瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的網絡藥理學研究

劉美星 劉 銳

瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的網絡藥理學研究

劉美星1劉 銳2

（1.廣西中醫藥大學，廣西 南寧 530011；2.廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院，廣西 南寧 530011）

基于網絡藥理學分析中醫經典方瓜蔞薤白半夏湯治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（簡稱冠心病）的作用機制。借助TCMSP檢索瓜蔞、半夏、薤白有效成分和對應靶基因，繪制“中藥-成分-靶基因”網絡圖。利用GeneCards獲得疾病相關靶基因，制作疾病-藥物共同作用靶點韋恩圖，再構建PPI網絡圖，并進行網絡拓撲分析，對共同作用靶基因進行GO和KEGG分析。共篩選出35個有效成分，365個共同作用靶點。PPI網絡顯示依次為IL6、TNF、AKT1、EGF、VEGFA、IL1B、CCL2、NOS3、CXCL8、MMP9。GO富集分析預測出降鈣素1-單加氧酶活性的正調控、T細胞外滲等通路與疾病發生機制相關。KEGG富集分析預測AGE-RAGE信號通路、癌癥的通路等與冠心病相關性大。本研究主要探討中醫經典方瓜蔞薤白半夏湯通過多靶點、多通路治療冠心病的作用機制，為進一步研究該方作用機制提供了基礎理論依據。

瓜蔞薤白半夏湯；網絡藥理學；冠心病

引言

冠心病是心血管疾病中比較常見的一種疾病，主要包括慢性心肌缺血綜合征（穩定型心絞痛、缺血性心肌病、隱匿性冠心病等）及急性冠脈綜合征、非ST段抬高型心肌梗死、不穩定型心絞痛[1]四種類型，發病人群老年人占絕大多數，具有較高致死率[2]。流行病學研究結果顯示，我國心血管疾病發病率逐年上升。目前冠心病的治療在臨床上主要以改善冠脈供血、降低心肌耗氧量為主要目標，主要治療方法有藥物治療以及經皮冠狀動脈介入治療（PCI）術、外科血運重建（冠狀動脈旁路移植術）等，其中以藥物治療為基礎[3]。西藥治療目前仍然存在臨床癥狀緩解有限、部分人群療效欠佳、服用藥物安全性不足等問題[4]。時至今日，中醫藥對于冠心病的治則與治法在總結前人經驗的基礎上不斷豐富和發展，在臨床治療中仍然發揮著自身的獨特作用[5]。中醫藥的發展為臨床治療冠心病的藥物選擇擴展了空間，因此選用“中西結合”治療是最佳模式[6]。冠心病在我國傳統中醫理論中屬于“胸痹”“心痛”的范疇，辨證分型根據標本虛實分為痰濁閉阻、寒凝心脈等證型。《金匱要略》：“胸痹不得臥，瓜蔞薤白半夏湯主之。”瓜蔞薤白半夏湯為治療胸痹痰濁閉阻證的經典方劑[7]。但目前瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的研究仍停留在臨床觀察階段，作用機制尚不明了。現特用網絡藥理學研究方法分析瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的有效成分、作用靶點、通路等，為以后臨床應用或進一步研究提供參考。

1　研究方法

1.1　有效成分及對應靶基因

通過中藥計算系統生物學實驗室平臺（TCMSP）檢索瓜蔞、半夏、薤白這3味中藥有效成分（原方中白酒因其作用機制已研究透徹故此處不再列入），以口服生物利用度OB（oralbioavailability）≥30%和類藥性DL（druglikeness）≥0.18作為篩選條件，篩選出有效化合物成分，將有效化合物成分對應的靶基因一并搜索整理，將藥物、有效化合物成分及對應靶基因輸入Cytoscape3.7.0，構建“藥物-成分-靶點”網絡圖。

1.2　疾病靶點預測

利用GeneCards檢索與冠心病發病相關的靶基因，以相關度＞30作為篩選條件收集與疾病相關的靶基因。

1.3　構建疾病-藥物靶基因數據庫

百度進入VENNY2.1網站，分別輸入疾病和藥物有效成分對應的靶基因，獲得疾病-藥物共同作用靶點，并繪制韋恩圖。

1.4　構建蛋白互作網絡圖

將篩選得到的疾病-藥物共同作用靶基因導入STRING數據庫進行分析，物種設置為“Homosapiens”，最低相互作用閾值設為中等“mediumconfidence”（大于0.4），隱藏不與其他靶點聯系的單個靶點，構建蛋白互作網絡（PPI）模型，得到疾病靶基因PPI圖。

1.5　靶基因調控網絡拓撲分析

將蛋白互作網絡圖導入Cytoscape3.7.0，探究疾病-藥物之間的網絡相關性，以網絡節點的節點中心度（degree）等網絡拓撲參數篩選出前10個核心節點，即為瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的核心靶基因。

1.6　GO和KEGG富集分析

通過GO、KEGG數據庫對核心靶標進行富集分析，設定閾值≤0.5，選定生物過程（BP）、分子功能（MF）和細胞組成（CC）三個模塊進行GO富集分析，通路分析選擇KEGG，并將其結果可視化構建條形圖。

2　結果

2.1　有效成分及對應靶基因

通過檢索TCMSP，獲得瓜蔞薤白半夏湯的有效化合物成分共35個，包括瓜蔞有11個，薤白有11個，半夏有13個，其中32個有效成分有對應靶基因（詳見表1），主要為β-谷甾醇、脫氫卡維丁、黃芩素、豆甾醇、松柏苷、柚皮素、槲皮苷、香葉木素、羥基芫花素等。有效成分相對應的靶基因共363個，包括瓜蔞有25個，薤白有212個，半夏有126個。有部分活性成分作用于同一個靶基因，去重后獲得相關靶基因187個，并構建藥物-成分-靶點網絡圖（詳見圖1）。在該網絡圖中，正紅色代表瓜蔞有效成分，玫紅色代表薤白有效成分，綠色代表半夏有效成分，紫色為薤白與半夏共同成分，藍色代表靶點，灰色代表藥物，節點代表藥物、有效成分、靶點之間存在的相關關系。節點面積大小與Degree數值大小成正比,面積越大靶點與有效成分相關關系越緊密，連接的節點越多越是關鍵靶點。

圖1　藥物-成分-靶基因網絡圖

表1　有效成分簡寫的具體名稱

2.2　疾病靶基因預測

通過GeneCards數據庫進行檢索，得到冠心病相關靶基因共7575個，取相關度＞30，共得到453個與冠心病聯系緊密的靶基因。

2.3　構建疾病-藥物靶基因網絡圖

在VENNY2.1網站上分別輸入疾病和藥物有效成分對應的靶基因，共獲得65個疾病-藥物共同作用靶點，并繪制出韋恩圖（見圖2）。List1代表疾病，List2代表藥物，交集代表疾病-藥物共同靶點，包括IL6、TNF、SCN5A、APOB、NOS3、IL10、IL1B、VEGFA、LDLR、CD40LG、GJA1、PON1、PPARG、SERPINE1、CCL2、TP53、CRP、IFNG、ICAM1、MMP3、KCNH2、MPO、CAT、MMP2、ADRB1、HMOX1、AKT1、ESR1、THBD、ADRB2、MMP1、SPP1、NOS2、CAV1、MMP9、CXCL8、MAPK1、F7、ADIPOQ、NR3C2、EGFR、SLC6A4、EGF、FOS、GSR、RAF1、PLAT、SELE、STAT1、F3、XDH、VCAM1、INSR、HMGCR、NR3C1、IL2、CASP3、ERBB2、MYC、CASP8、NFE2L2、AR、PPARA、HIF1A、IL1A。

圖2　疾病-藥物靶基因網絡圖

2.4　PPI網絡構建

將65個疾病-藥物共同靶點輸入STRING數據庫，物種設置為“Homosapiens”，最低相互作用閾值設為中等“mediumconfidence”（大于0.4），隱藏不與其他靶點聯系的靶點，得到疾病-藥物靶點PPI網絡圖，共獲得65個節點，其中平均Degree值31.8，平均緊密度0.781。圖中節點表示蛋白，邊表示蛋白之間的關聯。詳見圖3。

圖3　疾病-藥物靶點PPI網絡圖

2.5　靶基因調控網絡拓撲分析

將PPI蛋白互作網絡圖導入 Cytoscape3.7.0 軟件進行拓撲學分析，根據degree值排名，排在前10位的靶基因依次為IL6（59個），TNF（55個），AKT1（55個），EGF（53個），VEGFA（52個），IL1B（51個），CCL2（50個），NOS3（49個），CXCL8（47個），MMP9（47個）。這10位靶基因即為經典方瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的核心靶基因。

2.6　GO和KEGG富集分析

將疾病-藥物共同作用靶點導入Metascape網站，用靶基因的生物過程（BP）、細胞成分（cc）、分子功能（MF）進行GO通路富集分析，通路分析選擇KEGG，設定閾值為≤0.05，并且繪制條形圖說明瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的作用機制。

復方生物過程主要有對脂多糖的回應（response to lipopolysaccharide）、對細胞外刺激的反應（response to extracellular stimulus）、對無機物的反應（response to inorganic substance）、對傷害的反應（response to wounding）、活性氧類代謝過程（reactive oxygen species metabolic process）、細胞增殖負調節（negative regulation of cell proliferation）、上皮細胞增殖（epithelial cell proliferation）、血液循環（blood circulation）、對氧氣水平的反應（response to oxygen levels）、對有毒物質的反應（response to toxic substance）等。

復方細胞成分主要有薄膜筏（membrane raft）、早期內胚體（early endosome）、細胞外間質（extracellular matrix）、質膜外側（external side of plasma membrane）、等離子膜蛋白復合體（plasma membrane protein complex）、囊泡腔（vesicle lumen）、過氧物酶體（peroxisome）、Rna 聚合酶 ii 轉錄因子復合體（RNA polymerase II transcription factor complex）、富含ficolin-1的顆粒內腔（ficolin-1-rich granule lumen）、內質網（endoplasmic reticulum lumen）等。

復方分子功能主要有細胞因子受體裝訂（cytokine receptor binding）、磷酸酶結合（phosphatase binding）、核受體活動（nuclear receptor activity）、蛋白質結構域特異性結合（protein domain specific binding）、核心啟動子序列特異性 dna 結合（core promoter sequence-specific DNA binding）、腫瘤壞死因子受體超家族結合（tumor necrosis factor receptor superfamily binding）、絲氨酸型內肽酶活性（serine-type endopeptidase activity）、Nadp 結合（NADP binding）、蛋白質同源二聚化活性（protein homodimerization activity）、一氧化氮合酶調節活性（nitric-oxide synthase regulator activity）等。

圖4　生物過程富集分析圖

圖5　細胞成分富集分析圖

圖6　分子功能富集分析圖

復方KOGG富集通路分析主要有：糖尿病并發癥中的衰老信號通路（AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications）、癌癥的通路（Pathways in cancer）、膀胱癌（Bladder cancer）、缺氧誘導因子1信號通路（HIF-1 signaling pathway）、南美錐蟲病（Chagas disease）、瘧疾（Malaria）、非酒精性脂肪性肝病（Non-alcoholic fatty liver disease）、T 細胞受體信號通路（T cell receptor signaling pathway）、JAK-STAT信號傳送途徑（JAK-STAT signaling pathway）、癌癥轉錄調控失調（Transcriptional misregulation in cancer）等。

圖7　KEGG通路分析圖

3　討論

瓜蔞薤白半夏湯是《金匱要略》中治療胸痹的經典方，適用于胸痹而痰濁較甚者，其溫陽散結、祛痰寬胸的功效是瓜蔞、半夏、薤白以及白酒4味藥共同作用的結果[8]。方中以瓜蔞配伍薤白為基礎，其中瓜蔞的功效主要為理氣寬胸、滌痰散結，配伍薤白通陽散結、行氣止痛，甘寒辛溫相配，既能化上焦之痰濁，又能散胸中之陰寒，還能宣暢胸中氣機，這一藥對為治療胸痹之要藥[9]。伍用半夏能助瓜蔞及薤白祛痰寬胸、通陽散結之功。方中還有一味白酒，意在使藥勢直驅上焦，助諸藥化痰濁、溫通陽氣[10]。現代藥理學研究發現，君藥瓜蔞、薤白均具有擴張冠脈、改善微循環、缺血心肌，降低血脂、防止動脈粥樣硬化以及防止血小板聚集、抗血栓形成等功效[11,12]，并且“瓜蔞-薤白”藥對能夠抑制主動脈斑塊形成，降血脂[13]。佐藥半夏同樣具有抗動脈粥樣硬化與降壓等作用[14]。已有研究證實白酒能通過NO3-NO2-NO途徑使血清中的NO濃度大幅上調[15]，而NO在血管穩態中起著重要的作用，它可以通過抗血小板聚集、擴張血管、炎癥細胞黏附聚集等作用延緩心血管疾病的進展[16]。雖然既往多方研究發現瓜蔞、半夏、薤白都能起到改善心血管疾病的作用，但經典方瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的作用靶點及作用通路研究仍尚不明確。

根據既往藥理學研究，發現瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病中主要成分β-谷甾醇具有降低膽固醇作用[17,18]，脫氫卡維丁可以降低心肌的收縮力及減慢心率[19]，黃芩素具有抗動脈粥樣硬化、抗心力衰竭、抑制細胞凋亡等作用[20]，柚皮素能夠改善心功能、促進血管新生[21]，槲皮素可以改善心肌重構及心功能[22]，香葉木素具有抑制細胞凋亡等作用[23]。從關聯度較大的藥物成分及功效推測，這些藥物成分很有可能是瓜蔞薤白半夏湯治療冠心病的關鍵成分。

通過蛋白互作網絡分析得到的核心靶基因中，TNF能夠抑制心肌重塑、抗炎、抑制凋亡[24,25]，AKT1能保護因缺血性損傷后的神經元[26]，VEGFA能增加血管通透性、促使血管內皮細胞分裂增殖及誘導再生等作用[27]，IL6與動脈粥樣硬化、心肌缺血再灌注損傷、高血壓病等心血管系統疾病密切相關，是多種心血管疾病病理發生發展過程的關鍵危險因素[28]，IL1B會誘導血管內皮細胞表達黏附分子，使炎癥反應加重[29]。

在預測通路中，得知冠心病與“糖尿病并發癥中的衰老信號通路（AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications）”“癌癥的通路（Pathways in cancer）”關聯性高。糖尿病是冠心病發病的重要危險因素，另有研究發現AGEs-RAGE信號通路與糖尿病的發生發展息息相關：AGEs為晚期糖基化終產物，其在血管壁損傷、炎癥反應、氧化應激、動脈粥樣硬化等病變中發揮重要作用，AGEs與其受體RAGE參與并介導氧化應激的多種信號通路，導致血管內皮損傷、產生炎癥反應，加速動脈斑塊的發展[30,31]。有研究表明惡性腫瘤會累及心血管系統，造成血栓栓塞、心衰等，抗癌治療可能誘發心血管疾病，心血管系統疾病又能增加患惡性腫瘤的風險[32]。抗癌藥物可能使血管內皮損傷、動脈痙攣，提高缺血性心臟病發生概率。癌癥治療的應激狀態也可導致血管痙攣、血栓形成、血小板活化和內皮損傷等，均可導致急性冠狀動脈綜合征發生[33]。

4　結論

綜上所述，本研究主要基于網絡藥理學，初步闡釋了經典方瓜蔞薤白半夏湯通過多有效藥物成分、多作用靶點、多作用通路治療冠心病的作用機制，為臨床用藥提供了理論根據，也為中藥藥效物質基礎分析及相關作用機制的探究提供了一定依據。

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Network Pharmacological Study of Gualou Xiebai Banxia Decoction in the Treatment of Coronary Heart Disease

To analyze the mechanism of traditional Chinese medicine classic prescription Gualou Xiebai Banxia decoction in the treatment of coronary atherosclerotic heart disease (referred to as coronary heart disease) based on network pharmacology.The effective components and corresponding target genes of Gualou, Banxia and Xiebai were searched by TCMSP, and the "traditional Chinese medicine-component-target gene" network diagram was drawn. GeneCards was used to obtain disease-related target genes, make the Wayne diagram of disease-drug interaction target, then construct the PPI network diagram, analyze the network topology, and analyze the GO and KEGG of the interaction target genes.35 active components and 365 common targets were screened. PPI network showed IL6, TNF, AKT1, EGF, VEGFA, IL1B, CCL2, NOS3, CXCL8 and MMP9. Go enrichment analysis predicted that the positive regulation of calcitonin 1-monooxygenase activity and T-cell extravasation were related to the pathogenesis of the disease. KEGG enrichment analysis predicts that AGE-RAGE signaling pathway and cancer pathway are highly correlated with coronary heart disease.This study mainly discusses the mechanism of Gualou Xiebai Banxia decoction in the treatment of coronary heart disease through multi-target and multi-channel, which provides a basic theoretical basis for the further study of the mechanism of this prescription.

Gualou Xiebai Banxia decoction; network pharmacology; coronary heart disease

R285; R541

A

1008-1151(2022)02-0101-05

2021-10-28

劉美星（1997－），女，廣西中醫藥大學在讀碩士研究生，研究方向為中醫藥防治老年病研究。

劉銳，男，廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院主任醫師，研究方向為中醫藥防治老年病。