基于网络药理学与实验验证探究玉米须黄酮类成分通过抑制DPP4治疗2型糖尿病的作用机制

《Scientific Reports》：Probing the mechanisms of flavonoids in corn silk for treating type 2 diabetes by in Silico and in vitro experiments

本研究针对2型糖尿病治疗药物存在的副作用大、成本高等问题，通过整合网络药理学、分子对接、分子动力学模拟和体外实验，系统阐明了玉米须中木犀草素和金圣草黄素通过抑制DPP4发挥抗糖尿病作用的分子机制。研究发现两种黄酮类成分能与DPP4稳定结合，抑制率分别达76.22%和78.45%，且对正常细胞毒性低，为开发天然DPP4抑制剂提供了科学依据。

　　

在全球糖尿病患病率持续攀升的背景下，2型糖尿病（T2DM）已成为严重的公共卫生危机。当前主流药物如DPP-4抑制剂和GLP-1类似物虽有一定疗效，但普遍存在不良反应多、治疗成本高等局限性，促使科研人员转向传统草药中寻找更安全经济的替代方案。玉米须（Stigma maydis）作为药食同源的传统中药材，在民间医学中早有治疗糖尿病的记载，但其具体作用靶点和分子机制始终笼罩在迷雾之中。

为了揭开这层神秘面纱，Xianfei Liu和Hongyan Wu研究团队在《Scientific Reports》上发表了创新性研究。他们采用多学科交叉的研究策略，首次证实玉米须中的两种关键黄酮成分——木犀草素（luteolin）和金圣草黄素（chrysoeriol）能够通过特异性抑制二肽基肽酶-4（DPP4）发挥抗糖尿病作用。该研究不仅为玉米须的传统应用提供了现代科学注解，更为研发新型天然DPP4抑制剂奠定了理论基础。

研究人员运用了一系列前沿技术方法：通过网络药理学筛选活性成分与疾病靶点；采用分子对接技术模拟配体-受体相互作用；利用分子动力学模拟分析复合物稳定性；通过MTT法评估细胞毒性；使用DPP4抑制剂筛选试剂盒进行酶活抑制实验；并借助ADMETlab 3.0平台预测药代动力学性质。

研究结果

Corn silk's active components

从玉米须中筛选出12种活性成分，其中木犀草素和金圣草黄素因其良好的口服生物利用度（OB≥30%）和类药性（DL≥0.18）被确定为核心成分。

PPI network and protein molecule download

靶点交集分析显示，玉米须活性成分与T2DM存在18个共同靶点，其中DPP4是与两种黄酮成分交集最显著的高关联度靶标。

GO and KEGG target enrichment analysis

GO富集分析发现核心生物过程与T2DM病理机制密切关联，包括葡萄糖稳态、细胞氧化应激反应等。KEGG通路分析揭示胰岛素抵抗和TNF信号通路是主要作用途径。

Analysis of molecular Docking results

分子对接结果显示，木犀草素和金圣草黄素与DPP4的结合能分别为-7.44 kcal/mol和-6.35 kcal/mol，虽略低于阳性药西格列汀（-8.50 kcal/mol），但氢键数量更多（5个和4个对3个），表明结合模式更为丰富。

Molecular dynamics simulation analysis

分子动力学模拟表明，两种黄酮化合物与DPP4形成的复合物均表现出良好稳定性。RMSD值显示系统在30-50 ns达到平衡，RMSF分析证实复合物结构更稳定，二级结构分析显示α-螺旋含量增加，进一步验证了结合稳定性。

Cell cytotoxicity assay

MTT实验证实，高浓度（100μg/ml）木犀草素和金圣草黄素对L929、HEK293和MIN6三种正常细胞的毒性仅约20%，安全性良好。

In vitro DPP4 enzymatic assay

体外酶活实验显示，两种黄酮成分对DPP4的抑制率分别达76.22%和78.45%，IC₅₀值为50μM，虽略低于西格列汀（88.88%），但仍表现出显著抑制活性。

ADMET prediction and comparison

ADMET预测显示，两种天然化合物符合类药五规则，但存在生物利用度较低、血浆蛋白结合率高（>97%）及CYP450酶抑制风险等挑战，为后续结构优化指明了方向。

本研究通过多层次验证，首次揭示玉米须黄酮通过变构抑制DPP4发挥抗糖尿病作用的分子机制。特别值得注意的是，与西格列汀结合于催化中心不同，木犀草素和金圣草黄素结合于DPP4的次级口袋，这种独特的变构抑制机制可能带来更好的选择性。网络药理学分析还提示玉米须可能通过AKT1、PPARG等多靶点协同作用，符合中药多成分-多靶点的作用特点。

尽管存在生物利用度和药物相互作用等挑战，但这项研究成功将传统经验转化为现代科学语言，为玉米须的深度开发和天然DPP4抑制剂的研发提供了坚实理论基础。未来研究需通过动物实验验证体内疗效，并利用制剂技术解决生物利用度问题，推动这一传统药材向现代化药物转化。