基于网络药理学探讨参附注射液中人参皂苷及生物碱治疗病态窦房结综合征的作用机制*

罗植允 黎燚华 赵新军 褚庆民 罗川晋 都治伊 康 亮 李 荣△

（1.广州中医药大学，广东 广州 510405；2.广州中医药大学第一附属医院，广东 广州510405）

病态窦房结综合征（SSS）是多种病因导致窦房结的起搏和传导功能发生改变，从而引起以多种心律失常为特征的临床综合征，严重者可导致猝死［1］。植入电子起搏器是目前有效的治疗SSS方法，但其属于有创治疗，且价格昂贵，并发症常见，故寻求理想、有效的药物治疗仍然是目前SSS研究中的难题。SSS属于中医学“迟脉症”“眩晕”“厥证”等范畴，其根本病机为心肾阳虚，心气不足，阳气失展，无力鼓动血脉运行，治疗以温阳益气为原则。

参附注射液（SFI）源自中药名方参附汤，是由红参、黑附子的有效成分提取而成。参附注射液中黑附子大辛大热，补火助阳；红参乃大补元气之要药；二药合用有益气温阳之功，可助气脉流通及心脏传导功能的恢复。现代药理研究发现，人参皂苷和乌头类生物碱是SFI的主要成分［2］，人参皂苷和生物碱能增强窦房结兴奋性，改善窦房、房室传导［3］，在临床上可有效治疗SSS，且无明显毒副作用，但具体作用机制尚未得到阐释。本研究采用网络药理学方法对SFI的主要成分人参皂苷及生物碱治疗SSS的机制进行分析，旨在为进一步的实验研究和临床应用提供思路。

1 材料与方法

1.1 SFI中人参皂苷及生物碱成分数据获取 利用Pub Med查阅近5年报道的关于SFI成分的文献，搜集SFI中的人参皂苷及生物碱成分数据，并通过Pub Chem 数据库（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）获取具体成分信息，建立成分信息表。

1.2 人参皂苷及生物碱成分靶点预测 利用SEA（http：//sea.bkslab.org/）、HitPick（http：//mips.helmholtzmuenchen.de/hitpick/cgi-bin/index.cgi?content=help.html）及 Swiss Target Prediction（http：//www.swisstargetprediction.ch/）数据库预测各成分的作用靶点。

1.3 SSS疾病靶点获取和成分-映射靶点网络构建 利用Gene Cards（https：//www.genecards.org/）检索病窦综合征疾病相关靶点。Gene Cards数据库中每一个靶点均对应一个Score值，Score值反映基因与疾病的紧密关系，并考虑与疾病相关来源的可靠性。保留Score值大于等于中位数的靶点，并与成分靶点信息进行对比，构建韦恩图，交集部分靶点即为SFI中人参皂苷及生物碱治疗SSS可能的作用靶点，称为映射靶点。利用Cytoscape软件构建成分-映射靶点网络。

1.4 映射靶点蛋白互作网络构建分析 利用STRING（https：//string-db.org/）数据库分析靶蛋白的相互作用关系。最低相互作用阈值设置为“highest confidence”（0.90），并利用Cytoscape软件构建PPI网络。

1.5 KEGG通路富集分析 将映射靶点数据通过DAVID（https：//david.ncifcrf.gov/）进行KEGG通路富集分析。设定P＜0.01，按照涉及的基因数目（Count）从大到小排序，筛选排名前20的KEGG通路。

2 结 果

2.1 SFI中人参皂苷及生物碱的成分信息 见表1。通过文献查阅，共获得了SFI 24个人参皂苷和22个生物碱成分［4-10］。

2.2 人参皂苷及生物碱成分的预测靶点 通过SEA、HitPick、Swiss Target Prediction数据库获得成分靶点300个，其中人参皂苷类靶点200个、生物碱类靶点125个。

2.3 SSS疾病靶点获取和成分-映射靶点网络构建 通过Gene Cards数据库共获得SSS相关靶点641个，按照靶点的Score值≥中位数（7.6）为筛选条件，共得到疾病靶点318个。将疾病靶点与成分靶点进行对比，发现成分与疾病交集靶点47个，其中人参皂苷与SSS交集靶点33个，生物碱与SSS交集靶点20个，见图1。PI3KCA、REN、AKT1、MTOR、AGTR1、SLC6A4为3者共同映射靶点。

表1 SFI中人参皂苷与生物碱的成分信息

图1 人参皂苷、生物碱与SSS映射靶点图

成分-映射靶点网络见图2。节点的自由度越大说明该节点在网络中的作用越重要。自由度排名前5的成分为人参皂苷Rh4、人参皂苷Rk3、准噶尔乌头碱（songorine）、乌头碱（aconitine）、乌头原碱（aconine）。

图2 成分-映射靶点网络

此外，靶点Score值反映了疾病靶点的重要性及其来源的可靠性。在网络中，SCN5A（Score=151.42）与准噶尔乌头碱有作用关系，提示准噶尔乌头碱可能通过作用于SCN5A而对SSS起作用；KCNH2（Score=32.25）与10个生物碱成分（占比50%）有作用关系；VEGFA（Score=24.51）与22个人参皂苷类成分（占比96%）有作用关系，见图3。因此我们推测，SFI中人参皂苷类及生物碱类成分通过作用于VEGFA、SCN5A、KCNH2治疗SSS的可能性较大。

图3 关键化合物与靶点关联图

2.4 映射靶点PPI网络构建成分与疾病映射靶点的PPI网络 见图4。网络中共有40个节点，88条边，说明在SFI治疗SSS的作用靶蛋白之间存在复杂的相互作用关系。自由度值前5的靶点为PIK3CA、STAT3、SRC、AKT1、VEGFA，推测这些靶点可能是 SFI治疗SSS的关键作用靶点。

图4 映射靶点PPI网络

2.5 人参皂苷、生物碱治疗SSS的KEGG通路分析 根据P＜0.01共确定了43条KEGG通路，Count排名前20的通路见图5。由图中可以看出，SFI成分主要通过调节HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、RAP1信号通路、TNF信号通路、RAS信号通路、雌激素信号通路等起到治疗SSS的作用。

图5 映射靶点KEGG通路分析

2.6 人参皂苷、生物碱治疗SSS的协同作用分析 人参和附子在治疗SSS过程中并不是单独起作用，而是一个协同增效的过程。笔者将人参皂苷与SSS交集靶点及生物碱与SSS交集靶点分别进行KEGG通路富集，发现人参皂苷和生物碱能共同调节HIF-1信号通路、ErbB信号通路等，见图6。

3 讨论

图6 人参皂苷、生物碱靶点的共同KEGG通路

SSS的发病机制与心肌细胞膜上离子通道的改变、窦房结细胞减少及窦房结结构重塑密切相关［11］，而目前多项研究已证实了SFI对于SSS的治疗有效性。在本研究中，通过网络药理学的方法，笔者发现SFI可能是通过作用于SCN5A、KCNH2、VEGFA等与SSS关系密切的靶点而发挥治疗作用的。研究发现，SCN5A编码心肌细胞膜上Na+通道、KCNH2编码Kv11.1通道，两者的突变或缺失均可使离子通道异常，导致传导时间延长，从而引起心律失常［12-13］；VEGFA是血管内皮生长因子家族的成员，VEGF在窦房结的结构和功能发育中发挥重要作用，能促进缺血心肌组织血管再生和侧支循环的建立［14］。通过成分-映射靶点网络可以发现，准噶尔乌头碱与SCN5A相关联，提示准噶尔乌头碱可能通过作用于SCN5A，从而对心肌细胞膜上Na+通道起调节作用，最终影响SSS的发生；50%的生物碱成分可作用于KCNH2，提示这些生物碱类可能是通过调节心肌细胞膜上Kv11.1通道功能对SSS起治疗作用；同时，约96%的人参皂苷类成分可作用于VEGFA，这提示促进窦房结及其周围组织修复可能是SFI中人参皂苷类化合物发挥治疗效应的主要方式。此外SFI治疗SSS还与PI3KCA、STAT3、SRC、AKT1等靶点有关。这些靶点与细胞凋亡密切相关，研究表明，细胞凋亡影响着心脏传导系统的发育和成熟，并在窦房结缺血再灌注损伤中发挥重要作用［15］。

KEGG通路分析提示映射靶点主要富集在HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、RAP1信号通路、TNF信号通路、RAS信号通路、雌激素信号通路等。HIF-1信号通路与传导系统窦房结、房室结、浦肯野氏纤维对缺氧的适应有关［16］。TNF信号通路介导的炎症反应在房颤、室性心律失常等疾病的发生中具有重要作用［17］。雌激素对心血管系统有保护作用，雌激素水平减少与女性围绝经期心律失常密切相关［18］。由此推测，SFI主要通过以上通路发挥调控细胞凋亡、调节离子通道功能、抑制炎症反应等来治疗SSS。

值得注意的是，本研究还发现人参皂苷和生物碱有共同的作用靶点，调节共同的信号通路，说明SFI中人参皂苷和生物碱在治疗SSS过程中可发挥协同作用，这与中医药物相使配伍增效的机制相契合。

综上所述，SFI中人参皂苷与生物碱在治疗SSS中起协同作用，涉及调节离子通道功能、组织修复、抑制凋亡和炎症反应等多个靶点和通路。本研究为SFI治疗SSS的进一步实验研究和临床应用提供理论依据和思路，但其作用机制仍待进一步验证。