李省 王麗
摘要?目的:確定補益強心片的有效成分和治療慢性心力衰竭的靶點,以研究補益強心片治療慢性心力衰竭的潛在機制。方法:通過中藥系統(tǒng)藥理分析平臺(TCMSP)數(shù)據(jù)庫獲得補益強心片的有效成分和預(yù)測靶點。使用疾病數(shù)據(jù)庫篩選慢性心力衰竭的疾病靶點,使用在線工具Draw Venn Diagram獲取藥物和疾病的共同靶點,將獲得的共同靶點上傳到STRING數(shù)據(jù)庫,用于蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)分析。然后,使用Cytoscape 3.9.0軟件構(gòu)建藥物-活性成分-靶點網(wǎng)絡(luò)圖和PPI網(wǎng)絡(luò)的可視化分析。通過DAVID數(shù)據(jù)庫進行基因本體(GO)富集分析和京都基因和基因組百科全書(KEGG)通路富集分析。最后,使用Autodock Vina進行分子對接。結(jié)果:共獲得115個藥物活性成分、247個藥物靶點、2 685個疾病靶點和153個與藥物和疾病相關(guān)的共同靶點。通過PPI網(wǎng)絡(luò)分析確定了蛋白激酶B1(AKT1)、白細胞介素6(IL-6)、血管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)、腫瘤蛋白P53(TP53)、白細胞介素-1β(IL-1β)、半胱氨酸蛋白酶3基因(CASP3)、表皮生長因子受體(EGFR)、JUN、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)和前列腺素內(nèi)過氧化物合成酶2(PTGS2)等核心靶點。富集分析結(jié)果表明,潛在核心藥物成分通過抑制炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)血管生成、凋亡等生物過程和晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGE)-晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)信號通路、癌癥中的通路、流體切應(yīng)力與動脈粥樣硬化、腫瘤壞死因子(TNF)信號通路、白細胞介素-17(IL-17)信號通路等發(fā)揮治療慢性心力衰竭的藥理作用。分子對接結(jié)果表明,調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵靶點與相關(guān)活性組分具有較高的結(jié)合活性。結(jié)論:本研究使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法篩選出補益強心片治療慢性心力衰竭的主要活性化合物、關(guān)鍵靶點和主要通路,揭示其潛在機制,為進一步研究提供理論依據(jù)和參考價值。
關(guān)鍵詞?慢性心力衰竭;補益強心片;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對接
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.07.005
Study on Buyiqiangxin Tablet for the Treatment of Chronic Heart Failure Based on Network Pharmacology
LI Sheng, WANG Li
School of Medicine, Shihezi University, Shihezi 832000, Xinjiang, China
Corresponding Author???WANG Li, E-mail: 183304153@qq.com
Abstract?Objective:To determine the effective components of Buyiqiangxin Tablet and its target for the treatment of chronic heart failure,and its potential mechanism.Methods:The effective components and predictive targets of Buyiqiangxin Tablet were obtained through the database of Traditional Chinese Medicine System Pharmacological Analysis Platform(TCMSP).The disease targets of chronic heart failure were screened by Disease Database,and the common targets of drugs and diseases were obtained by online tool Draw ?Venn Diagram.The common targets were uploaded to STRING database for protein-protein interaction(PPI) network analysis.Then,the active ingredient-target network diagram and the visual analysis of PPI network were constructed by Cytoscape 3.9.0 software.Then,gene ontology(GO) enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of Gene and Genome(KEGG) enrichment analysis were carried out through DAVID Database.Finally,Autodock Vina was used for molecular docking.Results:A total of 115 chemically active components,247 drug targets,2 685 disease targets,and 153 common targets related to drugs and diseases were obtained.The core targets such as protein kinase 1(AKT1),interleukin-6(IL-6),vascular endothelial growth factor A(VEGFA),TP53,interleukin-1β(IL-1β),Caspase-3(CASP3),epidermal growth factor receptor(EGFR),JUN,matrix metalloproteinase 9(MMP-9),and ?prostaglandinendoperoxide synthase-2(PTGS2) were determined by PPI network analysis.The results of enrichment analysis showed that the potential core drug components showed pharmacological effects on chronic heart failure by inhibiting inflammatory reaction,regulating biological processes such as angiogenesis and apoptosis,advanced glycation endproducts(AGE)-receptor for AGE(RAGE) signal pathway of diabetic complications,cancer pathway,fluid shear stress and atherosclerosis,tumor necrosis factor(TNF) signal pathway,IL-17 signal pathway and so on.The results of molecular docking indicated that the key targets in the regulatory network exhibited high binding activity with related active components.Conclusion:This study ?screens the main active compounds,key targets,and main pathways for the treatment of chronic heart failure,and reveals its potential mechanism of Buyiqiangxin Tablet,so as to provide theoretical basis and reference value for further research.
Keywords?chronic heart failure; Buyiqiangxin Tablet; network pharmacology; molecular docking
慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是復(fù)雜的臨床綜合征,也是各種心血管疾病的最后階段,導(dǎo)致高住院率、死亡率和醫(yī)療保健成本增加。近幾十年來,CHF的治療取得了相當大的進展,對病人治療目標是防止心室重塑,改善臨床癥狀,提高生活質(zhì)量,并降低死亡率和住院率[1]。目前,推薦用于改善CHF心臟功
基金項目?中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目(No.2020-PT330-003);石河子大學(xué)2023年度兵團指導(dǎo)性科技計劃項目(No.2023ZD001);兵團財政科技計劃項目(No.2020AB023)
作者單位?1.石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院(新疆石河子 832000);2.石河子大學(xué)第一附屬醫(yī)院(新疆石河子 832000)
通訊作者?王麗,E-mail:183304153@qq.com
引用信息?李省,王麗.補益強心片治療慢性心力衰竭的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2024,22(7):1187-1195.
能的標準西藥是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、β受體阻滯劑、醛固酮抑制劑、地高辛和利尿劑等[2]。然而,由于長期使用會引起一定的副作用,如咳嗽、心率降低、腎功能損害等[3]。因此,必須尋找一種有效治療CHF且副作用較小的藥物。中醫(yī)藥在穩(wěn)定病情、改善心臟功能、提高生活質(zhì)量等方面具有明顯的優(yōu)勢[4]。補益強心片由丹參、葶藶子、人參、黃芪、香加皮等組成,具有治療CHF的作用[5]。研究報道,補益強心片可改善CHF病人心功能,且可延緩病情進展,減輕心室重構(gòu)[6]。中醫(yī)藥防治CHF的臨床療效得到了認可,《中成藥治療心力衰竭臨床應(yīng)用指南(2021年)》新增補益強心片中藥的治療推薦[7],進一步證明了補益強心片在治療CHF中的積極作用。由于中藥復(fù)方化學(xué)成分的復(fù)雜性,補益強心片治療CHF的作用機制目前尚不明確,故本研究使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法與分子對接技術(shù)研究補益強心片治療CHF的潛在機制,希望為CHF的臨床治療提供科學(xué)依據(jù)和參考價值。
1?資料與方法
1.1?藥物活性成分和靶點的獲取
借助中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫和分析平臺(TCMSP,https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)檢索補益強心片中人參、黃芪、香加皮、丹參、葶藶子等組成藥物的活性成分。根據(jù)口服生物利用度(oral bioavailability,OB)和藥物相似性(drug-likeness,DL)篩選化合物,篩選條件為OB≥30%和DL≥0.18,篩選合格的化學(xué)成分作為活性成分。使用TCMSP數(shù)據(jù)庫確定相應(yīng)的靶點,通過UniProt數(shù)據(jù)庫(https://www.uniprot.org/)將上述靶點對應(yīng)的蛋白名轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的物種人類基因名,構(gòu)建補益強心片的活性成分及其作用靶點。
1.2?CHF疾病靶點的獲取
通過檢索人類基因數(shù)據(jù)庫(GeneCards,https://www.genecards.org)、在線人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫(OMIM,http://omim.org/)、藥物靶標數(shù)據(jù)庫(DrugBank,https://go.drugbank.com/)、疾病基因數(shù)據(jù)庫(DisGeNET,https://www.disgenet.org/)收集CHF的疾病靶點,將關(guān)鍵詞“chronic heart failure”輸入到各數(shù)據(jù)庫中,并得到每個數(shù)據(jù)庫中的疾病靶點。將獲得的靶點合并刪除重復(fù)值。
1.3?共同靶點的獲取
通過在線工具Draw Venn Diagram(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/)獲得CHF和補益強心片靶點的交集基因并繪制Venn圖,最終獲得藥物活性成分治療CHF的相關(guān)靶點。
1.4?藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
將活性成分和共同靶點導(dǎo)入Cytoscape 3.9.0軟件,構(gòu)建藥物-靶點網(wǎng)絡(luò)圖,展示活性成分與靶點之間的相互作用關(guān)系。使用“Analyza Network”插件進行網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分析,根據(jù)度值(Degree)、中介中心性(betweenness centrality,BC)篩選主要活性成分。
1.5?蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(protein-protein interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建可以預(yù)測相互作用網(wǎng)絡(luò)中的核心靶點。將補益強心片治療CHF的共同靶點上傳到STRING數(shù)據(jù)庫(https://string-db.org/),該物種選擇“Homo sapiens”,最低互作分數(shù)設(shè)置為0.4,隱藏網(wǎng)絡(luò)中相互獨立的節(jié)點,獲得PPI關(guān)系,導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件。然后使用Cytoscape 3.9.0軟件可視化PPI網(wǎng)絡(luò)并采用CytoNCA插件篩選中心靶點,依據(jù)分析結(jié)果中的Degree值篩選補益強心片治療CHF的前10個核心靶點,進一步從核心靶點的角度解釋補益強心片在CHF治療中的分子機制。
1.6?基因本體(gene ontology,GO)和京都基因和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析
為進一步探究補益強心片潛在靶點在CHF治療中的作用及其在信號通路中的作用。將獲得的共同靶點導(dǎo)入DAVID數(shù)據(jù)庫(https://david.ncifcrf.gov/)進行分析,物種設(shè)置為“Homo sapiens”,進行GO和KEGG富集分析,并以P值從小到大排列取前20位。使用生物信息學(xué)云平臺(http://www.bioinformatics.com.cn/)將分析可視化為氣泡圖。
1.7?分子對接
選取PPI網(wǎng)絡(luò)篩選的前9個核心靶點,根據(jù)核心靶點找出對應(yīng)的化合物活性成分。為了評估分析和預(yù)測的可靠性,使用Autodock Vina進行分子對接分析。首先,制備配體和受體。配體2D結(jié)構(gòu)來自PubChem數(shù)據(jù)庫,使用Chem3D 20.0版本將結(jié)構(gòu)的能量最小化,然后轉(zhuǎn)換為“mol2”格式文件。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)從PDB數(shù)據(jù)庫(http://www.rcsb.org/)獲得。最后進行分子對接,對接后的結(jié)合能小于0 kJ/mol,表明受體和配體可以自發(fā)結(jié)合;結(jié)合能≤-6.0 kcal/mol(-25.12 kJ/mol),表明兩者具有良好的結(jié)合力;結(jié)合能越小,靶蛋白與活性成分之間的相互作用越穩(wěn)定。使用PyMOL軟件對結(jié)果進行可視化。
2?結(jié)?果
2.1?補益強心片的潛在活性成分
通過TCMSP數(shù)據(jù)庫檢索分析,以 OB≥30%且DL≥0.18為標準篩選出藥物的活性化合物115個,其中丹參59個,黃芪17個,人參17個,葶藶子9個,香加皮13個。將活性成分對應(yīng)的藥物靶點去重后使用UniPort數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的基因名,共獲得補益強心片活性成分靶點基因247個。詳見表1。
2.2?CHF疾病靶點
從OMIM數(shù)據(jù)庫中獲得616個疾病靶點;從DrugBank數(shù)據(jù)庫獲得11個疾病靶點;從GeneCards數(shù)據(jù)庫中獲得11 009個疾病靶點,依據(jù)相關(guān)評分(Relevance score)>10分篩選出2 118個靶點;從DisGeNET數(shù)據(jù)庫中篩選出223個靶點。各個數(shù)據(jù)庫合并刪除重復(fù)值后篩選出2 685個相關(guān)基因。
2.3?共同靶點
利用Venn在線平臺繪制Venn圖,藥物活性成分的靶點與CHF相關(guān)的靶點相交,共得到153個共同靶點,這些靶點是補益強心片治療CHF的潛在靶點。詳見圖1。
2.4?藥物-活性成分-靶點網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
采用Cytoscape 3.9.0軟件對153個潛在靶點進行分析,構(gòu)建藥物-活性成分-靶點網(wǎng)絡(luò)圖,詳見圖 2。該網(wǎng)絡(luò)包含265個節(jié)點和1 378條邊,其中粉紅色節(jié)點表示5種藥物成分,綠色節(jié)點表示來自丹參的活性化合物,藍色節(jié)點表示來自黃芪的活性化合物,橙紅色節(jié)點表示來自人參的活性化合物,藍綠色節(jié)點表示來自葶藶子的活性化合物,黑色節(jié)點表示來自香加皮的活性化合物,紅色節(jié)點表示來自藥物疾病共有的潛在靶基因,黃色節(jié)點為多種藥物共有的活性成分。本研究使用Cytoscape 3.9.0軟件的“Analyze Network”工具對網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)進行分析,得到各節(jié)點的BC、接近中心性(closeness centrality,CC)和Degree值,預(yù)測表明槲皮素(quercetin)將是補益強心片治療CHF的核心成分,其次是山柰酚(kaempferol)和β-谷甾醇(beta-sitosterol),詳見表2,他們可能是網(wǎng)絡(luò)中重要的活動成分,說明補益強心片治療CHF是通過多成分、多靶點發(fā)揮作用的。
2.5?PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和拓撲分析
將補益強心片和疾病的共同靶點導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫,得到蛋白互作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)(見圖3A),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)152個,邊數(shù)3 169條,平均節(jié)點度41.7,平均局部聚類系數(shù)0.643,導(dǎo)出TSV格式數(shù)據(jù)文件。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape 3.9.0軟件構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖(見圖3B),顯示152個節(jié)點和6 338條邊,使用CytoNCA插件,篩選中心靶點,將生成的網(wǎng)絡(luò)中Degree值排名前10位的靶點視為核心靶點,網(wǎng)絡(luò)中目標的Degree值、BC和CC值越大,其形狀越大,顏色越紅。根據(jù)Degree值篩選出網(wǎng)絡(luò)中排名前10位的關(guān)鍵目標,見圖3C,該網(wǎng)絡(luò)包含10個節(jié)點、90條邊。篩選的核心靶點包括蛋白激酶B1(AKT1)、白細胞介素-6(IL-6)、血管內(nèi)皮生長因子A(VEGFA)、腫瘤蛋白P53(TP53)、白細胞介素-1β(IL-1β)、半胱氨酸蛋白酶3基因(CASP3)、表皮生長因子受體(EGFR)、JUN、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)和前列腺素內(nèi)過氧化物合成酶2(PTGS2)。詳見表3。
圖3?藥物-疾病共同靶點 PPI 網(wǎng)絡(luò)
(A為蛋白互作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖;B為PPI網(wǎng)絡(luò)圖;C為Degree值排名前10位的核心靶點)
2.6?GO和KEGG通路富集分析
使用DAVID數(shù)據(jù)庫對共同靶點進行GO富集分析和KEGG通路富集分析,GO富集分析包括生物過程(biological process,BP)、細胞組分(cellular component,CC)和分子功能(molecular function,MF),共收集到個837生物過程、94個細胞組分、148個分子功能和174個KEGG條目,再依據(jù)P值從小到大排序列出前20個條目上傳到微生信平臺進行氣泡圖可視化分析。其中BP主要富集于對藥物的反應(yīng)、對細胞凋亡過程的負調(diào)控、對缺氧的反應(yīng)、對內(nèi)毒素的反應(yīng)、血管生成、炎癥反應(yīng)等方面;CC主要富集于細胞外間隙、細胞外區(qū)、質(zhì)膜、膜筏、大分子復(fù)合體、細胞表面等方面;MF主要富集于酶結(jié)合、完全相同的蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白激酶結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、蛋白激酶活性等方面。KEGG通路主要富集于晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGE)-晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)信號通路、癌癥中的通路、流體切應(yīng)力與動脈粥樣硬化、腫瘤壞死因子(TNF)信號通路、白細胞介素-17(IL-17)信號通路等方面。詳見圖4、圖5。
2.7?分子對接
PPI網(wǎng)絡(luò)中前9個靶點包括AKT1、IL-6、VEGFA、TP53、IL-1β、CASP3、EGFR、JUN和MMP-9,與補益強心片所對應(yīng)活性化合物進行分子對接,結(jié)果發(fā)現(xiàn),均具有良好的結(jié)合親和力。詳見表4、圖6。
3?討?論
3.1?補益強心片治療CHF的活性成分
本研究共獲得115種補益強心片治療CHF的活性化合物,最有希望發(fā)揮治療作用的是槲皮素、木犀草素、山柰酚、丹參酮ⅡA、人參皂苷 Rh2和β-谷甾醇等,具有調(diào)節(jié)血管生成、改善血液循環(huán)、調(diào)節(jié)細胞凋亡、抗炎、抗氧化和抗腫瘤的作用[8]?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),槲皮素可以消除氧自由基,維持氧化平衡,減少炎性因子的分泌[9]。有研究表明,槲皮素通過核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)/血紅素加氧酶1(HO-1)信號通路減輕順鉑誘導(dǎo)的心肌細胞氧化損傷和凋亡[10]。也有研究表明,槲皮素可抑制心肌肥大,其機制可能與通過抑制AKT活性和蛋白酶體活性有關(guān)[11]。有文獻報道了木犀草素在體外和體內(nèi)有心臟保護作用,木犀草素可防止血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心臟重塑[12];也可能通過其抗氧化特性來減輕心肌氧化應(yīng)激,從而防止糖尿病引起的心功能障礙的進展[13]。山柰酚是一種類黃酮化合物,可以通過減少炎癥和氧化應(yīng)激來防止血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心臟重塑[14]。山柰酚也可顯著抑制高糖誘導(dǎo)的炎性細胞因子的表達和活性氧的產(chǎn)生,從而降低體外纖維化反應(yīng)和細胞凋亡[15]。此外,有研究發(fā)現(xiàn)在小鼠中山柰酚可以保護心臟和H9c2細胞免受氧化應(yīng)激的影響[16]。丹參酮ⅡA通過激活蛋白激酶(AMPK)及哺乳動物西羅莫司靶蛋白(mTOR)信號通路抑制細胞凋亡和誘導(dǎo)自噬來保護心肌細胞并改善心臟功能[17]。也有研究表明,丹參酮ⅡA可減少慢性心力衰竭引起的心房顫動[18]。此外,有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA通過抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶防止脂多糖誘導(dǎo)的小鼠心臟纖維化[19]。人參皂苷Rh2是人參中含有的主要活性成分,人參是一種用于增強全球健康的草藥。人參皂苷Rh2抑制NOD樣受體蛋白3(NLRP3)炎癥小體活化并改善外泌體以緩解缺氧引起的心肌損傷[20]。人參皂苷 Rh2還通過增強過氧化物酶體增殖物激活的受體信號傳導(dǎo)改善1型糖尿病大鼠的心臟纖維化,因此,人參皂苷Rh2適合開發(fā)為心臟纖維化的替代療法[21]。β-谷甾醇具有抗炎作用。谷甾醇可通過限制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激來抑制腎臟和心臟細胞壞死和凋亡[22]。因此,推測補益強心片主要由這些活性成分通過抵抗氧化應(yīng)激、抑制炎性細胞因子、調(diào)節(jié)凋亡和抗纖維化等來發(fā)揮治療CHF的功能。
3.2?補益強心片治療CHF的關(guān)鍵靶點
本研究中靶點AKT1、IL-6、VEGFA、TP53、IL-1β、CASP3、EGFR、JUN、MMP-9和PTGS2的Degree值較大,表明他們是重要的核心靶點,具有重要的生物學(xué)意義,并且與CHF的治療密切相關(guān)。AKT1是磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)通路的關(guān)鍵成員,活化的AKT1可以激活或抑制一系列下游效應(yīng)子,從而參與細胞代謝、增殖、分化、凋亡、遷移等多種生物過程的調(diào)控[23]。CHF與炎癥信號的激活有關(guān),因此,抑制身體的炎癥反應(yīng)對CHF的治療是有效的。IL-6、IL-1β和TNF是炎癥和損傷的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,其過表達可通過觸發(fā)凋亡應(yīng)答、擾亂鈣穩(wěn)態(tài)、破壞內(nèi)皮細胞和成纖維細胞的功能等方式促進CHF的進展。目前的研究也支持心力衰竭的抗炎治療,以降低CHF的住院率,并對CHF病人具有保護作用[24]。MMP-9參與細胞外基質(zhì)的合成和降解以及炎癥介質(zhì)的調(diào)節(jié),導(dǎo)致心肌重塑,促進充血性心力衰竭的發(fā)生和發(fā)展。在心力衰竭大鼠模型和心力衰竭病人的心肌中發(fā)現(xiàn)MMP-9活性增加,這會影響CHF病人的心臟功能[25]。MMP-9的活性在擴張型心肌病病人中增加,在心力衰竭病人中表達更高。研究發(fā)現(xiàn),CHF越嚴重,MMP-9水平越高[26]。VEGF參與血管生成和成骨等許多人類生長發(fā)育過程,在維持血管穩(wěn)態(tài)和正常心臟功能方面發(fā)揮重要作用[27]。VEGFA水平的調(diào)節(jié)可逆轉(zhuǎn)缺氧誘導(dǎo)的心肌損傷[28]。TP53可參與細胞周期調(diào)控,DNA修復(fù),細胞凋亡和衰老,并且TP53水平的增加已被證明與心臟肥大和重塑有關(guān)。CASP3是細胞凋亡中的關(guān)鍵蛋白酶,在凋亡蛋白酶的級聯(lián)反應(yīng)中起關(guān)鍵作用,可防止細胞凋亡因子活化,從而起到抗凋亡作用。
3.3?補益強心片治療CHF的途徑
GO生物過程分析表明,補益強心片的靶點主要與調(diào)節(jié)藥物的反應(yīng)、基因表達的正向調(diào)節(jié)、對細胞凋亡過程的負調(diào)控、細胞增殖的正向調(diào)控、對缺氧的反應(yīng)、血管生成、炎癥反應(yīng)等有關(guān)。因此,補益強心片可能通過上述生物過程在CHF治療中發(fā)揮作用。KEGG信號通路分析表明,糖尿病并發(fā)癥中的AGE-RAGE信號通路富集了32個靶點,表明疾病的治療可能與該通路有關(guān)。糖尿病病人發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險高于健康成人[29],慢性心力衰竭的原因可能是心室重塑引起的左心室僵硬。AGE-RAGE信號通路可激活心肌成纖維細胞,導(dǎo)致心肌纖維化和心室重塑[30]。癌癥的途徑似乎與心力衰竭沒有直接關(guān)系,但該途徑中富集61個靶點,包括AKT1、IL-6、VEGFA、TP53、IL-1β、CASP3、EGFR、JUN、MMP-9和PTGS2等,可以參與許多生物過程,例如細胞凋亡和炎癥反應(yīng),并在心力衰竭和癌癥進展中發(fā)揮作用。因此,癌癥中的通路可能通過調(diào)節(jié)這些常見的生物過程參與心肌重塑,從而影響心力衰竭的發(fā)生和發(fā)展[31]。流體剪切應(yīng)力和動脈粥樣硬化信號通路是治療充血性心力衰竭的重要途徑,因為動脈粥樣硬化會阻礙血液流動,使心臟無法獲得足夠的營養(yǎng)供應(yīng),最終導(dǎo)致CHF[32]。低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)信號通路是一種在人體缺氧條件下激活的信號通路,已被證明該途徑對CHF的治療具有潛在價值。HIF及其下游基因的表達可以通過調(diào)節(jié)線粒體代謝、調(diào)節(jié)細胞功能、控制血管生成來調(diào)節(jié)缺氧條件下的缺氧細胞,從而達到保護心肌細胞的作用[33]。TNF及IL-17等炎癥信號通路都能促進CHF的進展。
本研究將關(guān)鍵活性成分和核心靶點進行分子對接,結(jié)果表明關(guān)鍵活性成分能夠與核心靶點成功對接,這些關(guān)鍵成分與靶標具有較強的結(jié)合力。本研究為從多成分、多靶點研究補益強心片治療CHF的機制提供了重要依據(jù)。
4?小?結(jié)
本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測了補益強心片治療CHF的潛在機制。補益強心片的活性成分,即槲皮素、木犀草素、山柰酚、丹參酮ⅡA、人參皂苷 Rh2和β-谷甾醇等可能作用于AKT1、IL-6、VEGFA、TP53、IL-1β、CASP3、EGFR、JUN、MMP-9和PTGS2等多個靶點,調(diào)節(jié)糖尿病并發(fā)癥的AGE-RAGE信號通路、癌癥中的通路、流體剪切應(yīng)力與動脈粥樣硬化、HIF-1、TNF、IL-17等多種信號通路,抑制炎癥反應(yīng),調(diào)節(jié)血管生成,調(diào)節(jié)細胞凋亡,從而實現(xiàn)CHF的治療。然而,由于疾病和各信號通路的復(fù)雜性,最終機制需要通過后續(xù)實驗進一步驗證。
參考文獻:
[1]?KOSHY A O,GALLIVAN E R,MCGINLAY M,et al.Prioritizing symptom management in the treatment of chronic heart failure[J].ESC Heart Failure,2020,7(5):2193-2207.
[2]?MASCOLO A,MAURO G D,CAPPETTA D,et al.Current and future therapeutic perspective in chronic heart failure[J].Pharmacological Research,2022,175:106035.
[3]?ANDRIES G,YANDRAPALLI S,ARONOW W S.Benefit-risk review of different drug classes used in chronic heart failure[J].Expert Opinion on Drug Safety,2019,18(1):37-49.
[4]?JIA Q J,WANG L R,ZHANG X N,et al.Prevention and treatment of chronic heart failure through traditional Chinese medicine:role of the gut microbiota[J].Pharmacological Research,2020,151:104552.
[5]?劉洪超,于雅萌,郭東曉,等.補益強心片質(zhì)量標準的改進研究[J].藥學(xué)研究,2022,41(3):158-161;205.
[6]?武文君,高蘭蘭,沙莎,等.補益強心片聯(lián)合沙庫巴曲纈沙坦治療慢性心力衰竭的臨床研究[J].現(xiàn)代藥物與臨床,2022,37(10):2281-2286.
[7]?《中成藥治療優(yōu)勢病種臨床應(yīng)用指南》標準化項目組.中成藥治療心力衰竭臨床應(yīng)用指南(2021年)[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2022,42(3):261-275.
[8]?WAN X H,CHEN X M,MA S,et al.Application of the new extraction methods of flavonoids[J].Chinese Herbal Medicine,2019,15:3691-3699.
[9]?MA N,LI Y J,F(xiàn)AN J P.Research progression on the pharmacological activity of quercetin[J].Journal of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,2018,20(8):221-224.
[10]?WANG S H,TSAI K L,CHOU W C,et al.Quercetin mitigates cisplatin-induced oxidative damage and apoptosis in cardiomyocytes through Nrf2/HO-1 signaling pathway[J].The American Journal of Chinese Medicine,2022,50(5):1281-1298.
[11]??周喜丹,唐力英,周國洪,等.南北葶藶子的最新研究進展[J].中國中藥雜志,2014,39(24):4699-4708.
[12]?NAKAYAMA A,MORITA H,NAKAO T,et al.A food-derived flavonoid luteolin protects against angiotensin Ⅱ-induced cardiac remodeling[J].PLoS One,2015,10(9):e0137106.
[13]?WANG G G,LI W,LU X H,et al.Luteolin ameliorates cardiac failure in type 1 diabetic cardiomyopathy[J].Journal of Diabetes and Its Complications,2012,26(4):259-265.
[14]?DU Y,HAN J B,ZHANG H X,et al.Kaempferol prevents against AngⅡ-induced cardiac remodeling through attenuating AngⅡ-induced inflammation and oxidative stress[J].Journal of Cardiovascular Pharmacology,2019,74(4):326-335.
[15]?ZHANG L,GUO Z X,WANG Y,et al.The protective effect of kaempferol on heart via the regulation of Nrf2,NF-κB,and PI3K/Akt/GSK-3β signaling pathways in isoproterenol-induced heart failure in diabetic rats[J].Drug Development Research,2019,80(3):294-309.
[16]?FENG H,CAO J,ZHANG G,et al.Kaempferol attenuates cardiac hypertrophy via regulation of ASK1/MAPK signaling pathway and oxidative stress[J].Planta Medica,2017,83(10):837-845.
[17]?ZHANG X F,WANG Q Y,WANG X P,et al.Tanshinone ⅡA protects against heart failure post-myocardial infarction via AMPKs/mTOR-dependent autophagy pathway[J].Biomedicine & Pharmacotherapy,2019,112:108599.
[18]?HE Z F,SUN C Z,XU Y,et al.Reduction of atrial fibrillation by tanshinone ⅡA in chronic heart failure[J].Biomedicine & Pharmacotherapy,2016,84:1760-1767.
[19]??HUANG L B,ZHU J,ZHENG M,et al.Tanshinone ⅡA protects against subclinical lipopolysaccharide induced cardiac fibrosis in mice through inhibition of NADPH oxidase[J].International Immunopharmacology,2018,60:59-63.
[20]?QI Z W,YAN Z P,WANG Y Y,et al.Ginsenoside Rh2 inhibits NLRP3 inflammasome activation and improves exosomes to alleviate hypoxia-induced myocardial injury[J].Frontiers in Immunology,2022,13:883946.
[21]??LO S H,HSU C T,NIU H S,et al. Ginsenoside Rh2 improves cardiac fibrosis via PPARδ-STAT3 signaling in type 1-like diabetic rats[J].International Journal of Molecular Sciences,2017,18(7):1364.
[22]?KOC K,GEYIKOGLU F,CAKMAK O,et al.The targets of β-sitosterol as a novel therapeutic against cardio-renal complications in acute renal ischemia/reperfusion damage[J].Naunyn-Schmiedeberg′s Archives of Pharmacology,2021,394(3):469-479.
[23]?CHU Z H.Effects of deguelin on proliferation and apoptosis of MCF-7 breast cancer cells by phosphatidylinositol 3-kinase/Akt signaling pathway[J].Journal of Chinese Integrative Medicine,2011,9(5):533-538.
[24]?ZHAO D D,ZHANG X Q,YANG T,et al.Exploring the therapeutic mechanism of Tingli Dazao Xiefei Decoction on heart failure based on network pharmacology and experimental study[J].Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine,2021,2021:664587.
[25]?PINCETI E,SHULTS C L,RAO Y S,et al.Differential effects of E2 on MAPK activity in the brain and heart of aged female rats[J].PLoS One,2016,11(8):e0160276.
[26]?BJRNSTAD J L,NEVERDAL N O,VENGENA,et al.Alterations in circulating activin A,GDF-15,TGF-β3 and MMP-2,-3,and-9 during one year of left ventricular reverse remodelling in patients operated for severe aortic stenosis[J].European Journal of Heart Failure,2008,10(12):1201-1207.
[27]?RANJAN P,KUMARI R,GOSWAMI S K,et al.Myofibroblast-derived exosome induce cardiac endothelial cell dysfunction[J].Frontiers in Cardiovascular Medicine,2021,8:676267.
[28]?DUNN L L,KONG S,TUMANOV S,et al.Hmox1(heme oxygenase-1) protects against ischemia-mediated injury via stabilization of HIF-1alpha(hypoxia-Inducible factor-1alpha)[J].Arteriosclerosis,Thrombosis,and Vascular Biology,2021,41(1):317-330.
[29]?SOCIETY C D.Guideline for the prevention and treatment of type 2 diabetes mellitus in China(2020 edition)[J].Chinese Journal of Endocrinology and Metabolism,2021,37(4):311-398.
[30]?BURR S D,STEWART J A Jr.Extracellular matrix components isolated from diabetic mice alter cardiac fibroblast function through the AGE/RAGE signaling cascade[J].Life Sciences,2020,250:117569.
[31]?HANAHAN D,WEINBERG R A.Hallmarks of cancer:the next generation[J].Cell,2011,144(5):646-674.
[32]?FENG J L,WANG N N,WANG Y L,et al.Haemodynamic mechanism of formation and distribution of coronary atherosclerosis:a lesion-specific model[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,2020,234(11):1187-1196.
[33]?LIU M X,GALLI G,WANG Y L,et al.Novel therapeutic targets for hypoxia-related cardiovascular diseases:the role of HIF-1[J].Frontiers in Physiology,2020,11:774.
(收稿日期:2023-03-18)
(本文編輯王麗)