基于網絡藥理學探討平陽益心飲治療射血分數保留型心力衰竭的作用機制

湯嘉慧 王新東 董其美

1.南京中醫藥大學第三臨床醫學院心血管內科，江蘇 南京 210028；2.南京中醫藥大學附屬中西醫結合醫院心血管內科，江蘇 南京 210028

流行病學表明射血分數保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）已成為全球心力衰竭（heart failure，HF）的主流[1]，它是指左室射血分數≥50%，以左室等容舒張延長、左室舒張末壓增加和左室充盈緩慢為特征的HF[2]。目前尚無確切治療顯示可以降低HFpEF 患者發病率或病死率，因此降低HFpEF 患者的發病率或病死率成為現代醫學研究的熱點。

中醫古籍中并未記載“射血分數保留型心力衰竭”這一病名，參考其臨床表現可歸類于中醫“心力衰竭病”的范疇。HF 是以氣喘、心悸、水腫等為主癥的一種病證，是許多心系疾病的最終歸宿[3]。中醫藥因其顯著優勢獲得社會認可，被廣泛應用于治療HF。

平陽益心飲由白茅根、丹參、枸杞子、紅景天、焦梔子、鹿銜草、路路通、桑葉、絲瓜絡9 味中藥組成，是南京中醫藥大學附屬江蘇省中西醫結合醫院治療HFpEF 的經驗方，已在臨床應用多年，但其具體分子機制尚未明確。本研究基于網絡藥理學挖掘平陽益心飲治療HFpEF 的藥效靶點和信號通路，系統闡述平陽益心飲治療HFpEF 的科學內涵。

1 資料與方法

1.1 獲取平陽益心飲的藥物靶點

通過HERB 數據庫（http://herb.ac.cn/）獲得平陽益心飲化學成分和化合物結構，將化合物結構導入Swiss ADME平臺（http:/www.swissadme.ch/）。設置納入標準：①腸胃吸收（gatrointestinal absortion；GIabsortion）為“ High”；②5 類藥性（Egan、Lipinski、Ghose、Muegge、Veber）中≥2 個為“ Yes”，將鑒定出的化學成分分子結構圖上傳至SwissTarget Prediction 數據庫（http:/www.swisstargetprediction.ch/），按Probability>0 篩選靶點，獲取相關的潛在靶點。

1.2 獲取HFpEF的疾病靶點

在PhamGKB（https://www.pharmgkb.org/）、OMIM（https://omim.org/）、GeneCards（https://www.genecards.org/）數據庫中檢索“ HFpEF”的相關靶點，去除重復值，得到HFpEF 的疾病靶點。

1.3 篩選平陽益心飲-HFpEF交集靶點

運用Venny 2.1.0（https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）取藥物和疾病的交集靶點并繪制韋恩圖。

1.4 構建“成分-疾病靶點”網絡

以平陽益心飲內含有的藥物名稱、有效成分及疾病靶點為節點，構建“成分-疾病靶點”網絡。

1.5 構建蛋白互作網絡（protein-protein interaction networks，PPI）及篩選核心靶點

在STRING 數據庫（https://string-db.org/）輸入平陽益心飲和HFpEF 的交集靶點，構建PPI 拓撲網絡。運用CytoHubba 插件篩查核心靶點，篩查條件包括Degree 值、Closeness 值、Network 值、Betweenness 值、Eigenvector 值和LAC 值。

1.6 通路富集分析

在Metascape 平臺導入交集靶點，分別進行京都基因組百科全書通路富集分析（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）和基因本體功能富集分析（gene ontology，GO）分析，應用微生信平臺（http：//www.Bioinformatics.com.cn）繪制通路富集分析圖和生物功能分析圖。

2 結果

2.1 平陽益心飲靶點

運用HERB 數據庫預測平陽益心飲相關的活性成分的作用靶點，去重后得到566 個活性成分和1309 個靶點。

2.2 疾病靶點的獲取

從OMIM、PhamGKB 及GeneCards 數據庫獲取HFpEF 靶點，去重后獲得3199 個HFpEF 靶點。

2.3 成分靶點-疾病靶點交集獲取

將上述獲取的成分靶點與疾病靶點導入Venny 2.1.0中，共得到交集靶點524 個，韋恩圖見圖1。

圖1 平陽益心飲藥物-HFpEF 疾病靶點交集韋恩圖

2.4 “成分-疾病靶點”網絡可視化

使用Cytoscape 3.9.0 軟件將524 個候選治療靶點進行“成分-疾病靶點”網絡可視化（圖2）。

圖2 成分-疾病靶點網絡圖

2.5 PPI的構建及核心靶點的篩選

利用STRING 對2.3 項中得到的524 個候選治療靶點構建PPI 網絡，篩選后得到524 個節點和10 371 條邊的互作網絡（圖3）。

圖3 候選治療靶點的PPI 圖

對交集靶點做核心靶點篩查：將524 個蛋白輸入Cytoscape 3.9.0 軟件中，利用CytoHubba 插件進行篩選。首先以Betweenness>21.28、Closeness>0.03、Degree>6.56、Eigenvector>833.26、LAC>0.04、Network>9.36，進行第一次篩選，由524 個蛋白篩選至54個，接下來再以Betweenness>75.85、Closeness>0.11、Degree>18.54、Eigenvector>3543.57、LAC>0.18、Network>34.89 進行第2 次篩選，由54 個蛋白篩選得到12 個，推測這12 個蛋白為平陽益心飲治療HFpEF 的核心治療靶點，依次為STAT3、SRC、AKT1、MAPK1、MAPK3、HRAS、GRB2、RELA、JUN、FYN、ESR1、EGFR。

2.6 GO分析及KEGG分析

借助Metascapes 平臺進行GO 分析及KEGG通路分析。GO 分析中篩選出生物過程（biological processes，BP）、分子功能（molecular functions，MF）和細胞成分（cellular components，CC）的前10 位進行制圖（圖4）。結果提示，平陽益心飲可能參與細胞對氮化合物的反應、系統進程調節、循環系統過程、磷酸化的正調控等過程；在膜筏、突觸后、細胞體、受體復合物等細胞組分中起作用；激活了蛋白激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、激酶結合、神經遞質受體活性等分子功能。KEGG 共富集到235 條通路，前20 條通路用氣泡圖展示（圖5），包括癌癥相關通路、cGMP-PKG 信號通路、cAMP 信號通路、脂質與動脈粥樣硬化等。

圖5 KEGG 通路富集分析氣泡圖

3 討論

平陽益心飲具有平肝潛陽、利水消腫的作用，能顯著改善HFpEF 的癥狀。通過PPI 網絡分析，驗證了AKT1、SRC、STAT3 等靶點是平陽益心飲治療HFpEF 的核心靶點。AKT1 的激活證實其可以促進心肌細胞的生長和增殖，從而強化心臟修復[4-5]。AKT1 蛋白的缺失可能導致早期收縮功能障礙，進而形成HF[6]。SRC 是一種在細胞黏附、細胞更迭和細胞遷移等過程中發揮作用的非受體酪氨酸激酶，研究表明，SRC 激酶在糾正心臟肥大及重塑中發揮至關重要的作用[7]。SRC 磷酸化能改善細胞間通訊，降低心律失常誘導性，改善HF 癥狀[8]。STAT3 是一種轉導蛋白和活性因子，研究發現STAT3 及其相關的信號通路在心血管系統中也起著關鍵的調節作用[9-10]。研究表明，STAT3 的激活可以減少心肌細胞凋亡，促進心肌分化，從而改善心肌重塑和纖維化[11]。

平陽益心飲治療HFpEF 主要參與調控癌癥相關通路、cGMP-PKG 信號通路、cAMP 信號通路、脂質與動脈粥樣硬化信號通路等，主要涉及細胞對氮化合物的反應、磷酸化的正調控和循環系統等生物過程，膜筏、突觸后和細胞體是參與反應的重要細胞組分，分子功能主要包括蛋白激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性和激酶結合等。

循證醫學證實，癌癥與HF 具有共同的危險因素和信號通路，并且相互促進發展[12]。動脈粥樣硬化是心血管疾病的危險因素之一，能參與血管內皮損傷、心臟結構或功能改變等病理過程。因此，抗動脈粥樣硬化治療有助于修復血管內皮損傷和對抗心肌重構，在HF 的發展過程中發揮著重要作用[13]。cAMP 的增加可以維持心肌鈣穩態及心肌收縮舒張功能，減少心肌細胞凋亡[14]。cGMP-PKG 信號通路通過調控炎癥、氧化應激和鈣離子濃度來減少血管硬化，從而影響心室重構，改善HF[15]。

綜上所述，平陽益心飲治療HFpEF 可能是作用于AKT1、SRC、STAT3 等靶點來調節癌癥相關通路、cGMP-PKG 信號通路、cAMP 信號通路和脂質與動脈粥樣硬化等信號通路，主要涉及細胞凋亡、細胞增殖等機制，主要集中于膜筏、突觸后、細胞體等區域。這為進一步深入探討其作用機制提供了參考依據，目前仍需進一步實驗證實。