSD与桑叶TTDSD的TQSMSS大于临界值0.75。10.13422/j.cnki.syfjx.20221214.T002表2STDSD与TTDSD的TQSMSSTable 2TQSMSS between STDSD and TTDSD靶点名称TTDSD靶点名称TTDSD桑枝桑白皮桑椹桑叶桑枝桑白皮桑椹桑叶INSR胰岛素受体0.5270.7150.7540.747ABCB1三磷酸腺苷结合转运蛋白B10.5920.4430.5250.490INS胰岛素0.4810.6250.6550.482TBC1D4蛋白质激酶B的底物蛋白0.5630.6290.6280.628IGF1R胰岛素样生长因子1受体0.3660.6770.7250.625TNF肿瘤坏死因子0.8840.9380.9300.957IGF1胰岛素样生长因子10.5380.7190.8600.772PPP1R3A蛋白磷酸酶1调节亚基3A0.6890.9600.8230.789IRS1胰岛素受体底物10.7660.6860.7470.767ESR1雌激素受体10.2160.1950.2640.193IRS2胰岛素受体底物20.6050.5140.7270.647GH1生长激素1----PPARG过氧化物酶体增殖物激活受体γ0.5230.7300.8250.786IGFBP5胰岛素样生长因子结合蛋白5-0.1970.2660.310KCNJ11整流性钾离子通道J家族11因子0.7840.9460.7820.883IDE胰岛素降解酶0.8540.8120.8800.847HNF1A肝细胞核因子1α0.9700.9800.9820.911HNF1B肝细胞核因子1B0.8000.7040.8010.814IGF2胰岛素样生长因子20.6740.6950.7220.736MTNR1B褪黑素受体1B0.5390.6280.7700.562GCK葡糖激酶0.3760.2650.5750.417GHR生长激素受体----SLC2A4葡萄糖转运蛋白40.7540.8190.7590.789Akt1蛋白激酶10.8170.8980.8580.891ABCC8ATP结合C家族8因子0.4230.6840.5030.634IGFBP4胰岛素样生长因子结合蛋白40.7500.7980.7370.861PDX1胰十二指肠同源异型盒基因10.4770.4510.6830.699CAV-1小窝蛋白-10.5110.8890.9580.727IL-6白细胞介素-60.9250.8740.8600.949BSCL2先天性脂质营养不良Ⅱ型蛋白0.153---Akt2蛋白激酶20.4430.6810.7550.672MAPK8IP1丝裂原活化蛋白激酶8相互作用蛋白10.7800.7970.8570.859IGFBP1胰岛素样生长因子结合蛋白10.5980.6870.7670.708IGF2R胰岛素样生长因子2受体0.313#DIV/0!0.3700.320HNF4A肝细胞核因子4α0.4640.1790.4340.309IGFBP6胰岛素样生长因子结合蛋白60.6040.5160.4940.665THRB甲状腺激素受体β0.3630.1560.5260.251HMGA1高迁移率族蛋白A1---0.213LEP瘦素0.5520.7180.6120.719GCG胰高血糖素0.8420.8800.8530.956IGF2BP2胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白20.7590.7820.7280.729PRKAR1A蛋白激酶A的RⅠα调节亚基0.2440.2300.2400.431ENPP1外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶10.7340.6820.7850.765FoxP3叉头状转录因子P30.3370.6200.5670.680SLC30A8溶质载体家族30成员80.221--0.301LIPE激素敏感性脂肪酶0.9500.8610.8230.969PIK3R1磷脂酰肌醇3-激酶调节亚基0.5070.6670.7200.634PRMT7蛋白质精氨酸甲基转移酶70.8370.8780.8340.865IGFBP2胰岛素样生长因子结合蛋白20.8210.7830.7290.719PDE4D磷酸二酯酶4D0.8820.7200.9710.805PTPN1蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型10.5680.6970.9250.846CRPC反应蛋白0.5360.6920.6720.781TCF7L2转录因子7类似物20.5880.8850.8890.850STAT3信号转导和转录激活因子30.7500.9420.8470.986LMNA核纤层蛋白A/C0.5680.4890.8510.700ABCC1三磷酸腺苷结合盒亚家族C成员10.6430.6330.6070.678ADIPOQ脂联素0.261-0.258-LEPR瘦素受体0.6780.8940.7170.813AR雄激素受体0.7390.9150.7600.904F5凝血因子Ⅴ0.9060.8410.8260.915NR3C1糖皮质激素受体0.9280.7670.9330.692SHBG性激素结合球蛋白0.9650.9280.9620.952注:-表示该靶点与成分相互作用不明显3.4 基于网络药理学的桑源药材不同部位物质基础比较3.4.1 PPI网络分析筛选出TQSMSS≥0.75的靶点作为潜在的核心靶点,进行PPI网络互作分析,见增强出版附加材料。桑枝共有17个节点,102条边,名靠前;桑白皮共有20个节点,142条边,Akt1、IL-6、GCG、TNF、CAV1、NR3C1等靶点排名靠前;桑椹共有28个节点,270条边,TNF、IL-6、IGF1、GCG、CAV1、SLC2A4等靶点排名靠前;桑叶共有25个节Akt1,IRS1、GCG、IL-6、SLC2A4、KCNJ11等靶点排点,230条边,IRS1、IGF1、GCG、TNF、IL-6、CRP等靶点排名靠前。3.4.2 GO富集分析GO富集结果显示见增强出版附加材料,桑枝共有499个GO项目明显富集(P0.05),492个在BP中富集,4个在CC中富集,3个在MF中富集,主要涉及胰岛素分泌、血糖稳态、碳水化合物稳态、葡萄糖导入、葡萄糖跨膜运输等生物过程。桑白皮共有859个GO项目明显富集(P0.05),838个在BP中富集,5个在CC中富集,16个在MF中富集,主要涉及血糖稳态、碳水化合物稳态、调控小分子代谢过程、胰岛素分泌、糖代谢过程、正调控肽基-丝氨酸磷酸化、调控DNA结合转录因子活性等生物过程。桑椹共有1 108个GO项目明显富集(P0.05),1 074个在BP中富集,11个在CC中富集,23个在MF中富集,主要涉及细胞对肽的反应、血糖稳态、碳水化合物稳态、葡萄糖导入、糖原生物合成过程的调控、葡聚糖生物合成过程的调控、己糖跨膜转运等生物过程。桑叶共有901个GO项目明显富集(P0.05),879个在BP中富集,5个在CC中富集,17个在MF中富集,主要涉及血糖稳态、碳水化合物稳态、糖代谢过程、葡萄糖导入、葡萄糖跨膜转运、胰岛素分泌、调控前体代谢物和能量的生成等生物过程。4味桑源药材中靶点功能排序为桑椹桑叶桑白皮桑枝。3.4.3 KEGG富集分析KEGG富集结果见增强出版附加材料,桑枝总共77条KEGG通路显著富集,包括单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)信号通路、叉头框蛋白O1(FoxO1)信号通路、胰岛素信号通路、脂肪细胞因子信号通路、酪氨酸蛋白激酶(JAK)/信号转导子和转录激活子(STAT)信号通路等;桑白皮总共62条KEGG通路显著富集,包括脂肪细胞因子信号通路、晚期糖基化终末产物(AGE)/糖基化终末产物受体(RAGE)信号通路、AMPK信号通路、胰岛素信号通路、JAK/STAT信号通路、低氧诱导因子-1(HIF-1)信号通路等;桑椹总共97条KEGG通路显著富集,包括AMPK信号通路、FoxO1信号通路、胰岛素信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt信号通路等;桑叶总共66条KEGG通路显著富集,包括AMPK信号通路、FoxO1信号通路、胰岛素信号通路、HIF-1信号通路、MAPK信号通路、PI3K/Akt信号通路等。4味桑源药材中KEGG通路富集排序为桑椹桑枝桑叶桑白皮。4味桑源药材都涉及到AMPK能量代谢信号通路、胰岛素调控相关的信号通路、抗炎及抗氧化应激的信号通路等。4 讨论中医认为IR是脾的病变,其证为本虚标实,疾病日久乃及心、肾,最终导致气阴亏虚及内热、痰湿、血瘀等,表现为消渴多饮、多食易饥、尿频尿多等症状[10]。正如《黄帝内经·灵枢·本藏》曰:“脾坚则藏安难伤;脾脆则善病消痒易伤”[11]。前期笔者基于本草考证发现桑叶、桑白皮和桑椹皆可治消渴,桑枝可治痹证,且无明显不良反应[12],他们在治疗IR方面具有独特的优势,但是其物质基础异同仍尚未得到充分的阐述。“化合物-靶点-疾病”网络分析结果显示的结果表明,木犀草素7-O-(β-D-吡喃葡萄糖基-2-吡喃葡萄糖苷)、芹菜素-7-O-芸香糖苷、6″-乙酰异槲皮苷、槲皮素-3-O-6"-乙酰基葡萄糖苷、根皮素、山柰酚-3-O-葡萄糖苷、桑黄酮G、异槲皮苷、矢车菊素-3,5-O-双葡萄糖苷等化合物的潜在作用靶点较多,在IR的治疗中可能发挥重要作用。根皮素等是桑枝的专属成分,通过抑制分化的3T3L1细胞细胞周期蛋白依赖性激酶(Cdk)5活化及相应过氧化物酶体增殖物激活受体γ磷酸化,增加葡萄糖摄取,改善IR[13]。6″-乙酰异槲皮苷、桑黄酮G是桑白皮的专属成分。6″-乙酰异槲皮苷可能通过抗炎、抑制脂肪生成改善肥胖相关的炎症反应[14];桑黄酮G使IR的HepG2细胞明显增强葡萄糖摄取,并抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B表达[15]。矢车菊素-3,5-O-双葡萄糖苷、山柰酚-3-O-葡萄糖苷等是桑椹的专属成分,研究表明,桑椹提取的的矢车菊素-3,5-O-双葡萄糖苷具有抗肥胖、抗炎作用,缓解C57BL/6J肥胖小鼠模型IR[16-17],山柰酚-3-O-葡萄糖苷通过调节代谢和炎症通路减轻高脂和果糖饮食诱导Wistar大鼠肥胖、缓解IR[18]。木犀草素7-O-(β-D-吡喃葡萄糖基-2-吡喃葡萄糖苷)、芹菜素-7-O-芸香糖苷等是桑叶的专属成分,具有抗氧化、抗炎等作用。研究表明,木犀草素能预防肥胖和肝脂肪变性,并通过降低血浆胃抑制多肽水平和肝糖原酶活性而缓解IR[19],芹菜素可改善棕榈酸诱导的HepG2细胞和高脂饮食小鼠的IR和脂质蓄积[20]。异槲皮苷是4味桑源药材所共有的成分,具有明显的改善IR作用,能增加HepG2细胞对葡萄糖的摄取,抑制AGEs诱导的GLUTag细胞损伤和凋亡[21]。总量统计矩(相似度)法是一种可靠的,抗干扰能力强,集特征与模糊分析于一体,并能与其他特征变量偶联分析方法,其表征体系包括AUCT、MCRTT、VCRTT、TQSMSS等分析参数[22]。如果单靶点-成分数据集与总靶点-成分数据集的TQSMSS较高,则可能说明了这些靶点在网络代谢中处于核心地位。桑枝TQSMSS高的靶点包括IRS1、KCNJ11、HNF1A、SLC2A4、IL-6和IGF2BP2等;桑白皮TQSMSS高的靶点包括KCNJ11、HNF1A、AR、TNF、PPP1R3A和Akt1等;桑椹TQSMSS高的靶点包括HNF1A、PTPN1、TCF7L2、NR3C1、TNF和CAV1等;与桑叶TQSMSS高的靶点包括HNF1A、IL-6、AR、TNF、Akt1和GCG等。分子对接模拟验证了这些靶点与成分结合活性较好,结合这些靶点蛋白在PPI网络与其他蛋白相互作用较多的结果,故认为他们是潜在核心靶点。HNF1A、TNF是4味桑源药材共有的潜在核心靶点,HNF1A是一种在肝脏中高表达的转录因子,对IR及胰岛β细胞损伤具有重要的调控作用。HNF1A的I27L多态性被认为与IR有关,可能通过调节肝脏糖代谢相关酶和肝脏的胰岛素反应性影响IR[23]。TNF是一种脂肪素和细胞因子,作为脂肪素与促进IR和肥胖诱导的T2DM紧密相关,作为刺激急性期反应的细胞因子主要被巨噬细胞释放,具有诱导发热、凋亡细胞死亡和炎症反应等作用[24-25]。桑枝专属的潜在靶点BSCL2与先天性全身脂肪营养不良相关联,BSCL2基因突变可引起胰岛素作用缺陷[26]。桑叶专属的潜在靶点HMGA1,他的缺乏会引起人和小鼠的IR,而其变异与T2DM的风险有关[27]。GO和KEGG富集分析表明,4味桑源药材对IR的治疗过程主要涉及血糖稳态、碳水化合物稳态、糖代谢过程、葡萄糖导入、葡萄糖跨膜转运、胰岛素分泌等过程,4味桑源药材中靶点功能排序为桑椹桑叶桑白皮桑枝,4味桑源药材改善IR主要涉及到AMPK能量代谢信号通路,PI3K/Akt介导的胰岛素调控相关信号通路,MAPK、TNF、FoxO1介导的抗炎及抗氧化应激的信号通路等,4味桑源药材通过多种生物过程和信号通路参与改善IR。研究表明,桑枝通过PI3K/Akt/FoxO1信号通路负向调节FoxO1减轻STZ诱导糖尿病小鼠IR[28],通过调控AMPK信号通路相关的靶点葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)、葡萄糖激酶(GCK)和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)的表达,增加INS1、INS2和胰十二指肠同源体-1(PDX-1)的表达,降低糖尿病小鼠的IR[29];桑白皮通过抑制蛋白质酪氨酸磷酸酶1B和α-葡萄糖苷酶改善IR[15],通过IRS/Akt介导的胰岛素信号通路改善由高脂引起的认知功能损害和神经元缺陷[30];桑椹通过AMPK/乙酰辅酶A羧化酶(ACC)/雷帕霉素的哺乳动物靶标(mTOR)能量代谢信号通路改善IR[31],通过激活骨骼肌中的AMPK、磷酸化(p)-Akt底物160 kDa和抑制肝脏中的糖异生来改善高血糖和胰岛素敏感性[32];桑叶通过AGEs/RAGE信号通路和p38 MAPK/核转录因子-κB(NF-κB)通路抑制AGE诱导GLUTag细胞损伤和细胞凋亡,增加葡萄糖摄取,促进HepG2细胞分化[21],通过IRS1/PI3K/葡萄糖转运蛋4(GLUT4)胰岛素信号通路改善IR[33]。综上,本研究利用液质联用技术鉴定了桑枝、桑白皮、桑椹和桑叶成分,通过分子对接及化合物-靶点-疾病网络分析、总量统计矩(相似度)法、网络药理学开展了桑源药材不同部位物质基础比较研究。然而未能考虑到桑源药材成分的药物动力学影响因素,如药物体内最低有效浓度、细胞色素P450等代谢酶对成分的代谢作用。需引入“网通虹势”理论研究桑源药材在体内的生物代谢差异[34],结合基于平衡常数的药物代谢网络动力学模型研究多成分-多靶点互作关系,揭示桑源药材不同部位多成分在体内产生异效的物质基础及作用机制。

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