基于網絡藥理學探討金匱腎氣丸治療慢性心力衰竭的作用機制 *

劉妍宏 何義鑫 胡景璇

（江西中醫藥大學研究生院，江西 南昌 330006）

心力衰竭是各種心臟結構或功能性疾病導致心室充盈和（或）射血功能受損，心排血量不能滿足機體組織代謝需要，以肺循環和（或）體循環淤血，器官、組織血液灌注不足為臨床表現的一組綜合征。慢性心力衰竭（Chronic heart failure，CHF）是心血管疾病終末期表現和最主要的死因。有研究［1］顯示，在我國35 歲以上的人群中，心力衰竭（以下簡稱“心衰”）的患病率為1.3%，估計可達1370萬人。

CHF 歸屬于中醫學“喘證”“虛勞”“水腫”的范疇，病位在心，以心之陽氣虛衰為本。心陽是心衰發病及轉歸預后的決定因素。金匱腎氣丸出自漢代張仲景所著的《金匱要略》，是具有“溫補腎陽，化氣行水”之效的方劑?，F代研究［2］表明，在心衰常規用藥基礎上加用金匱腎氣丸，可明顯改善患者的中醫臨床證候，改善左室射血分數（LVEF）、腦鈉肽（BNP）等心衰指標，可有效提高心臟功能。本研究借助網絡藥理學的相關理論，對金匱腎氣丸治療CHF 的作用方式和途徑進行挖掘，為研究中醫藥的作用機制提供新思路。

1 資料與方法

1.1 藥物有效成分的篩選利用TCMSP 數據庫（https：//tcmspw.com/tcmsp.php）篩選金匱腎氣丸藥物有效成分。分別以生地黃、山藥、山萸肉、牡丹皮、茯苓、澤瀉、附子、桂枝、車前子、牛膝為關鍵詞進行搜索，將相關參數設置為口服生物利用度（OB）＞30%且類藥性（DL）＞0.18，得到金匱腎氣丸有效成分。

1.2 疾病基因的獲取利用GeneCard、OMIM、PharmGkb、TTD 和DrugBank 數據庫，以“Chronic heart failure”為關鍵詞進行檢索，提取與CHF相關的靶點；合并所有數據庫結果，刪除重復基因，得到相關疾病基因的數據庫。

1.3 交集靶標基因的獲取將CHF的靶標基因與金匱腎氣丸的有效成分靶點基因進行映射，得到金匱腎氣丸治療CHF的靶標基因。

1.4 Cytoscape網絡構建分析將上述取得的交集靶點基因和藥物有效成分一起導入Cytoscape 3.8.0 中，繪制出“金匱腎氣丸-有效成分-CHF-靶點”網絡圖。

1.5 蛋白質互作（PPI）網絡構建分析利用在線String數據庫（https：//string-db.org/）獲取靶點蛋白互作網絡。再將獲取的靶點網絡導入Cytoscape 3.8.0 軟件，通過CytoNCA插件分析PPI。

1.6 可視化處理利用R 軟件進行基因本體論（GO）和京都基因組百科全書（KEGG）富集分析，進行柱狀圖的可視化處理。

2 結果

2.1 金匱腎氣丸的有效成分及疾病基因篩選在TCMSP中篩選出金匱腎氣丸中的有效成分為119 個，對應的靶點共1051 個，整理后得到靶基因195 個。從多個基因數據庫中搜索，共得到10 479 個疾病靶點，刪除重復靶點后，最終得到10 352個疾病相關靶基因。

2.2 構建中藥-靶點交集數據庫將金匱腎氣丸、CHF的潛在靶點進行映射，得到190個交集靶點。

2.3 構建中藥-活性成分靶點網絡圖篩選出對應靶點的金匱腎氣丸的有效成分共54 個，對應靶點去重并標準化后共計190 個。構建“藥物-活性成分-靶點”網絡（見圖1），圖中共包含257 個節點，949 條邊。其中，Degree 值＞50 的有效成分有4 個，分別是槲皮素（Quercetin， Degree 值=413）、 β - 谷 甾 醇（Betasitosterol，Degree 值=82）、豆甾醇（Stigmasterol，Degree值=56）、山柰酚（Kaempferol，Degree 值=55）；Degree值排名前三的藥物靶點，分別為核受體輔激活蛋白2（NCOA2，Degree 值=36）、前列腺素內過氧化物合成酶2（PTGS2，Degree 值=30）、前列腺素內過氧化物合成酶1（PTGS1，Degree 值=28），將這些靶點作為金匱腎氣丸治療CHF 的關鍵靶點。

圖1 金匱腎氣丸-活性成分-靶點網絡圖

2.4 PPI網絡構建及關鍵靶點選取將交集靶點導入String 在線平臺，得到PPI 網絡，將所得數據導入Cytoscape 3.8.0軟件，通過CytoNCA 插件對PPI網絡進行分析（見圖2），篩選出核心基因21 個，Degree 值排名靠前的靶點蛋白基因主要有絲裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、myc髓細胞組織增生病毒癌基因同源物（MYC）、熱休克蛋白90α 基因（HSP90AA1）、雌激素受體alpha 基因（ESR1），表明這4 個靶蛋白與其他蛋白之間的相互作用強。

圖2 金匱腎氣丸治療CHF靶蛋白PPI網絡圖

2.5 GO及KEGG富集分析運用R 軟件對190 個關鍵靶點進行GO功能富集（P＜0.05），其中影響的生物功能有2316個，提示金匱腎氣丸治療CHF可能主要與氧化反應等生物過程密切相關。KEGG 富集分析獲得178 條相關信號通路，通過篩選后得到高度相關的通路20條（見圖3），主要包括流體剪切應力與動脈粥樣硬化、高級糖基化終末產物-受體（AGE-RAGE）、白細胞介素-17（IL-17）、轉化生長因子（TNF）、缺氧誘導因子-1（HIF-1）信號通路等。

3 討論

本研究基于網絡藥理學方法，探討金匱腎氣丸治療CHF 的作用機制。分析結果可知，金匱腎氣丸中與治療CHF 相關的重要活性成分有槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇、豆甾醇等。槲皮素通過抑制細胞凋亡、減少氧化應激，以及影響心臟中的炎癥蛋白而對心臟損傷起到保護作用［3］。山柰酚具有抗炎和抗氧化活性的作用，可通過衰減血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）誘導的炎癥和氧化應激來預防心臟重塑［4］。β-谷甾醇和豆甾醇屬于甾醇類化合物，具有降低膽固醇、抗氧化、抗炎、免疫調節等生理特性［5］，如β-谷甾醇可降低丙二醛（MDA）和活性氧（ROS）水平，增加超氧化物歧化酶（SOD）水平而達到抗氧化應激的作用，并通過下調白細胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎癥因子水平來限制炎癥反應，因此，β-谷甾醇可抑制心臟壞死和心肌細胞凋亡［6］。

將化合物潛在靶點與CHF 治療靶點取交集，共獲得190 個交集靶點，進行PPI 網絡分析后共得到21 個核心基因，其中Degree 值靠前的核心基因有MAPK1、MYC、HSP90AA1、ESR1 等。MAPK1 的抑制作用可以調節細胞活力、凋亡率以及細胞自噬，從而影響冠狀動脈粥樣硬化性心臟病及CHF 的進展［7］。MYC 的表達可誘導細胞周期失調和線粒體改變，從而導致肥厚性心肌病和CHF［8］。HSP90AA1 為熱休克蛋白（Hsp），Hsp 可在調控細胞存活、增殖、凋亡和應激引起的細胞死亡中起作用，在心肌細胞損傷的情況下，其表達水平升高具有保護作用［9］。有研究［10］顯示，在心肌缺血的動物模型中，由ESR1 基因編碼的核受體ERα 的激活，可減小心臟梗死面積，抑制心肌細胞凋亡、炎癥和氧化應激反應，還可誘導血管擴張并增加新血管的生成。

KEGG 富集通路顯示，CHF 的發生主要與流體剪切應力與動脈粥樣硬化、AGE-RAGE、IL-17、TNF、HIF-1 信號通路的激活密切相關。在湍流血流與低液體剪切應力的區域易發生動脈粥樣硬化，炎癥細胞因子刺激，如TNF-α，可能促進動脈粥樣硬化的內皮細胞（EC）基因表達；研究［11］表明，穩定的層流血流可減少EC 的凋亡并抑制TNF 介導的EC 激活，由此可形成對動脈粥樣硬化的保護機制。動脈粥樣硬化發生在冠狀動脈易形成冠狀動脈粥樣硬化性心臟病，出現心肌缺血缺氧，在終末期易演變為CHF。AGE-RAGE 信號通路的激活在糖尿病心力衰竭的發展和進展中起著關鍵作用，其通過引發一系列導致血管和心肌損傷的事件，如氧化應激、炎癥反應和細胞外基質積聚增強，導致肌細胞舒張和收縮功能障礙［12］。IL-17 和TNF 屬于促炎細胞因子，可調節心肌細胞的表型和功能，抑制心肌細胞的收縮功能，誘導巨噬細胞的炎癥激活，刺激微血管炎癥和功能障礙，并促進成纖維細胞中的基質降解表型。此外，細胞因子誘導的生長因子合成可能發揮慢性纖維化作用，可參與心衰的發生［13］。HIF-1是一種轉錄因子，通過調節血管生成、血管重塑、葡萄糖代謝和氧化還原穩態來控制氧氣輸送。動物模型分析［14］表明，HIF-1 通過激活這些穩態機制，在缺血性心臟病和壓力超負荷心衰中起著至關重要的保護作用。

綜上所述，通過網絡藥理學分析金匱腎氣丸作用于CHF 的作用機制，體現了其多成分、多靶點、多途徑作用于疾病的特點。金匱腎氣丸通過抑制炎癥、氧化應激反應，減少心肌細胞凋亡等途徑對CHF 起到治療作用。然而由于本研究主要通過數據挖掘、計算機模擬對金匱腎氣丸治療CHF 的藥效機制進行預測，該結論仍需細胞實驗、動物實驗等進一步驗證。