基于網絡藥理學探討葛花治療心肌缺血的潛在機制

黃 撿 朱 楠 吳 江 宋冬雪 龐永誠

云南中醫藥大學第三附屬醫院，云南昆明 650500

△云南中醫藥大學2021級中西醫結合臨床專業在讀碩士研究生

心肌缺血（myocardial ischemia，MI）是冠狀動脈疾病的表現形式之一，是一種以心臟血流量減少，導致心肌細胞供血不足，繼而缺血、缺氧甚至壞死為特征的臨床綜合征。近年來，我國每年死于缺血性心臟病的患者數量逐年上升[1]。冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是MI的主要因素。目前，改善生活方式、積極藥物治療、血運重建術等方式在一定程度上能減輕患者癥狀及延緩病情進展，但臨床上患者常因胸悶、心慌等MI癥狀發作而多次復診或再住院，且MI/再灌注損傷也會加劇上述癥狀[2]。現代研究表明，中草藥葛花具有抗炎、抗氧化、抑制細胞凋亡、保護心血管等作用，在預防和治療缺血性心臟病上有巨大的潛力[3-4]，因此，需要進一步的研究來確定其作用機制，并為臨床研究提供參考。

1 方法與結果

1.1 葛花活性成分的篩選和靶點的預測

在TCMSP數據庫中檢索并進行條件篩選，刪除重復值得到16種活性成分對應142個靶點，葛花活性成分信息（表1）。在Cytoscape中構建葛花-成分-靶點之間的相互作用關系圖，見圖1。

圖1 葛花-活性成分-靶點網絡圖

表1 葛花活性成分基本信息

1.2 MI靶點的篩選與共同靶點的篩選

在DisGeNET、GeneCards、OMIM數據庫中共篩選到MI的靶點2327個靶點。將葛花靶點與MI靶點導入Venny平臺，得到共同靶點51個，見圖2。

圖2 葛花靶點和MI靶點的韋恩圖

1.3 蛋白質相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡

網絡構建在STRING平臺把共同靶點轉換為PPI網絡圖，隨后將其可視化，見圖3，可見INS、EDN1、IL10、CAT、VIM等靶點與其他靶點聯系密切，是葛花治療MI的核心靶點。節點的大小與靶點的度值相關，節點越大表示度值越大。

圖3 PPI網絡圖

1.4 基因本體（gene ontology，GO）功能富集

共獲得171個與MI密切相關的項目，主要包括對外來刺激的反應、對細胞衰老的反應、對活動的反應、對纖維蛋白溶解的反應、對MAP激酶活性的正調控、細胞外間隙、胞外區、質膜、外泌體、細胞表面、相同蛋白結合、絲氨酸型內肽酶活性、細胞因子活性、蛋白質結合、鈣離子結合、內肽酶活性等。根據P值分別選擇10個主要項目制作GO富集分析圖，見圖4。

圖4 GO富集分析圖

1.5 京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genome，KEGG）通路富集分析

共獲得38條信號通路，主要包括補體和凝血級聯反應通路、流體剪切應力與動脈粥樣硬化途徑、MAPK信號通路、細胞因子-細胞因子受體相互作用、非酒精性脂肪性肝病通路等，是葛花治療MI的可能作用機制通路，且補體和凝血級聯反應通路是葛花治療MI相關性最高的通路，見圖5。

圖5 KEGG富集分析圖

1.6 KEGG關系網絡圖的構建

圖中顯示葛花是通過多成分-多靶點-多通路共同發揮治療MI的作用，見圖6。

圖6 KEGG關系網絡圖

1.7 分子對接

選取葛花的5個核心成分和對應的10個核心靶點進行分子對接，以最低結合能作為組代表，結果表明，葛花的核心成分與核心靶點具有良好的結合活性，見表2。

表2 分子對接的結合能

2 討論

MI是指心血管灌注減少，心肌耗氧量和冠狀動脈供血、供氧之間失衡所導致的心肌損傷，MI會引起心肌細胞代謝紊亂、缺血性損傷、再灌注損傷、心功能降低等[5]。現代藥理學研究表明，葛花具有抗炎、抗氧化、保護心血管等作用[6]。本研究采用網絡藥理學方法，探討葛花治療MI的可能作用機制。

葛花的主要活性成分有槲皮素、山奈酚、芒柄花黃素、豆甾醇、β-谷甾醇等。其中，槲皮素、山奈酚、芒柄花黃素為植物性黃酮類化合物，研究表明黃酮類化合物具有較強的抗炎、抗氧化、抑制細胞凋亡、保護心血管等作用[7]。豆甾醇、β-谷甾醇都屬于植物甾醇，具有抗炎、抗氧化等生物活性[8]。葛花治療MI的潛在靶點有51個，其中，INS、EDN1、IL10、CAT是葛花治療心肌缺血的核心靶點。據研究發現，INS主要通過發揮抗凋亡作用改善心臟功能，能夠改善缺血和再灌注后的心臟做功，減少細胞凋亡和心肌梗死面積比[9]。EDN1是強效的縮血管物質，MI缺氧、血管內皮功能損傷后EDN1呈高水平表達，抑制EDN1可對心血管產生獲益[10]。EDN1也參與調控血管平滑肌細胞增殖，其在平滑肌細胞增殖方面的作用機制可能是防止血管重構的關鍵靶點[11]。IL-10是炎癥抑制因子，上調IL-10的表達可對MI產生獲益[12]。CAT參與活性氧的代謝，黃酮類化合物可通過抑制產生活性氧相關的酶，增加細胞分泌抗氧化介質，從而減少氧化應激，保護心肌細胞免受氧化應激損傷[13]。由此可見，葛花可能通過調控細胞凋亡與增殖、抑制炎癥、抗氧化應激等過程作用于MI。另外，分子對接結果顯示葛花的主要活性成分與核心靶點具有良好的結合活性。

富集分析結果表明，葛花治療MI主要涉及補體和凝血級聯反應通路、流體剪切應力與動脈粥樣硬化途徑、MAPK信號通路等，且補體和凝血級聯反應通路是與葛花治療心肌缺血相關性最高的通路。同時研究表明，補體和凝血級聯通路可調控炎癥反應和凝血反應，對血液灌注、組織和細胞微環境的變化，以及細胞屏障功能產生影響[14]。另外，MAPK信號通路參與調控炎癥反應、細胞應激、細胞凋亡等，在多種心血管疾病的發生發展過程中也起著十分重要的作用[15-16]。

3 小結

葛花可通過多成分、多靶點、多通路治療MI，其機制可能是通過補體和凝血級聯途徑、MAPK信號通路等調控細胞凋亡、細胞應激和抑制炎癥反應來干預MI的發展過程，其網絡藥理學研究可為葛花的臨床研究提供理論支撐。