【摘要】目的基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討紅花治療膿毒癥心功能障礙（sepsis induced myocardial dysfunction，SIMD）的機制。方法檢索中藥系統(tǒng)藥理學(xué)平臺（traditionalchinese medicines systems pharmacology platform，TCMSP）、Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫，獲得紅花的有效成分和靶點；檢索Genecards、OMIM數(shù)據(jù)庫獲取SIMD的相關(guān)基因，利用Jvenn平臺分析得到重復(fù)靶點。運用String數(shù)據(jù)庫和Cytoscape 3.10.1軟件構(gòu)建蛋白互作（protein-protein interaction，PPI）網(wǎng)絡(luò)。通過DAVID軟件對治療SIMD的核心靶點進行GO和KEGG富集分析。結(jié)果藥物靶點與疾病靶點交集后獲得64個靶點，64個基因靶點對應(yīng)10個活性成分，核心靶點有腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、蛋白激酶（AKT1）、白細胞介素-6（interleukin-6）、白細胞介素-1β（interleukin-1β）等。GO富集分析顯示，紅花參與的生物過程主要為RNA聚合酶Ⅱ啟動子的轉(zhuǎn)錄正調(diào)控等；KEGG富集分析顯示，紅花治療SIMD的信號通路主要富集在癌癥信號通路、脂質(zhì)代謝等信號通路。結(jié)論紅花可通過多途徑、多成分、多靶點治療SIMD，為進一步研究紅花的療效奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】膿毒癥心功能障礙；紅花；網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)；信號通路

文章編號：1672-1721（2024）18-0001-04文獻標(biāo)志碼：A中國圖書分類號：R285

每年全球約有3 000萬膿毒癥患者，其中約500萬人死亡[1]。膿毒癥容易累及心臟，導(dǎo)致心功能障礙[2-3]。目前SIMD無特效藥，有研究發(fā)現(xiàn)中藥可以改善膿毒癥患者的預(yù)后[4]。紅花（Carthamus tinctorius L.）是菊科植物紅花的干燥花，性味辛溫，歸心肝經(jīng)，具有活血化瘀、通經(jīng)止痛的功效，主治胸痹心痛、瘀滯腹痛等[5]。現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，紅花有擴張冠狀動脈、抗感染、鎮(zhèn)痛等藥理作用[6]。本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探討紅花治療SIMD的潛在化學(xué)成分、作用靶點和藥物-靶點-疾病的關(guān)系，為紅花治療SIMD提供新的思路。

1資料與方法

1.1紅花化學(xué)成分和靶點的收集

在TCMSP數(shù)據(jù)庫中進行紅花活性成分和靶點的搜集。針對紅花的全部成分，根據(jù)口服生物利用度（oral bioavailability，OB）=30%和類藥性（drug-likeness，DL）=0.18的篩選條件進行篩選，從符合條件的活性化合物中進一步查找相應(yīng)的靶點。針對缺乏靶點信息的化合物，利用Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫（http：//swisstarget-prediction.ch）獲取靶點信息，并通過Uniport平臺將靶點轉(zhuǎn)換為通用的基因名。

1.2獲取SIMD的疾病基因

在Gencards（https：//www.genecards.org/）和OMIM（https：//www.omim.org）數(shù)據(jù)庫中利用關(guān)鍵詞“sepsis induced myocardial dysfunction”進行檢索，通過合并搜索結(jié)果去除重復(fù)項，獲取了SIMD的疾病基因。

1.3獲取紅花相關(guān)靶點和SIMD靶點交集

利用Jvenn在線工具獲取紅花相關(guān)靶點和SIMD靶點交集。

1.4蛋白互作網(wǎng)絡(luò)制作及靶點篩選

在String（https：//string-db.org/）數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入紅花與SIMD的交集靶點，物種選擇“Homo sapiens”，設(shè)置評分為0.4，制作交集靶點蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，下載tsv文件，導(dǎo)入Cytoscape 3.10.1，根據(jù)度值（degree）選出核心靶點。

1.5 GO和KEGG分析

在DAVID數(shù)據(jù)庫（https：//david.ncifcrf.gov/）中，將紅花與SIMD的交集靶點進行GO和KEGG富集分析，并通過微生信平臺（http：//www.bioinformatics.com.cn/）作圖。

2結(jié)果

2.1紅花有效成分及靶標(biāo)的篩選

在TCMSP數(shù)據(jù)庫中檢索紅花，得到化合物189個，在符合條件OB=30%和DL=0.18的情況下，獲得了22個化合物。利用TCMSP的相關(guān)靶點功能，預(yù)測紅花有效成分的相關(guān)靶點。對于缺乏靶點信息的有效成分，將在PubChem數(shù)據(jù)庫中查詢到的SMILES導(dǎo)入Swiss Target Prediction數(shù)據(jù)庫中做進一步的靶點預(yù)測，最后使用Uniprot數(shù)據(jù)庫將得到的靶點轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的基因名稱，刪除重復(fù)數(shù)據(jù)后共得到418個紅花靶點。

2.2 SIMD靶標(biāo)的篩選

以“sepsis”關(guān)鍵詞在Genecards、OMIM數(shù)據(jù)庫中檢索，經(jīng)合并、去重后得到SIMD的靶標(biāo)1 295個。取藥物作用靶標(biāo)與疾病靶標(biāo)交集，得到64個交集基因靶標(biāo)（見圖1），對應(yīng)10個活性成分（見表1），即紅花治療SIMD的潛在化學(xué)成分和靶標(biāo)。

2.3構(gòu)建PPI核心網(wǎng)絡(luò)

將紅花和SIMD的64個共同靶點導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫繪制PPI網(wǎng)絡(luò)，并通過Cytoscape 3.10.1軟件可視化（見圖2），根據(jù)相互作用節(jié)點degree值選取排名前5的靶點進行展示，見表2。

2.4 GO和KEGG富集分析

將紅花治療SIMD的64個潛在靶標(biāo)導(dǎo)入DAVID數(shù)據(jù)庫中，通過GO功能富集分析，設(shè)置篩選條件Plt;0.05，在生物過程（biological process，BP）方面，得到了440條條目；在細胞組成（cell composition，CC）方面，得到了45條條目；在分子功能（molecular function，MF）方面，得到了72條條目，并將GO富集中每個類別排名前10的以氣泡圖繪制（見圖3）。圖3顯示，BP主要包括RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控、基因表達正調(diào)控、細胞凋亡、脂多糖的細胞反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等，CC主要包括細胞核、質(zhì)膜、線粒體等，MF主要包括蛋白結(jié)合等。KEGG富集得到138條通路，選取P＜0.05篩選結(jié)果中的前20條通路繪制氣泡圖，見圖4。圖4顯示，富集的通路主要有癌癥通路、脂質(zhì)和動脈粥樣硬化通路、TNF信號通路、AGE-RAGE信號通路等。

3討論

本研究運用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對紅花治療SIMD的機制進行討論，預(yù)測紅花活性成分靶點和對應(yīng)的靶向疾病途徑，以便從多維度探討紅花治療SIMD的作用機制。通過數(shù)據(jù)庫分析，紅花的有效成分主要有葉黃呋喃素、槲皮素、山奈酚、羽扇豆醇棕櫚酸酯等。槲皮素在膿毒癥中的研究較多，研究顯示，槲皮素能抑制NOX2/ros介導(dǎo)的NF-κB/TXNIP信號通路，以改善心肌細胞的凋亡，緩解膿毒癥心肌病[7]，山奈酚可通過調(diào)節(jié)SphK1/S1P信號通路減輕LPS誘導(dǎo)的膿毒癥炎癥反應(yīng)[8]，羽扇豆醇棕櫚酸酯與細胞凋亡、抗感染相關(guān)[9-10]。

通過PPI網(wǎng)絡(luò)分析，度值前5的靶標(biāo)是TNF（60.0）、IL-6（59.0）、IL-1β（57.0）、AKT1（56.0）、TP53（54.0），提示這些靶標(biāo)是治療SIMD的關(guān)鍵靶標(biāo)。目前SIMD的病理機制主要涉及氧化應(yīng)激、炎癥免疫反應(yīng)、線粒體功能障礙引起的能量代謝紊亂、細胞凋亡等[11]。TNF通過激活核因子-κB（NF-κB）誘導(dǎo)細胞凋亡和程序性壞死[12-13]，TNF-α能夠刺激IL-6和IL-8的生成和釋放，促進全身炎癥反應(yīng)綜合征發(fā)生發(fā)展[14]；AKT通過PI3K/AKT/mTOR途徑介導(dǎo)細胞自噬減輕膿毒癥引起的多器官功能衰竭[15]；TP53是人類的腫瘤抑制蛋白，在膿毒癥誘導(dǎo)的急性腎損傷中，去乙?；疨53可促進腎小管上皮細胞自噬減輕膿毒癥急性腎損傷[16]，BCL2凋亡相關(guān)蛋白可以預(yù)測膿毒癥患者病死率[17]，IL-1β是炎癥反應(yīng)的重要介質(zhì)之一，參與多種細胞活動，包括細胞增殖、分化和凋亡。

以上結(jié)果表明，這些基因可能是紅花治療SIMD的關(guān)鍵靶點。GO和KEGG富集分析結(jié)果顯示，這些靶標(biāo)涉及與癌癥通路、脂質(zhì)與動脈粥樣硬化、AGE-RAGE、TNF等信號通路相關(guān)的氧化應(yīng)激、炎癥免疫反應(yīng)、線粒體功能、細胞凋亡等方面。使用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法對紅花治療SIMD的作用機制進行了分析，結(jié)果顯示，紅花可能通過有效成分葉黃呋喃素、槲皮素、山奈酚、羽扇豆醇棕櫚酸酯等，作用于TNF、IL-6、IL-1β、AKT1、TP53等多個靶點，并通過癌癥信號通路、脂質(zhì)與動脈粥樣硬化、AGE-RAGE、TNF等途徑，介導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細胞凋亡等病理生理過程?；谶@些結(jié)果，說明在治療SIMD中，紅花表現(xiàn)出多靶點、多成分、多途徑的聯(lián)合作用特征。

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（編輯：徐亞麗）