基于网络药理学的冠心宁片治疗冠心病稳定型心绞痛作用机制

柴露露， 孙明月， 姚贺之， 李亚慧， 高 蕊

（中国中医科学院西苑医院， 北京 100091）

近年来， 冠心病发病率呈逐渐上升趋势， 严重威胁着人类健康。 现代医学认为， 冠心病心绞痛主要是由于冠状动脉供血不足， 导致心肌细胞出现暂时性的缺血缺氧， 从而诱发胸闷、 胸痛等临床症状， 故临床常用钙拮抗剂、 抗血小板聚集、 扩张血管等药物治疗[1］； 中医认为， 冠心病心绞痛属于“胸痹” “真心痛” 范畴， 主要是由于瘀血阻滞、 肝郁气滞、 痰浊阻滞、 阴寒凝滞， 从而导致心脉痹阻，发生疼痛[2］， 故活血化瘀是临床胸痹心痛主要治法之一。

冠心宁片获批为中药五类新药， 主要由丹参、 川芎组成， 攻效活血化瘀、 通脉养心， 丹参具有清除氧自由基、调节钙离子代谢、 改善心肌能量代谢、 抑制血栓形成， 防止心肌梗死的作用[3］； 川芎具有清除氧自由基、 抑制血小板聚集、 抗血栓形成、 扩张冠状动脉、 抑制血管平滑肌痉的作用[4］。 前期动物实验发现， 冠心宁片具有减少心肌耗氧量、 增加冠脉流量、 清除氧自由基、 抗血小板聚集、 保护血管内皮细胞等功能[5-7］， 临床上主要用于治疗冠心病稳定型劳累性心绞痛Ⅰ、 Ⅱ级， 中医辨证属于心血瘀阻证，症见胸痛、 唇舌紫暗等； Ⅲ期临床试验结果显示， 稳定型劳累性冠心病心绞痛患者连续服用冠心宁片12 周后， 心血瘀阻所致胸痛、 胸闷、 心悸等症状得到明显改善， 而且也降低了硝酸甘油的服用量， 表明它可减轻疼痛症状和缺血发作， 从而改善生活质量。 为了进一步探索冠心宁片治疗稳定型心绞痛的作用机制， 本研究基于网络药理学对其主要成分治疗冠心病稳定型心绞痛的作用靶点、 分子功能、生物进程、 基因通路等方面进行了分析。

1 方法

1.1 冠心宁片主要成分靶点筛选 在中药系统药理学数据库（TCMSP） 中， 分别检索丹参、 川芎。 再根据MADE 原则， 以OB （口服利用度） ＞30、 DL （类药性） ＞0.18、MW （相对分子量） ＜500 为筛选条件， 用于筛选2 味中药的有效成分及其作用靶点。

1.2 冠心病稳定型心绞痛相关靶点收集 以“Coronary heart disease” “Stable angina” 为检索词， 在Therapeutic Target Database （ TTD ）、 Drugbank、 Comparative Toxicogenomics Database （CTD） 数据库检索相关靶点。

1.3 网络构建与分析 将冠心病稳定型心绞痛靶点与丹参、 川芎作用靶点进行相互映射， 通过Cytoscape3.5.1 软件进行网络可视化分析， 可得冠心宁片治疗冠心病稳定型心绞痛的分子生物网络。 然后， 应用Cytoscape 软件中的ClueGO 分析工具对相互作用的基因进行分子功能、 生物进程、 KEGG 通路分析。

2 结果

2.1 冠心宁片成分靶点筛选 共筛选出丹参中7 种有效成分， 可作用于30 个靶点； 川芎中63 种有效成分， 可作用于129 个靶点。 然后， 得到冠心病稳定型心绞痛的相关靶点199 个， 发现冠心宁片可通过46 个靶点作用于该疾病。

2.2 冠心宁片成分-稳定型心绞痛网络构建 通过Cytoscape 软件中的network analyzer 插件进行网络分析， 得到冠心宁治疗冠心病稳定型心绞痛的网络图， 见图1。 由图可知， 该网络包括46 个节点、 601 种相互作用关系， 特征路径长度为1.438， 网络密度为0.581， 网络异质性为0.432， 网络密度为0.581， 网络中心度为0.369， 最短路径为2 070 （100%）， 平均相邻节点度为26.130， 即节点之间连接度高， 特征路径长度短， 符合小世界网络的特征[8］。

2.3 分子功能、 生物学进程分析 将冠心宁片治疗稳定型心绞痛的相关靶点导入ClueGo 软件， 进行分子功能、 生物学过程分析， 结果见图2 ～3。 由图可知， 冠心宁片的分子功能主要有单加氧酶活性、 磷酸酶结合等； 主要富集的生物学过程有活性氧代谢过程、 调节血管平滑肌细胞增殖、氧化氮生物合成过程、 活性氧生物合成过程、 积极调节活性氧生物合成过程等。 由此可知， 冠心宁片可通过ROS、EGFR、 IL 家族、 PPARG 等基因来治疗稳定型心绞痛， 主要体现在保护血管内皮、 抗炎、 氧化应激等。

图2 分子功能分析

图3 生物学进程分析

2.4 KEGG 通路分析 应用ClueGo 软件中的KEGG Pathways 对冠心宁片作用于稳定型心绞痛相关靶点进行代谢通路分析， 设定P＜0.05， 结果见图4。 由图可知， 冠心宁片作用于稳定型心绞痛的相关靶点主要富集于流体剪切应力和动脉粥样硬化、 白介素-17 信号通路、 鞘脂信号通路、 糖尿病并发症AGE-RAGE 信号通路、 PI3K-Akt 信号通路、 AMPK 信号通路等， 本研究主要对前2 条通路进行分析， 见图5～6。

图4 KEGG 通路分析

3 讨论

相较于西药的单一成分、 单一靶点， 中药及其复方具有多成分、 多途径、 多靶点相互作用的特点， 相关研究面临诸多困难， 网络药理学以“疾病-基因-靶点-药物” 相互作用为基础， 通过多个网络数据库， 对“疾病—药物” 之间相互作用关系进行分析， 并对可能出现的靶点进行预测，从而为某种药物治疗某些疾病提供可靠依据[9］。 本研究基于该方法对冠心病心绞痛进行靶点、 分子功能、 生物进程、KEGG 通 路 分 析， 发 现 它 可 通 过VEGF、 ROS、 EGFR、PPARG、 NO、 IL-2、 IL-4、 IL-6、 TNF 等靶点参与治疗稳定型心绞痛， 主要体现在抗氧化应激、 抗炎、 增强剪切应力、保护血管内皮等方面。 其中， 氧化应激及其过程中产生的过量ROS 是发生动脉粥样硬化的一个重要促进因素[10］；血清磷酸酶水平与反映冠脉钙化病变严重程度呈相关性，而血管壁钙化则表示动脉粥样硬化情况出现[11］； VEGF 由血管内皮细胞分泌， 是一种强烈的促血管新生的细胞因子，可增加微血管与小静脉血管的通透性， 促进血管新生， 从而改善心肌缺氧， 缓解心绞痛[12］； 作用于血管内皮细胞表面的流体剪切应力增加可导致细胞内NOS 活性显著升高[13］； NO 具有抑制血小板聚集、 舒张血管、 清除氧自由基、 保护细胞的作用[14］； 近年来大量证据显示炎症参与冠心病心绞痛， 可能引起局部血管内皮激活， 粥样斑块产生破裂， 继而形成血栓或发生破裂， 导致心绞痛和心肌梗死的发生[15］， TNF-α 通常在炎症反应早期出现， 通过影响血管内皮功能和血管重建来调节动脉粥样斑块及冠心病发生发展， 在细胞功能调节、 免疫、 炎症反应等过程中起着重要作用[16］。

图5 流体剪切应力和动脉粥样硬化

图6 白介素-17 信号通路

冠心宁片治疗稳定型心绞痛的作用机制主要为通过促进受损伤的心肌细胞分泌与释放血管生长因子， 保护血管内皮细胞， 增加血液灌流量； 抑制活性氧过量产生， 清除氧自由基， 满足机体对氧的需求； 增强血液流体剪切应力，加快血流速度， 减少血管斑块形成； 减缓炎性反应发生发展。 网络药理学可用于分析药物治疗疾病的作用机制， 并从中获得起关键作用的靶标或靶点， 为后续研究提供方向与科学依据， 使相关实验／试验更具针对性， 从而节省研究的人力、 物力， 它是基于复杂网络理论， 对未知或已知的药物或疾病进行网络分析， 从而得出药物与疾病之间的关系， 为新药研制及药物创新提供新思路。

本研究从网络药理学角度阐述了冠心宁片治疗稳定型心绞痛的作用机制， 为临床相关治疗的有效性提供理论基础， 也为研究成分、 靶点复杂的中药及复方提供借鉴。