李昊楠,孔浩天,李曉彬,張姍姍,張軒銘,韓利文,2**,許海玉,劉可春,屠鵬飛
(1. 齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)山東省科學(xué)院生物研究所/山東省人類疾病斑馬魚(yú)模型與藥物篩選工程技術(shù)研究中心 濟(jì)南 250103;2. 山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所/山東第一醫(yī)科大學(xué) 濟(jì)南 256200;3. 中國(guó)中醫(yī)研究院中藥研究所 北京 100700;4. 北京大學(xué)藥學(xué)院 北京 100700)
心力衰竭(Heart failure,簡(jiǎn)稱心衰)是指心室充盈或射血能力受損的一組復(fù)雜臨床綜合征,它是由任何心臟結(jié)構(gòu)或功能異常所引起的,是各種心臟疾病的重癥和晚期階段,發(fā)病率很高,是現(xiàn)今最嚴(yán)重的心血管疾病之一,它的主要臨床表現(xiàn)為呼吸困難、乏力、肺瘀血和外周水腫[1]。歐美流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示,發(fā)達(dá)國(guó)家成年人心衰的患病率為1%-2%,而70 歲以上的老年人心衰的患病率則超過(guò)10%,患病率隨年齡增加[2,3]。根據(jù)近年來(lái)的實(shí)際觀察,我國(guó)的心力衰竭患病率與歐美國(guó)家相差無(wú)幾[4]。《中國(guó)心血管病報(bào)告2014》指出:我國(guó)心血管病的流行處于持續(xù)上升的階段,據(jù)估計(jì),目前全國(guó)有2.9億心血管病患者,其中450萬(wàn)患有心衰[5]。心力衰竭已成為我國(guó)心血管疾病領(lǐng)域的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題。
人參(Ginseng radix et rhizoma)微苦,性甘,含有糖類、人參皂苷、有機(jī)酸、揮發(fā)油、維生素、微量元素、氨基酸等成分[6]。作為最著名的中草藥之一,人參在我國(guó)已被廣泛應(yīng)用了幾千年。《神農(nóng)本草經(jīng)》記載:人參能夠“定魂魄,安精神,補(bǔ)五臟,除邪氣,止驚悸,開(kāi)心益智”[7]?,F(xiàn)代研究人參具有明顯的正性肌力作用,可以顯著增強(qiáng)心肌收縮力,改善心室重構(gòu),使心衰患者的血流動(dòng)力學(xué)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),并有助于心臟功能及結(jié)構(gòu)改善[8]。然而,人參從整體網(wǎng)絡(luò)層次綜合調(diào)節(jié)改善心衰的整體藥效物質(zhì)及作用機(jī)制研究尚不明確。
中藥的現(xiàn)代化研究的基本問(wèn)題是對(duì)中藥多成分多靶點(diǎn)復(fù)雜體系的進(jìn)行解析。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)由英國(guó)藥理學(xué)家Hopkins 率先提出,其基于整體觀的研究思路與中藥系統(tǒng)作用、網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的特點(diǎn)不謀而合[9]?!爸兴幘W(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)”這一全新領(lǐng)域的研究旨在從系統(tǒng)水平和分子水平揭示中藥處方的奧秘,并以“網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo),多成分藥物”的新模式為目標(biāo),促進(jìn)中藥研究的發(fā)展[10]。國(guó)內(nèi)學(xué)者在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出整合藥理學(xué)觀點(diǎn),進(jìn)一步關(guān)注“中藥成分群—體內(nèi)過(guò)程—藥效活性”的關(guān)聯(lián)性,在傳統(tǒng)中藥復(fù)雜體系的解析方面也都取得可喜的進(jìn)展[11]。中藥復(fù)方的現(xiàn)代研究需要加強(qiáng)整合,包括整體與部分的整合,宏觀與微觀的整合,體內(nèi)ADME(Absorption,distribution,metabolism,excretion)過(guò)程與體內(nèi)活性評(píng)估的整合,計(jì)算與代謝的實(shí)驗(yàn)的整合,也就是進(jìn)行研究整合藥理學(xué)[12]。過(guò)去基于吸收、分布、代謝、排泄(ADME)過(guò)程的藥代動(dòng)力學(xué)過(guò)程結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究思路被廣泛應(yīng)用于中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機(jī)理的研究中,但是,該方法基于化合物的二維結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)是它的不足之處[11]。如今,基于化合物的三維(3D)結(jié)構(gòu)及其在分子領(lǐng)域中的相互作用,預(yù)測(cè)化合物的理化性質(zhì)和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)已成為一種嶄新的方法[13]。許海玉[14]通過(guò)開(kāi)發(fā)ETCM 數(shù)據(jù)庫(kù)為了解中藥成分、靶點(diǎn)、相關(guān)通路和與疾病之間的相關(guān)關(guān)系或建立網(wǎng)絡(luò)提供了便利。因此,本研究以網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)為方法,從整體生物效應(yīng)網(wǎng)絡(luò)角度探討分析人參治療心衰的作用機(jī)制,以期為傳統(tǒng)中藥人參的臨床科學(xué)應(yīng)用提供理論依據(jù)。
通過(guò)中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(tái)TCMSP(http://lsp.nwsuaf.edu.cn/tcmsp.php)[15],人參為關(guān)鍵詞,檢索人參中的全部化學(xué)成分。
中藥或中藥配方中所有成分的目標(biāo)基因被認(rèn)為是中藥或中藥配方的目標(biāo)基因,與這些目標(biāo)基因相關(guān)的疾病也被認(rèn)為是可以通過(guò)中藥或中藥配方治愈的疾病[16]??诜锢枚龋╫ral bioavailability,OB)是藥物ADME 中最重要的藥物代謝動(dòng)力學(xué)的參數(shù)之一,它表示口服的藥物到達(dá)血液循環(huán)中所占口服劑量的比例,作用比例高的口服生物利用度一般是決定生物活性分子類藥性的關(guān)鍵指標(biāo)[17]。因此,本研究以O(shè)B ≥15%和DL ≥0.13 作為活性成分的篩選條件,篩選TCMSP中具有較高活性的化合物。
將篩選好的候選活性成分在TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)[14]、SymMAP 數(shù) 據(jù) 庫(kù)(http://www.symmap.org/)[18]和Swis?sTargetPrediction 數(shù) 據(jù) 庫(kù)(http://swisstargetprediction.ch/)[19]中收集蛋白靶點(diǎn),其中SwissTargetPrediction 數(shù)據(jù)庫(kù)以score ≥0.5 為標(biāo)準(zhǔn),并進(jìn)一步通過(guò)Uniprot 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,獲取與活性成分作用的相關(guān)蛋白靶點(diǎn)(人源)。
利 用DISGENET 數(shù) 據(jù) 庫(kù)(http://www. disgenet.org/)[20]和Genecard數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.genecards.org/),以心力衰竭(heart failure)為關(guān)鍵詞,收集疾病靶點(diǎn)。Genecard 數(shù)據(jù)庫(kù)建立基因與疾病的相關(guān)度排序,提供GIFTS 算法,依據(jù)Relevance score 可在特定疾病對(duì)應(yīng)的眾多靶點(diǎn)中進(jìn)一步篩選更高相關(guān)度的靶點(diǎn),以減少重復(fù)[21]。
通過(guò) TCMSP 數(shù)據(jù)庫(kù)、SymMAP 數(shù)據(jù)庫(kù)和SwissTargetPrediction 數(shù)據(jù)庫(kù)搜索與人參候選活性成分有關(guān)的潛在靶點(diǎn),并將候選活性成分與其潛在靶蛋白導(dǎo)入Cytoscape 3.6.0 軟件(http://www.cytoscape.org/)[22]生成人參活性成分-潛在靶點(diǎn)相互作用的網(wǎng)絡(luò)圖,進(jìn)一步比對(duì)人參潛在靶點(diǎn)和心衰疾病靶點(diǎn),生成人參活性成分-心衰疾病靶點(diǎn)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖,并使用Cytoscape3.6.0 軟件的插件Netweek analysis 分析網(wǎng)絡(luò)特征,探究人參的藥理機(jī)理。
為了解靶蛋白在系統(tǒng)水平上的作用,在STRING數(shù)據(jù)庫(kù)(http://string-dp.org/)中獲得蛋白質(zhì)相互作用信息,選擇置信度0.7,并在Cytoscape 3.60 軟件上生成人參活性成分靶點(diǎn)PPI圖并進(jìn)行拓?fù)浞治觥?/p>
為說(shuō)明人參的藥物靶蛋白在基因功能中的作用,利用DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)(https://david.ncifcrf.gov/)對(duì)PPI 網(wǎng)絡(luò)中篩選出的核心靶點(diǎn)進(jìn)行GO功能富集分析。
利用DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)PPI 網(wǎng)絡(luò)中的靶蛋白進(jìn)行KEGG 通路富集分析,使用Cytoscape 3.6.0軟件可視化富集分析結(jié)果,分析人參中抗心衰活性成分顯著影響的生物途徑,探討人參發(fā)揮治療心衰作用的可能機(jī)制。
為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)靶蛋白和化合物分子之間的相互作用,使用Ledock 分子對(duì)接軟件在靶蛋白和化合物分子之間進(jìn)行分子對(duì)接。下載蛋白的3D 結(jié)構(gòu),上傳蛋白質(zhì)的3D 結(jié)構(gòu)和化合物結(jié)構(gòu)信息,然后進(jìn)行分子對(duì)接以獲得靶蛋白和化合物分子的對(duì)接結(jié)果[23]。
通過(guò)TCMSP 數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)找到人參化學(xué)成分190個(gè),以DL ≥0.13、0B ≥15%為篩選條件,篩選出符合條件的化學(xué)成分共33種,成分基本信息見(jiàn)表1。
進(jìn)一步預(yù)測(cè)了33種化合物,結(jié)合uniprot數(shù)據(jù)庫(kù)確認(rèn)并轉(zhuǎn)換,最終獲得141個(gè)靶點(diǎn)。
使用cytoscape 3.6.0 軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)集構(gòu)建化合物—潛在靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖(圖1),并對(duì)該網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行拓?fù)浞治?。該網(wǎng)絡(luò)包括174(33 個(gè)化合物和141 個(gè)靶點(diǎn))個(gè)節(jié)點(diǎn)和241 條邊。通過(guò)圖1 可以看出,經(jīng)過(guò)篩選后的33 種人參活性成分具有多靶點(diǎn)的特點(diǎn)。超過(guò)10 個(gè)靶點(diǎn)的活性成分有人參皂苷Rb1(Ginsenoside Rb1)、山柰酚(Kaempferol)、人參皂苷Rh1(Ginsenoside-Rh1)、人 參 皂 苷Ro(Ginsenoside Ro)、人 參 皂 苷RG5(Ginsenoside Rg5)、苯代南蛇堿(Celabenzine)、β-谷甾醇(Beta-sitosterol)、鹽酸前鴉片堿(Fumarine)、馬卡因(Inermin)、馬爾肯久納醇苯酯(Malkangunin)。5 個(gè)以上活性成分作用在PTGS2、PTGS1、ADRB2、SLC6A2、SLC6A4、SCN5A、SLC6A3等靶點(diǎn)。也就是說(shuō)。同一靶點(diǎn)作用于不同的活性成分,而不同的靶點(diǎn)作用于同一活性成分,體現(xiàn)出人參具有多種成分、多種靶點(diǎn)的特點(diǎn)。
表1 化學(xué)成分基本信息表
圖1 人參化合物—潛在靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖
在DISGENET 數(shù)據(jù)庫(kù)中以socre >0.7 為篩選條件,收集到心衰的疾病靶點(diǎn)64個(gè),在Genecards 數(shù)據(jù)庫(kù)初步篩選出9261 個(gè)候選基因,取Relevance score 值較高的結(jié)果,將兩次收集的心衰疾病靶點(diǎn)去除重復(fù)項(xiàng),共336 個(gè)疾病靶點(diǎn),與人參有65 個(gè)重疊靶點(diǎn)。通過(guò)Cytoscape 3.60軟件的Merge插件構(gòu)建人參活性成分—心衰疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(圖2)。該網(wǎng)絡(luò)包括94 個(gè)節(jié)點(diǎn)(29個(gè)活性成分和65 個(gè)靶點(diǎn))和135 條邊。箭頭代表人參活性成分,八邊形代表心衰疾病靶點(diǎn),箭頭顏色越深代表人參活性成分在該網(wǎng)絡(luò)中靶點(diǎn)越多,其中山柰酚(Kaempferol)、人參皂苷Rb1(Ginsenoside Rb1)、人參皂 苷 Rh1(Ginsenoside-Rh1)、人 參 皂 苷 Ro(Ginsenoside Ro)、鹽酸前鴉片堿(Fumarine)、人參皂苷RG5(Ginsenoside Rg5)、β-谷甾醇(Beta-sitosterol)中有7 個(gè)及7 個(gè)以上靶點(diǎn)。八邊形的顏色越深代表含有該靶點(diǎn)的活性成分越多,其中PTGS2、ADRB2、SCN5A、SLC6A2、SLC6A3、CHRM1、AR 有5 個(gè)及以上的活性成分中含有。
圖2 人參活性成分--心衰疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖
為了進(jìn)一步探討人參在心衰的治療機(jī)制,基于PPI 的關(guān)聯(lián),本研究將65 個(gè)人參與心衰相關(guān)的靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING 數(shù)據(jù)庫(kù)(http://string-dp.org/)以獲得蛋白質(zhì)相互作用信息,然后在Cytoscape 3.6.0 軟件上構(gòu)建人參參與治療心衰相關(guān)靶點(diǎn)的PPI 網(wǎng)絡(luò)(圖3)。人參疾病靶點(diǎn)的PPI 網(wǎng)絡(luò)包含50 個(gè)節(jié)點(diǎn)和180 條交互關(guān)系。節(jié)點(diǎn)顏色的深淺代表該節(jié)點(diǎn)的Degree 值的大小,顏色越深代表Degree 值越大。利用Cytoscape 軟件分析了人參PPI 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)的特征,發(fā)現(xiàn)有20 個(gè)節(jié)點(diǎn)的度大于平均值(度=7.2),占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的40%。結(jié)果顯示,人參治療心衰涉及的關(guān)鍵靶點(diǎn)包括STAT3、JUN、IL1B、TNF、MAPK8、VEGFA、PTGS2、NOS2、MMP9 等,其中度值最高的為STAT3,能與23 個(gè)蛋白發(fā)生相互作用。
在DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)人參治療心衰的50 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行GO 功能富集分析共收集到108 條。根據(jù)P 值(P <0.05),列出了65條符合條件的GO條目其中包括生物過(guò)程(BP)、分子功能(MF)、細(xì)胞組成(CC)(表2)。結(jié)果主要涉及一氧化氮生物合成過(guò)程(positive regulation of nitric oxide biosynthetic process)、平滑肌細(xì)胞增殖(positive regulation of smooth muscle cell proliferation)、類 固 醇 激 素 受 體(steroid hormone receptor activity) 、心 肌 收 縮(cardiac muscle contraction)、血壓調(diào)節(jié)(regulation of blood pressure)、JAK-STAT 級(jí)聯(lián)(JAK-STAT cascade)、心肌細(xì)胞收縮的調(diào)節(jié)(regulation of cardiac muscle cell contraction)等方面功能。
圖3 人參治療心衰靶點(diǎn)的相互作用網(wǎng)絡(luò)圖
表2 GO富集分析表
生物途徑通過(guò)它們所構(gòu)成的不同靶蛋白之間的相互作用來(lái)執(zhí)行其特定的生物學(xué)功能,是認(rèn)識(shí)疾病臨床表現(xiàn)的生理基礎(chǔ)。藥物對(duì)疾病的干預(yù)不僅與靶蛋白有關(guān),還受靶蛋白所處的生物途徑的影響,通過(guò)相互作用使發(fā)生紊亂的機(jī)體重新恢復(fù)平衡,具有多成分、多靶點(diǎn)、多通路特點(diǎn),中藥更是如此。將50個(gè)靶點(diǎn)蛋白導(dǎo)入DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行KEGG 通路注釋分析,共富集出71 條信號(hào)通路,其中符合P <0.05 的信號(hào)通路有55條,與炎癥、細(xì)胞分化、生長(zhǎng)發(fā)育、心肌肥大、調(diào)節(jié)鈣離子吸收等信號(hào)通路(表3)。
表3 pathway信息表
富集分析得到的信號(hào)通路對(duì)應(yīng)人參治療心衰的靶點(diǎn)及成分,構(gòu)建“人參活性成分—靶點(diǎn)—信號(hào)通路”網(wǎng)絡(luò)(圖4)。此網(wǎng)絡(luò)由74 個(gè)節(jié)點(diǎn)和178 條邊組成,紫色三角表示人參的成分,綠色方塊表示潛在靶點(diǎn),紅色箭頭表示信號(hào)通路。節(jié)點(diǎn)的大小表示對(duì)心衰的重要 程 度。 其 中cAMP signaling pathway、Thyroid hormone signaling pathway、MAPK signaling pathway、TNF signaling pathway、Ras signaling pathway、Jak-STAT signaling pathway、Calcium signaling pathway 等信號(hào)通路對(duì)心衰更重要,可能是治療心衰的重要信號(hào)通路。每種活性成分對(duì)應(yīng)于多個(gè)靶點(diǎn),并且每個(gè)靶點(diǎn)都與多種成分相關(guān),這反映了人參的多成分和多靶點(diǎn)治療心力衰竭的作用機(jī)理。同時(shí),多個(gè)途徑通過(guò)一個(gè)共同的靶點(diǎn)連接而非獨(dú)立分開(kāi)的,這表明每條途徑之間可以發(fā)揮協(xié)同作用來(lái)治療心衰。
利用Ledock 分子對(duì)接軟件,將心衰關(guān)鍵靶蛋白與關(guān)鍵化合物進(jìn)行分子對(duì)接。結(jié)果如下(表4):可見(jiàn)7種人參成分與5 種心衰關(guān)鍵靶點(diǎn)均有較好的對(duì)接結(jié)果,其中Ginsenoside Rh1 與STAT3、JUN、MAPK8、IL1β 對(duì)接活性最好,Ginsenoside Ro 與PTGS2 的接合活性最好。提示這些成分在人參抗心衰治療中具有重要作用,可作為未來(lái)人參單體成分提取用于治療心血管疾病的研究對(duì)象。
表4 分子對(duì)接結(jié)果
圖4 人參活性成分—靶點(diǎn)—信號(hào)通路圖
人參含有的化學(xué)成分有人參皂苷、人參多糖、揮發(fā)油(萜類、醇類、脂肪酸類等)和氨基酸等。人參皂苷根據(jù)糖苷配基被分為3 類:原人參二醇(Ra1,Ra2,Ra3,Rb1,Rb2,Rb3,Rc,Rd,Rg3,Rh2 等)、原人參三醇(Re,Rg1,Rg2,Rf,Rh1 等)和齊墩果酸(Ro),共有約30 多種[24]。人參多糖包括淀粉樣葡聚糖和酸性果膠[25]。人參揮發(fā)油主要由倍半萜類物質(zhì)、醇類、酮類、醛類組成。聚乙炔醇類也是一類重要的成分,此外,人參還含有具有較高活性的其他脂溶性成分比如亞油酸、甾醇、聚炔類等化合物[26]。本研究通過(guò)TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)共篩選出33種人參的活性成分,經(jīng)心力衰竭疾病靶點(diǎn)對(duì)接得到29 種人參活性成分。其中山柰酚(Kaempferol)、人參皂苷Rb1(Ginsenoside Rb1)、人 參 皂 苷Rh1(Ginsenoside-Rh1)、人 參 皂 苷Ro(Ginsenoside Ro)、鹽酸前鴉片堿(Fumarine)、人參皂苷RG5(Ginsenoside Rg5)、β-谷甾醇(Beta-sitosterol)是人參發(fā)揮抗心衰作用的關(guān)鍵成分?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)心力衰竭的發(fā)病機(jī)制與離子缺陷、炎癥和重構(gòu)、心肌肥厚有關(guān)[27]。山奈酚在心血管系統(tǒng)具有廣泛的活性,如抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化、清除自由基等[28,29]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[30-33],人參皂苷Rb1 能夠通過(guò)影響心肌組織periostin 蛋白的表達(dá),抑制TGF-β 信號(hào)通路,從而改善心衰大鼠心室重構(gòu),防治心力衰竭。吳巍[34]研究表明,不同劑量的人參皂苷Rh1 均能明顯減少結(jié)扎冠狀動(dòng)脈所致大鼠急性心肌缺血引起的心肌梗死面積,并可降低由心肌缺血造成的肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖J 點(diǎn)的升高,揭示了人參皂苷Rh1 對(duì)心肌具有保護(hù)作用,能降低缺血引起的心肌損傷。JN C 等人[35]研究發(fā)現(xiàn)β-谷甾醇抗炎作用機(jī)制是通過(guò)減少NO 的合成,抑制巨噬細(xì)胞IL-6 活性,減少I(mǎi)L-1、TNF-等炎性因子的分泌。人參皂苷Rf以劑量依賴性方式顯著抑制IL-6,IL-1β 和TNF-α 的產(chǎn)生而顯示出抗炎作用[36]。此外,本文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析預(yù)測(cè)新發(fā)現(xiàn)人參皂苷Ro、鹽酸前鴉片堿(Fumarine)、人參皂苷Rg5 也與抗心衰作用有關(guān),但目前沒(méi)有明確的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,可能是有待確認(rèn)的新的藥效成分,值得進(jìn)一步的研究關(guān)注。
本研究通過(guò)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn),STAT3、STAT1、MMP9、PTGS2、JUN、IL1β、MAPK8.等靶點(diǎn)可能為人參治療心衰的關(guān)鍵靶點(diǎn)。其中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因字3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是JAK-STATs 信號(hào)傳導(dǎo)通路的關(guān)鍵蛋白,壓力負(fù)荷導(dǎo)致的心肌肥大、心力衰竭與這一通路密切相關(guān)[37]。ZHANG 等[38]研究發(fā)現(xiàn)抑制STAT3 蛋白活化能顯著降低心肌細(xì)胞肥大,抑制心肌細(xì)胞凋亡,阻止心肌纖維化,改善心室重構(gòu),從而有效地延緩心力衰竭。心衰心肌組織中MMP9 的表達(dá)及活性增加,且MMPs/TIMPs比例失衡,從而導(dǎo)致正常心肌膠原纖維的降解,使膠原網(wǎng)絡(luò)重構(gòu),誘發(fā)心室擴(kuò)張[39,40]。研究發(fā)現(xiàn),心力衰竭病人IL-1 水平較正常人升高,且IL-1 水平越高,心力衰竭程度可能越嚴(yán)重[41],白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)通過(guò)抑制心肌蛋白合成,促進(jìn)其分解、抑制Na+-K+-ATP 酶活性等多種作用機(jī)制對(duì)心肌細(xì)胞具有負(fù)性肌力作用[42];IL-1β 表達(dá)持續(xù)升高可誘導(dǎo)心肌肥厚,增加心肌重塑[43]。通過(guò)分子對(duì)接技術(shù),本研究發(fā)現(xiàn)的7 種人參關(guān)鍵成分與以上關(guān)鍵靶點(diǎn)的對(duì)接結(jié)果良好,說(shuō)明人參關(guān)鍵成分和心衰關(guān)鍵靶點(diǎn)有結(jié)合活性。
GO分析和KEGG信號(hào)通路分析結(jié)果顯示,人參治療心衰涉及到了MAPK 信號(hào)通路、TNF 信號(hào)通路、Toll樣受體信號(hào)通路、JAK-STAT 信號(hào)通路、cGMP-PKG 信號(hào)通路、cAMP 信號(hào)通路、心肌腎上腺素信號(hào)通路等。MAPK 信號(hào)通路與心衰、心梗梗死和心肌肥厚等多種心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)[44]。NO 的生物利用度的降低會(huì)導(dǎo)致cGMP-PKG 信號(hào)通路的中斷,造成心肌肥厚、重塑,縮舒功能不全和硬化。人參通過(guò)促進(jìn)NO 的生物合成,增加NO 的生物利用度和氧化應(yīng)激功能,來(lái)上調(diào)cGMP 信號(hào)通路,達(dá)到改善HF 的癥狀及并發(fā)癥[45]。心肌腎上腺素信號(hào)通路與cAMP 信號(hào)通路有關(guān),前者含有3 種βARs 亞型,即β1 腎上腺素受體(β 1AR)、β2 腎上腺素受體(β2AR)和β3 腎上腺素受體(β 3AR),β1AR 和β2AR 活化后,可經(jīng)Gs 蛋白-腺苷酸環(huán)化酶(AC)-cAMP-蛋白激酶A(PKA),激活Gs-ACcAMP-PKA 信號(hào)通路增強(qiáng)心功能[46],促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子增多,增加了鈣瞬變及收縮振幅和動(dòng)力。在心房組織中,β3AR 通過(guò)Gs-AC-cAMP-PKA 途徑引起類似于β1AR、β2AR 效應(yīng);在心室肌細(xì)胞中,β3AR 通過(guò)GieNOS-NO-cGMP 途徑發(fā)揮負(fù)性變力效應(yīng)[47]。白介素(IL)激活的Janus 激酶(Janus kinases,JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcri ption,STAT)也可介導(dǎo)心肌缺血再灌注損傷、心肌肥大、心室重構(gòu)、心肌炎癥等,甚至可影響局部腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)[48-50],因其影響了心力衰竭過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。
綜上所述,本研究運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法研究人參治療心力衰竭的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)中藥人參通過(guò)山柰酚、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rh1、人參皂苷Ro、人參皂苷RG5、β-谷甾醇等藥效成分協(xié)同作用于STAT3、STAT1、MMP9、PTGS2、JUN、IL1β、MAPK8.等多個(gè)靶點(diǎn),參與炎癥通路、JAK-STAT 信號(hào)通路、cGMP-PKG信號(hào)通路、cAMP 信號(hào)通路、MAPK 信號(hào)通路等多信號(hào)通路發(fā)揮治療心衰疾病的作用,為人參的藥效基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)與機(jī)制研究提供了方向,為進(jìn)一步系統(tǒng)地開(kāi)展人參治療心力衰竭的實(shí)驗(yàn)研究及臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化2020年12期