基于網絡藥理學探討地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的分子機制

摘要：目的" 采用網絡藥理學的方法初步探討地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的分子機制。方法" 采用ETCM數據庫結合相關文獻收集黃山藥主要成分并通過有機小分子生物活性數據庫（PubChem）以及Swiss Target Prediction數據庫預測作用靶點；通過Genecards數據庫篩選心肌梗死、肺部感染靶點基因；映射后得到地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的共有靶點；借助STRING數據庫構建靶蛋白相互作用網絡；通過DAVID數據庫對共同作用靶點進行GO和KEGG富集分析；通過Cytoscape軟件對結果進行拓撲分析，并對其作用機制進行初步探討。結果" 共篩選出21個活性成分，267個共有靶點。經GO和KEGG通路富集分析和靶點網絡的拓撲分析得到10個主要活性成分；12個核心靶點參與蛋白質結合、ATP結合、相同蛋白質結合等分子功能，作用于信號轉導、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控、細胞增殖的正調控等生物過程，從而影響質膜、膜的組成部分、細胞質等細胞組分，通過cGMP-PKG信號通路、JAK-STATA信號通路、C-type lectin receptor信號通路等信號通路對心肌梗死合并肺部感染產生治療作用。結論" 地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的藥效物質基礎可能是Diosgenin（薯蕷皂素）、Norfloxacin（諾氟沙星）、Palmitic acid（棕櫚酸）、Dioscoreside A（黃山藥皂苷A）、Stigmasterol（豆固醇）、β-Stiosterol（β-谷甾醇）、Deltoside（三角薯蕷皂甙）、26-Desglucoprotodioscin、Dioscin（薯蕷皂苷）、Protodioscin（原薯蕷皂苷）、Progenin Ⅱ，作用于IL2、STAT3、PIK3CA等靶點，通過激活/抑制cGMP-PKG信號通路、JAK-STATA信號通路、C-type lectin receptor信號通路等信號通路對心肌梗死合并肺部感染產生治療作用。

關鍵詞：網絡藥理學；地奧心血康；諾氟沙星；心肌梗死；肺部感染

中圖分類號：R542.2+2" " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.16.002

文章編號：1006-1959（2023）16-0008-08

Molecular Mechanism of Di'ao Xinxuekang Combined with Norfloxacin in Treating Myocardial Infarction Complicated with Pulmonary Infection Based on Network Pharmacology

DUAN Yu-cai1，WEI Ya-jun2，WANG Bing-ling1，YUAN Ying-na3，LI Zhong4

（1.Department of Cardiovasology，No.940 Hospital of the Joint Logistics Support Force of People’s Liberation Army，Lanzhou 730000，Gansu，China;2.Department of Infectious Disease，No.96604 Hospital of People's Liberation Army，Lanzhou 730000，Gansu，China;3.Department of Neurology，No.940 Hospital of the Joint Logistics Support Force of People’s Liberation Army，Lanzhou 730000，Gansu，China;4.Department of Information，No.940 Hospital of the Joint Logistics Support Force of People’s Liberation Army，Lanzhou 730000，Gansu，China）

Abstract：Objective" To explore the molecular mechanism of Di'ao Xinxuekang combined with norfloxacin in the treatment of myocardial infarction complicated with pulmonary infection by network pharmacology.Methods" ETCM database and related literature were used to collect the main components of Dioscorea Panthaica Prain et Burkill， and the targets were predicted by PubChem and Swiss Target Prediction database. The target genes of myocardial infarction and pulmonary infection were screened by Genecards database. After mapping， the common targets of Di'aoXinxuekang combined with norfloxacin in the treatment of myocardial infarction complicated with pulmonary infection were obtained. Target protein interaction network was constructed by STRING database. GO and KEGG enrichment analysis were performed for the co-acting targets through DAVID database. Topological analysis was performed by Cytoscape software， and the mechanism of action was preliminarily discussed.Results" A total of 21 active components and 267 common targets were screened. After enrichment analysis of GO and KEGG pathways and topological analysis of target network， 10 main active components were obtained. The 12 core targets were involved in molecular functions such as protein binding， ATP binding and identical protein binding， and acted on biological processes such as signal transduction， positive regulation of RNA polymerase Ⅱ promoter transcription and positive regulation of cell proliferation， thereby affecting plasma membrane， membrane components， cytoplasm and other cellular components. The treatment of myocardial infarction complicated with pulmonary infection could be achieved through cGMP-PKG signaling pathway， JAK-STATA signaling pathway， C-type lectin receptor signaling pathway and other signaling pathways.Conclusion" The pharmacodynamic material basis of Di'ao Xinxuekang combined with norfloxacin in the treatment of myocardial infarction complicated with pulmonary infection may be Diosgenin， Norfloxacin， Palmitic acid， Dioscoreside A， Stigmasterol， β-Stiosterol， Deltoside， 26-Desglucoprotodioscin， Dioscin， Protodioscin， Progenin Ⅱ. They acted on IL2， STAT3， PIK3CA and other targets， and have therapeutic effects on myocardial infarction complicated with pulmonary infection by activating/inhibiting cGMP-PKG signaling pathway， JAK-STATA signaling pathway， C-type lectin receptor signaling pathway and other signaling pathways.

Key words：Network pharmacology;Di'ao Xinxuekang;Norfloxacin;Myocardial infarction;Pulmonary infection

心肌梗死（myocardial infarction）簡稱心梗，是一種冠狀動脈突發的、持續性缺血缺氧導致的心血管系統疾病，具有較高的發病率和死亡率[1-3]。流行病學資料統計顯示[4，5]，我國每年血栓性疾病的發病人數為800萬，死亡人數大約100萬，40歲以上的人群腦血栓發病率為25.7%～48.0%，其中心肌梗死發病率為39.7%～64.0%，死亡率高達20.7%～41.9%。患者住院期間由于心臟損傷，導致機體免疫力低下，對細菌的免疫防御能力下降，極易并發肺部感染，常加重患者病情，延長住院時間，增加醫療費用，且患者的致殘率和病死率均明顯升高[6，7]。地奧心血康是薯蕷科黃山藥（Dioscorea Panthaica Prain et Burkill）、穿龍薯蕷（Dioscoreanipponica Makino）的根莖提取物，具有活血化瘀、行氣止痛的功效。現代藥理學研究表明[8-10]，地奧心血康具有改善心血管功能、抗血小板聚集、降血脂等多種藥理作用，并可用于預防和治療冠心病、心絞痛以及淤血內阻之胸痹、眩暈、氣短、心悸、胸悶等病癥，對心肌缺血等心血管疾病有很好的療效。臨床常用地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染，但其作用機制并不明確，基于此，本研究采用網絡藥理學的方法初步探討地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的分子機制，以期為臨床應用提供理論依據。

1資料與方法

1.1軟件與數據庫" 軟件：Cytoscape軟件（3.9.0，http：//www.cytoscape.org/）；數據庫：ETCM數據庫（http：//www.tcmip.cn/ETCM/index.php/Home/Index/index.html）；有機小分子生物活性數據庫（PubChem，https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov）；Swiss Target Prediction數據庫（http：//www.swisstargetprediction.ch）；治療靶標數據庫（TTD，Therapeutic Target Database，http：//db.idrblab.net）；STRING數據庫（https：//string-db.org）；韋恩圖在線制作網站（https：//bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny）；DAVID數據庫（https：//david.ncifcrf.gov/）。

1.2地奧心血康活性成分篩選" 將地奧心血康中藥物名稱（黃山藥）輸入到ETCM數據庫搜索欄里進行檢索，并查閱相關文獻[11-13]，合并去重后作為地奧心血康的活性成分。

1.3地奧心血康聯合諾氟沙星活性成分-靶點的預測" 將地奧心血康活性成分以及諾氟沙星分別輸入到PubChem數據庫檢索成分對應的SMILES式，將檢索出的SMILES式在Swiss Target Prediction數據庫中預測成分對應的靶點，物種選擇為“智人（Homosapiens）”，將Probabilitygt;0的靶點篩選去重后得到成分-靶點，采用Cytoscape軟件構建成分-靶點圖。

1.4心肌梗死合并肺部感染靶點的預測" 分別將“Myocardial infarction （心肌梗死）”“Lung infection （肺部感染）”輸入GeneCards數據庫，將“Category（種類）”設置為“Protein Coding（蛋白質編碼）”，輸出心肌梗死、肺部感染相關靶點。

1.5地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的相關作用靶點收集" 將心肌梗死-靶點、肺部感染-靶點、地奧心血康-靶點、諾氟殺星-靶點輸入韋恩圖在線制作網站進行映射，獲取共同作用靶點。

1.6地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的靶蛋白相互作用網絡的構建" 將得到的地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的相關靶點輸入STRING數據庫，選擇選擇物種為“Homo Sapiens（智人）”，以“High Confidence（0.700）”為條件，輸出PPI網絡圖。

1.7地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染相關靶點富集分析" 將共有靶點輸入DAVID數據庫，物種選擇“9606 Homo Sapiens（智人）”進行GO富集分析和KEGG富集分析。

1.8地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的“成分-靶點-通路”網絡圖的構建" 將地奧心血康聯合諾氟沙星的活性成分、作用靶點以及KEGG富集分析得到的作用通路輸入Cytoscape3.9.0軟件繪制“成分-靶點-通路”網絡。

2結果

2.1地奧心血康活性成分收集" 通過ETCM數據庫結合相關文獻收集黃山藥主要成分，合并去重后獲得21個黃山藥主要成分，見表1。

2.2地奧心血康聯合諾氟沙星活性成分相關靶點" 共獲得地奧心血康相關成分-靶點246個，諾氟沙星相關靶點27個，其中有5個共同靶點，見圖1。

2.3心肌梗死合并肺部感染相關靶點" 共得到心肌梗死相關靶點3766個，肺部感染相關靶點17 336個，對二者進行映射發現二者之間有共同靶點3678個，見圖2。

2.4地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的相關作用靶點" 地奧心血康中共有245個靶點作用于心肌梗死合并肺部感染，諾氟沙星有27個靶點作用于心肌梗死合并肺部感染，并且聯合用藥后共有163個靶點作用于心肌梗死的同時又可作用于肺部感染，見圖3。

2.5地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的靶蛋白相互作用網絡" 將得到的地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的267個共有靶點輸入STRING數據庫，輸出PPI網絡圖，圖中242個靶點產生1117條關系（25個靶點未參與網絡的構建），平均節點度為8.37，該PPI網絡的P-valuelt;10-16，說明該網絡有意義。將網絡圖導入Cytoscape軟件進行拓撲分析，以Degreegt;二倍中位數、Betweennessgt;二倍中位數為條件篩選，得到60個靶點，見圖4。

2.6 GO富集分析和KEGG富集分析" 對GO分析中的生物過程（biological process，BP）、細胞組分（cellular component，CC）、分子功能（molecular function，MF）進行分析，以P-valuelt;0.01為篩選標準進行篩選，根據Count值由大到小選取前20條進行分析，結果顯示地奧心血康聯合諾氟沙星可能是通過參與蛋白質結合、ATP結合、相同蛋白質結合等分子功能，作用于信號轉導、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控、細胞增殖的正調控等生物過程，從而影響質膜、膜的組成部分、細胞質等細胞組分對心肌梗死合并肺部感染產生治療作用的，見圖5。KEGG富集分析中，以P-valuelt;0.01為篩選標準進行篩選，根據Count值由大到小選取前20條進行分析，結果顯示地奧心血康聯合諾氟沙星可能是通過cGMP-PKG信號通路、JAK-STATA信號通路、C-type lectin receptor信號通路等信號通路對心肌梗死合并肺部感染產生治療作用的，見圖6。

2.7地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的“成分-靶點-通路”網絡圖的構建" 將檢索出的中藥、中藥成分、成分-靶點、疾病-靶點、地奧心血康、諾氟沙星與心肌梗死、肺部感染、KEGG通路導入Cytoscape軟件中，繪制交集靶點的KEGG通路分析圖，見圖7。采用CytoNCA插件對圖7進行拓撲分析，成分中Degree、Betweenness均大于中位數的有11個，分別是Diosgenin（薯蕷皂素）、Norfloxacin（諾氟沙星）、Palmitic acid（棕櫚酸）、Dioscoreside A（黃山藥皂苷A）、Stigmasterol（豆固醇）、β-Stiosterol（β-谷甾醇）、Deltoside（三角薯蕷皂甙）、26-Desglucoprotodioscin、Dioscin（薯蕷皂苷）、Protodioscin（原薯蕷皂苷）、Progenin Ⅱ，見表2；靶點中Degree、Betweenness均大于2倍中位數的有12個，分別是IL2、STAT3、PIK3CA、MAPK1、PIK3R1、PPP2CA、VEGFA、MAPK14、PRKCA、FGF2、PRKCB、JUN，見表3。

3討論

本研究結果表明，Diosgenin（薯蕷皂素）、Norfloxacin（諾氟沙星）、Palmitic acid（棕櫚酸）、Dioscoreside A（黃山藥皂苷A）、Stigmasterol（豆固醇）、β-Stiosterol（β-谷甾醇）、Deltoside（三角薯蕷皂甙）、26-Desglucoprotodioscin、Dioscin（薯蕷皂苷）、Protodioscin（原薯蕷皂苷）、Progenin Ⅱ可能是地奧心血康聯合諾氟沙星治療心肌梗死合并肺部感染的主要藥效物質基礎。薯蕷皂素、黃山藥皂苷A、豆固醇、β-谷甾醇、三角薯蕷皂甙、26-Desglucoprotodioscin、薯蕷皂苷、原薯蕷皂苷、Progenin Ⅱ是黃山藥的主要藥效成分[14]，其中薯蕷皂素、黃山藥皂苷A、三角薯蕷皂甙、26-Desglucoprotodioscin、薯蕷皂苷、原薯蕷皂苷、Progenin Ⅱ是黃山藥中皂苷類成分，可對心肌細胞產生良好的保護作用。黃山藥總皂苷提取物可使心率減慢，心搏出量、心臟指數、左心室有效泵力指數及心機能量有效利用率增加，對ST段及T波改善達83%～88%，可有效恢復心肌的代謝及能量平衡[15，16]。在心肌缺血再灌注損傷模型大鼠的研究表明[17]，薯蕷皂素可能通過抑制NLRP3/Caspase-1信號通路改善心肌功能，減少心肌梗死、炎癥反應和細胞凋亡，從而保護心肌免受缺血再灌注損傷。在RAW264.7細胞模型的研究表明[18]，豆固醇可能作用于MAPK3、PPKACA等靶點發揮抗炎作用。這些研究與本研究的結果具有一致性，說明網絡藥理學實驗結果具有一定的可靠性，可為后續研究提供一定的指導作用。

本研究中KEGG富集分析結果表明，地奧心血康聯合諾氟沙星可通過多條信號通路共同作用于心肌梗死合并肺部感染，發揮治療作用。以PI3K-AKT信號通路為例，PI3K-AKT信號通路是調控細胞凋亡的重要通路，藥物可通過上、中、下游41個靶點（核心靶點8個：IL2、PIK3CA、MAPK1、PIK3R1、PPP2CA、VEGFA、PRKCA、FGF2）共同刺激PI3K-AKT信號通路從而達到治療疾病的目的。例如，PIK3CA編碼PI3Kp110a、PIK3R1編碼PI3Kp58α，二者可調控PI3K的表達以及磷酸化水平，調控下游Bcl-2、Bax、caspase等多種靶蛋白，從而參與心肌細胞凋亡，對心肌梗死產生作用[19，20]。同時，對PI3K-AKT信號通路的影響也可激活下游NF-κB信號通路，糾正PI3K、NF-κB蛋白的異常表達也是治療肺部感染的主要思路思路之一[21，22]。另外，藥物還可以通過多條通路進一步刺激PI3K-AKT信號通路，或通過PI3K-AKT信號通路刺激多條信號通路，從而對心肌梗死合并肺部感染起到治療作用，這與中醫藥“多成分、多靶點”的理念相吻合。

綜上所述，本研究以網絡藥理學的方法初步探究了地奧心血康聯合諾氟沙星治療新心肌梗死合并肺部感染的藥效物質基礎及作用機制，地奧心血康聯合諾氟沙星中的Diosgenin（薯蕷皂素）、Norfloxacin（諾氟沙星）、Palmitic acid（棕櫚酸）、Dioscoreside A（黃山藥皂苷A）、Stigmasterol（豆固醇）、β-Stiosterol（β-谷甾醇）、Deltoside（三角薯蕷皂甙）、26-Desglucoprotodioscin、Dioscin（薯蕷皂苷）、Protodioscin（原薯蕷皂苷）、Progenin Ⅱ等藥效物質通過IL2、STAT3、PIK3CA、MAPK1、PIK3R1、PPP2CA、VEGFA、MAPK14、PRKCA、FGF2、PRKCB、JUN等核心靶點，參與蛋白質結合、ATP結合、相同蛋白質結合等分子功能，作用于信號轉導、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的正調控、細胞增殖的正調控等生物過程，從而影響質膜、膜的組成部分、細胞質等細胞組分，影響PI3K-AKT信號通路、JAK/STAT信號通路等治療心肌梗死合并肺部感染的。因此，對于心肌梗死合并肺部感染患者，可通過中醫辨證選用地奧心血康，為中西醫結合治療心肌梗死合并肺部感染提供了新的思路，有利于促進臨床合理用藥的進一步發展。

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收稿日期：2022-10-19；修回日期：2022-11-02

編輯/杜帆