基于网络药理学和分子对接分析芪参益气滴丸治疗急性冠脉综合征的作用机制*

王朔 ，杜雪晨 ，赵佳 ，周伽 ，李春洁

（1.天津中医药大学，天津 301617；2.天津市胸科医院，天津 300222）

《中国心血管健康与疾病报告2019》指出，中国心血管患病率仍呈持续上升态势，推算冠心病患者约占心血管患病总数的3.33%，且心血管病死率仍占首位，而急性冠脉综合征（ACS）是导致心血管病死率居高不下的重要原因[1]。ACS是以冠状动脉粥样硬化斑块破裂、侵袭，继发完全或不完全闭塞性血栓形成为病例基础的一组临床征象，主要包括急性ST段抬高性心肌梗死（AMI），急性非ST段抬高性心肌梗死以及不稳定型心绞痛（UA）[2]。

对于ACS的治疗以经皮冠状动脉介入治疗（PCI）为常见方案，但PCI术后易造成血管机械性损伤及再狭窄等事件，导致继发性心绞痛[3]。目前，临床对于PCI术后药物治疗以抗血小板聚集、降脂类药物为主，但治疗效果相对有限。

中医学将ACS归属于胸痹、心痛范畴。《医林改错》有云“元气既虚，必不能达于血管，血管无气，必停留而瘀”，认为其病位在于心，基本病机为瘀血内停、日久气虚，病性总属本虚标实，以气虚为本，血瘀为标，治当扶正祛邪，益气活血[4]。芪参益气滴丸（QSYQ）是中医临床上常见的治疗气虚血瘀型胸痹的推荐中成药，具有益气通脉，活血止痛的功效。临床研究表明，QSYQ可有效改善AMI患者PCI术后血清炎症水平，减轻心梗面积，改善心功能及内皮功能[5-6]。此外，QSYQ联合西药可有效缓解UA患者的症状，降低心绞痛发作频率，减少主要心血管不良事件发生率[7-8]。

然而，中药复方具有化学成分复杂、作用机制多样的特点，QSYQ治疗ACS的物质基础及作用机制尚不明确。因此，利用网络药理学和分子对接的方法对QSYQ治疗ACS的活性成分和作用靶点进行分析，对于解释其治疗ACS的作用机制并拓宽临床思路有重要意义。

1 材料与方法

1.1 QSYQ有效成分及核心作用靶点筛选的方法分别以QSYQ的药物组成黄芪、丹参、三七、降香为关键词，按照口服生物利用度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.18为筛选标准，在 TCMSP（http：//lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php）及 Batman（http：//bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/）平台分别检索有效成分，并提取对应作用靶点。

1.2 AMI和UA靶点的收集的方法 通过Gene Cards （https：//www.genecards.org/），OMIM（https：//omim.org/），drugbank（https：//go.drugbank.com/），pharmGKB（https：//www.pharmgkb.org/），TTD（http：//db.idrblab.net/ttd/），CTD（http：//ctdbase.org/）平台，分别以“Acute myocardial infarction”、“Unstable angina pectoris”为关键词进行检索，明确疾病相关靶点。

1.3 QSYQ治疗AMI和UA的潜在作用靶点确定的方法 将QSYQ与AMI和UA疾病靶点取交集，得到二者的交集靶点，即QSYQ治疗AMI和UA的潜在作用靶点。

1.4 “药物-有效成分-作用靶点-疾病”网络构建的方法 将药物、有效成分、作用靶点、疾病的相关数据信息导入Cytoscape3.7.2软件并建立网络图。

1.5 PPI网络的构建及分析的方法 将作用靶点上传至STRING数据库，导入Cytoscape3.7.2软件，绘制PPI网络图，以≥2倍DC中位数21，再取≥2倍BC中位21.3数作为筛选标准，得到关键靶点。

1.6 GO功能富集分析和KEGG通路富集分析的方法 将作用靶点上传至DAVID平台，对潜在有效靶点进行GO和KEGG注释分析。

1.7 关键活性成分-关键靶点分子对接的方法 下载小分子配体文件2D结构，下载核心靶点蛋白质结构，除去水分子，分离原配体，加氢、格式化后保存大分子受体，利用Autodock Tools 1.5.6确定受体和配体结合的可能区域。进行分子对接，以结合能≤-5.0 kJ/mol作为筛选标准，建立对接相互作用模式图。

2 结果

2.1 QSYQ有效成分及核心作用靶点筛选 利用TCMSP及Batman平台，分别以黄芪、丹参、三七、降香为关键词，检索有效成分，共得到有效成分130个，其中黄芪20个、丹参65个、三七8个、降香37个。利用TCMSP平台检索有效成分对应靶点，其中黄芪943个、丹参2 652个、三七709个、降香965个，经去重后得到作用靶点2 022个，以OB值大小排序，列出前10位有效化学成分，见表1。

表1 QSYQ有效成分信息表Tab.1 Active ingredient information of QSYQ

2.2 AMI和UA的相关靶点 分别以“Acute myocardial infarction”“Unstable angina pectoris”为关键词检索，分别得到相关靶点747个、155个。

2.3 QSYQ治疗AMI和UA的潜在作用靶点 将QSYQ作用靶点分别与AMI和UA相关靶点进行交集，得到共同作用靶点36个，见图1。

图1 “药物-有效成分-作用靶点-疾病”互作网络图Fig.1 Interaction network diagram of“drug-active ingredient-target-disease”

2.4 PPI网络图构建及分析 将共同作用靶点导入STRING平台，得到蛋白互作信息，见图2。建立PPI网络图，见图3。筛选出关键靶点7个：IL-6、SERPINE1、IL-1B、TP53、NOS3、FOS、F3。

图2 蛋白质相互作用图Fig.2 Protein interaction diagram

图3 PPI网络图Fig.3 PPI network diagram

2.5 GO功能富集分析和KEGG通路富集分析GO功能富集分析经筛选共得到217条，其中生物过程180条，分子功能18条，细胞组分19条，见图4。KEGG通路富集分析经筛选共得到69条，见图5。

图4 GO功能富集分析Fig.4 GO function enrichment analysis

图5 KEGG通路富集分析Fig.5 KEGG pathway enrichment analysis

2.6 关键活性成分-关键靶点分子对接 以PPI蛋白互作网络选取7个关键靶点与相应关键活性成分进行分子对接，见表2。建立分子对接互作模式图，结果显示所有关键靶点与关键活性成分均可自发结合，形成较为稳定的构象，说明QSYQ关键活性成分与治疗AMI、UA的关键作用靶点具有较好的结合活性，见图6。

图6 QSYQ关键活性成分与关键靶点分子对接互作模式图Fig.6 Interaction diagram of QSYQ key active ingredients and key target molecules

表2 QSYQ关键活性成分与关键靶点结合能Tab.2 Binding energy of QSYQ key active ingredients and key target

3 讨论

本研究通过网络药理学筛选得到QSYQ的成分主要有槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、芒柄花素、丹参酮ⅡA、人参皂苷rh2等。研究显示，槲皮素可通过上调SIRT1降低心肌梗死的微血管通透性[9]。木犀草素发挥抗心肌损伤的作用可能与NF-κB通路相关[10]。β-谷甾醇通过ERKI/2信号通路发挥抗心肌氧化应激和炎症损伤，减轻心肌细胞凋亡[11]。芒柄花素可调节TNF-α、IL-1β水平，发挥抗心肌缺血的作用[12]。丹参酮ⅡA通过调节AngⅡ-（AT-1R）-Cx43信号通路，发挥抗冠心病血瘀证再灌注损伤的作用[13]。人参皂苷rh2可明显改善氧化应激及炎症水平，增加心肌缺血再灌注后血EPCs[14]。

通过“药物-有效成分-作用靶点-疾病”的网络，发现 PTGS2、NOS2、CASP3、TNF、CCND1、ICAM1、IFNG、MMP9、TP53、CD40LG 等核心靶点而达到治疗ACS的作用。PTGS2（COX2）是NF-κB的下游因子，NF-κB活化后，启动COX2的转录，上调TNF-α，IL-1β，IL-6，ICAM1 的表达，在机体免疫、炎症中发挥作用，并且可升高Caspase3水平，诱导心肌细胞凋亡[15]。CD40L是活化的CD40细胞，在心脏功能异常情况下大量分泌，与炎细胞水平呈正相关[16]。NOS2通过cGMP途径对下游靶蛋白进行磷酸化等多种翻译及修饰，引起心肌损伤[17]。TP53INP1介导p53的抗氧化活性，表达升高易导致心肌细胞自噬小体的破裂，加重心肌损伤[18]。

GO富集分析发现，QSYQ治疗ACS的生物学功能主要体现在一氧化氮生物合成过程的正调控、对缺氧的反应、细胞对脂多糖的反应、细胞外间隙等方面。KEGG通路显示，QSYQ各关键靶点主要涉及TNF信号通路、NF-κB信号通路、NOD样受体信号通路、HIF-1信号通路等。缺血时HIF-1α的表达是内源性保护机制的始动因子和共同途径，此时HIF-1α表达降低，加重心肌损伤程度，降低心功能[19]。NOD样受体蛋白3调节心肌细胞焦亡，而由其介导的心肌损伤可能与调控NLRP3相关，同时研究表明改善NF-κB信号通路、TNF信号通路相关的IL-6，IL-1β，Caspase1等炎症因子水平，有利于减轻心肌细胞损伤[20]。

综上，本研究通过网络药理学联合分子对接的方法，发现槲皮素、木犀草素、β-谷甾醇、芒柄花素、丹参酮ⅡA、人参皂苷rh2等为QSYQ的主要活性成分，PTGS2、NOS2、CASP3、TNF、CCND1、ICAM1、IFNG、MMP9、TP53、CD40LG为主要作用靶标，主要与TNF信号通路、NF-κB信号通路、NOD样受体信号通路、HIF-1信号通路等通路相关，分子对接验证了木犀草素、槲皮素、人参皂苷rh2、丹参酮ⅡA的化合物与 IL-6、SERPINE1、IL-1B、TP53、NOS3、FOS、F3 的核心靶点。鉴于网络药理学和分子对接的局限性，后期需对本研究结果进行，为QSYQ治疗ACS提供实验和临床依据。