蒺藜治疗高血压病作用机制分析*

王哲，耿乃志

1 黑龙江中医药大学 黑龙江哈尔滨 150040

2 黑龙江中医药大学附属第一医院 黑龙江哈尔滨 150040

高血压病（Hypertension）是指以体循环动脉血压（收缩压和/或舒张压）增高为主要特征（收缩压≥140 mmHg，舒张压≥90 mmHg），可伴有心、脑、肾等器官的功能或器质性损害的临床综合征。[1]根据血压升高的水平，将高血压分为1级、2级、3级；根据有无其他危险因素，将高血压分为低危、中危、高危、很高危；根据发病原因的不同，可分为原发性高血压和继发性高血压。高血压病因复杂，包括遗传、年龄、饮食、生活等诸多方面，其中高盐、高脂引起得肥胖为主要高危因素。[2]作为一种常见的慢性心血管疾病，高血压患病率在我国人群中呈逐年升高趋势，但知晓率、治疗率和控制率较低。[3]

高血压病属中医“眩晕”“头痛”范畴，有虚实之分。[4]《黄帝内经》认为高血压病机为“诸风掉眩，皆属于肝”，得到历代医家的广泛认可，但随着现代医学治疗手段的不断完善，高血压病的病程发展得到很大程度延缓，其病机也随之改变。现医家普遍认为高血压多因风、火、痰等病理因素影响肝、脾、肾三脏引起情志不遂、劳逸失度、年老体虚、饮食不节而发病。[5]现代医学主要通过改善生活方式、纠正可干预的危险因素与药物治疗相结合的方法，以降低高血压的靶器官损害与血管并发症的发生和死亡风险。中药是传统医学的重要组成部分，成分复杂，具有多成分、多通路、多靶点等特点，在治疗时传统医学更能与高血压相适应。与现代医学不同，传统医学更注重“未病先防”，因此中药治疗高血压前期常疗效显著，治疗过程中不会引起直立性低血压、糖耐量降低、血胆固醇升高及电解质紊乱等不良反应。[6]

蒺藜为临床治疗高血压的常用药物之一，首载于《神农本草经》，是蒺藜科植物蒺藜Tribulus terrestris L.的干燥成熟果实，有平肝解郁、活血祛风、明目、止痒之功效，可治疗头痛眩晕、胸胁胀痛、乳闭乳痈、目赤翳障、风疹瘙痒等症。此外，现代药理研究证明，蒺藜具有降压降脂、抗动脉硬化、延缓心室重构、改善心功能等作用，故常用于高血压及其并发症的治疗。[7-10]蒺藜治疗高血压的潜在关联与作用机制尚不明确，本研究通过网络药理学方法从蒺藜有效活性成分、作用靶点、信号通路等方面对其论证。

材料与方法

1 蒺藜活性成分筛选

基于中药系统药理数据库和分析平台（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）分别以生物利用度（OB）、类药性（DL）为标准采集蒺藜的活性成分和作用靶点。

2 蒺藜活性成分作用靶点和高血压相关靶点获取

通过TCMSP数据库提取蒺藜全成分对应的作用靶点信息，基于“1.1”方法筛选的蒺藜有效活性成分提取蒺藜有效成分相关靶点的集合，将靶点信息导入蛋白质序列数据库（Universal Protein，UniPort）获得标准化基因名称，即为蒺藜活性成分的作用基因名称。

利用人类基因数据库（GeneCards：The Human Gene Database）、人类孟德尔遗传病数据库（Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）中 以“Hypertension”为关键词检索与高血压相关的基因靶点、基因图谱。

利用R4.0.3软件将药物靶点与疾病靶点相互映射并绘制Venn图，得到蒺藜治疗高血压的相关信息。

3 构建可视化调控网络

将基于方法“1.2”得到的蒺藜活性成分、作用靶点和高血压靶点整合，导入Cyroscape3.8.1软件中进行网络可视化，获得蒺藜-靶点-效应通路的网络模型。

4 构建蒺藜-高血压蛋白互作网络构建

使用STRING数据库平台，导入蒺藜-高血压交集靶点，构建药物与疾病的蛋白质相互作用网络并制作其蛋白互作网络图（protein-to-protein interaction，PPI）。

5 GO生物功能富集分析和KEGG通路注释分析

利用R4.0.3软件对“1.4”方法得到的蒺藜活性成分靶点和高血压靶点交集基因进行GO生物功能富集分析和KEGG通路注释分析，以说明蒺藜干预高血压的靶点在基因功能和信号通路的富集情况。

结 果

1 蒺藜活性成分收集

通过TCMSP数据库得到关于蒺藜的有效成分共计51种，以生物利用度（OB≥30%）、类药性（DL≥0.18%）为依据进行过滤后，最终获得12种生物有效活性成分。见表1。

表1 蒺藜有效活性成分基本信息

2 蒺藜活性成分作用靶点和高血压相关靶点获取

借助TCMSP数据库筛选出蒺藜有效活性成分相关蛋白靶点共364个，经UniPort数据库校正后得到43个药物活性成分相关基因靶点。以“Hypertension”为关键词搜索GeneCards数据库得到8435个靶点，OMIM数据库得到56个靶点，将两者整理合并去除重复后共获得8429个靶点，其中有39个靶点与蒺藜的有效活性成分靶点相同。见表2，图1。

表2 蒺藜-高血压潜在靶标基本信息

图1 蒺藜治疗高血压靶点预测Venn图

3 构建蒺藜治疗高血压的调控网络

通过Cyroscape3.8.1软件构建蒺藜与高血压的调控网络，其节点为本研究筛选出蒺藜及有效活性成分、高血压及其相关靶点。利用Cyroscape3.8.1软件的Network Analyzer插件分析可知蒺藜中山柰酚（kaempferol）、异鼠李素（isorhamnetin）的网络度值最高，分别为32和16，说明蒺藜干预高血压的过程中山柰酚、异鼠李素可能占据重要作用。见图2。

图2 蒺藜-靶点-效应通路的网络模型

4 构建蛋白互作网络

使用STRING数据库平台构建PPI网络，以人为限定物种、阈值≥0.4为筛选条件，隐藏游离基因后，得到39个节点，168条边的PPI网络（图3）及tsv文件，并借助R4.0.3软件分析后得知相关性前5位核心基因分别为MAPK8、AHR、AR、CASP3、ESR1。

图3 蒺藜治疗高血压的蛋白互作网络图

5 GO生物功能富集分析

借助R4.0.3软件对核心靶点进行GO生物功能富集分析，共得到81个相关条目（P<0.05）。根据分析结果可知，核心靶点在核受体活性（nuclear receptor activity）、配体激活的转录因子活性（ligand-activated transcription factor activity）、类固醇结合（steroid binding）、类固醇激素受体活性（steroid hormone receptor activity）、转录共激活因子结合（transcription coactivator binding）等方面富集程度较为集中。见图4。

图4 蒺藜治疗高血压核心靶点的GO生物功能富集分析

6 KEGG通路注释分析

借助R4.0.3软件对核心靶点进行KEGG通路注释分析，共得到73个信号通路（P<0.05）。根据分析结果可知蒺藜主要通过流体剪切应力与动脉粥样硬化（Fluid shear stress and atherosclerosis）、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路（AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications）、TNF信号通路（TNF signaling pathway）、细胞色素P450对外源物质的代谢作用（Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450）、化学致癌作用（Chemical carcinogenesis）等信号通路干预治疗高血压。见图5、图6。

图5 蒺藜治疗高血压核心靶点的KEGG信号通路富集分析柱状图

图6 蒺藜治疗高血压核心靶点的KEGG信号通路富集分析气泡图

讨 论

高血压是一种多因素、多环节、多阶段的疾病，常因遗传与环境因素相互作用而诱发，与心血管疾病和全因死亡率的风险相关[11]。本研究借助网络药理学方法探究蒺藜干预高血压的潜在关联与作用机制。

通过对蒺藜活性成分与蛋白靶点的搜索和筛选，得到12种有效活性成分，43个蛋白基因靶点，其中山柰酚和异鼠李素为蒺藜的核心成分；针对高血压基因靶点的搜索汇总和去除重复，获得与高血压相关的8429个相关靶点，其中蒺藜蛋白靶点与高血压基因靶点交集基因39个；蒺藜主要靶点多富集于核受体活性、配体激活的转录因子活性、类固醇结合、类固醇激素受体活性、转录共激活因子结合等生物功能，通过流体剪切应力与动脉粥样硬化、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、TNF信号通路、细胞色素P450对外源物质的代谢作用、化学致癌作用等信号通路，作用于MAPK8、AHR、AR、CASP3、ESR1等核心靶点，对高血压起干预治疗作用。

山柰酚和异鼠李素可抑制CYP1B1表达并拮抗AHR活化。[12]多项研究表明，调节CYP1B1可预防肥胖、高血压、动脉粥样硬化和癌症。[13]山柰酚具有抗炎、抗氧化、抗凋亡作用[14]，可通过抑制血清中IL-6、TNF-α等炎性因子的水平，抑制MAPK的表达。[15-16]异鼠李素通过抗炎、抗氧化、调节细胞凋亡等机制而具有器官保护、预防肥胖、免疫调节、保护心脑血管等作用[17]。异鼠李素抑制NF-κB信号通路过度激活，减轻炎症和氧化应激反应[18]。MAPK8调控自噬激活相关信号通路[19]；AHR在屏障组织或在代谢中起重要作用[20]；AR主要介导雄激素的相互作用[21]；CASP3基因主要编码细胞凋亡的执行阶段的关键蛋白酶[22]；ESR1可介导雌激素的作用[23]。以上调节因子广泛参与炎症、机体代谢和细胞凋亡等生理过程。流体剪切应力与动脉粥样硬化通路作用于内皮剪切应力诱导阻力动脉的血管舒张，并在动脉粥样硬化倾向中起主要作用[24]。AGE / RAGE信号可通过激活Nox-1和降低SOD-1的表达来增加氧化应激，从而促进糖尿病介导的血管钙化[25]。TNF即肿瘤坏死因子，是细胞凋亡以及炎症和免疫的主要介体，可诱导细胞膜上多蛋白信号复合物的形成[26]。细胞色素P450酶在异生物素的排毒，细胞代谢和体内平衡中起关键作用[27]。 化学致癌涉及控制细胞增殖、细胞死亡和DNA修复的基因突变-即原癌基因和抑癌基因中的突变[28]。

本研究通过网络药理学方法探究蒺藜治疗高血压的潜在作用机制。研究结果表明，蒺藜中活性成分可能通过抗炎、抗氧化、抗凋亡等机制对高血压的治疗起主要药理作用，为后续科学研究及临床应用提供一定的基础，为中医药现代化发展提供帮助。